人体目标步态分析系统的制作方法

1.本发明涉及人体步态分析领域，尤其涉及一种人体目标步态分析系统。


背景技术：

2.步态(gait)是指人体步行时的姿态和行为特征，人体通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动，使身体沿着一定方向移动的过程。步态涉及行为习惯、职业、教育、年龄及性别等因素，也受到多种疾病的影响。步行的控制十分复杂，包括中枢命令、身体平衡及协调控制，涉及下肢各关节和肌肉的协同运动，同时也与上肢和躯干的姿势有关。任何环节的失调都可能影响步态，而异常也有可能被代偿或掩盖。正常步态具有稳定性、周期性和节律性、方向性、协调性以及个体差异性，然而，当人们存在疾病时，这些步态特征将有明显的变化。
3.步态分析(gait analysis)就是研究步行规律的检查方法，旨在通过生物力学和运动学手段，揭示步态异常的关键环节及影响因素，从而指导康复评估和治疗，有助于临床诊断、疗效评估及机理研究等。步态分析中，常通过一些特殊参数来描述步态正常与否，这些步态参数通常包括以下几类：步态周期、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数和能量代谢参数等。
4.现有技术中的人体步态分析机制无法对步态检测通道人体目标实时跟踪识别的人体轮廓进行分时保存，导致无法为后续执行人体目标步态分析提供关键数据。


技术实现要素：

5.本发明至少具有以下两个关键的发明点：
6.(1)基于时间轴对设置在步态检测通道一侧的单侧剥离幕墙远端执行对步态检测通道人体目标实时跟踪识别的人体轮廓进行分时保存，以为后续执行人体目标步态分析提供关键数据；
7.(2)引入包括侧面成像设备、信号转换设备、音频采集设备、计时设备和现场记录设备的定制结构的步态检测仪，实现对当前人体目标步态相关数据的自动记录。
8.根据本发明的一方面，提供了一种人体目标步态分析系统，所述系统包括：
9.单侧剥离幕墙，采用整块钢化玻璃铸造而成，设置在步态检测通道的左侧或右侧，所述步态检测通道为纵深长度大于等于预设长度阈值的步行通道；
10.步态检测仪，包括侧面成像设备、信号转换设备、音频采集设备、计时设备和现场记录设备；
11.所述音频采集设备设置在所述侧面成像设备的前方，用于采集所述侧面成像设备的前方环境的音频信号；
12.所述信号转换设备与所述音频采集设备连接，用于在接收到的音频信号中存在与人类脚部声音相似度超限的信号成分时，发出第一检测命令，还用于在接收到的音频信号中不存在与人类脚部声音相似度超限的信号成分时，发出第二检测命令；
13.所述侧面成像设备，设置在步态检测通道的侧面，其成像面平行与所述单侧剥离
幕墙，分别与所述计时设备和所述音频采集设备连接，用于在接收到所述第一检测命令时，启动面对所述步态检测通道执行的侧面图像采集，以获得与当前时刻对应的侧面成像帧；
14.云台驱动机构，与所述侧面成像设备连接，用于驱动所述侧面成像设备下方的云台以使得所述侧面成像帧中的人体目标始终位于所述侧面成像帧的中心位置；
15.现场记录设备，分别与所述计时设备和所述侧面成像设备连接，用于识别每一个时刻对应的侧面成像帧中的人体目标的几何形状，并将所述几何形状与其对应的时刻成对匹配并按照时间轴进行保存；
16.步态分析设备，与所述现场记录设备连接，用于基于时间轴从所述现场记录设备中调用每一个时刻的几何形状执行当前人体目标的步态分析。
17.本发明的人体目标步态分析系统检测有效、参数可靠。由于能够对步态检测通道人体目标实时跟踪识别的人体轮廓进行分时保存，从而为后续执行人体目标步态分析提供关键数据。
具体实施方式
18.下面将对本发明的人体目标步态分析系统的实施方案进行详细说明。
19.运动学(kinematics)是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法。运动学参数指在行走过程中，与时间和距离相关的一些参数，包括时间参数、距离参数和时间-空间等，是临床常用的客观指标，能够检测患者行走功能的一些基本变化。
20.时间参数指与步行相关的时间事件，包括单步时间、跨步时间、步频、步速、同侧站立相和迈步相时间百分比、站立相各个分期所占步行周期时间百分比。
21.单步时间：指步行周期中迈一步所需要的时间，即从一侧下肢足跟首次着地至对侧下肢足跟再次着地为止所用时间。以秒为计时单位。在正常情况下，双下肢的单步时间相等。如果双侧下肢单步时间不等，提示步态的不对称。
22.跨步时间：指完成一个步行周期所需要的时间，即从一侧下肢足跟着地至该下肢足跟再次着地所经过的时间。以秒为计时单位。用于被试者之间或自身比较时，跨步时间通常采用百分比的方式表达。
23.现有技术中无法对步态检测通道人体目标实时跟踪识别的人体轮廓进行分时保存，导致无法为后续执行人体目标步态分析提供关键数据。
24.为了克服上述不足，本发明搭建了一种人体目标步态分析系统，能够有效解决相应的技术问题。
25.根据本发明实施方案示出的人体目标步态分析系统包括：
26.单侧剥离幕墙，采用整块钢化玻璃铸造而成，设置在步态检测通道的左侧或右侧，所述步态检测通道为纵深长度大于等于预设长度阈值的步行通道；
27.步态检测仪，包括侧面成像设备、信号转换设备、音频采集设备、计时设备和现场记录设备；
28.所述音频采集设备设置在所述侧面成像设备的前方，用于采集所述侧面成像设备的前方环境的音频信号；
29.所述信号转换设备与所述音频采集设备连接，用于在接收到的音频信号中存在与人类脚部声音相似度超限的信号成分时，发出第一检测命令，还用于在接收到的音频信号
中不存在与人类脚部声音相似度超限的信号成分时，发出第二检测命令；
30.所述侧面成像设备，设置在步态检测通道的侧面，其成像面平行与所述单侧剥离幕墙，分别与所述计时设备和所述音频采集设备连接，用于在接收到所述第一检测命令时，启动面对所述步态检测通道执行的侧面图像采集，以获得与当前时刻对应的侧面成像帧；
31.云台驱动机构，与所述侧面成像设备连接，用于驱动所述侧面成像设备下方的云台以使得所述侧面成像帧中的人体目标始终位于所述侧面成像帧的中心位置；
32.现场记录设备，分别与所述计时设备和所述侧面成像设备连接，用于识别每一个时刻对应的侧面成像帧中的人体目标的几何形状，并将所述几何形状与其对应的时刻成对匹配并按照时间轴进行保存；
33.步态分析设备，与所述现场记录设备连接，用于基于时间轴从所述现场记录设备中调用每一个时刻的几何形状执行当前人体目标的步态分析。
34.接着，继续对本发明的人体目标步态分析系统的具体结构进行进一步的说明。
35.在所述人体目标步态分析系统中：
36.所述侧面成像设备还用于在接收到所述第二检测命令时，不启动面对所述步态检测通道执行的侧面图像采集。
37.在所述人体目标步态分析系统中：
38.所述信号转换设备内置有温度传感器，用于测量所述信号转换设备的内部温度并实时输出。
39.在所述人体目标步态分析系统中：
40.所述信号转换设备内置有湿度传感器，用于测量所述信号转换设备的内部湿度并实时输出。
41.在所述人体目标步态分析系统中：
42.所述信号转换设备内置有压力传感器，用于测量所述信号转换设备的外壳所承受的压力并实时输出。
43.在所述人体目标步态分析系统中：
44.所述音频采集设备内置有温度传感器，用于测量所述音频采集设备的内部温度并实时输出。
45.在所述人体目标步态分析系统中：
46.所述音频采集设备内置有湿度传感器，用于测量所述音频采集设备的内部湿度并实时输出。
47.在所述人体目标步态分析系统中：
48.所述音频采集设备内置有压力传感器，用于测量所述音频采集设备的外壳所承受的压力并实时输出。
49.在所述人体目标步态分析系统中，还包括：
50.电力线传输接口，分别与所述信号转换设备和所述音频采集设备连接；
51.其中，所述电力线传输接口用于接收并转发所述信号转换设备和所述音频采集设备中每一个设备的所有传感器的输出数据。
52.在所述人体目标步态分析系统中，还包括：
53.灰尘测量仪，设置在所述信号转换设备的附近，用于测量所述信号转换设备所在
环境的灰尘浓度；
54.浓度分析设备，与所述灰尘测量仪连接，用于在接收到的灰尘浓度超限时，发出浓度报警指令；
55.报警执行设备，与所述浓度分析设备连接，用于在接收到浓度报警指令时，执行相应的报警操作；
56.其中，所述灰尘测量仪、所述浓度分析设备和所述报警执行设备共用同一电力输入机构。
57.另外，电力线载波power line carrier-plc通信是利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。电力线在电力载波领域一般分为高中低3类，通常高压电力线指35kv及以上电压等级、中压电力线指10kv电压等级、低压配电线指380/220v用户线。
58.电力线载波(plc，即power line carrier)是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
59.电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为电力通信领域的一门热门专业。
60.可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。