本發(fā)明涉及一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，可用于動作的評估、訓(xùn)練和肢體運(yùn)動康復(fù)。
背景技術(shù)：
三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)可檢測中樞神經(jīng)損傷、周圍神經(jīng)損傷、骨關(guān)節(jié)疾病與外傷等患者行走時(shí)肢體和軀干的運(yùn)動特征，可評估步行是否存在異常步態(tài)以及步態(tài)異常的性質(zhì)和程度，為診斷異常步態(tài)原因和制訂治療方案提供依據(jù)。
三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)還可評定康復(fù)治療和輔助器具使用的效果，也廣泛用于體育訓(xùn)練、教學(xué)和科研。
傳統(tǒng)的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)采用在專用場地安裝計(jì)算機(jī)和9個(gè)以上的高速光學(xué)攝像系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜耗時(shí)。
新一代的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，采用可穿戴運(yùn)動傳感器檢測患者各肢體關(guān)節(jié)的運(yùn)動，并上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和輸出（含顯示和報(bào)告打?。?，從而評估、診斷、訓(xùn)練患者肢體運(yùn)動功能，對場地?zé)o特殊要求，可移動到室內(nèi)或室外日常場所，價(jià)格低廉，操作簡單快速，已得到臨床廣泛應(yīng)用。
但是新一代的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)還是有如下缺陷：
1）新一代的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)的輸出主要包含文字信息、顯示關(guān)節(jié)角度變化的信號波形和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的骨骼圖形，比較抽象、不容易解讀，缺少同步的視頻對照。
2）在傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，受測目標(biāo)移動有時(shí)規(guī)則有時(shí)不規(guī)則，例如兒童在行走時(shí)有時(shí)會蹦蹦跳跳，此時(shí)的數(shù)據(jù)就不能反映日常步態(tài)，因此需要選擇日常行走時(shí)的運(yùn)動信號（有效運(yùn)動信號）進(jìn)行分析，但僅僅依靠抽象的運(yùn)動傳感器數(shù)據(jù)很難由操作者人為做出正確選擇。
3）打印出的報(bào)告，除文字、波形和計(jì)算機(jī)圖形外，缺少對應(yīng)的視頻截圖照片，且沒有采用高分辨率的打印機(jī)和高質(zhì)量的紙，例如彩超用的打印機(jī)和打印紙，僅使用常規(guī)的打印機(jī)和打印紙，打印的質(zhì)量低，也不容易長期保存。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，其能對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放，且可對某一或某些時(shí)間段內(nèi)的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，避免因?qū)o效動作數(shù)據(jù)混入有效動作數(shù)據(jù)中所引起的偏差或錯(cuò)誤。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)，以及與計(jì)算機(jī)連接的攝像機(jī)和可穿戴傳感器；
所述可穿戴傳感器，其置于人體的待檢測部位，檢測對應(yīng)待檢測部位的動作數(shù)據(jù)，并將動作數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)；
所述攝像機(jī)，其同步攝取人體的動作視頻，并將動作視頻上傳至計(jì)算機(jī)；
所述計(jì)算機(jī)，其接收攝像機(jī)上傳的動作視頻和可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)，并以同一時(shí)間軸對動作視頻和動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放；
所述計(jì)算機(jī)還包括：對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，以及設(shè)定上述時(shí)間軸中某一或某些時(shí)間段為有效時(shí)間段的有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，其以有效時(shí)間段內(nèi)的動作數(shù)據(jù)為有效動作數(shù)據(jù)，并對有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
優(yōu)選的，所述有效時(shí)間段由操作者通過有效時(shí)間段設(shè)置模塊人為設(shè)定。
優(yōu)選的，所述有效時(shí)間段由操作者根據(jù)動作視頻人為判斷。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)還包括動作模式判斷模塊；
所述動作模式判斷模塊，其對動作視頻中的動作或可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)進(jìn)行模式判斷，將整個(gè)時(shí)間軸的動作分成多個(gè)動作模式，并以預(yù)設(shè)的有效動作模式對照表來判斷各個(gè)動作模式是否為有效動作模式，并將有效動作模式在時(shí)間軸上對應(yīng)的時(shí)間段發(fā)送至有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述有效時(shí)間段設(shè)置模塊，其以動作模式判斷模塊所發(fā)送來的時(shí)間段為有效時(shí)間段。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)連接有高分辨率打印機(jī)，計(jì)算機(jī)生成包括文字、計(jì)算機(jī)圖形和視頻截圖的報(bào)告，并通過高分辨率打印機(jī)將報(bào)告打印出來。
優(yōu)選的，所述高分辨率打印機(jī)的分辨率不低于300dpi。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)連接有兩個(gè)顯示器，其中一個(gè)顯示器顯示動作視頻，另一個(gè)顯示器顯示動作數(shù)據(jù)和/或其它信號。
優(yōu)選的，所述可穿戴傳感器為加速度檢測裝置、陀螺儀、磁力計(jì)、電生理信號檢測裝置、壓力檢測裝置中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)為普通攝像機(jī)或高速攝像機(jī)。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)至少為三臺，并從不同角度攝取人體的動作視頻。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)為可移動設(shè)置。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)與移動臺車結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)工作站。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)還與異地計(jì)算機(jī)或異地智能化裝置通信連接。
本發(fā)明提供的上述包括攝像機(jī)的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，其能對動作視頻和動作數(shù)據(jù)進(jìn)行同步記錄和同步回放，且可對某一或某些時(shí)間段內(nèi)的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，避免因?qū)o效動作數(shù)據(jù)混入有效動作數(shù)據(jù)中所引起的偏差或錯(cuò)誤。
本發(fā)明提供的上述包括攝像機(jī)的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，其能根據(jù)臨床實(shí)際需要，同步記錄動作數(shù)據(jù)和動作視頻，在對動作數(shù)據(jù)分析處理時(shí)，可以選擇截取一段符合要求的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分析處理的結(jié)果，可通過高清打印機(jī)打印，并可打印出高分辨率的文字、圖形和照片，使臨床解讀更加容易和準(zhǔn)確，滿足臨床需要，更好地發(fā)揮了系統(tǒng)的作用。
本發(fā)明還提供另一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)，以及與計(jì)算機(jī)連接的可穿戴傳感器；
所述可穿戴傳感器，其置于人體的待檢測部位，檢測對應(yīng)待檢測部位的動作數(shù)據(jù)，并將動作數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)；
所述計(jì)算機(jī)，其接收可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)，并按時(shí)間軸來記錄動作數(shù)據(jù)；
所述計(jì)算機(jī)還包括：對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，設(shè)定上述時(shí)間軸中某一或某些時(shí)間段為有效時(shí)間段的有效時(shí)間段設(shè)置模塊，以及動作模式判斷模塊；
所述動作模式判斷模塊，其對可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)進(jìn)行模式判斷，將整個(gè)時(shí)間軸的動作分成多個(gè)動作模式，并以預(yù)設(shè)的有效動作模式對照表來判斷各個(gè)動作模式是否為有效動作模式，并將有效動作模式在時(shí)間軸上對應(yīng)的時(shí)間段發(fā)送至有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述有效時(shí)間段設(shè)置模塊，其以動作模式判斷模塊所發(fā)送來的時(shí)間段為有效時(shí)間段；
所述動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，其以有效時(shí)間段內(nèi)的動作數(shù)據(jù)為有效動作數(shù)據(jù)，并對有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
優(yōu)選的，所述可穿戴傳感器為加速度檢測裝置、陀螺儀、磁力計(jì)、電生理信號檢測裝置、壓力檢測裝置中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)與移動臺車結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)工作站。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)還與異地計(jì)算機(jī)或異地智能化裝置通信連接。
本發(fā)明提供的上述另一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，能對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放，且可對某一或某些時(shí)間段內(nèi)的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，避免因?qū)o效動作數(shù)據(jù)混入有效動作數(shù)據(jù)中所引起的偏差或錯(cuò)誤。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，可以采用自動模式識別，或者在同步視頻的協(xié)助下進(jìn)行人為識別。本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案如下：
實(shí)施例1
一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)，以及與計(jì)算機(jī)連接的攝像機(jī)和可穿戴傳感器；
所述可穿戴傳感器，其置于人體的待檢測部位，檢測對應(yīng)待檢測部位的動作數(shù)據(jù)，并將動作數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)；
所述攝像機(jī)，其同步攝取人體的動作視頻，并將動作視頻上傳至計(jì)算機(jī)；
所述計(jì)算機(jī)，其接收攝像機(jī)上傳的動作視頻和可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)，并以同一時(shí)間軸對動作視頻和動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放；
所述計(jì)算機(jī)還包括：對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，以及設(shè)定上述時(shí)間軸中某一或某些時(shí)間段為有效時(shí)間段的有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，其以有效時(shí)間段內(nèi)的動作數(shù)據(jù)為有效動作數(shù)據(jù)，并對有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；
所述有效時(shí)間段由計(jì)算機(jī)操作者通過有效時(shí)間段設(shè)置模塊人為設(shè)定，且有效時(shí)間段可由計(jì)算機(jī)操作者根據(jù)動作視頻人為判斷。
實(shí)施例2
一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)，以及與計(jì)算機(jī)連接的攝像機(jī)和可穿戴傳感器；
所述可穿戴傳感器，其置于人體的待檢測部位，檢測對應(yīng)待檢測部位的動作數(shù)據(jù)，并將動作數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)；
所述攝像機(jī)，其同步攝取人體的動作視頻，并將動作視頻上傳至計(jì)算機(jī)；
所述計(jì)算機(jī)，其接收攝像機(jī)上傳的動作視頻和可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)，并以同一時(shí)間軸對動作視頻和動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放；
所述計(jì)算機(jī)還包括：對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，以及設(shè)定上述時(shí)間軸中某一或某些時(shí)間段為有效時(shí)間段的有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，其以有效時(shí)間段內(nèi)的動作數(shù)據(jù)為有效動作數(shù)據(jù)，并對有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；
所述計(jì)算機(jī)還包括動作模式判斷模塊；
所述動作模式判斷模塊，其對動作視頻中的動作或可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)進(jìn)行模式判斷，將整個(gè)時(shí)間軸的動作分成多個(gè)動作模式，并以預(yù)設(shè)的有效動作模式對照表來判斷各個(gè)動作模式是否為有效動作模式，并將有效動作模式在時(shí)間軸上對應(yīng)的時(shí)間段發(fā)送至有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述有效時(shí)間段設(shè)置模塊，其以動作模式判斷模塊所發(fā)送來的時(shí)間段為有效時(shí)間段。
實(shí)施例1和實(shí)施例2的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，能對動作視頻和動作數(shù)據(jù)進(jìn)行同步記錄和同步回放，且可對某一或某些時(shí)間段內(nèi)的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，避免因?qū)o效動作數(shù)據(jù)混入有效動作數(shù)據(jù)中所引起的偏差或錯(cuò)誤。
在實(shí)施例1和實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的優(yōu)化方案如下：
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)連接有高分辨率打印機(jī)，計(jì)算機(jī)生成包括文字、計(jì)算機(jī)圖形和視頻截圖的報(bào)告，并通過高分辨率打印機(jī)將報(bào)告打印出來。
優(yōu)選的，所述高分辨率打印機(jī)的分辨率不低于300dpi。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)連接有兩個(gè)顯示器，其中一個(gè)顯示器顯示動作視頻，另一個(gè)顯示器顯示動作數(shù)據(jù)和/或其它信號。
優(yōu)選的，所述可穿戴傳感器為加速度檢測裝置、陀螺儀、磁力計(jì)、電生理信號檢測裝置、壓力檢測裝置中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)為普通攝像機(jī)或高速攝像機(jī)。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)至少為三臺，并從不同角度攝取人體的動作視頻。
優(yōu)選的，所述攝像機(jī)為可移動設(shè)置。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)與移動臺車結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)工作站。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)還與異地計(jì)算機(jī)或異地智能化裝置通信連接。
基于上述優(yōu)化方案，本發(fā)明提供的包括攝像機(jī)的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，其能根據(jù)臨床實(shí)際需要，同步記錄動作數(shù)據(jù)和動作視頻，在對動作數(shù)據(jù)分析處理時(shí)，可以選擇截取一段符合要求的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分析處理的結(jié)果，可通過高清打印機(jī)打印，并可打印出高分辨率的文字、圖形和照片，使臨床解讀更加容易和準(zhǔn)確，滿足臨床需要，更好地發(fā)揮了系統(tǒng)的作用。
實(shí)施例3
一種三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，包括：計(jì)算機(jī)，以及與計(jì)算機(jī)連接的可穿戴傳感器；
所述可穿戴傳感器，其置于人體的待檢測部位，檢測對應(yīng)待檢測部位的動作數(shù)據(jù)，并將動作數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)；
所述計(jì)算機(jī)，其接收可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)，并按時(shí)間軸來記錄動作數(shù)據(jù)；
所述計(jì)算機(jī)還包括：對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，設(shè)定上述時(shí)間軸中某一或某些時(shí)間段為有效時(shí)間段的有效時(shí)間段設(shè)置模塊，以及動作模式判斷模塊；
所述動作模式判斷模塊，其對可穿戴傳感器上傳的動作數(shù)據(jù)進(jìn)行模式判斷，將整個(gè)時(shí)間軸的動作分成多個(gè)動作模式，并以預(yù)設(shè)的有效動作模式對照表來判斷各個(gè)動作模式是否為有效動作模式，并將有效動作模式在時(shí)間軸上對應(yīng)的時(shí)間段發(fā)送至有效時(shí)間段設(shè)置模塊；
所述有效時(shí)間段設(shè)置模塊，其以動作模式判斷模塊所發(fā)送來的時(shí)間段為有效時(shí)間段；
所述動作數(shù)據(jù)分析處理模塊，其以有效時(shí)間段內(nèi)的動作數(shù)據(jù)為有效動作數(shù)據(jù)，并對有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
優(yōu)選的，所述可穿戴傳感器為加速度檢測裝置、陀螺儀、磁力計(jì)、電生理信號檢測裝置、壓力檢測裝置中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)與移動臺車結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)工作站。
優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)還與異地計(jì)算機(jī)或異地智能化裝置通信連接。
實(shí)施例3的三維步態(tài)與運(yùn)動分析系統(tǒng)，能對動作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和回放，且可在沒有同步視頻的條件下進(jìn)行動作模式判斷，篩選出有效動作數(shù)據(jù)，對某一或某些時(shí)間段內(nèi)的有效動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，避免因?qū)o效動作數(shù)據(jù)混入有效動作數(shù)據(jù)中所引起的偏差或錯(cuò)誤。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾（例如所述計(jì)算機(jī)可以為ipad甚至是智能手機(jī)），這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。