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申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明属于数据体系与针灸学技术领域，涉及一种针灸手法自动采集与分析方法。本发明提出的针刺手法特征自动提取方法，使用位移数据进行入针、提插阶段的划分，使用与针灸针同轴的标记Mark球点三维运动轨迹进行计算，可以完整反映出针灸针的运动轨迹。使用内旋欧拉角的旋转数据进行捻转阶段的划分，滤除了其他方向旋转与针体抖动对捻转过程中针体旋转数据采集的影响，只关注针灸针绕自身轴线旋转的角度，可以精确计算出捻转的角度和角速度。本发明所提方法都可以自动准确的将其划分为入针、提插、捻转等各个阶段，并计算出相应特征参数，具有较强的适用性与泛化能力，可以很好的应对大规模的针刺手法采集与分析任务。

主权项：1.一种针灸手法自动采集与分析方法，其特征在于，步骤如下：第一步：针刺采集支架设计所述的针刺采集支架为树形结构，包括主干部分和主干顶端的两个垂直于主干的分支，主干长度为7-10cm，分支长度为2-4cm，将标记Mark球点安装在支架的分支和主干顶端，光学跟踪器检测标记Mark球点的位置即可得到针灸针的位置及其方向；第二步：在开始采集前先将光学定位系统的采样频率设置为f，使用光学定位系统对针刺采集支架进行标定，标定后即可使用光学定位系统识别针灸针的位置及姿态；采集空间中的坐标原点为光学跟踪器所在位置，其X轴方向为水平方向且平行于光学跟踪器，其Y轴为竖直方向，其Z轴方向为水平方向且垂直于光学跟踪器；第三步：针刺手法特征提取3.1针刺手法数据记录方法光学跟踪器采集三个标记Mark球点的X、Y、Z坐标，记为Xi、Yi、Zi，其中下标i代表标记Mark球点的标签；标定工具在运动过程中的旋转矩阵使用3×3的矩阵形式，记为Rt，其中下标t为时刻标签；进行针刺手法特征提取分析时分为位移特征提取和旋转特征提取；位移特征提取使用记录的标记Mark球点的X、Y、Z坐标值，旋转特征提取使用记录的标定工具在运动过程中的旋转矩阵；3.2针刺手法位移特征提取使用标记Mark球点2的数据进行计算，首先对标记Mark球点2的坐标数据X2、Y2、Z2进行均值滤波，均值滤波的计算公式为： j为当前数据点的下角标，取当前数据点前后各三个点进行均值滤波处理，s为原始采样数据，S为均值滤波处理后的数据；首先划分入针阶段，使用滞后自相关性计算采集数据的稳态区域，数据窗口长度为2f，滞后值为f，滞后自相关性的计算公式为： 其中Xi为采集的数据点，μ为采集数据序列的均值；用滑动窗一阶线性回归的方法计算针体的运动速度，滑动窗口的大小为0.1f，进行一阶线性回归斜率的计算公式为： 其中n为滑动窗口的大小0.1f，Yi为采集的Y轴坐标点，t为采集坐标点的时间戳；将针刺速度和计算滞后自相关系数大于0.8的点取交集，且滞后自相关系数连续大于0.8的点的位置即为入针阶段的起始位置；在针体运动速度由最大逐渐减小并最终趋于0的点即为入针阶段的终止位置；提插阶段的频谱分析方法采用傅里叶变换，但在进行傅里叶变换之前需要对采集的序列数据进行去趋势处理；在确定入针、提插阶段的起始和终止位置后，即可计算相关的特征参数；入针起始位置和终止位置在三维坐标空间中的欧式距离即为入针深度，其计算公式为： 通过提插阶段波峰波谷的差值即可获得提插过程中的提插深度，通过针刺速度曲线即可获得提插速度，傅里叶变换结果中强度最高的频点即为提插的频率；3.3针刺手法旋转特征提取将各时刻的旋转矩阵均左乘初始时刻旋转矩阵的转置，计算公式为：Matt＝mat0×matt8其中mat0为采集初始时刻的旋转矩阵，matt为t时刻的旋转矩阵；将初始位置转换为采集起始位置后，即可将旋转矩阵转换为内旋欧拉角，转换公式如下： 确定捻转阶段的起始和终止位置后，使用波峰波谷的差值即可计算得出捻转阶段的角度变化范围，傅里叶变换结果中强度最高的频点即为捻转的频率；通过计算一阶线性回归斜率的方式计算捻转角速度，其计算公式为： 其中n为计算斜率的数据点数，取值范围为3-5。

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