關(guān)鍵詞: 步態(tài)分析；生物力學(xué)；步態(tài)壓力測量；腳壓系統(tǒng)
摘　要：根據(jù)人體步態(tài)分析的需求，我們設(shè)計(jì)并研制了一套體積小巧，功耗低，能實(shí)時(shí)測量，測量參數(shù)豐富，結(jié)果直觀，人機(jī)界面友好的足底壓力分布測量系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件包括由壓力傳感器陣列制成的鞋、信號調(diào)理單元、主電路單元三大部分。系統(tǒng)軟件具有數(shù)據(jù)采集、文件管理、信號處理、步態(tài)特征參量提取及分析等多種功能。其圖形豐富，操作簡便，是一套人機(jī)界面友好的專用軟件。此系統(tǒng)與三維運(yùn)動子系統(tǒng)和三維測力臺子系統(tǒng)可以共同組成一套完整的、功能齊全的人體步態(tài)分析系統(tǒng)。
　分類號：Q66; R318.01
A NEW SYSTEM FOR FOOT PRESSURE MEASUREMENT
　AND GAIT ANALYSIS
Wei Qihang　Lu Wenlian　Fu Zuyun
?。―epartment of E.E, Graduate School of Academia Sinica, Beijing 100039）
　Lu Shibi
?。≒LA General Hospital, Beijing 100853）
　ABSTRACT：A new system was described for foot pressure measurement and gait analysis. The system consisted mainly of a pair of specially made shoes, force sensors, data acquisition circuit, an interface and a microcomputer. The function of software included data acquisition, files management, signal processing and gait parameters abstraction, etc. The unit carried by subjects was portable and of low-power. The system was easy to use and the measurement result easy to understand. Such a system, combined with the 3D kinematics analysis subsystem and force plates, formed an advanced gait analysis system.
　Keywords：Gait analysis; Biomechanics; Pressure measurement; Foot pressure▲
　0　引言
　步行是人類最基本的運(yùn)動之一，步行的姿態(tài)可分為不同的類型。人體的生理功能、病理力學(xué)甚至精神狀態(tài)的各種變化都會不同程度地影響人體的步態(tài)。因此，檢測人體行走時(shí)運(yùn)動狀態(tài)、受力狀態(tài)等與生物力學(xué)有關(guān)的物理量，從而進(jìn)一步分析獲得人體各部位(特別是關(guān)節(jié))的受力狀態(tài)，以及機(jī)械功、代謝能量消耗等情況是非常必要的。人體步態(tài)分析系統(tǒng)，簡稱步態(tài)儀正是這種測量的技術(shù)手段和設(shè)備［1］。它的研制在醫(yī)療、體育、康復(fù)、人類學(xué)、宇航、人機(jī)工程、工業(yè)等諸方面均有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價(jià)值。
　人體是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要全面地弄清此系統(tǒng)在步行運(yùn)動過程中的生物力學(xué)問題需要多方面的手段，涉及多學(xué)科領(lǐng)域的知識和技術(shù)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，步態(tài)分析正是一個新興的跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，一門綜合性的高科技。我們在大量調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，針對步態(tài)分析研究的主要內(nèi)容，研制了一套人體步態(tài)信息分析系統(tǒng)，它能提供步態(tài)分析所需的大部分參數(shù)。系統(tǒng)的構(gòu)成包括三個子系統(tǒng)：足底壓力分布測量子系統(tǒng)；三維運(yùn)動分析子系統(tǒng)；和三維測力臺子系統(tǒng)。這三個子系統(tǒng)可以同步測量，亦可以分別單獨(dú)工作。
　三個子系統(tǒng)同步測量，可以進(jìn)行關(guān)節(jié)受力分析、代謝分析等生物力學(xué)方面的各種分析，本文主要討論第一個子系統(tǒng)即足底壓力分布測量子系統(tǒng)的研制。
　關(guān)于足底壓力分布測量技術(shù)的研究，國外已進(jìn)行了二十多年［2］。其中壓力鞋及鞋墊最為先進(jìn)，能實(shí)時(shí)測量連續(xù)的步態(tài)壓力分布，其所用的傳感器大致有兩類?D壓阻晶體及壓電晶體。在發(fā)表的國外文獻(xiàn)中［3～5］，傳感器有直接貼于足底的，有貼于鞋底的，也有做成鞋墊置于鞋內(nèi)的，還有做成鞋狀的。所用傳感器數(shù)目有1個的，2個的(分別置于足底前后部分)，也有6～16個的，主要置于足底的有關(guān)解剖區(qū)域?？傊?，到目前為止，壓力鞋及鞋墊技術(shù)仍處于研制開發(fā)階段。
　足底壓力分布測量子系統(tǒng)要測量的基本參數(shù)是人體站立或步行時(shí)足底與支撐面之間的壓力分布狀態(tài)。我們經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和比較，選用了多個國產(chǎn)微型力傳感器，將它們按足底解剖區(qū)安裝在鞋子上。又從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選IC芯片及電路，使其能滿足測量的精度及實(shí)時(shí)測量的要求，由此自行設(shè)計(jì)和研制了一套體積小巧，功耗低，引線少，適合臨床步態(tài)分析使用的足底壓力測量系統(tǒng)。
　1　系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)
　足底壓力測量子系統(tǒng)主要由微型壓力傳感器陣列，電路單元，PC計(jì)算機(jī)及其軟件組成。
　1.1　傳感器和系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)：
　不言而喻，足底壓力分布測量系統(tǒng)是要測量出人體站立或步行時(shí)足底壓力的分布，即足底與支撐面之間的力分布狀態(tài)，從而計(jì)算出足底合力大小和位置，以及步態(tài)時(shí)間參數(shù)等其他特征參數(shù)。因此力傳感器是本系統(tǒng)的主要組成部分之一。
　(1)力傳感器　由于本系統(tǒng)主要用于步態(tài)分析的研究或臨床應(yīng)用，因此要求系統(tǒng)除滿足測量量程、靈敏度、測量精度、分辨率等指標(biāo)要求外，還應(yīng)滿足重復(fù)性好、性能穩(wěn)定、系統(tǒng)輕便小巧、不妨礙人體步行動作，不改變足底壓力的自然分布狀態(tài)等要求。這樣傳感器的選擇至關(guān)重要。一般的力傳感器種類很多，如電位器式、電容式、壓阻式、壓電式等，其絕大多數(shù)體積太大，不適用于測量足底壓力。我們經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和比較，最后選用國產(chǎn)的微型力傳感器，其內(nèi)部采用高靈敏度的半導(dǎo)體擴(kuò)散式硅壓阻敏感元件，并組成惠斯登電橋的四個橋臂；在外力作用下，四臂全橋電路作差動變化，從而輸出與壓力成正比的電壓信號。此傳感器的特點(diǎn)是：穩(wěn)定性好(零位飄移＜1%/h),體積小(20mm×7mm×8mm)，精度高(非線性度0.2～0.6%F.S)，靈敏度高(滿量程輸出100mv左右)，抗沖擊力強(qiáng)，具有溫度補(bǔ)償?shù)?。微型力傳感器的電路連接方式的示意圖如圖1所示。其電壓輸出為

　K?D靈敏系數(shù)，E?D電源電壓， ?D電阻變化率。
　力傳感器的量程是由系統(tǒng)的測量量程確定。系統(tǒng)的測量量程指標(biāo)取決于體重、步行速度及傳感器的安置結(jié)構(gòu)。正常人以常速行走時(shí)足底受力不超過100kg，行走時(shí)足底與支撐面的最小接觸面積約為2cm×1cm，此時(shí)受力最大。當(dāng)傳感器的敏感受力面積為0.5cm×0.5cm,且處于最大受力區(qū)域內(nèi)，則傳感器受力的最大值為

　此為極限情況，在大多數(shù)情況下，力值分布于0～10kg之間，綜合考慮后，力傳感器的量程定為20kg。
　本系統(tǒng)要求各傳感器性能同一，但由于工藝問題，即使是同一批生產(chǎn)的傳感器，其技術(shù)指標(biāo)也存在個體差異，因此我們對每個傳感器都進(jìn)行了嚴(yán)格的調(diào)零和量程校準(zhǔn)。
　傳感器的力與輸出電壓呈線性關(guān)系，我們采用擬合精度高的最小二乘法進(jìn)行擬合；其擬合方程為
y=b+kx
　　式中y為輸出量，x為輸入量，b為y軸上的截距，k為直線的斜率。若實(shí)際校準(zhǔn)測試點(diǎn)為n個，第i個校準(zhǔn)數(shù)據(jù)yi與擬合直線上相應(yīng)值之差為
Δi=yi-(b+kxi)
　根據(jù)最小二乘法原理，應(yīng)使 為最小。將 分別對k和b求偏導(dǎo)，并令其等于零時(shí)，解出k和b的表達(dá)式為

代入校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)次數(shù)，即可求出k和b，從而得到相應(yīng)的最小二乘法擬合的直線方程。然后再依次測出輸出一輸入校準(zhǔn)值與理論擬合直線上相應(yīng)值之間的最大偏差±Δmax，則傳感器的非線性誤差為

　其中VFS為滿量程的輸出電壓，測試結(jié)果表明所有傳感器的非線性度＜0.8%FS。
　(2) 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)　在人體解剖學(xué)上，人腳可劃分若干個解剖區(qū)域，如圖2所示。

1：腳跟后側(cè)
　2：腳跟內(nèi)側(cè)
　3：腳跟外側(cè)
　4，5：腳中部
　6～10：第1至第5跖骨頭11～15：第1至第5趾
　　在步行、站立等運(yùn)動中，這些解剖區(qū)域支撐著人體大部分重量，并調(diào)節(jié)著人體的平衡；測量這些部位的力可以獲取下肢乃至全身的生理、結(jié)構(gòu)及功能等方面的大量信息。本足底壓力分布測量系統(tǒng)制成鞋狀。左右兩只鞋各用8個微型壓力傳感器，傳感器被鑲嵌在鞋底里，其受力點(diǎn)與鞋面平齊；當(dāng)人體站立或步行時(shí)，傳感器的受力點(diǎn)作為鞋的支撐面與足底緊接。8個微型力傳感器分別置于第一至第五跖骨頭以及腳跟的解剖區(qū)上。放置傳感器的精確位置應(yīng)根據(jù)腳的長度、寬度、腳型、骨骼分布狀態(tài)等進(jìn)一步確定。本文的傳感器位置分布適合于足長為24～26cm的情況。為了合理分配整個系統(tǒng)的走線，減小噪聲干擾，系統(tǒng)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖3所示。
　1.2　系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)
　系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由多路開關(guān)、放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、編碼器、電平轉(zhuǎn)換電路和時(shí)序控制電路等組成。
　傳感器空載時(shí)，輸出為零電平；當(dāng)受力后輸出為正比于受力大小的電壓信號(信號范圍在0～100mV)，每只鞋公用一個放大器。然后每只鞋的輸出信號接至低電平模擬多路開關(guān)，分時(shí)放大到0～5V范圍，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字信號按RS-232C協(xié)議進(jìn)行編碼，組成完整的異步通信數(shù)據(jù)格式。在短距離范圍時(shí)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)TTL/EIA電平轉(zhuǎn)換，由電纜直接輸入微機(jī)的內(nèi)存；若在長距離范圍內(nèi)，可經(jīng)調(diào)制信號無線傳輸至微機(jī)，實(shí)時(shí)處理后以多種方式輸出。
　圖4中前級多路開關(guān)和每只鞋的公用放大器構(gòu)成信號調(diào)理單元，其余電路部分安裝在一起構(gòu)成一個主單元。兩個信號調(diào)理單元分別近靠著兩只壓力鞋，信號調(diào)理單元和電路主單元之間用電纜線連接，如圖3所示。

　(1)信號調(diào)理單元　本單元采用能精確處理微伏級信號的模擬多路開關(guān)MUX器件-AD7507，它為多個傳感器提供多通道切換，并公用一個放大器。
　放大器選用儀用放大器AD521，其具有很高的共模抑制比(高達(dá)120db)，所以抗干擾性能好，適合測量一定距離的差模信號。并且通過調(diào)整它的兩個增益電阻Rg和Rs，可使放大器在0.1～1000范圍內(nèi)取得任意增益值。
　這單元的設(shè)計(jì)不但能保證測量精度，而且緊湊，靈巧輕便，適合整個系統(tǒng)的技術(shù)要求。
　(2)A/D轉(zhuǎn)換電路　本系統(tǒng)采用8bit串行數(shù)據(jù)輸入輸出型芯片AD0831，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μs,DIP封裝，由片選端觸發(fā)A/D啟動。與并行輸入輸出的A/D轉(zhuǎn)換器相比，此芯片能使系統(tǒng)體積更小巧，輸出引線大為減少。
　對人體行走時(shí)足底受力進(jìn)行頻域分析，發(fā)現(xiàn)98%的信號低于10Hz,99%的信號低于15Hz。考慮到每個局部傳感器上可能測得的高頻分量，所以本系統(tǒng)采樣率定為92Hz。
　　(3)信號傳輸　電路主單元與計(jì)算機(jī)之間采用異步通信，并且工作于單工方式(由電路單元發(fā)送信號，微機(jī)接收信號)，因此只需用兩根導(dǎo)線連接(一根信號線，一根地線)，通常不妨礙受試者的步行動作。
　左、右鞋上共16個傳感器對應(yīng)編號為0～15，它們輸出的信號經(jīng)多路開關(guān)切換，分時(shí)送入微機(jī)。用Reset鍵控制采樣的起始，第一個采到的數(shù)據(jù)為第0號傳感器輸出，第二個采到的數(shù)據(jù)為1號傳感器輸出，以此類推，直至15號傳感器。然后下一周期開始，循環(huán)往復(fù)，并將每一周期定義為一幀。為減少傳輸錯誤概率，我們將標(biāo)準(zhǔn)的異步通信數(shù)據(jù)格式加以修改，定義一位幀同步位。當(dāng)檢測到同步位，表示一幀的開始。這樣，若某幀中傳輸出錯，錯誤可控制在此幀之內(nèi)，當(dāng)檢測到下一幀同步位，說明下一幀的第一個數(shù)據(jù)到來。
　數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需先將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232C的EIA電平，這通過電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送速度為20Kbit/s，傳輸距離為50m，因此能滿足步態(tài)分析需要。
　(4)數(shù)據(jù)輸入/輸出　數(shù)據(jù)I/0是通過微機(jī)上異步通訊適配器RS232來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用最簡單的單工工作方式，因此只使用了RS232的兩個引腳(信號地端和接收數(shù)據(jù)端)，因此只需二根傳輸線，毫不妨礙步行。
　(5)時(shí)序控制及編碼　時(shí)序控制及編碼單元的功能包括：產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘信號，產(chǎn)生模擬多路開關(guān)地址，產(chǎn)生觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換的定時(shí)信號、幀同步信號、系統(tǒng)復(fù)位信號以及編碼產(chǎn)生完整的異步通信數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)信號。
　除了信號調(diào)理單元外，這些時(shí)序控制和編碼電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路都放置于一個主單元中。為了減少引線及電磁干擾，使調(diào)理單元到主單元的引線盡可能短，主單元應(yīng)附著在人體上，隨人體步行而移動。因此，本系統(tǒng)采用4節(jié)電池供電；兩節(jié)15V疊層電池供模擬開關(guān)及儀用放大器使用，2節(jié)6V疊層電池供傳感器及其它IC芯片使用。相應(yīng)地，電路所有芯片都采用CMOS型，以降低功耗。
　整個系統(tǒng)樣機(jī)如圖5所示。由于采用了上述優(yōu)化結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)體積很小(電路板面積＜10cm×7cm)。

　2　系統(tǒng)硬件達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)
　1　分辨率：每只傳感器量程為20kg，測量分辨率為0.078kg。
　2　測量點(diǎn)數(shù)：左右兩只鞋，每只鞋安裝8個傳感器。
　3　采樣率：92Hz。
　4　采樣時(shí)間：10s。
　5　傳輸速率：傳輸波特率為19.2Kbit/s。
　6　傳感器頻率響應(yīng)：0～1000Hz。
　7　傳感器零漂：＜1%/h。
　8　精度估計(jì)：引起整體系統(tǒng)測量誤差的因素包括以下各個方面：
　?、賯鞲衅鞣蔷€性誤差：

　其中ef為非線性度，Δmax為輸出-輸入校準(zhǔn)值與理論擬合值的最大偏差，VFS為傳感器滿量程輸出平均值。
　根據(jù)上述計(jì)算，本系統(tǒng)采用的力傳感器非線性度皆＜0.8%。
?、诩赡M多路開關(guān)引入的誤差　主要由兩項(xiàng)性能參數(shù)引起誤差，導(dǎo)通電阻和池漏電流。因我們所采用的多路開關(guān)的池漏電流僅只有≤0.3nA，故可忽略不計(jì)。而導(dǎo)通電阻(Ron)，即訪問通道的輸出和輸入之間的電阻，引起的誤差為

　其中Ri為次級輸入阻抗，ΔRon為溫度因素引起導(dǎo)通電阻的變化，Rs為傳感器輸出阻抗。
　對于本系統(tǒng)，計(jì)算得E(%)≤0.03%。
　③量化誤差：　因采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，故量化誤差＜0.2%。
?、軅鞲衅髁闫?%h。
　綜合上述情況，系統(tǒng)的測量精度達(dá)2%。
　3　系統(tǒng)軟件
　　根據(jù)步態(tài)數(shù)據(jù)采集和分析的需要，系統(tǒng)軟件應(yīng)具有多方面的功能：數(shù)據(jù)采集、文件管理、信號處理、步態(tài)特征參量提取及分析等功能；并且應(yīng)易與硬件接口，應(yīng)具有豐富的圖形和具有易于維護(hù)與擴(kuò)展的友好的用戶界面。
　3.1　GAIT系統(tǒng)軟件
　GAIT系統(tǒng)軟件是我們編制的，滿足上述功能的軟件包，是提供用戶應(yīng)用的軟件包。此軟件用C語言設(shè)計(jì)和編制，其特點(diǎn)是人機(jī)界面友好，操作簡便，實(shí)時(shí)處理，功能完善，圖形豐富且視覺效果好，是一個專業(yè)化的用戶界面，已達(dá)到實(shí)用水平。
　GAIT系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境是：286SX16以上微機(jī)，配以VGA顯示適配卡，和DOS操作系統(tǒng)。GAIT所有功能用二級下拉式菜單進(jìn)行組織及驅(qū)動，整體結(jié)構(gòu)如圖6所示。
　GAIT系統(tǒng)軟件的主屏頂部提供了主菜單條，有6種選擇：
　Syst:幫助清單，清除內(nèi)存。
　File:數(shù)據(jù)讀盤，存盤，顯示，打印及繪圖。
　Aqui:數(shù)據(jù)采集。
　Proc:預(yù)處理，F(xiàn)FT處理。
　Gait:所有傳感器力-時(shí)間曲線立體疊加顯示；
　所有傳感器力-時(shí)間曲線分別顯示；
　所有傳感器力-時(shí)間曲線疊加顯示；
　所有傳感器力的三維顯示；
　雙腳每幀合力-時(shí)間曲線；
　壓力圖象及合力位置變化過程；
　每步態(tài)周期合力軌跡分析；
　步態(tài)時(shí)間參數(shù)；
　每個步態(tài)周期的峰值壓力分析。
　Out:輸出檢測及分析結(jié)果報(bào)告。
　Quit:退出主菜單，返回DOS系統(tǒng)。

　3.2　基本功能的實(shí)現(xiàn)
　　系統(tǒng)軟件的基本功能是數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，高層功能為步態(tài)特征參數(shù)提取。本文主要討論前者。
　3.2.1　數(shù)據(jù)采集
　系統(tǒng)設(shè)計(jì)采集16個力傳感器的10s數(shù)據(jù)，因此每個傳感器在10s內(nèi)共采集920個采樣值。我們開辟一組二維數(shù)組X［i］［j］來存貯這些原始數(shù)據(jù)，另一組數(shù)組f［i］［j］存貯預(yù)處理后的數(shù)據(jù)。在這兩組數(shù)組中i(0～15)表示左右足的傳感器序號，j(0～919)代表所采集的幀序列號。
　數(shù)據(jù)采集是通過異步通訊控制器來接收主單元傳輸來的數(shù)據(jù)。程序設(shè)計(jì)基本步驟如下：
?、僭O(shè)定通訊的規(guī)程，如波特速率，奇偶校驗(yàn)方式，停止位的數(shù)目，數(shù)據(jù)字節(jié)長度等；
?、诓捎貌樵兎绞?，讀取通訊線路的狀態(tài)，判斷是否已進(jìn)行了通訊；
?、劢邮找粋€數(shù)據(jù)字節(jié)；
　重復(fù)上述②和③，直至通訊完畢。
　3.2.2　數(shù)據(jù)預(yù)處理
　通過采集所獲得的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行下述二部分的預(yù)處理：
?、匐娖街档霓D(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)采集所得到的是力傳感器輸出經(jīng)放大，A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字信號，為了獲取步態(tài)分析所需的步態(tài)特征參數(shù)，必須將這些數(shù)字信號折算成力傳感器的輸出電平，并又根據(jù)每個傳感器的擬合直線計(jì)算出相應(yīng)的受力值。
　②數(shù)據(jù)的濾波和平滑處理：實(shí)驗(yàn)測量得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)常會不同程度地混有噪聲的干擾。為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的可靠性，我們對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)字濾波處理。本文采用一階滯后數(shù)字濾波法，其輸入和輸出關(guān)系的公式如下：
y(j)=(1-α)x(j)+αy(j-1)　　　　(j=0,1,…，n)
　α=τ/(τ+t)
　其中τ為濾波時(shí)間常數(shù)；t為采樣周期；j為所采集數(shù)據(jù)的幀序列號，則x(j),x(j+1)為某傳感器某時(shí)刻前后輸出的采集值。
　適當(dāng)選擇數(shù)α，即可濾掉相應(yīng)頻率的干擾。
　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中經(jīng)常也會受到一些隨機(jī)干擾，這就會給數(shù)據(jù)處理結(jié)果帶來誤差。為了消除隨機(jī)干擾的影響，提高觀察數(shù)據(jù)的可靠性，這就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理。本文軟件中分別設(shè)計(jì)了兩種平滑處理方法，一種是三點(diǎn)平均平滑法，另一種是中值平滑濾波法。
　三點(diǎn)平均平滑法是將三點(diǎn)等距的數(shù)據(jù)(某時(shí)刻的采樣值與其前后時(shí)刻的采樣值)進(jìn)行平均后替換該點(diǎn)的數(shù)據(jù)。其公式為：
y(j)=［x(j-1)+x(j)+x(j+1)］/3　　　(j=0,1,…，n)
　而中值平滑濾法是對三點(diǎn)等距的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，取其中值替換該點(diǎn)的數(shù)據(jù)。其公式為：
y(j)=mid［x(j-1),x(j),x(j+1)］　　　(j=0,1,…，n)
　這兩種平滑法都能較好地消除隨機(jī)干擾的影響。上述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)被存入磁盤，可供進(jìn)一步提取步態(tài)特征參數(shù)及步態(tài)分析所用。
　4　總結(jié)
　本文介紹了我們自行設(shè)計(jì)和研制完成的足底壓力測量子系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括了一套雙腳足底負(fù)重解剖點(diǎn)受力測量的硬件系統(tǒng)和一套人機(jī)界面友好的專用軟件。
　我們將這系統(tǒng)作了初步的臨床實(shí)驗(yàn)測試(有關(guān)該子系統(tǒng)的步態(tài)特征參數(shù)提取和臨床應(yīng)用將于另一文中給以報(bào)道)，通過對正常人和病人的初步實(shí)驗(yàn)測試證明，本文所研制的子系統(tǒng)是可行的，能滿足步態(tài)分析的需求。與國外類似系統(tǒng)相比較，本子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案新穎，結(jié)構(gòu)精簡、輕便，由于采用了計(jì)算機(jī)采集、分析、處理和顯示等高技術(shù)，系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，自動化程度高，易于操作，結(jié)果直觀成本適中，因此本子系統(tǒng)具有開發(fā)實(shí)用前景?！?BR>　基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目