基于統(tǒng)計模型估計人體行進跌倒姿態(tài)的研究.pdf

1、由于科技醫(yī)療水平的提高,人口老齡化程度加深以及生活方式的改變,空巢老人現(xiàn)象也越來越廣泛。跌倒已成為造成老年人最普遍最直接的傷害之一,設計出便于監(jiān)測又方便攜帶的保護裝置將成為我們未來重要研究方向。本文在基于實現(xiàn)可攜帶的跌倒防護裝置的大前提下,主要從事用于求解人體運動目標模型的粒子濾波算法和用于求解人體關節(jié)運動模型的動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡模型的置信傳播算法的研究,其主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)本文分析了人的運動特點后建立骨骼模型,為了

2、能夠在計算機中實現(xiàn)實時計算又建立了人體關節(jié)模型。在運動數(shù)據(jù)方面基于安大略金斯敦皇后大學BioMotionLab實驗室的人體運動系統(tǒng),設計了人體各個關節(jié)在行進過程中的行走速度和跌倒空間位置參數(shù),最終實現(xiàn)虛擬人行進和跌倒過程。
　　(2)在人體關節(jié)模型的基礎上對人體運動目標模型和觀測模型進行設計,進一步設計出貝葉斯理論框架下的預測方程和更新方程,由于人體運動的多樣性和復雜性采用粒子濾波算法對人體貝葉斯模型進行求解。粒子濾波算法是一種可

3、以求解非高斯非線性系統(tǒng)的算法,在文章中對粒子濾波算法的重要性采樣、序列重要性采樣似然函數(shù)的選取以及重采樣進行了設計,使用Matlab對該算法進行仿真,最后較好的實現(xiàn)了人體行進和跌倒的姿態(tài)估計。
　　(3)在人體關節(jié)模型的基礎上建立了人體動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡模型,并針對貝葉斯網(wǎng)絡的特點提出了置信傳播算法來求解模型。置信傳播算法是一種專門用于求解圖模型的概率統(tǒng)計算法,它對于無環(huán)的圖模型網(wǎng)絡可以精確地計算出邊緣概率密度分布。本文針對置信傳播算