基于Kinect的运动障碍辅助评估训练系统研究

来源 :河北科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yong5665
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近些年来,因交通事故,各种疾病等的原因,导致有运动功能性障碍的人数大幅度增大。目前这些特定人群治疗出院后,必须再进行长期的康复治疗训练。而目前最常用的康复治疗手段就是在康复医师的指导下进行大量、重复的一对一肢体训练。随着患者的逐步增多,传统的康复训练方法已经不能满足患者的需求。首先,专业的康复医师很少,且治疗费用高,大部分家庭很难承受来自经济上的压力。其次训练过程枯燥无味,康复训练中的各项数据信息很难直观的表示出来。因此,如何提供一种有效便捷的康复评估训练的方式成为当前研究的热门课题。本文针对康复评估训练中存在的上述问题,基于Kinect体感传感技术和动作识别算法,结合Unity3D三维立体动画技术,设计了运动障碍辅助评估康复训练系统。主要研究内容如下:首先,在深入分析和研究虚拟现实技术和人机交互技术的基础上,选择Kinect体感传感技术并搭建了开发环境。通过该系统获取了运动人体的关节点空间位置实时数据信息,并完成骨骼跟踪程序的开发。对获取的数据信息序列进行关节点角度特征点与瞬时速度特征点的计算和提取,采取霍尔特指数平滑法对特征点数据序列进行滤波降噪预处理。通过实验验证,霍尔特指数平滑法有良好的数据平滑效果。其次,通过对虚拟现实技术中的三维建模的深入研究,创建三维虚拟人物模型。对传统的动态时间规整算法进行研究分析,并分别对奇异点问题和时间复杂度问题进行改进,提出一种基于PLA方法的自适应加权动态时间规整算法。经过实验验证,改进后的算法可以适当解决奇异点问题并降低算法的时间复杂度。最后,通过对用户需求功能进行了详细的调查与研究,确定了本系统的设计目标,结合Unity3D技术设计开发了一个兼具康复训练和评估功能的辅助康复系统,并从系统的各部分功能设计与实现方面进行了详细的阐述。该系统为提高运动障碍评估和训练的效率,解决康复训练枯燥及效果难以量化问题提供了参考解决方案。
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