仅使用惯性测量单元与端到端统计建模的步行时足底压力中心估计
信号处理
2020-11-04 v1
摘要
压力中心（COP）估计是步态分析的重要组成部分，例如在评估运动障碍个体的功能能力时。惯性测量单元（IMU）和力传感器常用于测量健康与受损受试者的步态特征。我们提出了一种仅利用来自 IMU 的原始陀螺仪、加速度计和磁力计数据，通过统计建模估计 COP 的方法。我们使用两个模型示例（线性模型与非线性长短期记忆（LSTM）神经网络模型）证明了该方法的可行性。模型在仪器化跑步机上测得的 COP 真值数据上训练，估计与真值 COP 的平均受试者内均方根（RMS）误差为 12.3mm，平均受试者间 RMS 误差为 23.7mm，与迄今类似研究相当或更优。我们表明仪器化跑步机中的校准过程可短至几分钟而不降低模型性能。我们还表明，对环境变化最敏感的记录 IMU 信号中的磁分量可安全舍弃而不显著削弱模型性能。最后，我们表明 IMU 数量可减少至五个而不损害模型性能。
引用
@article{arxiv.2011.01303,
title = {Centre of pressure estimation during walking using only inertial-measurement units and end-to-end statistical modelling},
author = {Janez Podobnik and David Kraljic and Matjaz Zadravec and Marko Munih},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.01303},
year = {2020}
}
备注
21 pages