本发明涉及人体数据采集与分析，特别是涉及一种基于分布式压力传感器提取步态参数的方法及装置。
背景技术：
1、步态和健康之间存在紧密联系，步态能体现人体生理和运动状态的方式和规律，尤其对于身体健康的检测至关重要。正常的步态应该是稳定、平衡、协调和自然的，而任何步态异常都可能预示着潜在的健康问题。
2、首先，步态异常可能导致腰背疼痛问题；持续保持不良的姿势或步态可能使肌肉和骨骼发生扭曲，增加腰部负担，最终引发腰背疼痛。其次，步态异常还可能增加跌倒的风险；因为不稳定的步态容易导致失衡，尤其对于老年人来说，步态异常是常见的跌倒原因之一。此外，一些神经系统疾病也可能通过步态异常来体现，例如帕金森病和脑卒中等疾病，因为它们会影响神经系统对肌肉和骨骼的控制。最后，步态异常还可能与心血管疾病相关，例如冠心病和高血压等心血管疾病的早期症状可能包括步态异常。
3、可见，步态监测有助于及时发现身体健康问题，促进疾病的预防和治疗；而且，通过改善步态，还可以降低腰背疼痛的风险、减少跌倒的可能性，预防神经系统和心血管疾病等问题的发生。鉴于此，如何以低成本、简易算法实现步态参数提取，是本领域技术人员迫切想要解决的技术问题。
4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于分布式压力传感器提取步态参数的方法及装置，用于解决现有步态参数提取方案存在成本高、算法工作量大的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，所述方法包括：
3、提供若干个分布式压力传感器并将各所述分布式压力传感器沿预定方向依次排布，其中，所述分布式压力传感器包括若干个呈阵列排布的感应点，各所述感应点对应不同的位置坐标；
4、被试者沿预定方向依次踩在各所述分布式压力传感器上通过，获取各所述分布式压力传感器中各所述感应点的压力数据；
5、基于各所述分布式压力传感器中与脚部接触的所述感应点的数量及其位置坐标确定脚跟在各所述分布式压力传感器的位置，以及，基于各所述分布式压力传感器中各所述感应点的数据变化确定脚部进入和离开各所述分布式压力传感器的时刻；
6、基于本源数据计算得到步态参数，其中，所述本源数据包括脚跟位置、脚部进入时间和脚部离开时间，所述步态参数包括空间步态参数、时间步态参数和时空步态参数。
7、可选地，通过并行方式获取各所述分布式压力传感器中同一个位置坐标对应的所述感应点的所述压力数据，并且，按照先行后列的方式依次获取所述分布式压力传感器中不同位置坐标对应的所述感应点的所述压力数据。
8、可选地，确定所述脚跟位置的方法包括：
9、遍历所述分布式压力传感器中各所述感应点的所述压力数据，找出所述压力数据的当前值不为初始值的所述感应点并将其记作脚踩点位；
10、对所述脚踩点位的数量进行累加计数，并比较所述脚踩点位的预定方向坐标值与脚跟记录值，在所述预定方向坐标值比所述脚跟记录值符合行走趋势时，使用所述预定方向坐标值更新所述脚跟记录值；
11、遍历结束后，将累加计数值与所述脚跟记录值组成键值对保存在位置数组中，并在脚部离开所述分布式压力传感器后，从所述位置数组中选取所述累加计数值最大时对应的所述脚跟记录值作为所述脚跟位置。
12、可选地，基于所述脚跟记录值得到所述脚跟位置的方法包括：
13、遍历结束后，判断所述累加计数值是否为0；
14、若不为0，说明有脚部进入所述分布式压力传感器，则将所述累加计数值与所述脚跟记录值组成键值对保存在所述位置数组中；
15、若为0，继续判断所述位置数组是否为空；
16、若为空，说明无脚部进入所述分布式压力传感器；
17、若不为空，说明有脚部离开所述分布式压力传感器，则遍历所述位置数组并从中选取所述累加计数值最大时对应的所述脚跟记录值作为所述脚跟位置。
18、可选地，所述分布式压力传感器中各所述感应点的位置坐标从(0,0)至(a-1，b-1)，其中，a为所述分布式压力传感器中的感应点列数，b为所述分布式压力传感器中的感应点行数，a、b为大于1的整数；
19、所述预定方向包括x轴正方向，所述预定方向坐标值包括横坐标值，所述脚跟记录值的初始值包括大于或等于a-1的整数，所述行走趋势包括所述横坐标值比所述脚跟记录值小；
20、所述预定方向包括x轴负方向，所述预定方向坐标值包括横坐标值，所述脚跟记录值的初始值包括小于或等于0的整数，所述行走趋势包括所述横坐标值比所述脚跟记录值大；
21、所述预定方向包括y轴正方向，所述预定方向坐标值包括纵坐标值，所述脚跟记录值的初始值包括大于或等于b-1的整数，所述行走趋势包括所述纵坐标值比所述脚跟记录值小；
22、所述预定方向包括y轴负方向，所述预定方向坐标值包括纵坐标值，所述脚跟记录值的初始值包括小于或等于0的整数，所述行走趋势包括所述纵坐标值比所述脚跟记录值大。
23、可选地，确定所述脚部进入时刻和所述脚部离开时刻的方法包括：
24、遍历所述分布式压力传感器中各所述感应点的所述压力数据，统计所述压力数据的当前值不为初始值的所述感应点的数量；
25、将统计数量从0变成不为0的时刻记作所述脚部进入时刻，将所述统计数量从不为0变成为0的时刻记作所述脚部离开时刻，并在所述脚部离开时刻晚于所述脚部进入时刻时判定二者为有效时刻。
26、可选地，判定被试者通过所有分布式压力传感器后，再基于所述本源数据计算得到所述步态参数；其中，判断被试者是否通过所有分布式压力传感器的方法包括：判断当前本源数据对应的分布式压力传感器是否为最后一个分布式压力传感器，若不是，说明被试者还未通过所有分布式压力传感器，若是，说明被试者已经通过所有分布式压力传感器。
27、可选地，所述空间步态参数包括步长和步幅；此时，基于相邻的两个所述分布式压力传感器中所述脚跟位置之间的距离得到所述步长，以及，基于相隔的两个所述分布式压力传感器中所述跟脚位置之间的距离得到所述步幅，其中，相隔的两个所述分布式压力传感器之间隔有一个所述分布式压力传感器。
28、可选地，各所述分布式压力传感器沿预定方向等间距排布，所述分布式压力传感器中预定方向上的各所述感应点等间距排布；此时，所述步长满足公式：stepleni＝((m-hi+1)+hi)*w1+w2*2+w4；所述步幅满足公式：strideleni＝((m-hi+2)+hi)*w1+w2*2+w3+w4*2；其中，steplen为步长，stridelen为步幅，stepleni为第i个分布式压力传感器的步长，strideleni为第i个分布式压力传感器的步幅，hi为第i个分布式压力传感器中的脚跟位置，hi+1为第i+1个分布式压力传感器中的脚跟位置，hi+2为第i+2个分布式压力传感器中的脚跟位置，w1为分布式压力传感器中感应点的边长，w2为分布式压力传感器中边缘感应点与传感器边缘之间的距离，w3为分布式压力传感器的边长，w4为相邻的两个分布式压力传感器之间的间距，n为分布式压力传感器的数量，m为分布式压力传感器中预定方向上感应点的数量。
29、可选地，所述时间步态参数包括站立时间、挥拍时间和步幅时间；此时，基于各所述分布式压力传感器的所述脚部进入时刻和所述脚部离开时刻得到所述站立时间，基于相隔的两个所述分布式压力传感器中前一个分布式压力传感器的所述脚部离开时刻和后一个分布式压力传感器的所述脚部进入时刻得到所述挥拍时间，以及，基于相隔的两个所述分布式压力传感器的所述脚部进入时刻得到所述步幅时间，其中，相隔的两个所述分布式压力传感器之间隔有一个所述分布式压力传感器。
30、可选地，所述站立时间满足公式：所述挥拍时间满足公式：所述步幅时间满足公式：其中，stancetime为站立时间，swingtime为挥拍时间，stridetime为步幅时间，ei为第i个分布式压力传感器的脚部离开时刻，si为第i个分布式压力传感器的脚部进入时刻，si+2为第i+2个分布式压力传感器的脚部进入时刻，n为分布式压力传感器的数量。
31、可选地，所述时空步态参数包括步频和速度；此时，基于所述步幅时间得到所述步频，以及，基于所述步幅和所述步频得到所述速度。
32、可选地，所述步频满足公式：cadence＝60/stridetime；所述速度满足公式：velocity＝cadence*stridelen；其中，cadence为步频，stridetime为步幅时间，velocity为速度，stridelen为步幅。
33、本发明还提供一种实现如上所述基于分布式压力传感器提取步态参数的方法的装置，所述装置包括：
34、若干个分布式压力传感器、微控制器及上位机；
35、各所述分布式压力传感器沿预定方向依次排布，用于采集人体行走数据；
36、所述微控制器与各所述分布式压力传感器相连，用于读取各所述分布式压力传感器中各感应点的压力数据并保存；
37、所述上位机与所述微控制器相连，用于对各所述分布式压力传感器中各感应点的压力数据进行处理得到各本源数据，并根据各所述本源数据计算得到步态参数。
38、如上所述，本发明的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法及装置，提出了一种全新的仅使用一种传感器(即，分布式压力传感器)的步态参数提取方案，对硬件要求不高且成本低，算法工作量小，易于工程应用实现，扩展性高；而且，基于分布式压力传感器进行步态监测，能够方便地对用户的身体健康状态进行检测且具有非侵入性、实时性好和便于使用的优势，可以为相关医疗、康复、运动等领域提供更加科学的监测和分析手段，具有广泛的应用前景和市场潜力。
1.一种基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，通过并行方式获取各所述分布式压力传感器中同一个位置坐标对应的所述感应点的所述压力数据，并且，按照先行后列的方式依次获取所述分布式压力传感器中不同位置坐标对应的所述感应点的所述压力数据。
3.根据权利要求1所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，确定所述脚跟位置的方法包括：
4.根据权利要求3所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，基于所述脚跟记录值得到所述脚跟位置的方法包括：
5.根据权利要求3所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述分布式压力传感器中各所述感应点的位置坐标从(0,0)至(a-1，b-1)，其中，a为所述分布式压力传感器中的感应点列数，b为所述分布式压力传感器中的感应点行数，a、b为大于1的整数；
6.根据权利要求1所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，确定所述脚部进入时刻和所述脚部离开时刻的方法包括：
7.根据权利要求1所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，判定被试者通过所有分布式压力传感器后，再基于所述本源数据计算得到所述步态参数；其中，判断被试者是否通过所有分布式压力传感器的方法包括：判断当前本源数据对应的分布式压力传感器是否为最后一个分布式压力传感器，若不是，说明被试者还未通过所有分布式压力传感器，若是，说明被试者已经通过所有分布式压力传感器。
8.根据权利要求1或7所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述空间步态参数包括步长和步幅；此时，基于相邻的两个所述分布式压力传感器中所述脚跟位置之间的距离得到所述步长，以及，基于相隔的两个所述分布式压力传感器中所述跟脚位置之间的距离得到所述步幅，其中，相隔的两个所述分布式压力传感器之间隔有一个所述分布式压力传感器。
9.根据权利要求8所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，各所述分布式压力传感器沿预定方向等间距排布，所述分布式压力传感器中预定方向上的各所述感应点等间距排布；此时，所述步长满足公式：stepleni＝((m-hi+1)+hi)*w1+w2*2+w4；所述步幅满足公式：strideleni＝((m-hi+2)+hi)*w1+w2*2+w3+w4*2；
10.根据权利要求1或7所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述时间步态参数包括站立时间、挥拍时间和步幅时间；此时，基于各所述分布式压力传感器的所述脚部进入时刻和所述脚部离开时刻得到所述站立时间，基于相隔的两个所述分布式压力传感器中前一个分布式压力传感器的所述脚部离开时刻和后一个分布式压力传感器的所述脚部进入时刻得到所述挥拍时间，以及，基于相隔的两个所述分布式压力传感器的所述脚部进入时刻得到所述步幅时间，其中，相隔的两个所述分布式压力传感器之间隔有一个所述分布式压力传感器。
11.根据权利要求10所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述站立时间满足公式：所述挥拍时间满足公式：
12.根据权利要求1或7所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述时空步态参数包括步频和速度；此时，基于所述步幅时间得到所述步频，以及，基于所述步幅和所述步频得到所述速度。
13.根据权利要求12所述的基于分布式压力传感器提取步态参数的方法，其特征在于，所述步频满足公式：cadence＝60/stridetime；所述速度满足公式：velocity＝cadence*stridelen；其中，cadence为步频，stridetime为步幅时间，velocity为速度，stridelen为步幅。
14.一种实现权利要求1至13任意一项所述基于分布式压力传感器提取步态参数的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：
