Целостность данных зависит от выделения сигнала из шума. При анализе походки с помощью умной обуви данные первых двух шагов последовательно отбрасываются, поскольку они отражают фазу начала движения — переходный период, в течение которого тело ускоряется из состояния покоя. Эта фаза лишена ритмической стабильности и постоянного распределения центра давления (ЦД), которые наблюдаются при непрерывной ходьбе, что делает ее статистически нерепрезентативной для истинной, естественной походки испытуемого.
Начало ходьбы — это отдельный, нестабильный механический процесс, который вносит переходный шум в наборы данных. Отбрасывание этих начальных шагов позволяет аналитикам выделять стабильные циклы походки, гарантируя, что извлеченные характеристики отражают базовую механику испытуемого, а не его стратегию ускорения.
Механика начала ходьбы
Переход от статического к динамическому состоянию
Первые два шага представляют собой нестабильный процесс. Переход от статической позы к динамической ходьбе требует уникального приложения силы для преодоления инерции.
Поскольку тело активно ускоряется, биомеханика этих шагов принципиально отличается от маятникообразного сохранения энергии, наблюдаемого при стабильной ходьбе.
Нестабильность центра давления (ЦД)
Во время начала движения распределение центра давления еще не стабилизировалось. Взаимодействие стопы с землей направлено на создание поступательного движения, а не на поддержание равновесия.
Включение этих данных исказило бы анализ распределения веса, потенциально создавая ложные срабатывания для нарушений равновесия, которые на самом деле являются лишь нормальной механикой ускорения.
Установление ритма походки
Естественное состояние ходьбы определяется постоянной периодичностью или ритмом походки. Неврологической и механической системам требуется примерно два шага, чтобы установиться в этом ритмическом паттерне.
Данные, собранные до синхронизации, являются нерегулярными. Они не отражают подсознательное, повторяющееся движение, которое стремится измерить анализ походки.
Обеспечение точности данных
Фильтрация переходного шума
Фаза начала движения вносит переходный шум — нерегулярные всплески данных, вызванные усилием при начале движения.
Фильтруя первые два шага, система удаляет эти нерегулярности. Это улучшает соотношение сигнал/шум, делая оставшиеся данные более чистыми и легкими для интерпретации.
Захват репрезентативного состояния
Конечная цель большинства экспериментов по анализу походки — охарактеризовать репрезентативное естественное состояние ходьбы испытуемого.
Если включить фазу начала движения, полученные средние значения будут гибридом "начала" и "ходьбы". Отбрасывание начала гарантирует, что извлеченные характеристики будут чисто индикативными для того, как испытуемый ходит на дистанции.
Понимание компромиссов
Потеря данных об ускорении
Основным компромиссом этого метода фильтрации является полная потеря метрик начала движения.
Если конкретная цель исследования заключается в анализе того, как испытуемый генерирует начальный крутящий момент или преодолевает инерцию, этот стандартный метод фильтрации уничтожит соответствующие данные.
Предположение о стабильности
Этот метод предполагает, что испытуемый действительно стабилизируется после двух шагов.
Хотя это верно для здоровых испытуемых, в популяциях с серьезными нарушениями двигательного контроля "стабильное состояние" может никогда не быть достигнуто. В таких крайних случаях отбрасывание первых двух шагов может просто заменить один тип нестабильных данных другим.
Сделайте правильный выбор в соответствии с вашей целью
Чтобы ваш анализ походки давал действенные результаты, применяйте эту логику фильтрации в зависимости от ваших конкретных целей:
- Если ваш основной фокус — профилирование базовых показателей: Отбросьте первые два шага, чтобы ваши метрики отражали подсознательную, ритмичную привычку ходьбы испытуемого.
- Если ваш основной фокус — точность характеристик: Удалите фазу начала движения, чтобы артефакты ускорения не искажали ваши средние значения центра давления и ритма.
Строго выделяя циклы в стационарном режиме, вы преобразуете необработанные данные датчиков в надежный клинический или биометрический эталон.
Сводная таблица:
| Фактор | Фаза начала движения (первые 2 шага) | Фаза стационарного режима (непрерывная ходьба) |
|---|---|---|
| Механическое состояние | Нестабильное (ускорение для преодоления инерции) | Стабильное (маятникообразное сохранение энергии) |
| Стабильность ЦД | Высокая вариабельность (фокус на импульсе) | Стабилизированное (фокус на равновесии) |
| Ритм походки | Нерегулярный/Развивающийся | Постоянная периодичность |
| Влияние на данные | Переходный шум и артефакты ускорения | Репрезентативная базовая механика |
Сотрудничайте с 3515 для разработки высокоточных решений для обуви
Являясь крупномасштабным производителем, обслуживающим мировых дистрибьюторов и владельцев брендов, 3515 предлагает комплексные производственные возможности для всех категорий обуви. Независимо от того, разрабатываете ли вы передовые защитные ботинки, тактические ботинки или кроссовки для высоких эксплуатационных характеристик, наши передовые производственные процессы обеспечивают структурную целостность, необходимую для точного анализа походки и долговечности.
От нашей основной серии защитных ботинок до тренировочной и классической обуви — мы предоставляем масштабы и контроль качества, необходимые для удовлетворения разнообразных оптовых потребностей. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши производственные потребности и узнать, как наш опыт может поддержать рост вашего бренда.
Ссылки
- Zhen Song, Zhuoming Chen. Fall Risk Assessment for the Elderly Based on Weak Foot Features of Wearable Plantar Pressure. DOI: 10.1109/tnsre.2022.3167473
Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .