基于體感交互設備的人體重心計算方法

1、一 I 衣詹霹落黯，女艟 J 嗣日’，?墨7 U J 、) ’碩士學位論文固基于體感交互設備的人體重心計算方法研究生：指導教師：培養(yǎng)單位：一級學科：二級學科：’、完成時間：、 答辯時間：楊再興王蔚教授教育科學學院． 教育學。教育技術學一·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)，在中小學體育教學、體育運動等領域有著重要的作用，尤其是對人體平衡能力

2、進行測評時，重心是一個非常重要的生物力學參數(shù)，因此人體重心的測量具有重要的學術和應用價值。目前，體感交互技術己廣泛應用于教學、體育鍛煉和醫(yī)療康復等諸多領域，在體感交互的環(huán)境下獲取人體重心存在誤差大、缺乏個性化等問題。本文采用體感交互設備K i n e c t 獲取人體的2 5 個關節(jié)點坐標，結(jié)合力矩合成法，構(gòu)建了包含1 9 個關節(jié)的人體重心計算的關節(jié)模型，提出了基于體感交互設備K i n e c t 計算人體重心位置的實時線性計算方法。

3、借助平板壓力測試系統(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)作為標準重心數(shù)據(jù)。將實時線性計算方法獲得的人體重心數(shù)據(jù)與標準重心數(shù)據(jù)( 共1 7 組) 進行對比，結(jié)果顯示：實時線性計算方法獲得的重心數(shù)據(jù)與標準重心數(shù)據(jù)具有長期的共同的隨機性趨勢，并且P 值均小于o ．0 3 ；隨著動作幅度的減小，該趨勢不斷增強，但相對誤差卻是增大的。結(jié)果表明：該實

4、時線性計算方法可以用來測量人體重心，尤其在幅度較大的動作的測量中，相對誤差更小。由于基于體感交互設備K i n e c t 的實時線性計算方法較依賴人體環(huán)節(jié)模型，為提高體感交互環(huán)境下重心計算的精度，適應每個參與測試的不同個體的運動特征，本研究使用了多元線性回歸方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡回歸方法、支持向量回歸方法等三種回歸方法重新構(gòu)建了人體重心計算的關節(jié)模型。通過三種回歸方法得到的重心計算回歸模型的平均絕對誤差( 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 ，全部低于實時線性計算方法的絕對誤差均值7 ．1 2 r a m ，并且使用支持向量回歸的方法能達到較好的改進效果。本研究在人體重心的實時計算方面做了嘗試，希望能對人體平衡能力的測評和訓練過程提供更有力的證據(jù)，同時給體育教學、體育運動等領域的應用提供一定的借鑒。關鍵字：體感交互；K i n e c t ；重心計