一种基于Kinect的步态分析方法可行性研究

摘要

在全民健身计划纲要举国实施的背景下，针对目前的步态分析系统在实际应用中所暴露出来的成本高、操作繁琐、受外界环境影响大等问题，本文提出一种基于Kinect的步态分析方法，以期解决以上问题为步态分析在全民健身中的普及提供一种新的思路。
　　首先，运用可视化分析法，借助知识图谱可视化分析工具，从一个全新的研究视角对国内外步态分析的发展以及kinect的相关研究成果进行计量与可视化分析，力求科学、清晰的呈现其研究动态前沿及发展趋势，然后根据分析结果运用文献资料法搜集和整理相关文献资料，在有了丰富的理论知识的前提下开始进行基于Kinect的步态分析方法的模型构建，结合步态分析的相关内容和Kinect骨骼跟踪技术原理，最终确定主要从身体姿势的稳定性和两侧肢体的对称性两个维度进行步态分析，从而确定了本方法需要获取的12个关节点的三维运动坐标，依据坐标值和时间，计算出速度、步幅、步宽、步行时相等步态时空参数。利用Unity3D5.3.4f绘制出两侧肩关节点运动轨迹、两侧髋关节点运动轨迹、两侧膝关节点运动轨迹、两侧踝关节点运动轨迹、重心和头部运动轨迹，利用Kinectfor Windows SDK2.0所提供的功能获取两侧肘关节角度变化，并绘制成曲线，结合欧几里得距离公式计算出两侧肘关节点与髋关节点之间的距离变化，并绘制成曲线，结合方差公式计算出头部和重心运动轨迹的离散程度。
　　最后得出结论，本文在全民健身的大背景下，针对目前步态分析系统在实际应用中所表现出来的各种不足之处，提出一种基于Kinect的步态分析方法，使步态分析过程表现出操作简单、价格低廉、受环境影响低等特点，同时通过研究者设计的三个实验分别证明该方法具有良好的信度、效度和效率，从而验证了该方法的可行性。
　　同时，本文的不足之处是，由于研究者的个人能力和精力有限，导致本方法仅仅实现了从运动学的角度对人体步行过程中身体姿势的稳定性和两侧肢体的对称性两个维度的分析，而不能对受试者的步态进行全面的分析;受制于Kinect的精度不够高，导致本方法所获取的步态信息没有高精度步态分析仪器那么高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的

1．3 研究意义

1．4 国内外研究现状

1．4．1 步态分析的研究动态及发展趋势

1．4．2 Kinect的应用动态及发展趋势

1．4．3 小结

1．5 第二代Kinect for windows简介

1．5．1 第二代Kinect for Windows传感器外观介绍

1．5．2 第二代Kinect for Windows硬件要求

1．5．3 第二代Kinect技术配置详情

1．5．4 Kinect人体骨骼跟踪技术原理

1．6 技术路线

2．1 研究对象

2．2 研究方法

2．2．1 文献资料法

2．2．2 可视化分析法

2．2．3 实验法

2．2．4 数理统计法

第三章 基于Kinect的步态分析方法模型构建

3．1 需求分析

3．1．1 硬件需求分析

3．1．2 软件需求分析

3．2 步态分析方法模型构建思路

3．2．1 步态参数简介

3．2．2 步态参数的确定

3．2．2 步态参数的采集

3．2．3 步态参数的处理

3．3 步态分析方法界面展示

第四章 基于Kinect的步态分析方法可行性验证

4．1 实验设计与结果分析

4．1．1 信度实验

4．1．2 效度实验

4．1．3 效率实验

4．2 采用基于Kinect的步态分析方法进行步态分析

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢