基于人体运动特性的转弯步态预测及识别算法研究

发布时间：2023-02-26 19:16

　　人体步态感知算法已经在步态监测,步态康复,行走助力等方面得到了广泛应用。然而,现有的步态感知算法大都存在局限,即仅关注直线步态和人体矢状面内的运动,难以实现对转弯步态等非直线、非对称步态的感知,这极大地限制了步态感知算法的应用。对转弯步态的感知主要包括:对直行到变向过渡期的感知,即对转弯步态的预测;对转弯步态特征的感知,即对转弯步态的识别。因此,研究转弯步态的运动特性及转弯步态的预测及识别算法对于完善步态感知算法,扩展可穿戴式系统的应用具有重要意义。针对现有步态感知算法无法对转弯步态进行预测及识别的问题,本文研究了转弯步态的人体运动特性,据此提出了可穿戴式的惯导系统布置方案,结合PSO算法提出了基于启发式特征的转弯步态的预测算法,结合监督式学习对转弯步态识别算法进行了研究,并通过在线步态实验对算法进行了优化和验证。具体开展了如下研究:首先,建立了人体下肢运动学模型,进行了步态试验并对试验数据进行了处理,获得了人体主要部位和下肢主要关节的运动学参数并建立了步态样本库;通过方差分析及相关性分析筛选出了转弯时具有显著特性的运动特征,进而通过对比分析同步态周期下直行与转弯过程中这些特征的变化曲...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景及研究意义
    1.3 步态感知算法的国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 国内外研究现状总结
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 人体转弯步态运动特性研究
    2.1 引言
    2.2 人体步态分析
        2.2.1 步态试验
        2.2.2 数据处理与分析
    2.3 人体不同转弯方式运动特性研究
        2.3.1 下肢各关节运动特性分析
        2.3.2 人体各部位运动特性分析
    2.4 本章小结
第3章 人体转弯步态预测及识别算法研究
    3.1 引言
    3.2 可穿戴式惯导布置方案
        3.2.1 惯导选择
        3.2.2 惯导布置方案设计
    3.3 基于启发式特征的转弯步态预测算法研究
        3.3.1 基于PSO的启发式特征研究
        3.3.2 转弯步态预测算法设计
    3.4 基于监督式学习的转弯步态识别算法研究
        3.4.1 监督式学习方案
        3.4.2 步态识别分类器的交叉验证
    3.5 本章小结
第4章 人体转弯步态预测及识别算法实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验方案及评价指标的确定
        4.2.1 实验方案
        4.2.2 评价指标
    4.3 实验结果分析
        4.3.1单次定点转弯行走实验
        4.3.2连续不定点转弯行走实验
    4.4 人体转弯步态预测及识别算法的优化研究
        4.4.1 惯导布置方案优化
        4.4.2 转弯步态预测算法优化
        4.4.3 转弯步态识别算法优化
        4.4.4 优化后算法性能评价
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3750741