基于Kinect的上肢康复训练系统设计与实现
发布时间：2020-12-19 09:34
康复训练是运动功能障碍者必要的治疗过程,在上肢运动障碍疾病的治疗中具有非常重要的作用。目前上肢运动功能障碍患者的康复训练一般为人工指导的方式,但这种训练方式具有人员场地资源限制、训练过程枯燥以及训练数据难以记录管理的缺点。为了解决这些问题,有必要建立一套可自主进行训练、具有较高趣味性、对训练数据可以详细记录与查询的康复训练系统。基于上述背景,本文提出了一种基于Kinect的上肢康复训练系统的设计方案,该方案满足上述需求,具有很高的使用价值。主要研究内容包括基于Kinect的运动数据采集、上肢姿势与运动匹配、上肢运动三维仿真、康复训练软件的设计与实现、训练数据管理系统的设计与实现。首先对上肢康复训练系统的需求进行了分析,根据分析结果对基于Kinect的上肢训练康复系统进行了设计。设计了系统的架构模型,确定了系统的组成结构,并在此基础上对系统需要实现的具体功能进行了设定,确定了各部分开发的技术选型方案。之后对动作匹配与三维仿真的关键技术进行了研究与分析,提出采用Kinect采集到的骨骼关节点坐标数据计算上肢空间向量作为特征,并介绍了基于此特征的姿势匹配、动作匹配、三维仿真实现方案。针对动作...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)人体骨架关节点图2-8(b)Kinect空间坐标系Fig2-8(a)HumanSkeletonJointFig2-8(b)KinectCoordinate
图 2-9 MVC模式结构图Fig 2-9 the structure of MVC pattern是Spring MVC、Spring、MyBatis的缩写，是Java语言项目的开发。个轻量级的Java开发框架，其核心功能是创建、组有JavaBean的生命周期、依赖关系都由Spring管理，器。Spring的核心特性是控制反转（Inversion of ConAspectOrientedProgramming,AOP），提高了代码的性，解决了应用开发的复杂性。C是Spring Framework的后续产品，适用于Web项目、模型、调度器和处理器对象的角色进行了分离，这明了Spring MVC框架的工作流程。控制Cont前端控制器DispatcherServlet委托请求
考虑到人体的身体结构特征，本文采用人体上肢左右大小臂的空间向量作为上肢特征，即左肩-左肘、左肘-左手、右肩-右肘、右肘-右手腕这四个向量，如图3-1所示。图 3-1 上肢向量Fig 3-1 Upper limb vectors采用四个上肢空间向量作为运动特征有以下的优点： 向量的平移不变性，可保证运动特征不受位置的影响； 两向量的余弦相似度仅与两向量的夹角有关，与向量的模无关，此性质可保证运动特征不受身材的影响。通过Kinect可以获取到上半身的10个关节点坐标数据，从中提取出左肩、左肘、左手腕、右肩、右肘、右手腕这6个关节点的坐标，分别计算左上臂、左下
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向个性化患者的上肢康复训练系统[J]. 李志成,李晋芳,莫建清,何汉武. 现代计算机(专业版). 2017(13)
[2]基于DTW算法的肌电信号手势识别方法[J]. 谢小雨,刘喆颉. 计算机工程与应用. 2018(05)
[3]基于Spring MVC、MyBatis实现数据分页显示处理[J]. 时月梅. 信息与电脑(理论版). 2015(19)
[4]上肢康复机器人研究现状的分析[J]. 杨启志,曹电锋,赵金海. 机器人. 2013(05)
[5]基于运动想象脑电的上肢康复机器人[J]. 徐宝国,彭思,宋爱国. 机器人. 2011(03)
[6]基于模板匹配的人体日常行为识别[J]. 赵海勇,刘志镜,张浩. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[7]骨关节功能康复的现状与展望[J]. 刘克敏,唐涛,王安庆,崔寿昌. 中国矫形外科杂志. 2009(11)
[8]基于Matlab的下肢康复机器人虚拟现实仿真研究[J]. 张立勋,张今瑜,王志超. 机电工程. 2008(03)
[9]康复医学在21世纪的发展趋势[J]. 励建安. 实用医院临床杂志. 2007(04)
[10]基于视觉的人的运动识别综述[J]. 杜友田,陈峰,徐文立,李永彬. 电子学报. 2007(01)
博士论文
[1]基于sEMG信号的外骨骼式机器人上肢康复系统研究[D]. 李庆玲.哈尔滨工业大学 2009
[2]非特定人自然的人体动作识别[D]. 任海兵.清华大学 2003
硕士论文
[1]手势识别研究及在教学系统中的应用[D]. 徐林尉.杭州电子科技大学 2017
[2]基于深度摄像机的航天员手势识别方法研究[D]. 王梓霖.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于虚拟环境的中风病人上肢康复主动控制系统研究[D]. 蒋婷婷.华东理工大学 2017
[4]基于手势识别的手部虚拟康复系统研究[D]. 胡艳玲.燕山大学 2017
[5]基于Kinect的实时手语识别技术研究[D]. 叶平.南京航空航天大学 2016
[6]基于Kinect的体感识别技术及其在旗语培训中的应用[D]. 李鹏飞.西南交通大学 2015
[7]基于EON的上肢康复训练系统研究与实现[D]. 伍平平.华南理工大学 2013
[8]基于视频运动捕捉的肢体康复虚拟现实系统的设计[D]. 柯福全.中南大学 2012
本文编号：2925674
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)人体骨架关节点图2-8(b)Kinect空间坐标系Fig2-8(a)HumanSkeletonJointFig2-8(b)KinectCoordinate
图 2-9 MVC模式结构图Fig 2-9 the structure of MVC pattern是Spring MVC、Spring、MyBatis的缩写，是Java语言项目的开发。个轻量级的Java开发框架，其核心功能是创建、组有JavaBean的生命周期、依赖关系都由Spring管理，器。Spring的核心特性是控制反转（Inversion of ConAspectOrientedProgramming,AOP），提高了代码的性，解决了应用开发的复杂性。C是Spring Framework的后续产品，适用于Web项目、模型、调度器和处理器对象的角色进行了分离，这明了Spring MVC框架的工作流程。控制Cont前端控制器DispatcherServlet委托请求
考虑到人体的身体结构特征，本文采用人体上肢左右大小臂的空间向量作为上肢特征，即左肩-左肘、左肘-左手、右肩-右肘、右肘-右手腕这四个向量，如图3-1所示。图 3-1 上肢向量Fig 3-1 Upper limb vectors采用四个上肢空间向量作为运动特征有以下的优点： 向量的平移不变性，可保证运动特征不受位置的影响； 两向量的余弦相似度仅与两向量的夹角有关，与向量的模无关，此性质可保证运动特征不受身材的影响。通过Kinect可以获取到上半身的10个关节点坐标数据，从中提取出左肩、左肘、左手腕、右肩、右肘、右手腕这6个关节点的坐标，分别计算左上臂、左下
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向个性化患者的上肢康复训练系统[J]. 李志成,李晋芳,莫建清,何汉武. 现代计算机(专业版). 2017(13)
[2]基于DTW算法的肌电信号手势识别方法[J]. 谢小雨,刘喆颉. 计算机工程与应用. 2018(05)
[3]基于Spring MVC、MyBatis实现数据分页显示处理[J]. 时月梅. 信息与电脑(理论版). 2015(19)
[4]上肢康复机器人研究现状的分析[J]. 杨启志,曹电锋,赵金海. 机器人. 2013(05)
[5]基于运动想象脑电的上肢康复机器人[J]. 徐宝国,彭思,宋爱国. 机器人. 2011(03)
[6]基于模板匹配的人体日常行为识别[J]. 赵海勇,刘志镜,张浩. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[7]骨关节功能康复的现状与展望[J]. 刘克敏,唐涛,王安庆,崔寿昌. 中国矫形外科杂志. 2009(11)
[8]基于Matlab的下肢康复机器人虚拟现实仿真研究[J]. 张立勋,张今瑜,王志超. 机电工程. 2008(03)
[9]康复医学在21世纪的发展趋势[J]. 励建安. 实用医院临床杂志. 2007(04)
[10]基于视觉的人的运动识别综述[J]. 杜友田,陈峰,徐文立,李永彬. 电子学报. 2007(01)
博士论文
[1]基于sEMG信号的外骨骼式机器人上肢康复系统研究[D]. 李庆玲.哈尔滨工业大学 2009
[2]非特定人自然的人体动作识别[D]. 任海兵.清华大学 2003
硕士论文
[1]手势识别研究及在教学系统中的应用[D]. 徐林尉.杭州电子科技大学 2017
[2]基于深度摄像机的航天员手势识别方法研究[D]. 王梓霖.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于虚拟环境的中风病人上肢康复主动控制系统研究[D]. 蒋婷婷.华东理工大学 2017
[4]基于手势识别的手部虚拟康复系统研究[D]. 胡艳玲.燕山大学 2017
[5]基于Kinect的实时手语识别技术研究[D]. 叶平.南京航空航天大学 2016
[6]基于Kinect的体感识别技术及其在旗语培训中的应用[D]. 李鹏飞.西南交通大学 2015
[7]基于EON的上肢康复训练系统研究与实现[D]. 伍平平.华南理工大学 2013
[8]基于视频运动捕捉的肢体康复虚拟现实系统的设计[D]. 柯福全.中南大学 2012
本文编号：2925674
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