基于Kinect的上肢康復訓練系統(tǒng)設計與實現
發(fā)布時間：2020-12-19 09:34
康復訓練是運動功能障礙者必要的治療過程,在上肢運動障礙疾病的治療中具有非常重要的作用。目前上肢運動功能障礙患者的康復訓練一般為人工指導的方式,但這種訓練方式具有人員場地資源限制、訓練過程枯燥以及訓練數據難以記錄管理的缺點。為了解決這些問題,有必要建立一套可自主進行訓練、具有較高趣味性、對訓練數據可以詳細記錄與查詢的康復訓練系統(tǒng)。基于上述背景,本文提出了一種基于Kinect的上肢康復訓練系統(tǒng)的設計方案,該方案滿足上述需求,具有很高的使用價值。主要研究內容包括基于Kinect的運動數據采集、上肢姿勢與運動匹配、上肢運動三維仿真、康復訓練軟件的設計與實現、訓練數據管理系統(tǒng)的設計與實現。首先對上肢康復訓練系統(tǒng)的需求進行了分析,根據分析結果對基于Kinect的上肢訓練康復系統(tǒng)進行了設計。設計了系統(tǒng)的架構模型,確定了系統(tǒng)的組成結構,并在此基礎上對系統(tǒng)需要實現的具體功能進行了設定,確定了各部分開發(fā)的技術選型方案。之后對動作匹配與三維仿真的關鍵技術進行了研究與分析,提出采用Kinect采集到的骨骼關節(jié)點坐標數據計算上肢空間向量作為特征,并介紹了基于此特征的姿勢匹配、動作匹配、三維仿真實現方案。針對動作...
【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(a)人體骨架關節(jié)點圖2-8(b)Kinect空間坐標系Fig2-8(a)HumanSkeletonJointFig2-8(b)KinectCoordinate
圖 2-9 MVC模式結構圖Fig 2-9 the structure of MVC pattern是Spring MVC、Spring、MyBatis的縮寫，是Java語言項目的開發(fā)。個輕量級的Java開發(fā)框架，其核心功能是創(chuàng)建、組有JavaBean的生命周期、依賴關系都由Spring管理，器。Spring的核心特性是控制反轉（Inversion of ConAspectOrientedProgramming,AOP），提高了代碼的性，解決了應用開發(fā)的復雜性。C是Spring Framework的后續(xù)產品，適用于Web項目、模型、調度器和處理器對象的角色進行了分離，這明了Spring MVC框架的工作流程�？刂艭ont前端控制器DispatcherServlet委托請求
考慮到人體的身體結構特征，本文采用人體上肢左右大小臂的空間向量作為上肢特征，即左肩-左肘、左肘-左手、右肩-右肘、右肘-右手腕這四個向量，如圖3-1所示。圖 3-1 上肢向量Fig 3-1 Upper limb vectors采用四個上肢空間向量作為運動特征有以下的優(yōu)點： 向量的平移不變性，可保證運動特征不受位置的影響； 兩向量的余弦相似度僅與兩向量的夾角有關，與向量的模無關，此性質可保證運動特征不受身材的影響。通過Kinect可以獲取到上半身的10個關節(jié)點坐標數據，從中提取出左肩、左肘、左手腕、右肩、右肘、右手腕這6個關節(jié)點的坐標，分別計算左上臂、左下
【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向個性化患者的上肢康復訓練系統(tǒng)[J]. 李志成,李晉芳,莫建清,何漢武. 現代計算機(專業(yè)版). 2017(13)
[2]基于DTW算法的肌電信號手勢識別方法[J]. 謝小雨,劉喆頡. 計算機工程與應用. 2018(05)
[3]基于Spring MVC、MyBatis實現數據分頁顯示處理[J]. 時月梅. 信息與電腦(理論版). 2015(19)
[4]上肢康復機器人研究現狀的分析[J]. 楊啟志,曹電鋒,趙金海. 機器人. 2013(05)
[5]基于運動想象腦電的上肢康復機器人[J]. 徐寶國,彭思,宋愛國. 機器人. 2011(03)
[6]基于模板匹配的人體日常行為識別[J]. 趙海勇,劉志鏡,張浩. 湖南大學學報(自然科學版). 2011(02)
[7]骨關節(jié)功能康復的現狀與展望[J]. 劉克敏,唐濤,王安慶,崔壽昌. 中國矯形外科雜志. 2009(11)
[8]基于Matlab的下肢康復機器人虛擬現實仿真研究[J]. 張立勛,張今瑜,王志超. 機電工程. 2008(03)
[9]康復醫(yī)學在21世紀的發(fā)展趨勢[J]. 勵建安. 實用醫(yī)院臨床雜志. 2007(04)
[10]基于視覺的人的運動識別綜述[J]. 杜友田,陳峰,徐文立,李永彬. 電子學報. 2007(01)
博士論文
[1]基于sEMG信號的外骨骼式機器人上肢康復系統(tǒng)研究[D]. 李慶玲.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[2]非特定人自然的人體動作識別[D]. 任海兵.清華大學 2003
碩士論文
[1]手勢識別研究及在教學系統(tǒng)中的應用[D]. 徐林尉.杭州電子科技大學 2017
[2]基于深度攝像機的航天員手勢識別方法研究[D]. 王梓霖.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]基于虛擬環(huán)境的中風病人上肢康復主動控制系統(tǒng)研究[D]. 蔣婷婷.華東理工大學 2017
[4]基于手勢識別的手部虛擬康復系統(tǒng)研究[D]. 胡艷玲.燕山大學 2017
[5]基于Kinect的實時手語識別技術研究[D]. 葉平.南京航空航天大學 2016
[6]基于Kinect的體感識別技術及其在旗語培訓中的應用[D]. 李鵬飛.西南交通大學 2015
[7]基于EON的上肢康復訓練系統(tǒng)研究與實現[D]. 伍平平.華南理工大學 2013
[8]基于視頻運動捕捉的肢體康復虛擬現實系統(tǒng)的設計[D]. 柯福全.中南大學 2012
本文編號：2925674
【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(a)人體骨架關節(jié)點圖2-8(b)Kinect空間坐標系Fig2-8(a)HumanSkeletonJointFig2-8(b)KinectCoordinate
圖 2-9 MVC模式結構圖Fig 2-9 the structure of MVC pattern是Spring MVC、Spring、MyBatis的縮寫，是Java語言項目的開發(fā)。個輕量級的Java開發(fā)框架，其核心功能是創(chuàng)建、組有JavaBean的生命周期、依賴關系都由Spring管理，器。Spring的核心特性是控制反轉（Inversion of ConAspectOrientedProgramming,AOP），提高了代碼的性，解決了應用開發(fā)的復雜性。C是Spring Framework的后續(xù)產品，適用于Web項目、模型、調度器和處理器對象的角色進行了分離，這明了Spring MVC框架的工作流程�？刂艭ont前端控制器DispatcherServlet委托請求
考慮到人體的身體結構特征，本文采用人體上肢左右大小臂的空間向量作為上肢特征，即左肩-左肘、左肘-左手、右肩-右肘、右肘-右手腕這四個向量，如圖3-1所示。圖 3-1 上肢向量Fig 3-1 Upper limb vectors采用四個上肢空間向量作為運動特征有以下的優(yōu)點： 向量的平移不變性，可保證運動特征不受位置的影響； 兩向量的余弦相似度僅與兩向量的夾角有關，與向量的模無關，此性質可保證運動特征不受身材的影響。通過Kinect可以獲取到上半身的10個關節(jié)點坐標數據，從中提取出左肩、左肘、左手腕、右肩、右肘、右手腕這6個關節(jié)點的坐標，分別計算左上臂、左下
【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向個性化患者的上肢康復訓練系統(tǒng)[J]. 李志成,李晉芳,莫建清,何漢武. 現代計算機(專業(yè)版). 2017(13)
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[3]基于Spring MVC、MyBatis實現數據分頁顯示處理[J]. 時月梅. 信息與電腦(理論版). 2015(19)
[4]上肢康復機器人研究現狀的分析[J]. 楊啟志,曹電鋒,趙金海. 機器人. 2013(05)
[5]基于運動想象腦電的上肢康復機器人[J]. 徐寶國,彭思,宋愛國. 機器人. 2011(03)
[6]基于模板匹配的人體日常行為識別[J]. 趙海勇,劉志鏡,張浩. 湖南大學學報(自然科學版). 2011(02)
[7]骨關節(jié)功能康復的現狀與展望[J]. 劉克敏,唐濤,王安慶,崔壽昌. 中國矯形外科雜志. 2009(11)
[8]基于Matlab的下肢康復機器人虛擬現實仿真研究[J]. 張立勛,張今瑜,王志超. 機電工程. 2008(03)
[9]康復醫(yī)學在21世紀的發(fā)展趨勢[J]. 勵建安. 實用醫(yī)院臨床雜志. 2007(04)
[10]基于視覺的人的運動識別綜述[J]. 杜友田,陳峰,徐文立,李永彬. 電子學報. 2007(01)
博士論文
[1]基于sEMG信號的外骨骼式機器人上肢康復系統(tǒng)研究[D]. 李慶玲.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[2]非特定人自然的人體動作識別[D]. 任海兵.清華大學 2003
碩士論文
[1]手勢識別研究及在教學系統(tǒng)中的應用[D]. 徐林尉.杭州電子科技大學 2017
[2]基于深度攝像機的航天員手勢識別方法研究[D]. 王梓霖.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]基于虛擬環(huán)境的中風病人上肢康復主動控制系統(tǒng)研究[D]. 蔣婷婷.華東理工大學 2017
[4]基于手勢識別的手部虛擬康復系統(tǒng)研究[D]. 胡艷玲.燕山大學 2017
[5]基于Kinect的實時手語識別技術研究[D]. 葉平.南京航空航天大學 2016
[6]基于Kinect的體感識別技術及其在旗語培訓中的應用[D]. 李鵬飛.西南交通大學 2015
[7]基于EON的上肢康復訓練系統(tǒng)研究與實現[D]. 伍平平.華南理工大學 2013
[8]基于視頻運動捕捉的肢體康復虛擬現實系統(tǒng)的設計[D]. 柯福全.中南大學 2012
本文編號：2925674
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