一种可识别地面异常的智能鞋及识别方法

1.本发明属于智能鞋技术领域，特别是涉及一种可识别地面异常的智能鞋及识别方法。


背景技术：

2.摔倒对人体危害极大，尤其对中老年人来说甚至会危及生命。因地面陡峭或地面湿滑或地面松动或地面坑洼等地面异常导致摔倒是摔倒的重要诱因。关于检测摔倒的相关技术，例如公开号为cn111000564a的中国专利《一种用于摔倒监控的可穿戴装置及方法》提出一种用于摔倒监控的可穿戴装置，其特征在于，包括：一个或多个传感器，处理器，通信模块，所述一个或多个传感器用于采集用户的生理信息、姿态信息和语音信息；所述处理器根据所述生理信息、姿态信息和语音信息计算生理信息特征值、姿态特征值和语音特征值，并利用摔倒判断模型根据所述生理信息特征值、姿态特征值和语音特征值判断用户是否摔倒；所述通信模块在接收到所述处理器发送的摔倒指示时，向服务器传送用户摔倒信息。公开号为cn109830086a的中国专利《一种基于单片机的老年人在行走状态下的摔倒检测系统》提出摔倒检测系统包括单片机处理模块、惯性传感器模块、gps定位模块、gprs通信模块、压力传感器模块和电源模块；所述惯性传感器模块安装在老年人使用者的踝关节部位，惯性传感器模块x轴正向水平向前，y轴正向水平向右，z轴正向竖直向下；单片机处理模块、gps定位模块、gprs通信模块、压力传感器模块和电源模块均集成安装在老年人使用者的鞋里脚底处；所述gprs通信模块通过gsw公网实现与老年人监护人手机短信信息通信。
3.上述技术方案是通过监测足底压力或用户生理和姿态信息等判断是否摔倒并预警的技术。但是上述方案都是检测到摔倒并预警，不能有效避免摔倒。目前还没有识别鞋子附近的地面是否具有容易引起摔倒的异常从而有效避免摔倒的技术方案，为此提出一种可识别地面异常的智能鞋及识别方法。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出一种可识别地面异常的智能鞋及识别方法。
5.本发明的一种识别地面异常方法，其特征在于，包括：
6.根据地面的平坦性信息计算地面平坦性影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
7.优选地，所述地面的平坦性信息包括通过检测地面图像的灰度分布计算的地面平坦度信息、地面的坡度信息、地面的颗粒度、根据地面的凸起数量和/或凸起高度差计算的地面的平整度的任一项或多项组合。
8.优选地，所述根据地面的平坦性信息计算地面平坦性影响度，包括步骤：
9.根据地面平坦度和/或地面的颗粒度和/或地面的平整度对行走的影响计算地面影响值；
10.根据鞋子前方地面和/或侧方地面和/或后方地面的坡度对行走的影响计算坡度
影响值；
11.根据地面影响值和/或坡度影响值计算地面平坦性影响度。
12.本发明的一种识别地面异常方法，其特征在于，包括：
13.根据地面的松动信息计算地面松动影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
14.优选地，所述地面的松动信息包括地面的可活动颗粒物信息、地面的积水积油信息、地面的松软程度信息、地面的积雪信息、地面的冰雹信息、地面的松动程度信息的任一项或多项组合。
15.优选地，所述根据地面的松动信息计算地面松动影响度，包括步骤：
16.根据地面的可活动颗粒物的数量和/或地面的积水积油量计算地面松动物质影响值；
17.根据地面的松软程度和/或地面的松动程度计算地面的松动程度影响值；
18.根据地面松动物质影响值和/或地面的松动程度影响值计算地面松动影响度。
19.本发明的一种识别地面异常方法，其特征在于，包括：
20.根据地面的坑洼信息计算地面坑洼影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
21.优选地，所述地面的坑洼信息包括地面坑洞的尺寸信息、地面坑洞与鞋子的距离信息、地面坑洞与鞋子行动方向的偏离信息、地面积水范围信息、地面的积水深度信息、地面积水与鞋子的距离信息、地面积水与鞋子行动方向的偏离信息的任一项或多项组合。
22.优选地，所述根据地面的坑洼信息计算地面坑洼影响度，包括步骤：
23.根据地面坑洞的尺寸和/或地面坑洞与鞋子的距离和/或地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值计算地面坑洞影响值；
24.根据地面的积水范围尺寸和/或地面的积水深度和/或地面积水与鞋子的距离和/或地面积水与鞋子行动方向的偏离值计算地面积水影响值；
25.根据地面坑洞影响值和/或地面积水影响值计算地面坑洼影响度。
26.本发明的一种识别地面异常方法，其特征在于，包括：
27.根据上述的地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度计算地形风险评估值并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
28.一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
29.一种可识别地面异常的智能鞋，其特征在于包括：鞋本体，安装在鞋内的地面检测装置、数据传输装置、处理器、存储器和提醒装置，以及一个或多个程序；所述地面检测装置用于检测鞋子附近地面的信息，所述数据传输装置用于将采集到的数据传输至处理器，所述提醒装置用于在识别到地面异常时提醒用户注意躲避和防摔，所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述的方法。
30.本发明具有的优点是：
31.(1)根据地面平坦度和/或地面的颗粒度和/或地面的平整度对行走的影响以及根据鞋子前方地面和/或侧方地面和/或后方地面的坡度对行走的影响计算地面平坦性影响度，可以有效检测鞋子周围地面的坡度和陡峭情况给用户带来的摔倒风险。
32.(2)根据地面的可松动物质的情况和/或地面的松动程度计算地面松动影响值，可以有效检测鞋子周围地面的松动情况或湿滑情况给用户带来的摔倒风险。
33.(3)根据地面坑洞障碍的情况和/或地面的积水情况计算地面坑洼影响值，可以有效检测鞋子周围地面的坑洞或水洼给用户带来的摔倒风险。
34.(4)根据地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度计算地面异常评估值并以此判断鞋子附近地面是否具有异常，可以从多个维护参数有效准确地识别具有摔倒隐患的地面异常，及时提醒用户注意躲避便于预防摔倒。
附图说明
35.图1是本发明实施例的识别地面异常方法的步骤流程图；
36.图2是本发明实施例的可识别地面异常的智能鞋的结构示意图。
具体实施方式
37.下面对本发明优选实施例作详细说明。
38.本发明的一种识别地面异常方法的实施例，其特征在于，包括：
39.获取地面的平坦性信息；
40.根据地面的平坦性信息计算地面平坦性影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
41.优选地，获取地面的平坦性信息包括通过检测地面图像的灰度分布计算的地面平坦度信息、地面的坡度信息、地面的颗粒度、根据地面的凸起数量和/或凸起高度差计算的地面的平整度的任一项或多项组合。本实施例中，不同的地面类型具有不同的平坦度信息，包括通过检测地面图像的灰度分布计算的地面平坦度信息、地面的坡度信息、地面的颗粒度、根据地面的凸起数量和/或凸起高度差计算的地面的平整度的任一项或多项组合。
42.优选地，所述根据地面的平坦性信息计算地面平坦性影响度，包括步骤：
43.根据地面平坦度和/或地面的颗粒度和/或地面的平整度对行走的影响计算地面影响值；
44.根据鞋子前方地面和/或侧方地面和/或后方地面的坡度对行走的影响计算坡度影响值；
45.根据地面影响值和/或坡度影响值计算地面平坦性影响度。
46.本实施例中，所述根据地面平坦度和/或地面的颗粒度和/或地面的平整度对行走的影响计算地面影响值，是：根据地面平坦度与地面影响值的负相关关系计算地面影响值、根据地面的颗粒度与地面影响值的正相关关系计算地面影响值、根据地面的平整度与地面影响值的负相关关系计算地面影响值、根据地面平坦度与地面影响值的负相关关系和地面的颗粒度与地面影响值的正相关关系计算地面影响值、根据地面平坦度和地面的平整度与地面影响值的负相关关系计算地面影响值、根据地面的颗粒度与地面影响值的正相关关系和地面的平整度与地面影响值的负相关关系计算地面影响值、根据地面平坦度和地面的平整度与地面影响值的负相关关系和地面的颗粒度与地面影响值的正相关关系计算地面影响值的任一项。
47.所述根据鞋子前方地面和/或侧方地面和/或后方地面的坡度对行走的影响计算
坡度影响值是根据鞋子前方地面的坡度与坡度影响值的正相关关系计算坡度影响值或根据鞋子侧方地面的坡度与坡度影响值的正相关关系计算坡度影响值或根据鞋子后方地面的坡度与坡度影响值的正相关关系计算坡度影响值或上述任两项或三项的加权和或乘积计算得到。
48.所述根据地面影响值和/或坡度影响值计算地面平坦性影响度是根据地面平坦性影响度与地面影响值和/或坡度影响值的正相关关系计算地面平坦性影响度。地面影响值用变量m表示，坡度影响值用变量n表示，地面平坦性影响度用变量a表示。
49.表a中a1～a3表示计算地面平坦性影响度a的不同实施方式，其中表a中涉及的地面影响值m、坡度影响值n采用上述实施方式中的计算公式计算。
50.表a计算地面平坦性影响度的不同实施方式
51.52.[0053][0054]
事先设置地面平坦性阈值m，根据表a中任一项所述的计算方式得到地面平坦性影响度a，若a＞m，则判定鞋子附近地面异常，具有摔倒隐患。
[0055]
另一种优选实施方式中，本发明的一种识别地面异常方法的实施例，其特征在于，包括：
[0056]
获取地面的松动信息；
[0057]
根据地面的松动信息计算地面松动影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险。
[0058]
优选地，所述地面的松动信息包括地面的可活动颗粒物信息、地面的积水积油信息、地面的松软程度信息、地面的积雪信息、地面的冰雹信息、地面的松动程度信息的任一项或多项组合。本实施例中，不同的地面类型具有不同的松动信息，松动物质包括小石子、沙土、积雪、冰雹、空心的地面等，松软程度是根据地面的硬度计算得到，松动程度是根据地面的可分离物质的比例计算得到，地面的松动信息包括地面的可活动颗粒物信息、地面的积水积油信息、地面的松软程度信息、地面的积雪信息、地面的冰雹信息、地面的松动程度信息的任一项或多项组合。
[0059]
优选地，所述根据地面的松动信息计算地面松动影响度，包括步骤：
[0060]
根据地面的可活动颗粒物的数量和/或地面的积水积油量计算地面松动物质影响值；
[0061]
根据地面的松软程度和/或地面的松动程度计算地面的松动程度影响值；
[0062]
根据地面松动物质影响值和/或地面的松动程度影响值计算地面松动影响度。
[0063]
本实施例中，所述根据地面的可活动颗粒物的数量和/或地面的积水积油量计算地面松动物质影响值，是：根据地面的可活动颗粒物的数量与地面松动物质影响值的正相关关系计算地面松动物质影响值、根据地面的积水积油量与与地面松动物质影响值的正相关关系计算地面松动物质影响值、根据地面的可活动颗粒物的数量和地面的积水积油量与与地面松动物质影响值的正相关关系计算地面松动物质影响值的任一项。
[0064]
所述根据地面的松软程度和/或地面的松动程度计算地面的松动程度影响值，是：根据地面的松软程度评估值与地面的松动程度影响值的正相关关系计算地面的松动程度影响值、根据地面的松动程度评估值与地面的松动程度影响值的正相关关系计算地面的松动程度影响值、根据地面的松软程度评估值和松动程度评估值与地面的松动程度影响值的正相关关系计算地面的松动程度影响值的任一项，地面的松软程度评估值是根据地面的硬度计算得到，松动程度评估值是根据地面的可分离物质的比例计算得到。
[0065]
所述根据地面松动物质影响值和/或地面的松动程度影响值计算地面松动影响度是根据地面松动影响度与地面松动物质影响值和/或地面的松动程度影响值的正相关关系计算地面松动影响度。地面松动物质影响值用变量u表示，地面的松动程度影响值用变量v
表示，地面松动影响度用变量b表示。
[0066]
表b中b1～b3表示计算地面松动影响度b的不同实施方式，其中表b中涉及的地面松动物质影响值u、地面的松动程度影响值v采用上述实施方式中的计算公式计算。
[0067]
表b计算地面松动影响度的不同实施方式
[0068]
[0069]
[0070][0071]
事先设置地面松动影响阈值n，根据表b中任一项所述的计算方式得到地面松动影响度b，若b＞n，则判定鞋子附近地面异常，具有摔倒隐患。
[0072]
另一种优选实施方式中，本发明的一种识别地面异常方法的实施例，其特征在于，包括：
[0073]
获取地面的坑洼信息；
[0074]
根据地面的坑洼信息计算地面坑洼影响度并以此判断鞋子附近地形是否具有风险
[0075]
优选地，所述地面的坑洼信息包括地面坑洞的尺寸信息、地面坑洞与鞋子的距离信息、地面坑洞与鞋子行动方向的偏离信息、地面积水范围信息、地面的积水深度信息、通地面积水与鞋子的距离信息、地面积水与鞋子行动方向的偏离信息的任一项或多项组合。本实施例中，不同的地面类型具有不同的坑洼信息，地面的坑洼信息包括地面坑洞的尺寸信息、地面坑洞与鞋子的距离信息、地面坑洞与鞋子行动方向的偏离信息、地面积水范围信息、地面的积水深度信息、通地面积水与鞋子的距离信息、地面积水与鞋子行动方向的偏离信息的任一项或多项组合。
[0076]
优选地，所述根据地面的坑洼信息计算地面坑洼影响度，包括步骤：
[0077]
根据地面坑洞的尺寸和/或地面坑洞与鞋子的距离和/或地面坑洞与鞋子行动方
向的偏离值计算地面坑洞影响值；
[0078]
根据地面的积水范围尺寸和/或地面的积水深度和/或地面积水与鞋子的距离和/或地面积水与鞋子行动方向的偏离值计算地面积水影响值；
[0079]
根据地面坑洞影响值和/或地面积水影响值计算地面坑洼影响度。
[0080]
本实施例中，所述根据地面坑洞的尺寸和/或地面坑洞与鞋子的距离和/或地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值计算地面坑洞影响值，是：根据地面坑洞的尺寸与地面坑洞影响值的正相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞与鞋子的距离与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值(行动方向与鞋和坑洞连线的夹角)与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞的尺寸与地面坑洞影响值的正相关关系和地面坑洞与鞋子的距离与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞的尺寸与地面坑洞影响值的正相关关系和地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值(行动方向与鞋和坑洞连线的夹角)与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞与鞋子的距离和地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值(行动方向与鞋和坑洞连线的夹角)与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值、根据地面坑洞的尺寸与地面坑洞影响值的正相关关系和地面坑洞与鞋子的距离和地面坑洞与鞋子行动方向的偏离值(行动方向与鞋和坑洞连线的夹角)与地面坑洞影响值的负相关关系计算地面坑洞影响值的任一项。
[0081]
所述根据地面的积水范围尺寸和/或地面的积水深度和/或地面积水与鞋子的距离和/或地面积水与鞋子行动方向的偏离值计算地面积水影响值是根据地面的积水范围尺寸与地面积水影响值的正相关关系计算地面积水影响值或根据地面的积水深度与地面积水影响值的正相关关系计算地面积水影响值或根据地面积水与鞋子的距离与地面积水影响值的负相关关系计算地面积水影响值或根据地面积水与鞋子行动方向的偏离值与地面积水影响值的负相关关系计算地面积水影响值或上述任两项或多项的加权和或乘积计算得到。
[0082]
所述根据地面坑洞影响值和/或地面积水影响值计算地面坑洼影响度是根据地面坑洼影响度与地面坑洞影响值和/或地面积水影响值的正相关关系计算地面坑洼影响度。地面坑洞影响值用变量p表示，地面积水影响值用变量q表示，地面坑洼影响度用变量c表示。
[0083]
表c中c1～c3表示计算地面坑洼影响度的不同实施方式，其中表c中涉及的地面坑洞影响值p、地面积水影响值q采用上述实施方式中的公式得到。
[0084]
表c计算地面坑洼影响度的不同实施方式
[0085]
[0086]
[0087][0088]
事先设置地面坑洼影响阈值q，根据表c中任一项所述的计算方式得到地面坑洼影响度c，若c＞q，则判定鞋子附近地面异常，具有摔倒隐患。
[0089]
另一种优选实施方式中，本发明的一种识别地面异常方法的实施例，流程图如图1所示，包括步骤：
[0090]
获取鞋子附近地面的信息，包括地面的平坦性信息、地面的松动信息和地面的坑洼信息；
[0091]
根据地面的平坦性信息计算地面平坦性影响度；
[0092]
根据地面的松动信息计算地面松动影响度；
[0093]
根据地面的坑洼信息计算地面坑洼影响度；
[0094]
根据地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度计算地面异常评估值并以此判断鞋子附近地面是否具有异常。
[0095]
本实施例中，所述根据地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度计算地面异常评估值是根据地面异常评估值与地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度的正相关关系计算得到，地面异常评估值用变量x表示。
[0096]
表d中d1～d7表示计算地面异常评估值的不同实施方式，其中表d中涉及的地面平坦性影响度a、地面松动影响度b、地面坑洼影响度c采用上述实施方式中的公式得到。
[0097]
表d计算地面异常评估值的不同实施方式
[0098]
[0099]
[0100]
[0101][0102]
根据表d中任一项所述的方法计算得到地面异常评估值x，事先设置地面风险阈值u(例如u＝0.5)，若x＞u，则判定地面异常，通过比较地面平坦性影响度和/或地面松动影响度和/或地面坑洼影响度与事先设置的阈值的大小识别地面异常的类型。
[0103]
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
[0104]
一种可识别地面异常的智能鞋，示意图如图2所示，其特征在于包括：鞋本体，安装在鞋内的地面检测装置、数据传输装置、处理器、存储器和提醒装置，以及一个或多个程序；所述地面检测装置用于检测鞋子附近地面的信息，所述数据传输装置用于将采集到的数据传输至处理器，所述提醒装置用于在识别到地面异常时提醒用户注意躲避和防摔，所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述的方法。
[0105]
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。