基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统及方法技术方案

本发明专利技术属于个体健康行为管理技术领域，尤其涉及基于个体运动行为层次模型的泛化应用方法及系统，其包括基于PAMS开放样本库，将依次分层的PAMS系统根据人体行为在时间尺度大小和数据特征，按照PAMS分层应用算法和PAMS分层限定算法对PAMS系统的复杂程度进行分层分类，本发明专利技术解决了由于人体机能状态转移是一个随机过程，也就是机能状态存在非稳态，但是现代科学不能将这种非稳态机能进行有效控制，从而导致人体机能状态不稳定的问题，具有为下一步提出人体行为干预管理科学的定量研究方法奠定了基础，为了实现人体行为多维因素统一的测度，同时为人体行为多维指标统一分析奠定了基础的有益技术效果。

【技术实现步骤摘要】
基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统及方法
本专利技术属于个体健康行为管理
，尤其涉及基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统及方法。
技术介绍
疾病是人体健康态变化过渡阶段的随机过程，不是一个静态的横截面。主动健康不仅仅是预防，而是一种医学模式。是通过宏观人体行为功能态测度微观结构态变化，并通过对宏观行为功能干预从而实现控制微观系统结构改变的科学体系；PAMS层子系统：人体行为显然不仅仅是指人体的运动，然而，运动相对生理生活数据而言容易理解，为此，首先以人体运动为基础研究行为系统建模；PAMS模型特征：P、A、M、S模型描述了人体行为从毫秒时间尺度的姿态到秒时间尺度的动作，到分钟时间尺度的运动事件，直至到无限时间尺度的习惯。随着P-A-M-S的层次递进，人体行为也就从确定有限的系统，跨到了不确无限定系统。其本质描述了系统从简单到复杂的层级结构，且层次之间不是简单的累加关系，是随着时间尺度的变化，导致了复杂度跃层式增加。如果我们把系统的时间长度作为一个X轴，表示从无限短时到无限长时；把系统组分多少作为Y轴，表示从单一参数到无限多参数；目前，大体有两种经典方法描述人体运动。第一种方法是南非的力学家Hazte，他用弹性肌元、容元、阻尼器、内能源等力学“元件”模拟人神经、肌肉运动，用力学结构中多刚体绞链系统模拟整个人体。第二种方法是应用多刚体系统动力学理论建立力学模型。郑秀媛[89]指出，无论那种方法所建立的方程的解与实际运动也有相当大的差异。因为，人体运动有一定的不可测性，它不是完全的确定性问题。这个观点与实际的工作完全相符合的。因为，人体的运动涉及到的组分非常多，并且，是一个连续的非确定性长周期的过程。因此，我们需要从不同的时间尺度去考察分层研究人体行为。为了定量地描述人体行为，本文定义了姿态基的概念，姿态基是人体单个环节在三维空间相对静止的状态序列；如图4所示，Hanavan人体模型由15个刚体组成，彼此用球铰联结。实际应用时，一般采用修正的Hanavan人体模型，根据分析需要的精度要求，适当地增减刚体数，联结各分体的铰也可根据具体情况视为平面铰、万向节、球铰等。由于联结人体各分体的铰形式多样性和人体与外界关系的千差万别很难直接用统一的数学模型来处理不同的人体运动。为了找到一种统一的、一劳永逸的处理方式，章定国将人体运动的多刚体模型规范化，使其统一于某一种结构形式，然后再用这种结构形式的数值模型来处理所有的运动。定义具有一个自由度的五类运动副，即转动铰和平移铰为基本铰。其余各种铰均可化为基本铰的某种组合。例如球铰可以用两个长度为0，质量为0的构件所结合的三个转轴相互正交的三个转动铰所组成的运动链表示；姿态基是人体单个环节在三维空间相对静止的状态序列，姿态基(PU：PoseUnit)是人体运动中构成人体行为的单关节运动未发生结构性变化的最小的可测量的基本单元。设PU为一个姿态基，那么：其中，αi、βi和是第i时刻人体躯干(各部分)相对于地面的转角，通常用欧拉角表示，αi是倾角，绕着x转动，βi是仰角，绕着y轴转动，γi是自旋角，绕着z轴转动，姿态基也不是一个静止的点，而是一个空间转角的数据序列；如图5所示，一个系统的组分越多层级越多，复杂度就越高，同样，参与人体运动行为的肢体环节数量越多，姿态基的数目会随之增多，行为系统就越复杂。由于一个人体肢体的环节数量有限，以及很多关节受到不能全向运动的限制，故姿态基的数量也是有限的。人体的行为特征与不同环节的运动相关度是不同的，一般而言，躯干的运动比四肢的高，四肢的比手指脚趾的要高。比如：判断人是否站立较少受到手指的伸和曲的影响。基于此思路，建立一个躯干为核心向四肢以此延伸分层的人体模型；如图5所示，为了描述这种不同，本文分了不同层级建立了姿态基集，按照肢体环节参与的数量，由躯干作为第1层级，分别将姿态基分为PU1、PU2、PU3、PU4和PU5共5个级别数据集(姿态基分级表)。在一般行为研究中，多涉及到PU1、PU2、PU3和PU4四个数据集，较少会用到PU5，其中，1表示PU1，2～5表示PU2，6～9表示PU3，10～14表示PU4；姿态基数据集是通过规模化的测试来建立样本库，需要非常庞大的工作量。在本研究中，仅采集了典型行为的关键环节数据，并没有建立全部样本数据。本文只是提出了建立姿态基数据集的基本思路和方法；下面就姿态基确定方法和思路描述如下：综上所述，由于人体机能状态转移是一个随机过程，也就是机能状态存在非稳态，但是现代科学不能将这种非稳态机能进行有效控制，从而导致人体机能状态不稳定的问题。
技术实现思路
本专利技术提供基于个体运动行为层次模型的泛化应用方法及系统，以解决上述
技术介绍
中提出了由于人体机能状态转移是一个随机过程，也就是机能状态存在非稳态，但是现代科学不能将这种非稳态机能进行有效控制，从而导致人体机能状态不稳定的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统，其特征在于，包括：个体运动行为层次模型PAMS泛化应用：基于PAMS开放样本库，将依次分层的PAMS系统根据人体行为在时间尺度大小和数据特征，按照PAMS分层应用算法和PAMS分层限定算法对PAMS系统的复杂程度进行分层分类；所述依次分层的PAMS系统依次包括：姿态子系统：通过不同环节相互协同并同步发生的同一种姿态基序列组成；动作子系统：通过连续的姿态子系统生成的呈周期性变化的单周期行为序列组成；运动子系统：通过连续的动作子系统生成的呈非周期性变化的确定时间长度的序列组成；惯性子系统：通过连续的运动子系统生成的呈非周期性变化的不确定时间长度的序列组成。进一步，包括：所述姿态子系统的姿态可用式：所述P(t)为不同人体环节序号在所有时刻点的姿态基序列集合；所述t是不同人体环节序号；所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合；所述n为时刻点，所述n的取值范围为n＝{1，2…}的自然数集合。所述动作子系统的动作可用式：A(t)＝{p1,p2,…pt}；所述A(t)为所有时刻点的单周期行为序列的集合；所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合。所述运动子系统的运动可用式：M(t)＝{A1,A2,…At}；所述M(t)为所有时刻点的单周期运动序列的集合；所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合。所述惯性子系统的惯性可用式：S(t)＝{M1,M2,…Mt}；所述S(t)为所有时刻点的单周期惯性序列的集合；所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合。进一步，包括：所述姿态可用式的应用函数为：P{PU(t)≤puPU(tn)＝pun,...,PU(t1)＝pu1}＝P{PU(t)≤p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统，其特征在于，包括：/n个体运动行为层次模型PAMS泛化应用：基于PAMS开放样本库，将依次分层的PAMS系统根据人体行为在时间尺度大小和数据特征，按照PAMS分层应用算法和PAMS分层限定算法对PAMS系统的复杂程度进行分层分类；/n所述依次分层的PAMS系统依次包括：/n姿态子系统：通过不同环节相互协同并同步发生的同一种姿态基序列组成；/n动作子系统：通过连续的姿态子系统生成的呈周期性变化的单周期行为序列组成；/n运动子系统：通过连续的动作子系统生成的呈非周期性变化的确定时间长度的序列组成；/n惯性子系统：通过连续的运动子系统生成的呈非周期性变化的不确定时间长度的序列组成。/n

【技术特征摘要】
1.基于个体运动行为层次模型的泛化应用系统，其特征在于，包括：
个体运动行为层次模型PAMS泛化应用：基于PAMS开放样本库，将依次分层的PAMS系统根据人体行为在时间尺度大小和数据特征，按照PAMS分层应用算法和PAMS分层限定算法对PAMS系统的复杂程度进行分层分类；
所述依次分层的PAMS系统依次包括：
姿态子系统：通过不同环节相互协同并同步发生的同一种姿态基序列组成；
动作子系统：通过连续的姿态子系统生成的呈周期性变化的单周期行为序列组成；
运动子系统：通过连续的动作子系统生成的呈非周期性变化的确定时间长度的序列组成；
惯性子系统：通过连续的运动子系统生成的呈非周期性变化的不确定时间长度的序列组成。


2.根据权利要求1所述泛化应用系统，其特征在于，包括：
所述姿态子系统的姿态可用式：



所述P(t)为不同人体环节序号在所有时刻点的姿态基序列集合；
所述t是不同人体环节序号；所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合；
所述n为时刻点，所述n的取值范围为n＝{1，2…}的自然数集合；
所述动作子系统的动作可用式：
A(t)＝{p1,p2,Λpt}；
所述A(t)为所有时刻点的单周期行为序列的集合；
所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合；
所述运动子系统的运动可用式：
M(t)＝{A1,A2,ΛAt}；
所述M(t)为所有时刻点的单周期运动序列的集合；
所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合；
所述惯性子系统的惯性可用式：
S(t)＝{M1,M2,ΛMt}；
所述S(t)为所有时刻点的单周期惯性序列的集合；
所述t为任一时刻点，所述t的取值范围为t＝{1，2…}的自然数集合。


3.根据权利要求2所述泛化应用系统，其特征在于，包括：
所述姿态可用式的应用函数为：
P{PU(t)≤pu|PU(tn)＝pun,...,PU(t1)＝pu1}＝P{PU(t)≤pu|PU(tn)＝xn}；
所述P(t)为不同人体环节序号在所有时刻点的姿态基序列集合。


4.根据权利要求3所述泛化应用系统，其特征在于，包括：
所述动作可用式的应用函数为：
A{P(t)≤p|P(tn)＝pn,...,P(t1)＝p1}＝P{P(t)≤p|P(tn)＝pn}；
所述A(t)为所有时刻点的单周期行为序列的集合。


5.根据权利要求4所述泛化应用系统，其特征在于，包括：
所述运动可用式的应用函数为：
M{A(t)≤a|A(tn)＝an,...,a1}＝P{A(t)≤an}；
所述M(t)为所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥臣，崔利荣，阳林赟，刘洛东，邱旭东，张微微，
申请(专利权)人：国体智慧体育技术创新中心北京有限公司，国家体育总局体育信息中心，
类型：发明
国别省市：北京;11