用于辅助识别儿童多动症患者的系统的制作方法

1.本技术属于儿童多动症疾病的临床医疗技术领域，具体涉及用于辅助识别儿童多动症患者的系统。


背景技术：

2.儿童多动症又被称为“注意力缺陷多动症”或“脑功能轻微失调综合症”，是临床上一种比较常见的儿童行为异常类疾病；在临床诊断上判断是否患上多动症是有一定的难度的，因为活泼好动是儿童的天性，“儿童多动症”和“儿童的好动多动”在短时间内是不容易被区分开的，需要进行长期的人为观察和行为分析记录儿童肢体运动数据；这个过程是十分漫长且麻烦的，所以我们需要一种设备在儿童各种情况下，如上课、做作业、玩耍或去到严肃陌生等环境下，对儿童进行行为动作的捕捉和分析，获取儿童的肢体动作数据。


技术实现要素：

3.为此，本技术提供用于辅助识别儿童多动症患者的系统，本技术通过动作感知装置捕捉儿童的肢体动作，并根据动作捕捉算法计算儿童每次动作的角度数据，通过预设的肢体动作分类标准对儿童每次肢体动作进行分类，对儿童的肢体动作数据进行自动记录。
4.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
5.用于辅助识别儿童多动症患者的系统，所述系统包括：
6.动作感知装置，用于捕捉的儿童肢体动作，针对所述肢体动作，通过动作捕捉算法计算儿童每次动作的角度数据；根据儿童每次动作的所述角度数据，利用预设的肢体动作分类标准对儿童的肢体动作进行分类统计；
7.接收端，接收所述动作感知装置发送的分类统计结果。
8.进一步的，所述动作感知装置包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪、处理单元和无线传输单元，所述三轴加速度计、三轴陀螺仪分别与处理单元连接，所述无线传输单元用于连接处理单元与接收端，所述动作感知装置设置于儿童运动关键部位上。
9.进一步的，所述接收端包括：手机和/或服务器。
10.进一步的，所述动作捕捉算法包括：根据三轴加速度计确定儿童某一肢体运动的开始时刻以及结束时刻，开始时刻到结束时刻的时间即为运动时间段，在运动时间段内，三轴陀螺仪根据自身的输出频率输出多个x轴、y轴以及z轴数据，三轴陀螺仪每一次数据输出即为一个时间戳角度，对运动时间段内所有的时间戳角度进行积分运算得到运动时间段儿童某一肢体的运动角度。
11.进一步的，所述一个时间戳角度计算公式为：
12.x轴单一时间戳的旋转角度＝x(
°
/s)*t(s)；
13.y轴单一时间戳的旋转角度＝y(
°
/s)*t(s)；
14.z轴单一时间戳的旋转角度＝z(
°
/s)*t(s)；
15.式中，t表示三轴陀螺仪上一次数据输出与此次数据输出的时间差，x(
°
/s)表示三
轴陀螺仪上一次数据输出时x轴的角速度，y(
°
/s)表示三轴陀螺仪上一次数据输出时y轴的角速度，z(
°
/s)表示三轴陀螺仪上一次数据输出时z轴的角速度。
16.进一步的，所述三轴加速度计在使用前通过偏移值校准方法进行偏移值校准，所述偏移值校准方法包括：将三轴加速度计芯片正面朝上水平放置，得到此时三轴加速度计x轴、y轴以及z轴的输出，根据三轴加速度计初始状态x轴、y轴以及z轴标准输出计算x轴、y轴以及z轴各自的偏移值，将三轴加速度计x轴、y轴以及z轴的偏移值存储在处理单元中。
17.进一步的，所述三轴陀螺仪在使用前通过零点校准方法进行零点校准，所述零点校准方法包括：将三轴陀螺仪芯片静止放置，得到此时三轴陀螺仪x轴、y轴以及z轴的输出，根据三轴陀螺仪静止状态x轴、y轴以及z轴标准输出计算x轴、y轴以及z轴各自的偏移值，将三轴陀螺仪x轴、y轴以及z轴的偏移值存储在处理单元中。
18.进一步的，所述肢体动作分类标准预设在处理单元内，所述肢体动作分类标准包括：抖动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度小于等于p1；晃动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度大于p1小于等于p2；摆动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度大于p2。
19.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
20.本技术中，通过动作感知装置捕捉儿童的肢体动作，并根据动作捕捉算法计算儿童每次动作的角度数据，通过预设的肢体动作分类标准对儿童每次肢体动作进行分类统计，避免人为对儿童的肢体动作数据进行长期的观察和记录。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是根据一示例性实施例示出的用于辅助识别儿童多动症患者的系统的系统图；
24.图2是根据一示例性实施例示出的动作感知装置的系统图；
25.图3是根据一示例性实施例示出的三轴加速度计偏移值校准方法流程图；
26.图4是根据一示例性实施例示出的三轴陀螺仪零点校准方法流程图；
27.图5是根据一示例性实施例示出的动作捕捉算法流程图；
28.图6是根据一示例性实施例示出的三轴加速度计静态时候的空间状态图；
29.附图说明：1-动作感知装置，2-接收端，101-处理单元，102-三轴加速度计，103-三轴陀螺仪，104-无线传输单元。
具体实施方式
30.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
31.请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的用于辅助识别儿童多动症患者的系统的系统图，该辅助识别儿童多动症患者的系统应用于儿童多动症疾病的临床医疗技术领域，该辅助识别儿童多动症患者的系统包括：
32.动作感知装置1，用于捕捉的儿童肢体动作，针对所述肢体动作，通过动作捕捉算法计算儿童每次动作的角度数据；根据儿童每次动作的所述角度数据，利用预设的肢体动作分类标准对儿童的肢体动作进行分类统计；
33.接收端2，接收所述动作感知装置1发送的分类统计结果；
34.具体的，通过设置在儿童各个肢体上的动作感知装置1捕捉儿童的肢体动作数据，通过动作捕捉算法针对每一次儿童的肢体动作计算肢体动作的运动角度，动作感知装置1内的处理单元根据预设的肢体动作分类标准以及接收到的儿童每次肢体运动的角度数据，将儿童每一次肢体动作分类到对应的肢体分类下，动作感知装置1将分类统计的结果通过无线传输单元发送给接收端2，接收端2接收数据并显示，这些数据可以为医师判断儿童是否患有多动症提供有力的数据支持，不需要再通过人工对儿童的肢体动作进行观察和记录。
35.进一步的，所述动作感知装置1包括：三轴加速度计102、三轴陀螺仪103、处理单元101和无线传输单元104，所述三轴加速度计102、三轴陀螺仪103分别与处理单元101连接，所述无线传输单元104用于连接处理单元101与接收端2，所述动作感知装置1设置于儿童运动关键部位上；
36.具体的，如附图2所示，三轴陀螺仪103最大的作用就是“测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器，三轴加速度计102是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，加速度计本质上是一个振荡系统，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度，三轴陀螺仪103能够测量沿几个轴运动的角速度，可与三轴加速度计102形成优势互补，组合使用三轴加速度计102和三轴陀螺仪103这两种传感器，就能更好地跟踪并捕捉三维空间的完整运动，将三轴加速度计102以及三轴陀螺仪103设置于儿童肢体运动的关键部位上，就能有效捕捉儿童每一次肢体运动，并将肢体运动的数据发送给处理单元101，处理单元101根据预设的动作捕捉算法计算儿童每一次肢体运动的角度，同时处理单元101根据预设的肢体动作分类标准对每一次肢体动作进行分类统计，并将分类统计的结果通过无线传输单元104发送至接收端2；为了不影响儿童的正常生活且能长时间佩戴，动作感知装置1设置为圆环状，同时佩戴在儿童双手下臂和双脚小腿上，这样可以监控出儿童所有的四肢动作，并且手环和脚环对正常所有活动几乎没有影响，在特殊情况下，可以佩戴15个节点作为人体姿态的监控，分别为:左脚掌、右脚掌、左小腿、右小腿、左大腿、右大腿、腰部、背部、左手背、右手背、左手下臂、右手下臂、左手上臂、右手上臂、头部，这样可以分别监测到各个关节的所有动作，本实施例中主要介绍可以普及性使用并不对生活产生影响的双手下臂和双脚小腿的设备监测方法，其他部位节点的监测方法也类同于这4个节点，处理单元预设的双手下臂以及双脚小腿的动作分类为：1.脚指或者脚掌动时，小腿小幅度的抖动，或者抖腿等抖动。2.运动时，小腿大幅度的动，3.小幅度的晃动。
37.我们可以按上述分类以及所有节点是否协同动作，分类出下表：
38.ꢀꢀ
抖动小幅度晃动大幅度摆动左手环 有/无有/无有/无右手环 有/无有/无有/无左脚环 有/无有/无有/无右脚环 有/无有/无有/无
39.每次都按上表记录，如此可以记录到每天肢体运动的频率和分类。
40.进一步的，所述接收端包括：手机和/或服务器；
41.具体的，所述接收端2可以是手机、电脑等一切可以存储并显示儿童肢体动作分类统计结果的工具。
42.进一步的，所述三轴加速度计102在使用前通过偏移值校准方法进行偏移值校准，所述偏移值校准方法包括：s101,将三轴加速度计102芯片正面朝上水平放置，得到此时三轴加速度计102x轴、y轴以及z轴的输出；s102，根据三轴加速度计102初始状态x轴、y轴以及z轴标准输出计算x轴、y轴以及z轴各自的偏移值；s103，将三轴加速度计102x轴、y轴以及z轴的偏移值存储在处理单元101中；
43.具体的，如附图4所示，三轴加速度计102由于内部制造精度的问题，其出厂时会和理想中的三轴加速度计102出现偏移值，在正常情况下不影响使用，但是本技术由于需要测量肢体的小幅度抖动以及晃动等，所以必须对三轴加速度计102进行偏移值校准，将三轴加速度计102水平放置，其除了受到重力加速度以外，不受任何其他的作用力，所述其x、y、z轴的标准输出应该为(0g,0g,1g)，如果实际输出的值不为(0g,0g,1g)，那么每一个轴与标准输出的差值即为偏移值，将偏移值存储在处理单元101中，处理单元101在后续计算过程中，会减去或者加上偏移值，保证儿童每一次肢体运动的角度的精准计算。
44.进一步的，所述三轴陀螺仪103在使用前通过零点校准方法进行零点校准，所述零点校准方法包括：s201，将三轴陀螺仪103芯片静止放置，得到此时三轴陀螺仪103x轴、y轴以及z轴的输出；s202，根据三轴陀螺仪103静止状态x轴、y轴以及z轴标准输出计算x轴、y轴以及z轴各自的偏移值；s203，将三轴陀螺仪x轴、y轴以及z轴的偏移值存储在处理单元101中；
45.具体的，同理，如附图4所示，三轴陀螺仪103同样会因为制造精度或者材料的原因导致零点偏差，将三轴陀螺仪103静止放置，三轴陀螺仪103在各个轴上均为运动，也没有角速度，所以此时三轴陀螺仪103x、y、z轴的标准输出应该为(0,0,0)，如果实际输出的值不为(0,0,0)，那么每一个轴与标准输出的差值即为偏移值，将各个轴的偏移值同样存储在处理单元101中，因为三轴陀螺仪103存在重复上电偏移值不稳定性的特性，所以三轴陀螺仪103的偏移值我们可以在每次开机时静止放置1秒钟来获取并发送给处理单元101，处理单元101后续计算时，会减去或者加上偏移值，保证儿童每一次肢体运动的角度的精准计算。
46.进一步的，所述动作捕捉算法包括：s301，根据三轴加速度计确定儿童某一肢体运动的开始时刻以及结束时刻，开始时刻到结束时刻的时间即为运动时间段；s302，在运动时间段内，三轴陀螺仪103根据自身的输出频率输出多个x轴、y轴以及z轴数据，三轴陀螺仪103每一次数据输出即为一个时间戳角度；s303，对运动时间段内所有的时间戳角度进行积分运算得到运动时间段儿童某一肢体的运动角度。
47.进一步的，所述一个时间戳角度计算公式为：
48.x轴单一时间戳的旋转角度＝x(
°
/s)*t(s)；
49.y轴单一时间戳的旋转角度＝y(
°
/s)*t(s)；
50.z轴单一时间戳的旋转角度＝z(
°
/s)*t(s)；
51.式中，t表示三轴陀螺仪上一次数据输出与此次数据输出的时间差，x(
°
/s)表示三轴陀螺仪上一次数据输出时x轴的角速度，y(
°
/s)表示三轴陀螺仪上一次数据输出时y轴的角速度，z(
°
/s)表示三轴陀螺仪上一次数据输出时z轴的角速度；
52.具体的，每个节点的三轴陀螺仪103和三轴加速度计102在校准后，对应的算法是一样的，目的都是为了识别空间的姿态，三轴加速度计102在静态时结果准确，利用地球重力分量的原理，我们可以很容易计算出静态时候的空间状态，如附图6所示，三轴陀螺仪103动态时运算准确，可以计算出动态时候的空间姿态，其计算方法如下：当我们绕着三轴陀螺仪103的x轴，y轴或者z轴转动时，那么绕着某个轴转动，我们就能计算某个轴的角度，计算过程中，每次计算的时间戳(即上次计算和此次计算的时间差，我们记为t)要精准，根据角速度乘以时间公式，可以知道一个时间戳角度，每次获取到数据后就马上计算，通过三轴加速度计102可以知道运动时间的开始时间和结束时间，那么就可以知道运动的时间段，在运动时间段内，根据三轴陀螺仪103的输出，可以得到很多个时间戳角度，对每一个时间戳角度进行积分运算，就可以得到运动时间段内的运动角度。
53.进一步的，所述肢体动作分类标准预设在处理单元101内，所述肢体动作分类标准包括：抖动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度小于等于p1；晃动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度大于p1小于等于p2；摆动分类标准：运动时间段内儿童某一肢体的三维运动角度大于p2；
54.具体的，计算出儿童每一次肢体运动的角度后，处理单元101根据预设的肢体动作分类标准进行分类统计，所述肢体分类标准为：三维的运动角度(x,y,z轴)小于等于5度即为抖动，三维的运动角度(x,y,z轴)大于5度小于等于20度即为晃动，三维的运动角度(x,y,z轴)大于20度即为抖动，根据上述分类方法，将儿童的双手以及双脚的肢体动作进行统计，医师人员在判断儿童是否患有多动症时，可以为医师提供有力的数据支撑。
55.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
56.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
57.应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
58.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
59.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
60.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
61.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
62.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。