人体行为分析的主要目的之一是识别分析人体的运动并试图理解其中的意图,这在视频监控、人机交互等领域具有大量应用前景。三维运动轨迹由于包含了大量动态时序信息,可以用来描述人体许多复杂的运动比如人手的姿势,身体的移动等动作。因此建立基于三维运动轨迹的动态运动描述和识别方法的研究对人体行为分析非常重要。然而,直接使用原始的轨迹数据来描述运动是不可靠的。受诸多因素的影响,运动轨迹会在位置、方向、尺度等各方面有所不同,从而表现出空间形态不一致。虽然曲率、挠率等几何属性能够很好的表达轨迹的局部特征,但是却无法描述轨迹的空间结构,因此一个能够提取轨迹中有效的全局和局部特征的表征方法是十分重要的。同时,由于运动的动态性特点,轨迹的长度、速度也不一样,在进行运动识别前还需要对轨迹对齐。本文主要研究能够描述运动轨迹结构的段级别的轨迹表征方法以及对应的匹配方法,主要工作包括:(1)提出了一种基于运动方向的轨迹分割方法,将运动轨迹划分为多个基本形状组成的轨迹段序列。这些基本形状包括直线、平面曲线、左/右螺旋线,分别表示了运动轨迹的三个维度的运动变化情况,能够表示空间中任意的轨迹。(2)使用轨迹段序列表示运动轨迹,描述轨迹的运动结构。为了区分具有同样结构的混淆轨迹,提出使用面积积分不变量的近似解来描述轨迹段的形状,以及轨迹段的空间分布来表示轨迹段的全局特征。(3)根据基于轨迹段的轨迹表征方法,设计了一种基于DTW的轨迹段匹配机制,实现段级别的对齐,对轨迹进行匹配。(4)设计并实现一个面向中医正骨手法教学的虚拟训练系统,将本文提出的运动轨迹表征和匹配策略应用到实际的正骨手法记录与度量、识别中,建立了正骨手法标准度的评判机制。