下肢力量精确性水平检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种下肢力量精确性水平检测方法，主要基于下肢力量波形相似度定量分析，属于人体运动分析和人体运动信号模式识别【技术领域】。该方法包括1.采集基准序列；2.采集对比序列；3.向基准序列中插入若干信号值，得到插值基准序列；4.向对比序列中插入若干信号值，得到插值对比序列；5.计算插值基准序列和插值对比序列的相似度r；6.将相似度r的数值列入相似度序列{r}；7.再重复2至6至少两次，得到数据个数为至少三个的相似度序列{r}；先去掉相似度序列{r}中的最大值和最小值，再求余下数据的平均值p，即为被测者下肢力量精确性水平值。本发明能有效地检测下肢力量精确性水平。
【专利说明】下肢力量精确性水平检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种下肢力量精确性水平检测方法，主要基于下肢力量波形相似度定量分析，属于人体运动分析和人体运动信号模式识别【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于人体肌肉骨骼系统具有复杂性、人体对运动系统控制和调节具有复杂性、对运动系统能力供应具有复杂性、人体与外界环境相互作用也具有复杂性，因此检测人体肌肉力量也具有相当的复杂性。
[0003]现有的肌肉力量检测方法主要包括等长、等张和等速条件下的检测方法，等长条件下检测方法多用于静态肌肉力量检测，而动态肌肉力量检测比静态肌肉力量检测更加复杂，因此动态肌肉力量检测大多在实验室条件下进行等速、等张条件下的检测。除此之外，很少有其它可行的动态肌肉力量检测方法。
[0004]据 申请人:所知，目前对于肌肉力量的检测方法均基于传感器技术，常见的检测设备有等速测试仪和测力台等。等速测试仪通常在某一关节固定状况下进行检测，该设备主要应用于临床康复和专门肌群力量训练，其操作较为复杂，而且该设备对于体育运动和锻炼健身是否有效还存在巨大的争议。测力台主要用于下肢力量的检测与评价，也是一种可信的力量检测手段，但该设备多用于科学研究，由于其价格昂贵，且定性与评价操作程序复杂，很难进行快速且简易的下肢力量精确性水平检测。
[0005]力量精确性水平是一个心理生理评价指标，目前仅有针对上肢的检测手段:采用握力计，预设某一力值为目标值，让被测者先在睁眼条件下紧握握力计，使握力计显示值与目标值基本一致，然后在闭眼条件下紧握握力计，凭感觉和记忆使握力计显示值达到目标值，两条件下的差值即反映力量精确性水平。该检测手段主要针对臂力、腕力甚至后背肌肉的综合协调性，无法直接用于检测下肢力量精确性水平，而且目前也没有现成的检测设备和检测方法用于检测下肢力量精确性水平。
[0006] 申请人:在研究过程中了解到，目前在工程信号以及部分常见生理信号的评估中有研究者采用了相似度定量分析。例如，在推拿力信号的定量研究中，谢志勇等对手法力信号和微分后的力信号作了傅里叶变换，并在不同操作者间作了定性比较(见谢志勇，许世雄，李信安等.关于中医推拿手法摆动类接法施力的频域分析[J].医用生物力学，1996，04:208-211.);吕杰等通过引入相似度的定义定量研究了手法力信号的均匀程度，获得了衡量操作者自身施力均匀程度的量化指标(见吕杰，曹金凤，方磊等.一种评价近似周期信号相似度的新方法及其对中医抜法均匀性的分析[J].上海中医药大学学报，2010, 06:54-57)。但这些文献均未涉及针对在不同操作者间进行手法力信号波形相似度比较的研究。章丹颂等对手法的垂直作用力信号进行了组间相似度研究，还可以用同样的方法研究操作者在施行手法时其它类型的信号与相应标准信号的相似度，可分析某一个人手法力量与标准模板力量的相似度，或者与自身某一参考手法力量对比反映力量精确性水平(见章丹颂，吕杰，方磊等.组间波形相似度及在中医推拿接法垂直作用力信号分析中的应用[J].医用生物力学，2011，02:133-136+149)。
[0007]然而，现有的力量精确性水平检测手段对精度的要求比较高，且设备价格昂贵、操作复杂；现有手段主要针对上肢，缺乏针对下肢的检测方法；同时现有信号相似度算法，在具体应用时均从各自的学科特点出发，不适合直接应用于下肢力量分析。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题，提供一种下肢力量精确性水平检测方法，能有效地检测下肢力量精确性水平。
[0009]本发明的主要技术构思如下:
[0010] 申请人:在研究过程中了解到，下肢屈伸属于典型的下肢运动形式，下肢屈伸能力可反映下肢力量水平，而垂直地面反作用力能有效反映下肢屈伸力量的变化，采用现有的压力板即可方便迅速连续采集垂直地面反作用力信号数据。 申请人:经过深入地反复实践研究，终于得出利用压力板采集数据的下肢力量精确性水平检测方法，能有效地检测下肢力量精确性水平。
[0011]本发明解决其技术问题的技术方案如下:
[0012]一种下肢力量精确性水平检测方法，其特征是，应用于由压力板和电脑组成的检测系统，所述压力板的信号输出端与电脑信号输入端连接；
[0013]所述检测方法包括以下步骤:
[0014]第一步、被测者站 立于压力板上并做一次基准的下肢屈伸动作，同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为基准序列{a} = {ai，a2，...，am}，m为基准序列的数据个数；
[0015]第二步、被测者于压力板上做一次对比的下肢屈伸动作，并尽力使对比的下肢屈伸动作与基准的下肢屈伸动作相同；同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为对比序列{b} = {b1； b2,..., bj，η为对比序列的数据个数；
[0016]第三步、向基准序列{a} = {a1; a2，...，aj中插入若干信号值，得到插值基准序列{a, } = {a/ , a2' ,..., a(^1)(n_D+1' }；
[0017]第四步、向对比序列IbHIb1, b2，...，bj中插入若干信号值，得到插值对比序列
{b 1-1b1 ，b2 ，...，b (^1) (n_D+1 }；
[0018]第五步、计算插值基准序列和插值对比序列的相似度r ；
[0019]第六步、将相似度!的数值列入相似度序列Ir}，相似度序列Ir}的初始值为空列表;
[0020]第七步、再重复第二步至第六步至少两次，得到数据个数为至少三个的相似度序列Ir};先去掉相似度序列Ir}中的最大值和最小值，再求余下数据的平均值P，即为被测者下肢力量精确性水平值。
[0021]本发明进一步的技术方案如下:
[0022]优选地，第三步的具体过程如下:
[0023]在基准序列{a}的所有两相邻数据和ax之间分别顺序插入n_2个数据a(x_2)(n-1)+1+J/，其中2≤X≤m，I≤j≤n-2, x和j均为整数，η为对比序列的数据个数，同时a(x-2) (n-l)+l+j 满足以下条件:
【权利要求】
1.一种下肢力量精确性水平检测方法，其特征是，应用于由压力板和电脑组成的检测系统，所述压力板的信号输出端与电脑信号输入端连接； 所述检测方法包括以下步骤: 第一步、被测者站立于压力板上并做一次基准的下肢屈伸动作，同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为基准序列{a} = {ai，a2，...，am}，m为基准序列的数据个数； 第二步、被测者于压力板上做一次对比的下肢屈伸动作，并尽力使对比的下肢屈伸动作与基准的下肢屈伸动作相同；同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为对比序列{b} = {b1； b2,..., bj，η为对比序列的数据个数； 第三步、向基准序列{a} = {a1; a2，...，am}中插入若干信号值，得到插值基准序列{a, } = {a/ , a2' ,..., a(^1)(n_D+1' }； 第四步、向对比序列中插入若干信号值，得到插值对比序列{b 1-1b1 ，b2 ，...，b (^1) (n_D+1 }； 第五步、计算插值基准序列和插值对比序列的相似度r ; 第六步、将相似度r的数值列入相似度序列Ir}，相似度序列Ir}的初始值为空列表；第七步、再重复第二步至第六步至少两次，得到数据个数为至少三个的相似度序列Ir};先去掉相似度序列Ir}中的最大值和最小值，再求余下数据的平均值P，即为被测者下肢力量精确性水平值。
2.根据权利要求1所述的下肢力量精确性水平检测方法，其特征是，第三步的具体过程如下: 在基准序列{a}的所有两相邻数据^和^之间分别顺序插入n-2个数据a(x_2)(n-1)+1+J/，其中2 X和j均为整数，η为对比序列的数据个数，同时a(x-2) (n-l)+l+j 满足以下条件:
3.根据权利要求2所述的下肢力量精确性水平检测方法，其特征是，第五步的具体过程如下: 按下式计算插值基准序列和插值对比序列的相似度r:
4.根据权利要求3所述的下肢力量精确性水平检测方法，其特征是，第七步中，0< P < 1，P值越接近I则被测者下肢力量精确性水平越高。
5.一种用于检测不同被测者之间下肢力量相似性水平的方法，其特征是，应用于由压力板和电脑组成的检测系统，所述压力板的信号输出端与电脑信号输入端连接； 所述检测方法包括以下步骤: 第一步、第一被测者站立于压力板上并做一次基准的下肢屈伸动作，同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为基准序列{a} = {ai，a2，...，am}，m为基准序列的数据个数； 第二步、第二被测者于压力板上做一次对比的下肢屈伸动作，并尽力使对比的下肢屈伸动作与基准的下肢屈伸动作相同；同时由检测系统采集垂直地面反作用力数据，并以采集到的数据序列为对比序列{b} = {b1； b2,..., bj，η为对比序列的数据个数； 第三步、向基准序列{a} = {a1; a2，...，aj中插入若干信号值，得到插值基准序列{a } {^1 ，％ ，...，a(m—I) (n—1)+1 };具体过程为:在基准序列{a}的所有两相邻数据an和ax之间分别顺序插入n-2个数据 1^ j ^ n-2，x和j均为整数，η为对比序列的数据个数，同时
a(x-2) (n-l)+l+j 满足以下条件:
【文档编号】A61B5/22GK103479368SQ201310436745
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】叶强, 高杉, 钱竞光, 王涛, 杨先军, 夏懿, 宋雅伟, 任涛 申请人:叶强, 钱竞光, 高杉