本文關(guān)鍵詞：基于Kinect的上肢運動康復交互系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在康復醫(yī)療領(lǐng)域,現(xiàn)在主要以人工和機器人輔助訓練兩種康復方法,人工輔助訓練是康復教練一對一的對病患進行康復訓練的指導,但現(xiàn)實中往往醫(yī)療資源匱乏,機器人輔助方式又會有造價昂貴、智能型單一等缺陷。提供一種具有良好的康復效果,又能解決醫(yī)療資源匱乏、維護成本低、造價低廉的康復訓練系統(tǒng)是康復醫(yī)療領(lǐng)域重要的研究課題。為了解決上述問題,本文通過人機交互、動作識別技術(shù)和移動醫(yī)療有效結(jié)合研究運動康復交互系統(tǒng)。本文系統(tǒng),分為康復病患、康復教練、主治醫(yī)師三種角色,包括移動端、PC端和服務器端,PC端連接Kinect硬件設備和Unity3D捕獲人體上肢三維坐標數(shù)據(jù),通過控制虛擬人物進行康復運動,在虛擬場景中重建病患動作,連接服務器進行人體動作識別和評估,移動端部分實現(xiàn)不同角色之間信息交流,連接服務器達到信息的閉環(huán)和多終端協(xié)作。主要研究內(nèi)容如下：1、研究特征提取方式：通過Kinect傳感器獲取人體深度圖和骨架信息,研究人體關(guān)節(jié)點活動度測量方法,提取運動流的特征數(shù)據(jù),采用霍爾特指數(shù)平滑方法對Kinect獲得的特征數(shù)據(jù)進行預處理,防止噪聲造成的抖動和跳躍等帶來的運動失真。2、研究運動康復系統(tǒng)的交互形式：分析三種角色,設計基于不同角色的權(quán)限管理系統(tǒng),研究系統(tǒng)功能邏輯。3、研究動作識別方法：通過改進的動態(tài)時間規(guī)整算法(STDTW)對動作流進行動作匹配,并通過K-means算法實現(xiàn)動作評估,有效并高效的實現(xiàn)康復訓練中最關(guān)鍵的動作識別部分,通過算法的有效改進和融合,實現(xiàn)運動康復系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。4、研究系統(tǒng)中交互場景的構(gòu)建：通過Unity3D建立虛擬人物、虛擬場景,病患在康復過程中操控虛擬人物將動作流重現(xiàn)在虛擬場景中展現(xiàn),以三維場景形式給康復訓練帶來一定的趣味性,以提高訓練興趣和積極性。實驗表明,使用本文的運動康復交互系統(tǒng)進行上肢康復訓練可以達到預期效果,同時以三維場景形式訓練也可以提高病患的訓練積極性。
【關(guān)鍵詞】：康復訓練 移動醫(yī)療 人機交互 Kinect 動作識別 Unity3D
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R49;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)康復訓練方法12-13
• 1.2.2 移動醫(yī)療市場現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 Kinect在康復訓練中的應用現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 人體動作識別研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要工作16-17
• 1.4 本文章節(jié)安排17-18
• 第二章 運動康復交互系統(tǒng)設計18-30
• 2.1 Kinect簡介18-19
• 2.2 Unity 3D簡介19-20
• 2.3 系統(tǒng)概述20-22
• 2.4 系統(tǒng)邏輯框架22-23
• 2.5 系統(tǒng)功能架構(gòu)23-28
• 2.5.1 總體功能架構(gòu)23-24
• 2.5.2 康復病患角色邏輯24-26
• 2.5.3 康復教練角色邏輯26-27
• 2.5.4 主治醫(yī)生角色邏輯27-28
• 2.6 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第三章 康復系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究30-46
• 3.1 基于霍爾特指數(shù)平滑法的運動特征提取30-36
• 3.1.1 Kinect工作原理30-32
• 3.1.2 Kinect SDK介紹32-33
• 3.1.3 關(guān)節(jié)特征選取33
• 3.1.4 關(guān)節(jié)活動度特征提取33-35
• 3.1.5 霍爾特指數(shù)平滑法預處理35-36
• 3.2 基于STDTW算法的動作識別36-40
• 3.2.1 動態(tài)時間規(guī)整算法DTW37-38
• 3.2.2 DTW算法的一般改進38-39
• 3.2.3 本文改進的算法STDTW39-40
• 3.3 基于K-means算法的動作評估40-42
• 3.4 算法實驗分析42-45
• 3.4.1 康復訓練運動實例42-44
• 3.4.2 實驗結(jié)果44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 運動康復交互系統(tǒng)實現(xiàn)46-52
• 4.1 移動端實現(xiàn)46-48
• 4.2 PC端實現(xiàn)48-51
• 4.2.1 病患PC端實現(xiàn)48-50
• 4.2.2 康復教練PC端實現(xiàn)50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 總結(jié)和展望52-53
• 參考文獻53-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文59-63
• 致謝63

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本文編號：327302