基于Kinect的人体运动信息的采集与应用

发布时间：2017-06-11 12:00

  本文关键词：基于Kinect的人体运动信息的采集与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：使用传感设备捕捉、跟踪和记录人体在三维空间的运动信息是目前研究领域的热点,此项技术应用趋于多样化,在电影制作、医疗、军事和智能控制等领域发挥了重要的作用,例如使用动作捕捉设备记录人体影像信息制作电影特效,或者捕捉人体姿态建立运动模型用于医学研究等。目前应用较多的动作捕捉系统为基于光学的被动捕捉式设备,然而这些设备价格昂贵、安装复杂,使用过程繁琐。Kinect作为一种新型的体感设备,已成功应用在医疗手术、老人看护、体感游戏等方面。本文通过程序处理Kinect捕捉到的三种信息流数据,实现简便的运动信息采集和自动化运动参数分析,充分发挥Kinect扩展性强、便捷应用等特点,将此设备应用于人体运动模式的研究,具体的内容如下:第一,使用Kinect采集人体在三种不同曲体动作下的三维运动信息,实现了自动分析角速度和角加速度参数功能,并且与实验室的Vicon动作捕捉系统进行数据对比分析,实验结果显示两者数据的皮尔逊相关系数大于0.7,具有显著的相关性,这表明此系统能够有效地完成部分人体运动信息采集功能。将这些数据进行实时计算并记录,可用于分析人体运动模式的研究工作,为人体运动数据分析提供了支持。第二,提出了通过Kinect实现人体三维质心的测量方法,并与动作捕捉系统比较,发现此套系统在测量人体三维质心方面的应用有很大潜质。比较结果显示,在静止站立实验中均方根误差均值为1~3.6 mm,倾斜动作中为3~7.4 mm;均方根误差均值在X、Y、Z轴方向分别为7.4mm、6.7mm和5mm。K inect可以较好的反映静止站立时人体质心运动轨迹,并且适用于测量大幅度运动时质心轨迹,将所得骨骼信息通过程序处理后,能够实时获取人体三维质心坐标数据,与Vicon系统比较分析显示相对误差较小。Kinect可以作为评价平衡能力,做出摔倒预测和分析人体运动参数的工具,应用于需要快速记录分析人体三维质心的场合,如普通诊所和社区医院。第三,基于Kinect研制了上肢康复训练系统,主要包含横向康复与纵向康复项目。互动游戏使用到坐标转换、沉浸式交互效果、人体与场景融合和中值滤波等技术。建立在人机交互手段上的康复软件对于研发科学评估方法具有重大的意义,发挥体感设备优势,能够使得参与者沉浸在游戏场景的互动中,增强参与者的兴趣,提高训练效果,实现高强度、任务导向及不断反复的康复训练。
【关键词】：动作捕捉 Kinect 人体三维质心 Vicon 康复训练
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状及分析12-14
• 1.3 课题研究的目的和意义14-15
• 1.4 论文的主要内容15-17
• 第2章 人体运动信息采集方法17-25
• 2.1 运动信息采集方法17-19
• 2.2 Kinect介绍19-24
• 2.2.1 Kinect硬件组成19-20
• 2.2.2 Kinect系统架构20-21
• 2.2.3 数据流的处理21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 基于Kinect的部分人体信息采集25-34
• 3.1 Kinect采集设计25-27
• 3.2 实验设计及环境27-29
• 3.3 实验结果与讨论29-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 Kinect用于人体三维质心的研究34-42
• 4.1 实验原理34-37
• 4.2 实验设计37-40
• 4.2.1 实验动作37-38
• 4.2.2 数据计算及结果38-40
• 4.3 讨论40-41
• 4.4 本章总结41-42
• 第5章 基于Kinect的上肢康复训练应用42-52
• 5.1 上肢康复训练游戏的总体方案42-43
• 5.2 上肢康复训练游戏采用技术43-47
• 5.2.1 坐标变换43-44
• 5.2.2 物理效果44-45
• 5.2.3 人体背景合成45-46
• 5.2.4 中值滤波46-47
• 5.3 沉浸式上肢互动康复的实现47-51
• 5.3.1 上肢竖向运动康复48-49
• 5.3.2 上肢横向运动康复49-51
• 5.4 本章总结51-52
• 第6章 总结和展望52-54
• 6.1 总结52
• 6.2 展望52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间发表论文情况59

  本文关键词：基于Kinect的人体运动信息的采集与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：441492