لماذا يتم تطبيق مرشح رقمي منخفض التمرير على بيانات النقاط المرجعية أثناء تحليل المشي؟ عزز دقة ميكانيكا حيوية لديك

الغرض الأساسي من تطبيق مرشح رقمي منخفض التمرير أثناء تحليل المشي هو فصل حركة الإنسان الحقيقية عن الضوضاء الإلكترونية والاهتزازات عالية التردد المتأصلة في أنظمة التقاط الحركة. من خلال عزل الإشارات منخفضة التردد - التي تمثل حركة الأطراف الفعلية - يمكن للباحثين إنشاء منحنيات حركية سلسة وضمان دقة الحسابات المعقدة.

الفكرة الأساسية يعمل المرشح منخفض التمرير كبوابة حاسمة، حيث يزيل العوامل المضللة غير الفيزيائية مع الحفاظ على البيانات التي تمثل الحركة الطبيعية. بدون هذه الخطوة، ستشوه الضوضاء عالية التردد بشكل كبير المقاييس المشتقة مثل السرعة والتسارع، مما يجعل التحليل غير موثوق به.

التمييز بين الإشارة والضوضاء

تردد حركة الإنسان

يتم تقييد المشي البشري ميكانيكيًا حيويًا. تحدث الحركة الفيزيائية للأطراف عند ترددات منخفضة نسبيًا، مما يعني أن التغييرات في الموضع تحدث بسلاسة وتدريجيًا بمرور الوقت.

طبيعة العوامل المضللة في التقاط الحركة

على العكس من ذلك، غالبًا ما تحتوي البيانات الأولية من كاميرات التقاط الحركة على "ارتعاش" أو اهتزازات عالية التردد. هذه ليست حركات فيزيائية يقوم بها الشخص ولكنها عوامل مضللة ناتجة عن أجهزة الالتقاط أو اهتزاز العلامات.

دور تردد القطع

يعمل المرشح منخفض التمرير عن طريق تعيين عتبة محددة، تُعرف باسم تردد القطع. لتحليل المشي العام، يُستخدم تردد قطع يبلغ حوالي 7 هرتز بشكل شائع. يسمح هذا بمرور إشارات الحركة الأبطأ والحقيقية مع حظر الضوضاء السريعة وغير الفيزيائية.

التأثير على المعلمات المشتقة

تنعيم المنحنيات الحركية

غالبًا ما تكون بيانات المسار الأولية متعرجة بسبب الضوضاء. يقوم الترشيح بإنشاء منحنيات حركية سلسة، مما يسمح بتمثيل أوضح بصريًا ورياضيًا لمسار حركة الشخص.

تحسين حسابات السرعة

يتم حساب السرعة عن طريق تحديد مدى سرعة تغير الموضع. إذا كانت بيانات الموضع مشوشة، فستتقلب السرعة المحسوبة بشكل كبير. يضمن الترشيح أن يعكس ملف تعريف السرعة سرعة الشخص الفعلية، وليس خطأ النظام.

تثبيت بيانات التسارع

التسارع هو المشتق الثاني للموضع، مما يعني أنه حساس للغاية للضوضاء. حتى الأخطاء المجهرية في بيانات الموضع يمكن أن تؤدي إلى ارتفاعات هائلة وغير واقعية في التسارع. الترشيح ضروري للغاية لمنع أخطاء الحساب هذه.

فهم المقايضات

خطر الترشيح الزائد

إذا تم تعيين تردد القطع على قيمة منخفضة جدًا (على سبيل المثال، أقل بكثير من 7 هرتز)، فإنك تخاطر بالتنعيم الزائد للبيانات. هذا يزيل ليس فقط الضوضاء، ولكن أيضًا الحركات السريعة المشروعة، مثل التأثير الأولي لضربة الكعب.

خطر الترشيح الناقص

إذا تم تعيين تردد القطع على قيمة عالية جدًا، يحدث احتفاظ كبير بالضوضاء. في حين أن بيانات الموضع قد تبدو مقبولة، فإن بيانات التسارع المشتقة ستظل مشوشة للغاية بحيث لا يمكن استخدامها في التحليل الديناميكي.

ضمان الدقة في تحليلك

للتأكد من أن تحليل المشي الخاص بك يوفر رؤى قابلة للتنفيذ، يجب عليك الموازنة بين الاحتفاظ بالإشارة وتقليل الضوضاء.

إذا كان تركيزك الأساسي هو المسار البصري: يضمن المرشح منخفض التمرير القياسي الرسوم المتحركة السلسة والرسوم البيانية النظيفة للعرض.
إذا كان تركيزك الأساسي هو قوى المفاصل والتسارع: الترشيح الصارم أمر لا غنى عنه، حيث أن تضخيم الضوضاء في هذه المشتقات سيبطل نتائجك.

يحول الترشيح الفعال الإحداثيات الأولية المشوشة إلى توأم رقمي موثوق لحركة الإنسان.

جدول الملخص:

الميزة	الإشارة (حركة الإنسان)	الضوضاء (عوامل مضللة للنظام)
نطاق التردد	تردد منخفض (عادةً < 7 هرتز)	تردد عالٍ
المصدر المادي	حركة الأطراف والجسم الفعلية	ارتعاش إلكتروني، اهتزاز العلامات
تأثير البيانات	يمثل المسارات الحركية الحقيقية	يشوه السرعة والتسارع
إجراء المرشح	يمر عبر العتبة	يتم حظره/تخفيفه

ارتقِ بأبحاث الأحذية الخاصة بك ببيانات دقيقة

في 3515، ندرك أن الأحذية عالية الأداء تبدأ بتحليل ميكانيكي حيوي صارم. بصفتنا شركة مصنعة كبيرة تخدم الموزعين وأصحاب العلامات التجارية، فإننا نستفيد من الرؤى التقنية لإنتاج أحذية فائقة عبر جميع الفئات. تشمل قدرات الإنتاج الشاملة لدينا سلسلة أحذية السلامة الرائدة لدينا، بالإضافة إلى أحذية العمل والتكتيكية، والأحذية الخارجية، وأحذية التدريب، والأحذية الرياضية، والأحذية الرسمية والكاجوال.

سواء كنت تقوم بتطوير معدات تكتيكية متخصصة أو أحذية رياضية مريحة للتوزيع بالجملة، فإن التزامنا بالجودة يضمن أن تلبي منتجاتك أعلى معايير الحركة والسلامة. شراكة معنا لتقديم أحذية مدعومة علميًا إلى سوقك.

اتصل بـ 3515 اليوم لمناقشة احتياجات الإنتاج بالجملة الخاصة بك

المراجع

Takuo Negishi, Naomichi Ogihara. Functional significance of vertical free moment for generation of human bipedal walking. DOI: 10.1038/s41598-023-34153-4

تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .

القائمة