基于機(jī)器視覺(jué)的步態(tài)模式識(shí)別與步態(tài)對(duì)稱性研究.pdf

1、步行是人體在日常生活中一種常見的行為，人體在步行過(guò)程中所呈現(xiàn)的特征具有重要的研究?jī)r(jià)值。步態(tài)分析就是對(duì)人體的步態(tài)特征進(jìn)行研究，其成果已被廣泛應(yīng)用于生物動(dòng)力學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、仿人機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、生物識(shí)別等領(lǐng)域。本文選用體積小、價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單的Kinect傳感器作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，采集人體骨骼流數(shù)據(jù)，研究了步態(tài)識(shí)別和步態(tài)對(duì)稱性兩個(gè)內(nèi)容。
　　首先，本文針對(duì)不同人體在同一路況下的步態(tài)進(jìn)行了識(shí)別，利用Kinect傳感器獲取人體的20個(gè)三維骨骼

2、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建協(xié)方差矩陣，表示在人體行走過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。通過(guò)K近鄰分類器，計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)之間的協(xié)防方差矩陣相似度進(jìn)行步態(tài)識(shí)別。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩條路線，11名實(shí)驗(yàn)者參與，4種組合的平均識(shí)別率達(dá)89％，這說(shuō)明所提出的方法對(duì)行走路線的不同具有魯棒性。而后，本文利用PCA重構(gòu)技術(shù)，用人體左下肢的運(yùn)動(dòng)信息重構(gòu)右下肢的運(yùn)動(dòng)信息，并與原始的右下肢運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行比較，結(jié)果表明，健康人體的下肢步態(tài)信息是對(duì)稱的。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)偏癱或截止患者在

3、健康時(shí)的下肢步態(tài)信息往往沒(méi)有被記錄下來(lái)的問(wèn)題，提出了一種平均步態(tài)模型，即利用健康人的平均步態(tài)信息去重構(gòu)某一患者的步態(tài)信息，并論證了該模型的合理性。最后，本文利用一種基于符號(hào)的方法對(duì)步態(tài)對(duì)稱性進(jìn)行了量化。用線性分割的方法把數(shù)據(jù)分割成分段以保留數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)信息和整體形狀，提取特征進(jìn)行分類后，根據(jù)類別對(duì)每個(gè)分段進(jìn)行標(biāo)號(hào)。接著建立時(shí)期直方圖，利用基于符號(hào)的對(duì)稱性指標(biāo)在正常節(jié)奏行走、放慢節(jié)奏行走、故意不對(duì)稱行走三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上進(jìn)行對(duì)比分析。