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一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法
專利名稱：一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物力學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法。具體是一種利用所構(gòu)建的基于鄰域粗?；SLempel-ZiV復(fù)雜度，提取壓力中心(center of pressure, COP)信號(hào)的非線性動(dòng)力學(xué)特征,對(duì)人體姿態(tài)動(dòng)搖的不規(guī)則程度進(jìn)行定量描述的方法。
背景技術(shù)：
人們通常認(rèn)為自己能夠穩(wěn)穩(wěn)地站著是件理所當(dāng)然的事情。但實(shí)際上，在直立時(shí)保持身體平衡是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，完成這項(xiàng)任務(wù)需要由姿態(tài)控制系統(tǒng)中包括前庭核、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、脊髓、小腦及大腦皮層等在內(nèi)的多級(jí)神經(jīng)中樞，對(duì)視覺、本體感覺以及前庭感覺器官獲取的信息進(jìn)行整合加工，由與運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)的肌肉骨骼組織調(diào)節(jié)身體，使其在腳底有限支持平面上保持重心穩(wěn)定。姿態(tài)控制系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致人直立時(shí)的姿態(tài)動(dòng)搖模式發(fā)生改變。因此對(duì)人直立時(shí)的姿態(tài)動(dòng)搖模式進(jìn)行分析，能夠?yàn)槔夏耆说癸L(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，以及多類疾病的診斷提供重要信息。基于測(cè)力平臺(tái)、平衡板獲取人站立其上時(shí)的COP信號(hào)進(jìn)行姿態(tài)動(dòng)搖模式研究，是一種已得到公認(rèn)的有效方法?，F(xiàn)有研究多采用時(shí)域或頻域的線性分析方法對(duì)COP信號(hào)進(jìn)行分析處理，例如提取COP的軌跡長(zhǎng)度、平均速度、功率譜等特征參數(shù)，對(duì)人體動(dòng)搖狀態(tài)進(jìn)行定量描述。如前所述，人的姿態(tài)控制系統(tǒng)是一個(gè)由多功能的感覺器官、運(yùn)動(dòng)單元、多級(jí)神經(jīng)中樞通過(guò)反饋環(huán)構(gòu)成的多回路網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。作為該復(fù)雜控制系統(tǒng)的一種外在表象，姿態(tài)動(dòng)搖具有明顯的非線性特性。然而，傳統(tǒng)的COP特征參數(shù)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效描述。Lempel-Ziv復(fù)雜度分析是一種重要的非線性動(dòng)力學(xué)分析方法，能有效描述信號(hào)的不規(guī)則程度，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特性進(jìn)行描述。但目前將Lempel-Ziv復(fù)雜度用于COP信號(hào)分析卻存在困難，主要是因?yàn)槔脺y(cè)力平臺(tái)、平衡板記錄的COP信號(hào)是二維信號(hào)，盡管一維復(fù)雜度算法已非常成·熟，但二維復(fù)雜度算法還有待進(jìn)一步研究，尚未見到有應(yīng)用Lempel-Ziv復(fù)雜度對(duì)COP信號(hào)進(jìn)行分析的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法，用該方法提取COP信號(hào)的非線性動(dòng)力學(xué)特征，對(duì)人體姿態(tài)動(dòng)搖模式的不規(guī)則程度進(jìn)行描述。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括如下步驟:
步驟1.COP信號(hào)的獲取；
步驟2.基于鄰域粗?；男蛄兄貥?gòu)；
步驟3.基于重構(gòu)序列計(jì)算COP信號(hào)的歸一化Lempel-Ziv復(fù)雜度。所述的步驟I中COP信號(hào)的獲取，具體如下:
1-1.讓受試者站立在測(cè)力平臺(tái)或平衡板上，拾取分布于測(cè)力平臺(tái)或平衡板四角的壓力傳感器的四路壓力信號(hào)，分別記為Am ;將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在測(cè)力平臺(tái)或平衡板的幾何中心，設(shè)壓力中心坐標(biāo)為g(3^)，貝IJ四個(gè)壓力傳感器的位置坐標(biāo)分別為EO1A),, hk),瓦( );依據(jù)力學(xué)平
衡原理及力矩原理得:
權(quán)利要求
1.一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1.COP信號(hào)的獲??； 步驟2.基于鄰域粗?；男蛄兄貥?gòu)； 步驟3.基于重構(gòu)序列計(jì)算COP信號(hào)的歸一化Lempel-Ziv復(fù)雜度；所述的步驟I中COP信號(hào)的獲取，具體如下: 1-1.讓受試者站立在測(cè)力平臺(tái)或平衡板上，拾取分布于測(cè)力平臺(tái)或平衡板四角的壓力傳感器的四路壓力信號(hào)，分別記為mf,;將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在測(cè)力平臺(tái)或平衡板的幾何中心，設(shè)壓力中心坐標(biāo)為則四個(gè)壓力傳感器的位置坐標(biāo)分別為用: , ),0 , ),h),瓦( );依據(jù)力學(xué)平衡原理及力矩原理得:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于復(fù)雜度的壓力中心非線性特征提取方法。傳統(tǒng)的壓力中心(centerofpressure,COP)特征參數(shù)，無(wú)法對(duì)人體動(dòng)搖的非線性特性進(jìn)行有效描述。本發(fā)明是一種利用所構(gòu)建的基于鄰域粗?；SLempel-Ziv復(fù)雜度，提取COP非線性動(dòng)力學(xué)特征的方法，具體步驟為步驟1.COP信號(hào)的獲?。徊襟E2.基于鄰域粗?；男蛄兄貥?gòu)；步驟3.基于重構(gòu)序列計(jì)算COP信號(hào)的歸一化Lempel-Ziv復(fù)雜度。本發(fā)明有效地解決了如何應(yīng)用Lempel-Ziv復(fù)雜度，對(duì)二維的COP信號(hào)進(jìn)行處理，提取其非線性特征的問(wèn)題，從而能夠?qū)θ梭w姿態(tài)動(dòng)搖的不規(guī)則程度進(jìn)行定量描述。
文檔編號(hào)A61B5/103GK103251411SQ201310118890
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者孫曜, 羅志增, 孟明, 杜宇鵬, 王丹萍, 皮埃爾·保羅·維達(dá) 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)
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