一种踝泵运动监测系统及终端设备

摘要

本发明公开了踝泵运动监测系统及终端设备，属于医疗器械领域。所述系统，包括壳体和固定在所述壳体上的电源、控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、通信模块和束带；所述陀螺仪用于将用户运动的角速度信息发送给所述控制器，所述加速度计用于将用户运动的加速度信息发送给所述控制器，所述磁力计用于将用户运动的磁力信息发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述角速度信息、加速度信息和磁力信息确定用户姿态信息，将所述姿态信息与标准姿态信息匹配，得出匹配结果；所述通信模块用于获取所述匹配结果并发送包含所述匹配结果的匹配结果信息；该踝泵运动检测系统可以通过小型电子元器件实现，小巧易穿戴，且不需要精密的机械结构，降低机械加工成本。

权利要求

1.一种踝泵运动的监测系统，其特征在于，包括壳体和固定在所述壳体上的电源、控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、通信模块和束带；所述束带用于与用户脚部固定；所述电源分别与所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块连接，用于向所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块供电；所述陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块分别与所述控制器连接，所述陀螺仪用于将用户运动的角速度信息发送给所述控制器，所述加速度计用于将用户运动的加速度信息发送给所述控制器，所述磁力计用于将用户运动的磁力信息发送给所述控制器；

所述控制器用于获取用户实时运动姿态信息，所述实时运动姿态信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息，将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息，确定一个运动周期内的修正运动姿态信息序列，判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，得到匹配结果，其中，所述角速度信息包括三轴角速度，所述加速度信息包括三轴加速度，所述磁力信息包括三轴磁力，所述将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息，包括：以四元数及陀螺三轴零偏误差作为状态变量，以所述三轴加速度和所述三轴磁力作为观测变量，根据所述状态变量、观测变量构建扩展卡尔曼滤波的状态转移矩阵和观测方程矩阵；根据所述状态转移矩阵和观测方程矩阵得到状态变量预测值和观测值；根据所述观测值对所述状态变量预测值进行修正补偿，以实时更新四元数及陀螺三轴零偏误差；根据更新的四元数及陀螺三轴零偏误差进行捷联姿态解算，得到修正运动姿态信息；

所述通信模块用于获取所述匹配结果并发送包含所述匹配结果的匹配结果信息。

2.根据权利要求1所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计和/或通信模块集成在电路板上。

3.根据权利要求1所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，还包括固定在所述壳体上的显示屏，所述显示屏与所述控制器连接，用于显示所述控制器得出的匹配结果。

4.根据权利要求3所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的输入装置，所述输入装置用于获取用户输入的信息。

5.根据权利要求4所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，所述显示屏还用于显示用户分类信息，所述输入装置用于获取用户输入的用户分类信息。

6.根据权利要求1所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的语音播报装置，所述语音播报装置用于播报所述匹配结果。

7.根据权利要求1所述的踝泵运动的监测系统，其特征在于，所述通信模块包括蓝牙模块、wifi模块或红外模块。

8.一种终端设备，其特征在于，包括通信模块和显示模块，所述通信模块用于获取匹配结果信息，所述匹配结果信息包含匹配结果，所述匹配结果由根据角速度信息、加速度信息和磁力信息确定的用户姿态信息与标准姿态信息匹配所得；所述显示模块，用于显示所述匹配结果，所述匹配结果由监测系统的控制器得出，具体包括：所述控制器用于获取用户实时运动姿态信息，所述实时运动姿态信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息，将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息，确定一个运动周期内的修正运动姿态信息序列，判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，得到匹配结果，其中，所述角速度信息包括三轴角速度，所述加速度信息包括三轴加速度，所述磁力信息包括三轴磁力，所述将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息，包括：以四元数及陀螺三轴零偏误差作为状态变量，以所述三轴加速度和所述三轴磁力作为观测变量，根据所述状态变量、观测变量构建扩展卡尔曼滤波的状态转移矩阵和观测方程矩阵；根据所述状态转移矩阵和观测方程矩阵得到状态变量预测值和观测值；根据所述观测值对所述状态变量预测值进行修正补偿，以实时更新四元数及陀螺三轴零偏误差；根据更新的四元数及陀螺三轴零偏误差进行捷联姿态解算，得到修正运动姿态信息。

9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述匹配结果信息还包含时间信息，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与时间的对应关系。

10.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述匹配结果信息还包括用户标识，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与用户的对应关系。

说明书

一种踝泵运动监测系统及终端设备

技术领域

[0001] 本发明涉及骨科医疗器械领域，特别涉及一种监测术后患者踝泵运动数据的监测系统及终端设备。

背景技术

[0002] 骨科手术前后，由于创伤疼痛、内外固定、肢体制动以及患者处于高凝状态等原因，易发生下肢深静脉血栓，栓子脱落随血液流经心脏进入肺动脉，导致肺动脉栓塞，其死亡率超过20％。踝泵运动是一种简单、易行、效果显著的下肢功能锻炼方法，主要通过脚踝关节的活动带动下肢肌肉收缩，促进血液回流，加快肿胀消除及肢体功能康复，术后早期的踝泵训练能促进末端血液回流，抑制下肢静脉血栓的形成，临床上，骨科下肢手术患者术后进行踝泵运动时由于担心伤口愈合、切口疼痛、思想上不够重视、踝泵运动本身枯燥单一等原因造成运动的数量与质量都不达标，且一般情况下，患者进行踝泵运动都需要在医护人员陪同指导下进行，患者需长期住院的同时也不利于医护人员人力成本的节省，所以需要有一种监测踝泵运动的装置，从而在保证术后患者的方便穿戴的同时，在家也能提高踝泵运动的循从性和正确率。

[0003] 对于踝泵运动装置，如公告号为CN105832497A、CN205234878U、CN206063657U等专利文件中公布的运动装置，大多是通过设计出包括底座、支撑板、连接杆、弹簧等机械结构的产品，将脚固定放入进行锻炼。

[0004] 市面上的基于机械结构的踝泵运动辅助产品比较笨重，对于刚做完手术的患者，安装并不方便。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种踝泵运动监测系统及终端设备，能够保证低成本、精准识别患者的踝泵运动的同时，更能方便术后患者的穿戴。

[0006] 为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

[0007] 一种踝泵运动的监测系统，包括壳体和固定在所述壳体上的电源、控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计、通信模块和束带；所述束带用于与用户脚部固定；所述电源分别与所述所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块连接，用于向所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块供电；所述陀螺仪、加速度计、磁力计及通信模块分别与所述控制器连接，所述陀螺仪用于将用户运动的角速度信息发送给所述控制器，所述加速度计用于将用户运动的加速度信息发送给所述控制器，所述磁力计用于将用户运动的磁力信息发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述角速度信息、加速度信息和磁力信息确定用户姿态信息，将所述姿态信息与标准姿态信息匹配，得出匹配结果；所述通信模块用于获取所述匹配结果并发送包含所述匹配结果的匹配结果信息。

[0008] 在一可选实施例中，所述控制器、陀螺仪、加速度计、磁力计和/或通信模块集成在电路板上。

[0009] 在一可选实施例中，所述踝泵运动的监测系统还包括固定在所述壳体上的显示屏，所述显示屏与所述控制器连接，用于显示所述控制器得出的匹配结果。

[0010] 在一可选实施例中，所述踝泵运动的监测系统还包括与所述控制器连接的输入装置，所述输入装置用于获取用户输入的信息。

[0011] 在一可选实施例中，所述显示屏还用于显示用户分类信息，相应地，所述输入装置用于获取用户输入的用户分类信息。

[0012] 在一可选实施例中，所述踝泵运动的监测系统还包括与所述控制器连接的语音播报装置，所述语音播报装置用于播报所述匹配结果。

[0013] 在一可选实施例中，所述通信模块包括蓝牙模块、wifi模块或红外模块。

[0014] 一种终端设备，包括通信模块和显示模块，所述通信模块用于获取匹配结果信息，所述匹配结果信息包含匹配结果，所述匹配结果由根据角速度信息、加速度信息和磁力信息确定的用户姿态信息与标准姿态信息匹配所得；所述显示模块，用于显示所述匹配结果。

[0015] 在一可选实施例中，所述匹配结果信息还包含时间信息，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与时间的对应关系。

[0016] 在一可选实施例中，所述匹配结果信息还包括用户标识，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与用户的对应关系。

[0017] 本发明具有以下有益效果：

[0018] (1)本发明实施例提供的踝泵运动监测系统，通过监测用户踝泵运动的实时姿态信息，根据实时姿态信息确定一个运动周期内的运动姿态信息序列，并将运动姿态信息序列与标准数据库中的标准运动姿态信息序列比对，判断用户进行的踝泵运动是否符合要求，从而提醒用户是否继续按照当前动作运动，使用户在没有外来指导的情况下能自行调整运动姿势，节省了人力资源成本；

[0019] (2)本发明实施例提供的踝泵运动检测系统还可以将匹配结果发送给终端设备，使终端设备使用者如医生，能及时了解用户踝泵运动情况；

[0020] (3)本发明实施例提供的踝泵运动检测系统可以通过小型电子元器件实现，小巧易穿戴，符合术后患者的实际需求，且不需要精密的机械结构，降低机械加工成本；

[0021] (4)扩展卡尔曼滤波算法的状态变量采用四维四元数，与采用欧拉角相比，避免了采用欧拉角计算时涉及的大量三角函数运算，保证了更新速率和实时性，同时不存在采用欧拉角运算出现的奇异性；

[0022] (5)本发明实施例通过倒频谱动作序列端点检测，准确找到动作的起始点和终止点，并利用Bellman原理进行路径动态规划，提高识别的效率，减少计算量。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例提供的一种踝泵运动监测方法流程图；

[0024] 图2为本发明实施例提供的基于扩展卡尔曼滤波数据融合的捷联姿态解算的实现流程图；

[0025] 图3为本发明实施例提供的DTW算法原理图；

[0026] 图4为本发明实施例提供的局部约束路径图；

[0027] 图5为本发明实施例还提供的一种踝泵运动监测装置示意图；

[0028] 图6为本发明实施例提供的一种踝泵运动的监测系统结构示意图；

[0029] 图7为本发明实施例提供的踝泵运动的监测系统使用场景示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

[0031] 参见图1，本发明实施例提供了一种踝泵运动监测方法，包括：

[0032] 步骤101：获取用户实时运动姿态信息，所述实时运动姿态信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息；

[0033] 具体地，实时运动姿态信息可以包含表征用户进行的踝泵运动姿态的任意信息，例如陀螺仪实时测得的角速度信息、加速度计实时测得的加速度信息及磁力计实时测得的磁力信息等，本发明不做限定，本发明实施例中，实时运动姿态信息至少包括角速度信息、加速度信息和磁力信息；

[0034] 步骤102：将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息；

[0035] 具体地，本发明实施例中，可以通过卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等数据融合方法，对角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，本发明不做限定；然后，根据数据融合后得到的较为标准的数据进行捷联姿态解算，得到俯仰角、横滚角、方位角等修正运动姿态信息；

[0036] 步骤103：确定一个运动周期内的运动姿态信息序列；

[0037] 具体地，根据运动周期的起始时间和终止时间，确定运动周期，从而确定一个运动周期内的运动姿态信息序列，本发明实施例中，基于倒频谱的动作序列端点检测，从一段包含有效动作的信号中准确地找到动作的起始点和终止点，并区分动作信号和噪声信号；

[0038] 一般地，用于测量倒频谱距离的方法是假设开始一段时间的信号作为背景噪声，并分别求出其倒频谱系数，然后利用这段时间倒频谱系数的平均值估计背景噪声的倒频谱系数，计算每一帧信号与背景噪声信号的倒频谱距离分析出手势动作序列的起始点和终止点；

[0039] 采用倒频谱动作序列端点检测，能准确的找到动作的起始点和终止点；

[0040] 步骤104：判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，得到匹配结果；

[0041] 具体地，本发明实施例中，在步骤104之前还包括建立并存储标准姿态信息序列数据库，标准姿态信息序列数据库既可以为单一人群数据库，也可以为分类数据库，例如按照年龄段将人群分类成老人、中年、青年及儿童等不同类别，针对不同类别建立各自的数据库；

[0042] 在本发明的一可选实施例中，考虑到标准姿态信息序列对于匹配过程影响很大，兼容性好、鲁棒性强的标准姿态信息序列是提高踝泵动作识别率的关键，为确保识别率和识别精度，标准姿态信息序列数据库采用冗余样本库，以一类人群为例，获取多个一个运动周期内的姿态信息序列样本；计算两两样本间的失真度；根据所述失真度，将获取的多个样本分成若干个子集；将各子集的平均值作为标准姿态信息序列，建立标准姿态信息序列数据库。具体地，可以通过组织多个差异大的实验对象反复做踝泵动作获得姿态信息序列样本，将失真度满足预设阈值的几个样本作为一个子集。

[0043] 步骤105：发送和/或显示所述匹配结果，以提示用户是否继续按照当前动作继续运动。

[0044] 本发明实施例提供的踝泵运动监测方法，通过监测用户踝泵运动的实时姿态信息，根据实时姿态信息确定一个运动周期内的运动姿态信息序列，并将运动姿态信息序列与标准数据库中的标准运动姿态信息序列比对，判断用户进行的踝泵运动是否符合要求，从而提醒用户是否继续按照当前动作运动，使用户在没有外来指导的情况下能自行调整运动姿势，节省了人力资源成本；

[0045] 本发明实施例提供的踝泵运动检测方法还可以将匹配结果发送给终端设备，使终端设备使用者如医生，能及时了解用户踝泵运动情况；

[0046] 本发明实施例提供的踝泵运动检测方法可以通过小型电子元器件实现，使监测系统小巧易穿戴，符合术后患者的实际需求，且不需要精密的机械结构，降低机械加工成本。

[0047] 在一可选实施例中，所述角速度信息包括三轴角速度，所述加速度信息包括三轴加速度，所述磁力信息包括三轴磁力，步骤102包括：

[0048] 步骤102a：以四元数及陀螺三轴零偏误差作为状态变量，以所述三轴加速度和所述三轴磁力作为观测变量，根据所述状态变量、观测变量构建扩展卡尔曼滤波的状态转移矩阵和观测方程矩阵；

[0049] 具体地，本发明实施例中，所述状态转移矩阵及观测方程矩阵均为雅各比矩阵形式。

[0050] 步骤102b：根据所述状态转移矩阵和观测方程矩阵得到状态变量预测值和观测值；

[0051] 步骤102c根据所述观测值对所述状态变量预测值进行修正补偿，以实时更新四元数及陀螺三轴零偏误差；

[0052] 步骤102d：根据更新的四元数及陀螺三轴零偏误差进行捷联姿态解算，得到修正运动姿态信息。

[0053] 例如，参见图2，选取四元数Q0、Q1、Q2、Q3以及陀螺三轴零偏误差W1、W2、W3作为状态变量，因此状态变量X就是一个7维向量；对状态向量赋初始值，如[1 0 0 0 0 0 0]；选取载体坐标下的加速度计和磁力计输出值(即三轴加速度和三轴磁力)作为状态观测量，因此状态观测量就是一个6维向量。

[0054] 根据陀螺的输出(即三轴角速度)构建扩展卡尔曼滤波的状态转移矩阵，通过构建的状态转移矩阵、初始状态向量以及噪声协方差矩阵预测K-时刻的状态向量和K-时刻的状态估计协方差矩阵；

[0055] 构建卡尔曼滤波的观测方程矩阵，根据构建的观测方程矩阵、K-时刻的状态估计协方差矩阵以及观测噪声协方差得到K时刻的卡尔曼增益；

[0056] 求取残差，完成对状态变量X在K-时刻预测值的修正，并得到K时刻的状态变量估计值。其中，残差的求取涉及到了载体坐标系到地理坐标系坐标转换矩阵R的修正，利用地理坐标系上的加速度[0 0 g]与当地磁场强度[bx by bz]，通过坐标转换矩阵得到载体坐标系下的加速度[vx vy vz]以及磁场强度[wx wy wz]，与加速度计与磁力计在载体坐标系下的输出值[ax ay az mx my mz]做减差即得到残差

[0057] 由得到的K时刻的状态变量就能对四元数进行更新以及对陀螺的零偏进行修正补偿，利用得到的四元数转欧拉角解算出载体的姿态。

[0058] 扩展卡尔曼滤波算法的状态变量采用四维四元数，与采用欧拉角相比，避免了采用欧拉角计算时涉及的大量三角函数运算，保证了更新速率和实时性，同时不存在采用欧拉角运算出现的奇异性。

[0059] 在一具体实施例中，所述判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，包括：

[0060] 将所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列数据库中的各标准姿态信息序列进行比对，确定与所述修正运动姿态信息序列最接近的标准姿态信息序列；

[0061] 判断所述修正运动姿态信息序列与所述最接近的最接近的标准姿态信息序列的差异是否满足阈值；

[0062] 若满足，则匹配结果为所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列匹配；

[0063] 若不满足，则匹配结果为所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列不匹配。

[0064] 其中，所述将所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列数据库中的各标准姿态信息序列进行比对，包括：基于贝尔曼(Bellman)原理，采用DTW算法将所述修正运动姿态信息序列分别和各所述标准姿态信息序列进行比对。

[0065] 参见图3，把测试模板的特征向量序列n＝1-N在一个二维直角坐标系中的横轴上标出，把参考模板的特征向量序列m＝1-M在纵轴上标出，通过这些表示序列号的整数坐标画出一些纵横线即可形成一个网格，网格中的每一个节点对应了两个序列相应元素的转移距离。DTW算法分两步进行，一是计算两个序列元素之间的距离，即求出距离矩阵，二是在距离矩阵中找出一条最佳路径。路径规划过程中若寻找所有可能的路径，则计算成本过高。为了选取最优路径，降低计算复杂度，利用Bellman原理进行路径动态规划。起点(i1，j1)到终点(ik，jk)的优化路径可表示为

[0066]

[0067] 如果(if，jf)是起点(i1，j1)到终点(ik，jk)路径上的一个节点，则通过节点(if，jf)的最优化路径表示为

[0068]

[0069] 根据Bellman原理可知

[0070]

[0071] 从起点(i1，j1)经过节点(if，jf)到终点(ik，jk)的最优路径是由起点(i1，j1)到节点(if，jf)的最优路径与由节点(if，jf)到终点(ik，jk)的最优路径的串联。

[0072] 搜索最优路径的过程例如：搜索从(i,j)点出发，对于局部路径约束如图4，点(i,j)可达到的前一个格点只可能是(i-1,j)、(i-1,j-l)和(i,j-1)，那么(i,j)一定选择这三个距离中的最小者所对应的点作为其前续格点。

[0073] 计算从起点(i1，j1)到第k个节点(ik，jk)的最小代价，然后，假设转移到节点(ik，jk)必须由路径上可能的序号为第k-1的节点(ik-1，jk-1)开始。根据Bellman原理容易导出[0074]

[0075] 这样从(l,1)点出发(令D(1,1)＝0)搜索，反复递推，直到(N,M)就可以得到最优路径，而且D(N,M)就是最佳匹配路径所对应的匹配距离。在进行动作识别时，将测试模板与所有参考模板进行匹配，得到的最小匹配距离Dmin(N,M)所对应动作即为识别结果。

[0076] 综上所述，本发明实施例中基于贝尔曼原理，采用DTW算法对所述修正运动姿态信息序列和所述标准姿态信息序列进行比对，包括：

[0077] 根据所述修正运动姿态信息序列中和所述标准姿态信息序列建立二维直角坐标系；

[0078] 根据公式(1)求解所述二维直角坐标系的初始点到终点的最短距离：

[0079]

[0080] 其中：

[0081] ik为所述标准姿态信息序列中的第k个标准姿态信息；

[0082] jk为所述修正运动姿态信息序列中的第k个运动姿态信息；

[0083] Dmin(ik,jk)为由初始点到达所述二维直角坐标系的节点(ik,jk)的最短距离；

[0084] Dmin(ik-1，jk-1)为由初始点到达所述二维直角坐标系的节点(ik-1,jk-1)的最短距离；

[0085] d(ik，jk|ik-1，jk-1)为由节点(ik-1，jk-1)到节点(ik，jk)的转移距离。

[0086] 本发明实施例通过倒频谱动作序列端点检测，准确找到动作的起始点和终止点，并利用Bellman原理进行路径动态规划，提高识别的效率，减少计算量。

[0087] 参见图5，本发明实施例还提供了一种踝泵运动监测装置，包括：

[0088] 获取单元10，用于获取用户实时运动姿态信息，所述实时运动姿态信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息；

[0089] 修正单元20，用于将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息；

[0090] 确定单元30，用于确定一个运动周期内的修正运动姿态信息序列；

[0091] 判断单元40，判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，得到匹配结果

[0092] 发送和/或显示单元50，用于发送和/或显示所述匹配结果，以提示用户是否继续按照当前动作继续运动。

[0093] 在一可选实施例中，所述角速度信息包括三轴角速度，所述加速度信息包括三轴加速度，所述磁力信息包括三轴磁力，修正单元20用于：

[0094] 以四元数及陀螺三轴零偏误差作为状态变量，以所述三轴加速度和所述三轴磁力作为观测变量，根据所述状态变量、观测变量构建扩展卡尔曼滤波的状态转移矩阵和观测方程矩阵；

[0095] 根据所述状态转移矩阵和观测方程矩阵得到状态变量预测值和观测值；

[0096] 根据所述观测值对所述状态变量预测值进行修正补偿，以实时更新四元数及陀螺三轴零偏误差；

[0097] 根据更新的四元数及陀螺三轴零偏误差进行捷联姿态解算，得到修正运动姿态信息。

[0098] 在一可选实施例中，判断单元40用于：

[0099] 将所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列数据库中的各标准姿态信息序列进行比对，确定与所述修正运动姿态信息序列最接近的标准姿态信息序列；

[0100] 判断所述修正运动姿态信息序列与所述最接近的最接近的标准姿态信息序列的差异是否满足阈值；

[0101] 若满足，则匹配结果为所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列匹配；

[0102] 若不满足，则匹配结果为所述修正运动姿态信息序列与标准姿态信息序列不匹配。

[0103] 本发明装置实施例与方法实施例一一对应，具有方法实施例具有的有益效果，关于各功能单元及有益效果等具体描述详见方法实施例，在此不再赘述。

[0104] 参见图6，本发明实施例还提供了一种踝泵运动的监测系统，包括壳体7和固定在壳体7上的电源1、控制器2、陀螺仪、加速度计、磁力计4、通信模块5和束带6；束带6用于与用户脚部固定；电源1分别与控制器2、陀螺仪、加速度计、磁力计4及通信模块5连接，用于向控制器2、陀螺仪、加速度计、磁力计4及通信模块5供电；陀螺仪、加速度计、磁力计4及通信模块5分别与控制器2连接，所述陀螺仪用于将用户运动的角速度信息发送给控制器2，加速度计用于将用户运动的加速度信息发送给控制器2，磁力计4用于将用户运动的磁力信息发送给控制器2；控制器2用于根据所述角速度信息、加速度信息和磁力信息确定用户姿态信息，将所述姿态信息与标准姿态信息匹配，得出匹配结果；通信模块5用于获取所述匹配结果并发送包含所述匹配结果的匹配结果信息给终端设备。

[0105] 本发明实施例中，终端设备可以包括手机、笔记本电脑、智能电视、pad等；通信模块5可以为蓝牙模块、红外通信模块或wifi通信模块等，优选蓝牙模块；本发明实施例中，为节约设备空间，陀螺仪和加速度计为集成元器件；控制器2为微控制器。

[0106] 具体地，本发明实施例中，控制器2包括获取单元、修正单元、确定单元和判断单元，其中，获取单元用于获取陀螺仪、加速度计、磁力计4的输出信号(即角速度信息、加速度信息和磁力信息)，修正单元用于将所述角速度信息、加速度信息和磁力信息进行数据融合，得到修正运动姿态信息，确定单元用于确定一个运动周期内的修正运动姿态信息序列，判断单元用于判断所述修正运动姿态信息序列是否与标准姿态信息序列数据库中的标准姿态信息序列匹配，得到匹配结果；所述的获取单元、修正单元、确定单元和判断单元与本发明装置实施例提供的获取单元、修正单元、确定单元和判断单元一一对应，各单元数据处理方法与本发明方法实施例一一对应，详见方法实施例，在此不再赘述；

[0107] 加速度计和磁力计能分别测量出重力加速度和地磁场(磁力)这两个三维矢量，扩展卡尔曼滤波可以结合这几种传感器的特点，以陀螺仪测量得到的角速度作预测更新，以重力加速度和磁场观测更新，得到更高精度的姿态信息；

[0108] 参见图7，使用时，将踝泵运动监测系统穿戴在用户脚上，随着患者的运动，各传感器对用户动作进行AD采集，并进行均值滤波，将滤波后的九轴数据通过I2C方式传输给微控制器，微控制器利用数据进行姿态解算与动作识别匹配，最后将匹配结果通过蓝牙模块发送至手机。

[0109] 本发明实施例提供的踝泵运动监测系统，通过陀螺仪、加速度计、磁力计4监测用户踝泵运动的实时姿态信息，根据实时姿态信息确定一个运动周期内的运动姿态信息序列，并将运动姿态信息序列与标准数据库中的标准运动姿态信息序列比对，判断用户进行的踝泵运动是否符合要求，并将判断结果发送给终端设备，使终端设备用户及时了解到踝泵运动的监测系统用户的运动状态，当终端设备用户为患者时，使患者在没有外来指导的情况下能自行调整运动姿势，节省了医护人员人力资源成本；当终端设备用户为医生时，医生能及时了解用户踝泵运动情况；

[0110] 本发明实施例提供的踝泵运动检测系统可以通过小型电子元器件实现，小巧易穿戴，符合术后患者的实际需求，且不需要精密的机械结构，降低机械加工成本。

[0111] 为进一步实现系统的小巧话，本发明实施例中，控制器2、陀螺仪、加速度计、磁力计4和/或通信模块5集成在电路板上。

[0112] 在本发明的一可选实施例中，踝泵运动检测系统还包括固定在壳体7上的显示屏，所述显示屏与控制器2连接，用于显示控制器2得出的匹配结果。通过设置显示屏，便于用户直观的获取匹配结果。相应地，本发明实施例中控制器2还可以包括数据处理单元，用于统计用户的多个匹配结果得出运动规律信息，其中，所述多个匹配结果包括同一用户不同时间段的多个匹配结果，所述运动规律可以包括同一用户在不同时间段内的运动规律，如动作完成次数、动作准确率等；在其他实施例中，所述多个匹配结果还可以包括不同用户同一时间段的多个匹配结果等，本发明不做限定。通过统计用户运动规律，便于用户了解自己阶段性运动情况。

[0113] 在本发明的一可选实施例中，踝泵运动检测系统还包括与控制器2连接的输入装置，所述输入装置用于获取用户输入的信息。用户输入的信息可以包括用户输入的身份识别代码、运动计时信息等。通过输入装置，增强了人机互动，使系统更加人性化、个性化，提高了用户满意度。在一具体实施例中，所述显示屏还用于显示用户分类信息，相应地，所述输入装置用于获取用户输入的用户分类信息。控制器2还具有选择单元，用于根据用户输入的分类信息选择对应的标准姿态信息数据库。

[0114] 在本发明的一可选实施例中，踝泵运动检测系统还包括与所述控制器连接的语音播报装置，所述语音播报装置用于播报所述匹配结果。通过设置语音播报装置播报匹配结果，使用户在运动过程中不用特意查看显示屏即可获知当前运动状况，提高了用户满意度，且使测量系统可用于有视力障碍的用户，扩大了使用范围。进一步地，控制器2还包括计时单元，输入装置用户获取用户输入的计时信息，所述计时单元用于当到达计时时间时发送提醒控制指令，所述语音播报装置还用于根据所述提醒控制指令，发送计时结束提醒信息，以便于用户按照预设时长进行运动。

[0115] 本发明实施例中还提供了一种终端设备，包括通信模块和显示模块，所述通信模块用于获取匹配结果信息，所述匹配结果信息包含匹配结果，所述匹配结果由根据角速度信息、加速度信息和磁力信息确定的用户姿态信息与标准姿态信息匹配所得；所述显示模块，用于显示所述匹配结果。

[0116] 具体地，本发明实施例中，匹配结果信息还可以包括用户标识、运动时间等信息，本发明不做限定；终端设备可以包括手机、笔记本电脑、智能电视、pad等，本发明不做限定。

[0117] 本发明实施例提供的终端设备通过获取踝泵运动检测系统发送的匹配结果信息，能及时了解用户踝泵运动情况，，当终端设备用户为患者时，使患者在没有外来指导的情况下能自行调整运动姿势，节省了医护人员人力资源成本；当终端设备用户为医生时，医生能及时了解用户踝泵运动情况；

[0118] 在一可选实施例中，所述匹配结果信息还包含时间信息，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与时间的对应关系，以便于统计用户在一段时间内的运动情况。进一步地，所述匹配结果信息还包括用户标识，所述终端设备还包括处理模块，用于对所述匹配结果信息进行数据处理，得到匹配结果与用户的对应关系，以便于统计不同用户的不同运动情况。

[0119] 本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。所述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的人员可以对所述的具体实施例做不同的修改或补充或采用类似的方式代替，但不偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

[0120] 本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。