人体足底压力分布特征的建模与仿真
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ｏｎｅ”ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ（ＳＶＭ），ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｃａ ｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａ ｎｔａ ｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａ ｒａｃ—
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍ ｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒ ｉｔ ｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃａ ｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｐｒｏ－ ｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｏｄｙ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｓｐｅｃｉａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ；Ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｃａ ｌｃｕｌａｔ ｉｏｎ
目前 ，针对特殊人 群 足底压 力特征 的研 究 ，大都 采用 图
基金项 目：海南省科技厅项 目（２Ｏ１５ｓＯ３） 收稿 １３期 ：２０１５一ｔＯ一２９ 修 回 日期 ：２０１５—１１一ｌＯ
像处理和模 式计 算 的相 关技 术 ，并 已取得 了 比较 理想 的效 果 Ｊ。当前阶段 ，主要 的特殊人群人体足底压力特 征计算 的 方法主要包括基 于奇异值 分解 算法 的足底 压力 特征计 算方 法 Ｊ、基 于小 波变换算 法的足底压力特征计算方法 和基 于 纹理特征提取 的足底压力特 征计算方 法 Ｊ。其 中，最 常用 的 是基于纹理特征 提取 的足底 压力 特征计 算方 法 。由于特殊 人群人体足底压力 特征计 算方 法在 腿脚疾 病治 疗和减 轻腿 脚疾病特殊人群痛苦 方面 发挥着 重要 的作 用 ，因此 ，该课 题拥有广 阔的发 展前 景 ，并 成 为很 多专 家 学者 研究 的重点 课 题 。。。
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｅｓｔ ｂｏａｒｄ ｉｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａ ｎ ｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａ ｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｐｌａｎ ｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｔｒａｉｎｅｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ”ｏｎｅ ｔｏ
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｍ ａｎ Ｐｌａｎｔａｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ＬＩＵ Ｘｉ— ｙａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ Ｈａｉｎａｎ ５７０２２８，Ｃｈｉｎａ）
第３３卷 第０６期
文章编号 ：１００６—９３４８（２０１６）０６—０３２１—０４
计 算 机 仿 真
２０１６年６月
人 体 足 底 பைடு நூலகம் 力 分 布 特 征 的 建 模 与 仿 真
刘 细 阳 （海南大学信 息科学技术学 院 ，海南 海 口 ５７０２２８）
摘要 ：人体足底压力特征与步态特征高度相关 ，脚步中形态的变化会 对足部承压产生较 大的影响 。由于特殊人群 一例如残 疾人的行走规则不符合对称性原则 ，导致当前的承载力计算模 型没有考 虑这种非对称 性对足底压力特 征带来 的影 响 ，导致 准确性不 高。提 出采用支持 向量机的足底压力特征的计算 方法。利用压力测试板采集特殊人群 的足底压力特征图像 ，进行 预处 理，并提取关键特征作为足底压力特征计算 的依据 ，引人 支持 向量机 （ＳＶＭ）的“一对一”分类模式对 足底压力特 征图像 进行训练 和计算 ，完成对足底压力特征的准确计 算。仿 真结果表 明，利用改进算法进行特殊人群人体足底压力特征计算 ，能 够提高计算率 ，为人体足底压力分析提供了科学依据。 关键 词：特殊人群 ；足底压力 ；特征计算 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码 ：Ｂ
—
得 的特 征 的 实用 性 较 低 。 针 对 上 述 产 生 的 问题 ，提 出基 于支 持 向量 机 的 足 底 压 力
特征 的计算 方法。利用 压力 测试板 采集 特殊人 群 的足底 压 力特征 图像 ，进行预 处理 ，并提 取关 键特 征作 为足底 压力 特 征计算 的依 据 ，引入 支持 向量 机 （ＳＶＭ）的 “一 对一 ”分 类模 式对 足底压 力特征图像进行训练和计算 ，实现 足底压力 特征 的准确 计算 。
１ 引言 人体 的足底压力 特征 可分为 正常 足底压 力特征 和异 常
足底压力特征 … 。异常足底压力特征通常是 由腿 、脚疾病 或 者缺陷引起的 ｊ。在我国有很多的腿 、脚存在疾 病或者缺 陷 的特殊人群 。对这些特 殊人 群 的足底压 力特 征进行 准确 计 算 ，能够 为他们 提供 准确 的保健 和康复 的建议 ，并 为腿 、脚 疾 病的治疗提供准准确的依据 ｊ。因此 ，特殊人群 人体足底 压 力特征的计算方法 ，已经 成为 医学领 域 中的一 个研究 热点 ， 受到 了越来越多人们 的关注 。
由于特殊人群人 体足 底压力 特征 的信 息会受 到走 路姿 势 、路 面状况 和穿着 的鞋型 等 因素 的影 响 ，会 呈现 出非 线性 和无序的变化 。直接利 用上 述传 统算法 进行 特殊 人群人 体 足底压力特征计算 ，难 以获得 准确 的足底 压力 特征 ，并且 获
３２１ ．．．．—— ．．．．—
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍ ｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒ ｉｔ ｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃａ ｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｐｒｏ－ ｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｏｄｙ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｓｐｅｃｉａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ；Ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｃａ ｌｃｕｌａｔ ｉｏｎ
目前 ，针对特殊人 群 足底压 力特征 的研 究 ，大都 采用 图
基金项 目：海南省科技厅项 目（２Ｏ１５ｓＯ３） 收稿 １３期 ：２０１５一ｔＯ一２９ 修 回 日期 ：２０１５—１１一ｌＯ
像处理和模 式计 算 的相 关技 术 ，并 已取得 了 比较 理想 的效 果 Ｊ。当前阶段 ，主要 的特殊人群人体足底压力特 征计算 的 方法主要包括基 于奇异值 分解 算法 的足底 压力 特征计 算方 法 Ｊ、基 于小 波变换算 法的足底压力特征计算方法 和基 于 纹理特征提取 的足底压力特 征计算方 法 Ｊ。其 中，最 常用 的 是基于纹理特征 提取 的足底 压力 特征计 算方 法 。由于特殊 人群人体足底压力 特征计 算方 法在 腿脚疾 病治 疗和减 轻腿 脚疾病特殊人群痛苦 方面 发挥着 重要 的作 用 ，因此 ，该课 题拥有广 阔的发 展前 景 ，并 成 为很 多专 家 学者 研究 的重点 课 题 。。。
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｅｓｔ ｂｏａｒｄ ｉｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａ ｎ ｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔａ ｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｐｌａｎ ｔａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｔｒａｉｎｅｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ”ｏｎｅ ｔｏ
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｍ ａｎ Ｐｌａｎｔａｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ＬＩＵ Ｘｉ— ｙａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ Ｈａｉｎａｎ ５７０２２８，Ｃｈｉｎａ）
第３３卷 第０６期
文章编号 ：１００６—９３４８（２０１６）０６—０３２１—０４
计 算 机 仿 真
２０１６年６月
人 体 足 底 பைடு நூலகம் 力 分 布 特 征 的 建 模 与 仿 真
刘 细 阳 （海南大学信 息科学技术学 院 ，海南 海 口 ５７０２２８）
摘要 ：人体足底压力特征与步态特征高度相关 ，脚步中形态的变化会 对足部承压产生较 大的影响 。由于特殊人群 一例如残 疾人的行走规则不符合对称性原则 ，导致当前的承载力计算模 型没有考 虑这种非对称 性对足底压力特 征带来 的影 响 ，导致 准确性不 高。提 出采用支持 向量机的足底压力特征的计算 方法。利用压力测试板采集特殊人群 的足底压力特征图像 ，进行 预处 理，并提取关键特征作为足底压力特征计算 的依据 ，引人 支持 向量机 （ＳＶＭ）的“一对一”分类模式对 足底压力特 征图像 进行训练 和计算 ，完成对足底压力特征的准确计 算。仿 真结果表 明，利用改进算法进行特殊人群人体足底压力特征计算 ，能 够提高计算率 ，为人体足底压力分析提供了科学依据。 关键 词：特殊人群 ；足底压力 ；特征计算 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码 ：Ｂ
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得 的特 征 的 实用 性 较 低 。 针 对 上 述 产 生 的 问题 ，提 出基 于支 持 向量 机 的 足 底 压 力
特征 的计算 方法。利用 压力 测试板 采集 特殊人 群 的足底 压 力特征 图像 ，进行预 处理 ，并提 取关 键特 征作 为足底 压力 特 征计算 的依 据 ，引入 支持 向量 机 （ＳＶＭ）的 “一 对一 ”分 类模 式对 足底压 力特征图像进行训练和计算 ，实现 足底压力 特征 的准确 计算 。
１ 引言 人体 的足底压力 特征 可分为 正常 足底压 力特征 和异 常
足底压力特征 … 。异常足底压力特征通常是 由腿 、脚疾病 或 者缺陷引起的 ｊ。在我国有很多的腿 、脚存在疾 病或者缺 陷 的特殊人群 。对这些特 殊人 群 的足底压 力特 征进行 准确 计 算 ，能够 为他们 提供 准确 的保健 和康复 的建议 ，并 为腿 、脚 疾 病的治疗提供准准确的依据 ｊ。因此 ，特殊人群 人体足底 压 力特征的计算方法 ，已经 成为 医学领 域 中的一 个研究 热点 ， 受到 了越来越多人们 的关注 。
由于特殊人群人 体足 底压力 特征 的信 息会受 到走 路姿 势 、路 面状况 和穿着 的鞋型 等 因素 的影 响 ，会 呈现 出非 线性 和无序的变化 。直接利 用上 述传 统算法 进行 特殊 人群人 体 足底压力特征计算 ，难 以获得 准确 的足底 压力 特征 ，并且 获
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