《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Kinect的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)識(shí)別方法在醫(yī)療康復(fù)中的應(yīng)用
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第12期
楊海清，錢 濤
浙江工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，浙江 杭州310014
摘要： 在三維虛擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，人體姿勢(shì)識(shí)別屬于其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)療當(dāng)中，可對(duì)醫(yī)療康復(fù)提供一定的輔助和推進(jìn)作用。在此研究中，把Kinect人體骨骼跟蹤技術(shù)與醫(yī)療康復(fù)結(jié)合起來(lái)，在廣泛收集標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療康復(fù)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一套標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療康復(fù)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，作為與傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。為了提升對(duì)關(guān)節(jié)點(diǎn)角度測(cè)量的穩(wěn)定性和姿勢(shì)識(shí)別的準(zhǔn)確度，提出了一種根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的歐式距離和角度來(lái)進(jìn)行姿勢(shì)判定的方式。結(jié)果表明，通過(guò)這一技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)姿勢(shì)的識(shí)別率較高，可針對(duì)訓(xùn)練者的康復(fù)訓(xùn)練及時(shí)給出反饋，使得針對(duì)訓(xùn)練者的動(dòng)作評(píng)價(jià)和指導(dǎo)更加便捷、高效，有利于醫(yī)療科技的發(fā)展，具有推廣價(jià)值。
中圖分類號(hào)： TN99
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200147
中文引用格式： 楊海清，錢濤. 基于Kinect的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)識(shí)別方法在醫(yī)療康復(fù)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(12)：94-96，102.
英文引用格式： Yang Haiqing，Qian Tao. Application of Kinect-based dynamic posture recognition method in medical rehabilitation[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(12)：94-96，102.
Application of Kinect-based dynamic posture recognition method in medical rehabilitation
Yang Haiqing，Qian Tao
School of Information Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China
Abstract： In the field of three-dimensional virtual experiment, human pose recognition is one of the key technologies. Applying this technology to modern medical treatment can provide certain assistance and promotion for medical rehabilitation. In this study, the Kinect human bone tracking technology is combined with medical rehabilitation. Based on the extensive collection of standard medical rehabilitation actions, a set of standard medical rehabilitation action database is constructed as the basis for comparison with the data collected by sensors. In order to improve the stability of joint angle measurement and the accuracy of pose recognition, a method of pose determination based on the Euclidean distance and angle between joint points is proposed. The results show that through the application of this technology, the recognition rate of posture is high, and the feedback can be given in time for the rehabilitation training of the trainer, which makes the movement evaluation and guidance for the trainer more convenient and efficient, and is conducive to the development of medical science and technology, with the promotion value.
Key words : human-computer interaction；gesture recognition；medical rehabilitation

0 引言

    隨著現(xiàn)代視覺(jué)追蹤技術(shù)的發(fā)展，借助Kinect技術(shù)可以對(duì)人的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與反饋，當(dāng)前該技術(shù)已在體感游戲領(lǐng)域取得了廣泛運(yùn)用。醫(yī)療康復(fù)的目的是幫助患者克服特定的功能障礙，提升患者的生活質(zhì)量，從而使之順利回歸社會(huì)生活當(dāng)中。因而，在醫(yī)療康復(fù)中同樣需要對(duì)人體的姿勢(shì)、動(dòng)作進(jìn)行觀察與分析，若能將識(shí)別人體動(dòng)作姿勢(shì)的技術(shù)與醫(yī)療科技相結(jié)合，將有助于推進(jìn)醫(yī)療康復(fù)的發(fā)展，更好地為人們服務(wù)。

    Kinect一經(jīng)提出就取得了廣泛認(rèn)可，國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相展開(kāi)相關(guān)研究，也取得了較為豐富的成果。其中，SCHWARZ L A[1]等借助Kinect技術(shù)來(lái)獲取人體骨骼模型的深度圖像，從而對(duì)人體各部位的距離進(jìn)行測(cè)定；我國(guó)研究者Zheng Xiao[2]等利用Kinect的深度傳感器來(lái)識(shí)別人體在三維空間中的動(dòng)作情況；HU R Z L[3]等則把Kinect安裝在學(xué)步車上，以此來(lái)獲取腿部的動(dòng)作，用于后續(xù)的分析。

    相對(duì)于其他獲取人體姿勢(shì)的設(shè)備和技術(shù)，利用Kinect進(jìn)行人體識(shí)別在保證準(zhǔn)確性的同時(shí)，在便利性和經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。在本研究中，以隱馬爾可夫模型的姿勢(shì)識(shí)別法[4]和Hausdorff的距離識(shí)別法[5]為基礎(chǔ)，提出一種以固定軸的關(guān)節(jié)點(diǎn)為參照的角度表示方法，可以保證待測(cè)線和基準(zhǔn)線是相對(duì)穩(wěn)定的，確保夾角測(cè)量的準(zhǔn)確性[6]。




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作者信息:

楊海清，錢  濤

(浙江工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，浙江 杭州310014)

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