基于體感交互設(shè)備的人體重心計(jì)算方法

1、一 I 衣詹霹落黯，女艟 J 嗣日’，?墨7 U J 、) ’碩士學(xué)位論文固基于體感交互設(shè)備的人體重心計(jì)算方法研究生：指導(dǎo)教師：培養(yǎng)單位：一級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科：’、完成時(shí)間：、 答辯時(shí)間：楊再興王蔚教授教育科學(xué)學(xué)院． 教育學(xué)。教育技術(shù)學(xué)一·r2 0 1 7 年5 月’1 日2 0 1 7 年5 月3 日摘要摘要人體重心是反映人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布特征的基本參數(shù)，在中小學(xué)體育教學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域有著重要的作用，尤其是對(duì)人體平衡能力

2、進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)，重心是一個(gè)非常重要的生物力學(xué)參數(shù)，因此人體重心的測(cè)量具有重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。目前，體感交互技術(shù)己廣泛應(yīng)用于教學(xué)、體育鍛煉和醫(yī)療康復(fù)等諸多領(lǐng)域，在體感交互的環(huán)境下獲取人體重心存在誤差大、缺乏個(gè)性化等問(wèn)題。本文采用體感交互設(shè)備K i n e c t 獲取人體的2 5 個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，結(jié)合力矩合成法，構(gòu)建了包含1 9 個(gè)關(guān)節(jié)的人體重心計(jì)算的關(guān)節(jié)模型，提出了基于體感交互設(shè)備K i n e c t 計(jì)算人體重心位置的實(shí)時(shí)線性計(jì)算方法。

3、借助平板壓力測(cè)試系統(tǒng)F o o t s c a n 獲取的壓力中心( t h e c e n t e r o f f o r c e ，C O F ) 數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)重心數(shù)據(jù)。將實(shí)時(shí)線性計(jì)算方法獲得的人體重心數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)重心數(shù)據(jù)( 共1 7 組) 進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：實(shí)時(shí)線性計(jì)算方法獲得的重心數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)重心數(shù)據(jù)具有長(zhǎng)期的共同的隨機(jī)性趨勢(shì)，并且P 值均小于o ．0 3 ；隨著動(dòng)作幅度的減小，該趨勢(shì)不斷增強(qiáng)，但相對(duì)誤差卻是增大的。結(jié)果表明：該實(shí)

4、時(shí)線性計(jì)算方法可以用來(lái)測(cè)量人體重心，尤其在幅度較大的動(dòng)作的測(cè)量中，相對(duì)誤差更小。由于基于體感交互設(shè)備K i n e c t 的實(shí)時(shí)線性計(jì)算方法較依賴人體環(huán)節(jié)模型，為提高體感交互環(huán)境下重心計(jì)算的精度，適應(yīng)每個(gè)參與測(cè)試的不同個(gè)體的運(yùn)動(dòng)特征，本研究使用了多元線性回歸方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸方法、支持向量回歸方法等三種回歸方法重新構(gòu)建了人體重心計(jì)算的關(guān)節(jié)模型。通過(guò)三種回歸方法得到的重心計(jì)算回歸模型的平均絕對(duì)誤差( M e a n a b s o

5、l u t ee r r o r ，M A E ) 分別為2 ．4 9 m m 、2 ．2 0 m m 、o ．5 0 m m ，全部低于實(shí)時(shí)線性計(jì)算方法的絕對(duì)誤差均值7 ．1 2 r a m ，并且使用支持向量回歸的方法能達(dá)到較好的改進(jìn)效果。本研究在人體重心的實(shí)時(shí)計(jì)算方面做了嘗試，希望能對(duì)人體平衡能力的測(cè)評(píng)和訓(xùn)練過(guò)程提供更有力的證據(jù)，同時(shí)給體育教學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的借鑒。關(guān)鍵字：體感交互；K i n e c t ；重心計(jì)