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基于体感交互的静态平衡能力测评研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 平衡能力重要性

1.1.2 平衡能力测评重要性

1.1.3 体感交互的发展

1.2 研究意义

1.3 研究目标与研究内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 研究方法与研究思路

1.4.1 研究方法

1.4.2 研究思路

1.5 本章小结

第2章 静态平衡能力与测评方法

2.1 静态平衡能力

2.1.1 静态平衡能力

2.1.2 平衡能力影响因素

2.1.3 静态平衡能力测量与姿势控制

2.1.4 静态姿势控制过程中的运动学特征

2.2 静态平衡能力测试方法

2.2.1 观测法

2.2.2 量表法

2.2.3 实验法

2.2.4 人体平衡测试仪

2.2.5 三维运动系统

2.3 体感交互在静态平衡能力测评中的应用

2.3.1 静态平衡能力测评方法存在的问题

2.3.2 体感交互应用在静态平衡能力测评中的研究现状

2.4 本章小结

第3章 基于Kinect的静态平衡能力测试项目设计与实现

3.1 静态平衡能力测试项目设计

3.1.1 理论依据

3.1.2 测试项目设计

3.2 基于Kinect的静态平衡能力评价指标的计算方法

3.2.1 体感交互设备Kinect简介

3.2.2 基于Kinect关节点计算重心

3.2.3 静态平衡能力评价指标

3.3 基于Kinect的静态平衡能力测评系统的实现

3.3.1 测评系统的框架设计

3.3.2 测评系统的实现

3.4 本章小结

第4章 静态平衡能力评价指标的实验检验

4.1 静态平衡能力测试实验

4.1.1 实验目的

4.1.2 实验对象

4.1.3 实验工具

4.1.4 实验过程

4.1.5 测试结果

4.2 静态平衡能力测试结果信度检验

4.2.1 内部一致性信度检验

4.2.1 重测信度检验

4.3 静态平衡能力测试结果效度检验

4.4 结果与讨论

4.4.1 测试结果存在较好的信度和效度

4.4.2 基于体感交互的静态平衡能力测评优势

第5章 静态平衡能力综合评估研究

5.1 静态平衡能力测试结果数据采集

5.1.1 静态平衡能力测试实施

5.1.2 静态平衡能力测试结果与分析

5.2 静态平衡能力综合评价指标模型构建

5.2.1 综合评价指标构建方法

5.2.2 基于变异系数法的静态平衡能力指标权重确定

5.2.3 静态平衡能力综合评价指标模型建立

5.3 静态平衡能力综合评价指标有效性检验

5.3.1 综合评价指标与专家评分比较

5.3.2 综合评价指标灵敏性更好

5.4 结果与讨论

第6章 总结与展望

6.1 总结与创新

6.2 研究不足与展望

附录

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢

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摘要

平衡能力是身体素质指标之一,对运动技能和身体健康有重要影响;静态平衡能力是人体维持站立行走和稳定的完成各种动作的重要保障。静态平衡能力是维持静态姿势稳定的能力,控制身体重心在支撑面上保持稳定状态的能力。现有静态平衡能力测试方法通过压力中心变化特征评价,没有采用重心变化特征进行评价;评价指标众多不统一,缺少信度和效度较高的指标;基本采用单一项目和单一指标评价,缺乏综合评价指标。
  为了解决现有测试方法存在的问题,依据静态平衡能力测试理论,本研究首先设计了体感交互环境下测试人体静态平衡能力的睁眼双足站立、闭眼双足站立、睁眼单足站立和闭眼单足站立4个测试项目。然后,开发了基于体感交互设备Kinect的静态平衡能力测评系统。该系统能够实时记录测试过程中的人体25个关节位置和重心位置数据,通过重心摆动长度、重心摆动速度、重心摆动幅度和重心摆动面积等10项指标评价静态平衡能力,将评价指标结果直接反馈给用户,实现了过程化测评和实时反馈测评。最后,为了检验评价指标的信度和效度,本研究对14名健康的大学生实施了重复测试实验和同时测试实验。结果表明:基于体感交互设备Kinect的静态平衡能力测试结果具有较好的内部一致性信度、重测信度和同时效度。评价指标具有较好的信度和效度,能够可靠和有效地评价静态平衡能力。
  为了更加全面综合的评价静态平衡能力,依据以上10项指标和4个项目构建了一个静态平衡能力的综合评价指标模型。首先对南京市花园中学55名学生测试结果进行变异系数计算得到不同项目和指标的权重。然后,应用加权线性和法合成各个项目和指标,建立了综合评价指标模型。最后,将综合评价指标值与专家评分比较,结果表明:综合指标值越高,静态平衡能力越差,综合指标值越低,静态平衡能力越好;综合评价指标能准确地评价受试者的静态平衡能力,而且综合评价指标区分度比专家评分更好,对静态平衡能力较好者评分更加准确,并且区分性和灵敏性更好。
  本研究完成了基于体感交互的静态平衡能力测评方法,建立了综合评价指标模型,实现了客观量化的测评,为学生平衡能力发展和体质健康提供评价依据和更加准确、方便的测评方法。该方法不仅是价格合理操作简单,而且是自由非接触的测评,可以广泛应用在中小学平衡能力测评方面。

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