一、一个非线性的拟合方法及其在运动生物力学形片数据平滑中的应用（论文文献综述）
赵宇昕[1]（2020）在《人体日常动作分割与模式聚类研究》文中研究表明人体动作识别是模式识别领域的重要研究方向,近些年随着微电子技术和可穿戴设备科技不断发展,基于惯性传感器的动作识别以其便携舒适、低成本并能够保护用户隐私等优势适用于人体复杂动作的数据采集,并在医疗、娱乐、安全和军事等领域具有重要作用。未来移动通信技术进入5G时代更加方便人们搭建微型传感器网络并应用于我们的日常生活之中。本文以双惯性传感器为主、薄膜压力传感器辅进行人体日常动作识别,并针对人体站、蹲、卧、坐、走等日常动作和动作的基础运动状态进行了分析研究。本文主要工作如下:1.根据实验室已有的人体动作数据采集系统和通过该平台采集数据并制作的数据库,用以数据分析和动作分类。2.分析并定义人体日常动作,抽象出人体近似多刚体运动学模型。对数据库中原始数据进行预处理和特征提取,预处理是对数据平滑滤波处理,消除数据中高频信号对低频动作信号的影响。而特征提取是在统计特征和物理特征两方面提取相关特征并对人体日常动作进行具体的描述。3.针对惯性传感器无法直接划分动作的开始和结束的问题,提出一种基于滑动窗口的人体动作动态分割的数据处理方法,并将人体动作划分为三种基础运动状态。4.针对依据分割明确的数据片断,采用决策树算法对动作基础状态进行判断,并根据三种不同的状态训练三个相应的神经网络模型进行动作分类识别。动作特征在最初选择时往往通过经验判断,而决策树算法识别过程中会筛选出对分类识别有效的特征,从而减少特征的数目。我们采用已有的数据库进行相关算法验证,决策树对三种状态识别率均95%以上,神经网络对全部动作的平均识别率有96%。实验验证了该算法的有效性。
崔梦雅[2]（2020）在《足轮混合式助行机器人构型与控制方法研究》文中认为随着年龄的增长,老年人身体机能退化,各肢体肌肉力量明显下降。下肢肌肉力量的衰退会导致膝关节力矩不足,致使人站立运动困难。由于站立运动比步行运动需要更大的膝关节力矩,所以大部分老年人有行走能力但是站立困难。步行运动是老年人保持健康状态的重要形式。为满足老年人户外步行运动的需求,减轻家庭负担,本文提出一种足轮混合式助行机器人。论文的主要研究内容有:1.提出一种具有坐姿-站姿姿态转换结构、足行系统、轮行系统且姿态转换机构和足行系统设于轮行系统之上的足轮混合式助行机器人。以人体工程学为理论支撑,结合Vicon系统采集的人姿态转换和人步行过程的运动参数,完成足轮混合式助行机器人构型的详细分析设计;实现辅助人的坐姿-站姿相互转化、主动步行运动和被动步行运动,且足轮协调运动且速比可调。运用Solid Works对人在该助行机器人上的步行运动进行干涉检查,验证该助行机器人结构尺寸的合理性。2.对被动式助行进行研究:对正常人的步行数据分析,据此为助行机器人预定义参数,实现足行系统模拟人足底或踝关节的步行运动轨迹,带动步行困难的人下肢步行运动;轮行系统能够与足行系统协调运动,带动人体在水平地面上平稳运动。3.对主动式助行进行研究:根据足行系统的结构特点和人步行运动特点,对足行系统和轮行系统的控制方法进行研究,使摆动相侧足行系统跟随摆动相足部运动,支撑相侧足行系统带动支撑相足部后移,同时保证轮行系统与足行系统协调运动。4.通过ADAMS对人被动步行时的足行系统进行运动学仿真分析。通过ADAMS＿Simulink联合仿真对人主动步行时的足行系统进行运动控制仿真,验证足行系统主动式助行运动控制方法的可行性。
白桂峰[3]（2020）在《基于MEMS惯性传感器的人体步态分析关键技术研究》文中提出步态分析是通过对人体运动姿态和位置的检测,将这些信息转换成数字化的抽象模型,表达不同时刻目标所处的姿态以及姿态所反应出的信息。随着现代化医疗技术的提高和护理科学的发展,患者康复逐渐向着定量化、科学化的趋势发展。现阶段,有学者提出将步态分析技术应用于下肢康复过程,可以有效监测患者下肢康复状态,同时为康复方案的制定提供量化依据。基于此,开展了基于MEMS（Micro Electro Mechanical Systems,MEMS）惯性传感器的人体步态分析技术研究,主要研究运动状态参数采集、多MEMS惯性传感器数据融合处理以及基于有限状态机的复合姿态拟合算法等内容,旨在进一步提高人体步态周期划分和步态参数计算精度。研究内容包括以下几个方面:（1）针对步态分析,本文设计了多MEMS惯性传感器构成人体下肢捕捉装置,其核心器件由加速度计、陀螺仪、磁力计构成。为了使获得的加速度值、角速度值以及磁力计值能够准确反映下肢结构运动状态,研究了不同的数据融合算法以及磁力计椭球拟合校准算法,实现各关节点姿态角的计算。（2）基于人体模型与人体运动理论开展了下肢运动状态模型研究,确定能够表达步态特征的关键部位,并分析测量误差来源及处理方法。将MEMS惯性传感器单元分别安装于各个关键部位,在不同运动状态下采集相应的状态参数。本文创新性地提出了在不同运动状态特征下利用状态机的自适应算法解决不同步态瞬间切换的姿态拟合的问题,极大地提高了测试系统的实时性和测试精度。通过实验验证了多姿态拟合方式以及实时切换算法的有效性和可行性。（3）在获取下肢运动状态参数的基础上,进一步研究了步态周期的划分算法以及步频、步偏角、跨步长等步态参数的计算方法。研究了零速率更新算法与步态周期划分算法,并将基于该算法的步态参数测试装置系统和HTC（High Technology Computer Corporation,HTC）光学系统进行了比较,验证了测试系统和算法的可行性。
李怀仙[4]（2019）在《助力外骨骼人机交互关键技术研究》文中认为外骨骼在助力、健康辅助、康复医疗和高端制造等领域具有无比优越的应用前景,其本质上是以人为中心、保证人体健康和取得人信任的一类工具。近20年来外骨骼的研究呈指数级增长,然而并未实现大规模应用,其根本原因在于其“工具”的本质特征并未得到完善,在人机交互中存在人机稳定性不高、人机连接部件对人运动的限制、人机不可控交互力对人的安全威胁、外骨骼动力供应时间错位、力量大小错位、人机交互迟滞,以及体积大、自重重和穿脱不便等问题。为了实现外骨骼人机工程学可用性的宏观目标,本文从5个方面对外骨骼人机交互关键技术进行了研究。1.外骨骼物理人机交互（physical Human-Robot Interaction,简称p HRI）和人机界面（physical Human-Robot interface,简称p HRi）关键技术。人机尺寸偏差和人机轴线偏差所产生的不可控交互力,干涉和限制人的运动,使人在外骨骼辅助力下需付出更多的努力、消耗更多的能量。本文全面研究了人体生物特征和外骨骼物理特征,结合当前外骨骼仿生设计:结构简洁、不产生运动奇点、不与人产生干涉的优点,将人体肌骨模型描述为“简化的人体模型+人机偏差模型”,作为外骨骼设计的参考。运用自对齐机构设计方法,本文设计了自适应下肢康复外骨骼机构和连接装置,其自适应自由度使外骨骼的运动空间更接近于人体自然运动空间。2.外骨骼控制人机交互（cognitive Human-Robot Interaction,简称c HRI）和人机认知界面（cognitive Human-Robot interface,简称c HRi）关键技术。为了实现外骨骼驱动助力大小和时间的精确性,本文将人体自然运动描述“简化人体运动+人机偏差运动”,将人体关节变量区分为主关节变量和偏差变量,外骨骼覆盖人体自然运动,其关节变量划分为控制变量和自适应变量。在人机闭合运动中,运用D-H矩阵变换,求得外骨骼在关节层级的驱动和自适应规则,实现对外骨骼在关节层级的精确驱动控制。本文以下肢康复外骨骼髋关节为案例,分别计算了解耦后的髋关节在屈/伸、外展/内收和外旋/内旋三个运动方向上驱动规则。该理论使人机偏差可控、可补偿,使自适应自由度不仅仅只是经验的和补充的,而是精确可控的。3.以数学模型为基础的人机交互阻抗控制规则,是在观察人的行为和机器行为的基础上,将人体视为阻抗体,人机系统构成了阻抗和导纳柔性自适应系统。本文提出了下肢自适应康复外骨骼的人机阻抗控制策略。人机阻抗控制是典型的反馈控制,存在时间延迟和惯性补偿不精确性问题。本文在负重助力外骨骼实验启发下,探讨人的运动意图与肌肉协作之间的关系,理解神经肌肉控制策略在外部助力出现时的自适应特点,对肌肉协同收缩指标CCI和肌肉协作模块MSA进行量化分析,反映了人的肌肉活动在外骨骼助力下的自适应能力,得到了外骨骼EMG前馈式人机交互控制理论基础。4.基于对人自主优化能力的观察,对人机系统进行优化。人的自主优化性能体现在直观的步态调整、更深层次的神经肌肉信号上,表现在肌肉协同收缩和肌肉协作模式变化上,本文从外骨骼人机负重实验中汲取灵感,提出了一种优化模式,使外骨骼装置的控制策略能系统地变化以最大程度地适应人的优化能力。测量人在交互运动中的EMG信号,以减小关节肌肉协同收缩（CCI）水平为优化目标,优化人机系统性能。5.提出外骨骼分阶段人机评价方法,每一阶段都包含客观和主观性能评估矩阵。本文针对助力负重外骨骼样机和辅助装配外骨骼样机,进行了受控制的实验室测试评估,评估中使用的客观评测工具包括,人体肌电信号字体测试,步态的时空参数测试,人机接触压力测试。主观评测工具使用迄今使用最为广泛的主观心理负荷评估工具NASATLX主观性能矩阵,从认知负荷、体力负荷、时间要求、绩效水平、努力程度和挫折程度等六个维度对总体的心理负荷程度进行评定,并扩展评估了外骨骼助力时人的主观不舒适性。助力负重外骨骼评估结果显示其具有优秀的负重能力,而人机交互跟随性能则受限于人机连接的过度柔性,膝关节动力肌活动降低10%以上,主观性能显示外骨骼降低65%体力负荷需求,却增加了50%认知负荷需求。在辅助装配外骨骼评估结果中,装配手动工具的振动效应绝大部分被外骨骼机构吸收,工人的肌肉活动在工作中平均降低了20%,人机接触压力降低了20.4%。
何玉成[5]（2019）在《鼻内镜手术辅助机器人机构设计与安全控制研究》文中认为鼻内镜手术是治疗鼻腔鼻窦炎症、彻底清除鼻腔鼻窦病灶的有效方法。由于人体鼻腔鼻窦与眼眶及颅脑毗邻,解剖结构复杂且手术区域狭小,使得鼻内镜手术具有较高风险。传统的鼻内镜手术,一般是医生左手持鼻内镜、右手操作手术器械,实施手术。由于手术通道狭窄细长,鼻内镜到达受术区过程严重依赖医生经验;医生长时间徒手持镜易疲劳抖动,产生误操作;此外对于一些复杂手术,需要助手医生辅助持镜、主刀医生双手操作手术器械,医生间操作易干涉,协调配合难。引入机器人来辅助医生把持鼻内镜,充当医生的第三只手,可以将机器人的突出优点和医生经验结合起来,使得主刀医生变单手操作为双手操作,增强操作稳定性、提高手术质量和安全性。本文针对鼻内镜手术辅助机器人的机构设计与安全控制展开研究,提出随动式鼻内镜手术辅助机器人系统,并对机器人的机构构型、运动规划和约束、安全控制等关键科学问题开展研究,为鼻内镜手术辅助机器人早日临床积累了经验。本文通过分析典型鼻内镜手术流程、内窥镜的工作空间特点以及术中机器人摆位要求等,提出适用于鼻腔狭小空间的机器人构型方案。对于机器人末端执行机构,设计基于远端中心运动（RCM）机构的构型方案;并在此基础上,提出一种基于耦合运动的RCM机构构型综合方法,对RCM机构进行构型综合,得到了一类新型RCM机构。通过对典型机器人定位机构进行比较分析,确定了三自由度圆柱坐标（PRR）结构的定位臂构型方案。综合RCM机构及PRR定位机构,设计实现了适用于鼻腔狭小空间的鼻内镜手术辅助机器人系统。为了确保手术操作的安全性,必须对机器人的术中运动进行规划。首先,通过机器人参与手术过程中的鼻内镜末端运动轨迹分析,获得机器人各个运动控制阶段的运动规划需求。然后,基于病人术前CT医学影像序列,建立病人鼻腔鼻窦组织的空间模型和病人鼻腔鼻窦边界点云模型。在此基础上,基于获取的边界点云模型构建地图,通过引入A星搜索算法进行术中鼻内镜运动路径的搜索,得到鼻腔入口点到受术区的鼻内镜安全运动路径。最后,基于鼻腔三维重建模型构建虚拟鼻内镜系统,对规划的手术路径进行虚拟鼻内镜检查实验,验证了机器人运动规划的有效性。针对机器人辅助鼻内镜手术的安全性,采用虚拟夹具约束方法对机器人的运动约束开展研究。首先,通过分析现有虚拟夹具类型及其作用流程,结合鼻内镜手术中鼻内镜的运动特点,提出适用于鼻内镜手术的几种典型虚拟夹具,设计实现了基于空间多项式曲线的引导型虚拟夹具约束、基于双曲面的禁止型虚拟夹具约束以及基于鼻腔鼻窦解剖结构的禁止型虚拟夹具约束。然后,考虑到单一虚拟夹具难以满足手术中多样性的约束要求,基于虚拟夹具几何体单元构建复合虚拟夹具,得到基于鼻腔鼻窦解剖结构的虚拟夹具运动约束总体方案,实现鼻内镜手术的全过程约束。最后,分别在无约束、虚拟夹具约束下对设计实现的引导型虚拟夹具和禁止型虚拟夹具进行对比实验研究,验证了虚拟夹具的有效性。基于机器人辅助鼻内镜手术流程分析,提出机器人在手术中的三种控制模式及其运动控制方法。针对自由拖动模式,提出基于导纳控制的人机协作控制方法;针对约束拖动模式,提出虚拟夹具作用下的人机协作控制方法;针对自动跟随模式,提出导航引导下的鼻内镜跟随运动安全控制方法,实现了医生双手操作手术器械的同时,机器人末端鼻内镜自动跟随手术器械,为医生提供实时手术视野。最后,综合上述三种控制模式,提出术中人机协作安全控制总体框架,实现了手术过程的全程安全控制。基于机器人样机,集成控制系统软硬件、导航系统以及高仿真人体头部模型等,搭建鼻内镜手术辅助机器人实验平台。通过开展机器人辅助鼻内镜检查术实验以及机器人辅助上颌窦手术实验,对机器人的运动规划方法、虚拟约束作用效果、人机协作控制方法以及导航引导下的鼻内镜跟随运动安全控制方法进行验证。实验结果表明,本文的机器人系统可以辅助医生把持鼻内镜,充当医生的第三只手,使得医生变单手操作为双手操作,辅助医生完成手术。
赵全[6]（2019）在《基于虚拟现实技术的心血管支架介入手术仿真》文中指出随着物质水平的提高,人们的思维方式开始发生变化,越来越多的人将焦点放在人类的健康领域,心血管疾病是对人类健康产生巨大威胁的疾病之一。据我国国家心血管病中心统计,2017年心血管疾病死亡持续占城乡居民死亡原因首位,并且今后10年内心血管疾病患者人数仍将持续增长。随之产生的对治愈心血管疾病的手术医师的需求也成为缓和这一威胁的重要因素。但心血管疾病手术医生的培养需要消耗大量的时间以及资源来进行培训。虚拟手术系统作为一个新的研究领域,可以有效的缩短心血管介入手术医生的上岗周期,为医学院学生提供一个新颖的学习方法,为心血管病医生提供一个进行有效手术规划及模拟的平台。因此研究心血管介入支架手术对于心血管疾病的治疗具有重要意义。本文针对心血管支架介入手术训练系统的心血管与支架的三维建模、追踪头位姿的心脏器官交互式显示技术、力反馈三个模块的相关工作进行以下研究:首先以真实患者的二维CT（Computed Tomography）图像为数据源,运用VTK（Visualization Toolkit）可视化软件包同时重构了包含等值面数据的心脏血管面绘制三维模型以及包含手术器官内部软组织数据及解剖结构的心脏血管三维体绘制模型,实现二维医学影象切片的三维可视化,为手术医生提供三维的手术对象;然后将基于面绘制重构的三维心脏血管模型运用构建包围盒模型的方法进行心脏内动脉血管表面数据的分割与提取,从而得到心脏支架介入手术的动脉手术血管的表面模型;通过将面绘制与体绘制相结合产生真实感更强的具有动脉造影仿真效果的心脏支架介入手术三维器官模型;最后实现了基于可视化开发工具VTK的手术支架的三维几何建模。其次,本文针对于虚拟手术操作对象空间的构建与管理,通过对VTK世界空间坐标系、VTK视图空间坐标系、PATRIOTTM头位姿追踪设备空间坐标系进行齐次坐标系变换,实现了VTK可视化开发包重构的三维手术器官对象坐标系的同步及头位姿追踪设备与虚拟场景中手术器官对象坐标系的空间映射工作。实现了虚拟手术心脏器官随虚拟手术医生头位姿追踪实时变化的显示技术。最后,本文基于质量守恒定律及血流动力学建立了支架与冠状动脉血管血流的作用模型,依托我们所创建的血流动力学模型并结合PHANTOM Desktop设备实现了手术支架在心血管内推送过程中的力反馈计算,完成了心血管支架介入虚拟手术系统中手术支架推送时与血流粘性阻力的相互作用力,以及手术支架与血管壁的碰撞检测。实验结果表明:本文通过对心血管支架介入手术训练系统的算法研究以及与PATRIOTTM头位姿追踪设备和PHANTOM Desktop力反馈设备相结合,提高了心血管支架介入虚拟手术训练环境的真实性。
李劲松[7]（2013）在《有限元法模拟特发性脊柱侧凸后路矫形及内固定应力分析研究》文中提出本研究应用CAE （Computer aid engineering）软件建立了腰椎运动节段的有限元模型,通过3组模型各种工况结果的对比,探索出最佳建模方案；运用最佳建模方案建立了6例Lenkel型特发性脊柱侧凸有限元模型,并对模型有效性进行了验证；在证实仿真有效的6例有限元模型上模拟了后路侧凸矫形脊柱,并对每一椎弓根螺钉应力分布进行了测算；通过对椎弓根应力分布分析推算出“关键椎”节段,二次建模后模拟了“关键椎”置钉方案的后路矫形,并与实际手术结果进行了对比研究。第一章有限元单元类型和局部形态对脊柱模型生物力学仿真度的影响目的应用CAE软件建立了3组L4-5运动节段三维有限元模型,通过各种工况模拟探索较优的建模方式。方法一例Lenkel型特发性脊柱侧凸患者作为研究对象,取其L4-5节段CT图像,以Dicom格式输入Mimics10.01,建立包括椎间盘、所有附属韧带在内的腰椎运动单元（FSU, Function spinal unit）。在此基础上作前屈、后伸、扭转、侧弯、压缩以及拉伸等工况模拟,所得结果与经典体外实验数据对比,分析得出最佳建模方式。结果成功建立3组L4-5脊柱FSU,每组有限元模型包括两个椎体、一个椎间盘以及所有韧带组织。分析各种工况模拟位移云图、力-位移曲线和力矩-角度曲线发现模型A与体外实验数据吻合度最高。结论分别采用四面体单元构建椎体和六面体单元构建椎间盘结构的有限元模型仿真模拟人体脊柱运动单元生物力学特性较佳,此方法可以用于后续脊柱侧凸有限元模型的建立。第二章青少年特发性脊柱侧凸有限元模型的建立和有效性验证目的建立青少年特发性脊柱侧凸有限元模型并对其有效性进行验证方法选择1例青少年特发性脊柱侧凸志愿者作为研究对象。仰卧位下进行CT从C7至尾骨的连续扫描,获得Dicom格式CT图像616张。导入逆向工程软件MIMICS10.01,建立完整的有限元几何模型。经过几何清理、网格划分、材料赋值生成三维有限元模型。分别进行分段加载验证和整体活动验证。分段验证：取T10-T11, T11-L1以及L1-S1三个节段,分别参照体外实验对模型进行加载模拟,并与体外实验结果比对验证模型的有效性；整体验证：模拟悬吊位、仰卧左右Bending位、支点加压位,测量测量各椎体质心与骶骨中垂线的距离,并与X线片测量结果对照以验证模型有效性。结果建立了完整的LenkelBN型特发性脊柱侧凸有限元模型。共采用5种单元类型。14种材料属性,共划分节点214429个,建立Combin单元7778个；Shell单元259226个；四面体单元749910个,六面体单元16306个。分段加载验证：10-T11,T11-L1以及L1-S1三个节段与体外实验结果基本吻合。整体验证：悬吊位、左右Bending位以及支点加压位有限元模型与X线片侧凸角度测量值误差率为8.1%。有限元模型模拟悬吊位、左右Bending位以及支点加压位与X线片椎体质心与CSVL距离无显着性差异。结论从有限元模型的几何外形、分段验证试验、悬吊位、左右Bending位以及支点加压位等整体验证实验,验证了建模的可靠性和有效性。为后续建立多例脊柱侧凸有限元模型及矫形模拟奠定了基础。第三章有限元法模拟脊柱后路矫形技术及椎弓根螺钉应力分布研究目的利用前述方法建立6例青少年脊柱侧凸有限元模型,模拟后路矫形手术并测算椎弓根钉应力分布。方法采用第二章所用方法建立了6例Lenke1型青少年特发性脊柱侧凸有限元模型。应用建立的有限元模型进行脊柱侧凸全节段置钉方案后路矫形模拟,并分析了椎弓根螺钉应力分布情况。结果6例模型均顺利完成了模拟矫形。上固端定椎均为T4,2例以L3为下端固定椎,3例以L2为下固定椎,1例以L1为下固定椎。冠状面上胸弯平均Cobb角由22.8°矫正至8°；主胸弯由41.6°矫正至10°；腰弯由28.5°矫正至8.5°,平均矫形率分别为：64.9%、75.9%、70.1%°矫形术后胸椎后凸由平均19.7°增大21.8°；术前腰椎前凸角由平均34.3°减小32.8°。矫形后椎弓螺根应力分布特点为：两端椎区域和顶椎区域螺钉应力最大,顶椎区域凸侧螺钉应力较凹侧大结论有限元法能有效模拟脊柱侧凸后路矫形手术过程。通过分析矫形椎弓根螺钉应力分布特点,为下一步探索选择性置钉方案提供了有效途径。第四章有限元法应力分析选择关键椎在脊柱侧凸矫形手术中的应用目的探讨有限元法应力分析选择关键椎置钉方案在脊柱侧凸矫形策略制定的有效性。方法通过分析全节段置钉方案矫形后椎弓根螺钉应力分布特点,将表面应力最大值小于1Gpa的椎弓根螺钉予以去除后二次建模,重新建立6例“关键椎”置钉的侧凸有限元模型并重新模拟前述后路矫形过程。测量“全节段”置钉方案与“关键椎”置钉方案的侧凸参数。比较“关键椎”置钉方案与实际手术置钉方案之间差异。比较两种有限元模拟矫形效果与实际手术效果。结果“关键椎”置钉方案矫形效果与“全节段置钉”矫形效果无明显差异。“关键椎”置钉方案矫形效果与实际术后矫形效果对比同样无明显差异。有限元模型应力分析得出的“关键椎”置钉方案内固定使用总体数量少于实际手术方案。结论有限元法分析选择关键椎置钉方案辅助制定脊柱侧凸矫形策略是一种新型有效的方法,可为外科医生制定和优化脊柱侧凸矫形策略提供指导意见。
薛均强[8]（2013）在《基于Kinect的个性化人体建模技术研究与实践》文中提出个性化人体建模是指在虚拟场景中建立与用户形体相近的人体三维几何模型。人体建模涉及到计算机图形学、计算机视觉、人体工程学的内容，是上述内容紧密结合而出现的研究主题。该主题能够让用户直接通过扫描建立自己的虚拟人，将用户在虚拟环境中的参与程度提升到一个新的发展阶段，从而推动人体建模技术在动画、影视制作、虚拟场景和军事应用等领域的迅猛发展。本文着眼于个性化人体建模的广阔应用前景，在充分总结现有建模方法的基础上，以低成本，简单高效和广泛的适用性为目标，提出了一种基于新型深度视频摄像机Kinect为扫描设备，瞬间捕获人体帧数据，而后利用先验知识，生成近似真实扫描数据的人体形体的方法。本文主要工作有以下三个部分：（1）利用Kinect捕获的人体采样数据，由于数据精度低，高噪声，需要先对数据进行预处理，平滑噪声；（2）受扫描数据的不完整性和噪声的影响，利用SCAPE人体网格数据库，通过语义度量分析，学习出数据中所满足的先验知识，然后利用这些提取的先验知识构建个性化人体重建的相关约束条件；（3）通过PCA主元素分析来提取出决定人体不同形体的决定性因素，并生成平均网格，通过与Kinect所获取高噪声和不完整模型进行逼近，从而重建出个性化的人体网格模型。本文充分利用新型深度视频摄像机Kinect低成本，快捷易用等特点，综合了数据库驱动、模板和捕获型等三类技术的优点，通过多种技术的有机融合来解决个性化人体建模问题。实验结果表明，利用单帧深度数据，本文能够正确生成高质量的人体网格模型，重建出的人体模型具有高精度的人体测量参数，例如身高误差不超过2%。
王琳霖[9]（2012）在《几种ESPI滤波方法的比较及基于RBF散斑信息提取方法的研究》文中研究说明光学测量技术是一种全场、非接触无损检测技术，渗透到科学和工程的多个领域。电子散斑干涉技术（ESPI）和数字散斑相关方法（DSCM）是两种最常用的光学测量方法。高精度的信息提取是这两种光学测量技术应用的基础。本文就电子散斑干涉技术和数字散斑相关方法中有关信息提取的一些关键问题进行了研究。电子散斑干涉测量以条纹图或相位图的形式表现测量结果，然而无论是条纹图还是相位图都含有大量的噪声，严重干扰了相位信息的提取。因此，如何有效地降低噪声的影响，提高条纹的对比度，成为电子散斑干涉测量技术的关键问题之一。数字散斑相关法通过相关搜索算法获得被测试件的位移场，搜索算法的性能将直接影响测量精度的高低及测量的实时性。如何提高相关算法的计算精度和计算效率也成为数字散斑相关技术的关键问题之一。本文的具体工作包括：（1）基于偏微分方程（PDE）的滤波方法是ESPI滤波中的有效工具。本文比较分析了六个非方向偏微分方程和两个方向偏微分方程滤波模型的性能，总结了每个滤波模型的特点及各自的适应性。（2）通过我们的分析比较，结果表明方向二阶PDE滤波模型是一种有效的PDE模型。本文进一步将该模型与几种有代表性的、新近的ESPI滤波方法进行了比较分析，包括窗傅里叶滤波法、正则化二次方向成本函数法、新近的方向模板滤波法和局域傅里叶变换滤波法，并对各方法的滤波性能进行了总结。（3）将径向基函数引入到ESPI信息提取中，包括：针对粗宽ESPI条纹图，提出了基于径向基函数的ESPI条纹图滤波的新方法；将径向基函数应用于条纹骨架线法的条纹级数插值中；采用径向基函数对相位解包裹得到的相位进行平滑处理。利用基于径向基函数的信息提取新方法对三氧化二铝（Al2O3）陶瓷基片在激光照射下不同时刻的热变形进行了测量。（4）提出了一种基于数字散斑相关法和径向基函数插值相结合的位移场分析新方法，径向基函数插值对散乱数据具有高精度的逼近能力，新方法的计算效率同时得到提高。由该方法获得的位移场不再需要任何平滑技术进行后处理。将该方法应用于铝片刚体位移变形场和试验梁三点弯曲变形场的测量，获得了较理想的位移场。
贾谊[10]（2012）在《运动影像测量方法的误差研究》文中提出影像测量方法是运动生物力学研究中的常用测量方法。对人体动作规律的揭示主要是依靠影像测量方法的测量结果，而影像测量误差的存在会产生伪信息，歪曲混淆对人体动作现象的认识，甚至会导致出现错误信息和结论。为获得可靠的测量结果，必须研究影像测量过程中误差的大小、关系和性质，研究消除、抵偿和减弱测量误差的措施。在20世纪70-80年代期间，影像测量方法开始在体育科学研究中广泛使用，也是在此期间，出现了的大量关于影像测量方法测量误差的文献和研究成果，但这些研究结果大都只是零散的，着眼于影像测量过程中的某些环节出现的具体问题而进行的探讨，研究成果不具有系统性，研究内容也不全面。因此，我们有必要对影像测量方法的误差问题进行系统的分析，全面考察影响影像测量精度的误差因素、误差性质以及减小和消除误差的对策与方法，从而使研究者能够更加深入的了解影像测量方法的误差范围，避免误差的产生，达到正确、有效利用这一方法为体育科研工作服务的目的。研究通过设计不同的拍摄条件，对平面定机拍摄和立体定机拍摄方法的误差大小进行了实验测试，主要研究结果如下：（1）取景范围中间3/5的部分是畸变误差较小的区域，基本上不受镜头畸变的影响。平面定机拍摄时，拍摄距离和测量误差值之间没有明显的线性相关关系。（2）立体定机拍摄时，摄像机机位的放置对测量精度影响较大，以主光轴夹角90°最为适宜。（3）在标定空间范围内，内层空间精度最为稳定，而外层空间精度较差。在标定空间范围外，随着被测量框架远离标定中心，测量误差有逐渐增大的趋势。（4）从测量结果来看，随着标定框架使用时间和使用次数的增长，框架各标定点的坐标值会出现不同程度的偏移，三个轴方向的偏移量平均值不超过0.01m。（5）利用现有的图形图像处理技术可对平面定机拍摄中的镜头畸变误差以及透视误差进行快速修正。（6）在使用数字滤波法对原始数据进行平滑时，一定要根据拍摄频率来确定数字滤波的截断频率，否则可能会导致截断频率过低而滤掉有用信号或者过高而使得噪声进入的结果。（7）利用多因素方差分析方法的分析结果表明，多个解析员同时对同一动作视频进行解析时，测试者之间的差异有时足以达到掩盖真实动作差异的程度，从而使解析结果可靠性大大降低。主要结论：（1）畸变误差是平面定机影像测量方法的主要误差来源，镜头边缘处畸变量随镜头不同差异较大，在进行拍摄时，应尽量选择畸变量小，性能稳定的镜头从而避免和减小畸变误差对测量结果的影响。（2）在进行立体定机拍摄时，摄像机位置的改变对垂直于地面方向的测量精度影响不大，而对平行于摄影基线方向的测量精度影响较大。摄像机主光轴夹角为90°时，测量精度最高。（3）借助目前的图形图像处理技术和处理软件，可针对影像拍摄过程中的某些误差进行修正，经实验论证，可以提高测量精度。（4）解析人员对人体关节点的判读误差是影像测量过程中最主要的误差来源，由不同解析人员对关节点位置的判断差异，足以达到掩盖真实动作差异的程度，从而使解析结果可靠性大大降低。
二、一个非线性的拟合方法及其在运动生物力学形片数据平滑中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一个非线性的拟合方法及其在运动生物力学形片数据平滑中的应用（论文提纲范文）
（1）人体日常动作分割与模式聚类研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 国外文献简析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 人体运动模型及分割算法综述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 人体运动模型 |
| 2.2.1 人体骨骼模型 |
| 2.2.2 人体运动学概述 |
| 2.3 人体动作分类及定义 |
| 2.4 人体动作分割算法 |
| 2.4.1 动作分割算法框架 |
| 2.4.2 人体动作分割 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 数据预处理与特征提取 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数据采集 |
| 3.3 数据预处理 |
| 3.3.1 滤波算法 |
| 3.3.2 数据滤波处理对比 |
| 3.4 特征提取与特征选择 |
| 3.4.1 统计特征 |
| 3.4.2 物理特征 |
| 3.4.3 特征选择 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 人体动作识别算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 整体算法框架 |
| 4.3 决策树算法概述 |
| 4.3.1 决策树简介及特征选择 |
| 4.3.2 决策树的生成 |
| 4.3.3 决策树的剪枝 |
| 4.4 人工神经网络概述 |
| 4.4.1 人工神经网络对比概述 |
| 4.4.2 BP神经网络框架 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验环境及验证方法 |
| 5.2.1 实验环境 |
| 5.2.2 分类问题定义及验证方法 |
| 5.3 决策树基本状态分类实验 |
| 5.4 BP神经网络实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）足轮混合式助行机器人构型与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 多功能智能助行装置的研究现状 |
| 1.3 足轮混合式助行机器人功能的研究 |
| 1.4 足行系统相关研究现状 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 足轮混合式助行机器人构型设计研究 |
| 2.1 人体工程学理论基础 |
| 2.2 姿态转换机构构型研究 |
| 2.2.1 姿态转换机构的工作原理 |
| 2.2.2 姿态转换机构的具体结构设计 |
| 2.2.3 姿态转换机构静力学分析 |
| 2.3 足行系统构型研究 |
| 2.3.1 人体下肢步行运动研究分析 |
| 2.3.2 足行系统结构的研究分析 |
| 2.3.3 足行系统静力学分析 |
| 2.4 轮行系统结构设计 |
| 2.4.1 轮行系统结构的研究分析 |
| 2.4.2 轮行系统静力学分析 |
| 2.5 足轮混合式助行机器人整体结构布局的合理性验证 |
| 2.5.1 足轮混合式助行机器人整体结构的分析 |
| 2.5.2 足行系统干涉情况的分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于人体被动运动的系统各参数的设计及匹配 |
| 3.1 基于人体步态运动捕捉数据的步态轨迹规划 |
| 3.1.1 基于Vicon系统的人体下肢运动数据的采集 |
| 3.1.2 下肢步行运动数据的处理 |
| 3.1.3 规划的下肢步行运动数据与真实数据的比较 |
| 3.2 基于足行系统的运动参数的计算 |
| 3.3 基于轮行系统的运动参数的计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于人体主动运动机器人控制系统的研究 |
| 4.1 控制系统的硬件组成与控制所需参数的分析 |
| 4.2 足行系统控制方法的分析 |
| 4.2.1 双脚支撑阶段的足行系统控制的分析 |
| 4.2.2 足行系统控制策略的设计 |
| 4.3 轮行系统控制方法的分析 |
| 4.3.1 轮行系统控制的分析 |
| 4.3.2 轮行系统控制策略的设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 足行系统的主被动助行运动仿真与结果分析 |
| 5.1 基于被动式助行的足行系统运动学仿真与分析 |
| 5.1.1 基于被动式助行的足行系统运动学仿真模型的搭建 |
| 5.1.2 基于被动式助行的足行系统运动学仿真效果及分析 |
| 5.2 基于主动式助行的足行系统运动控制仿真与分析 |
| 5.2.1 基于主动式助行的足行系统运动控制算法的分析 |
| 5.2.2 基于主动式助行的足行系统运动控制策略仿真模型的搭建 |
| 5.2.3 基于主动式助行的足行系统运动控制仿真效果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 主动式助行运动控制模块 MATLAB 程序 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于MEMS惯性传感器的人体步态分析关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 步态分析技术的分类和应用 |
| 1.2.1 步态分析的技术分类 |
| 1.2.2 步态分析在医疗康复领域的应用 |
| 1.3 基于MEMS步态分析国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文研究内容及组织结构 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 论文组织结构 |
| 1.5 本章结论 |
| 2 MEMS惯性传感器原理及数据预处理 |
| 2.1 MEMS惯性传感器基本特性 |
| 2.1.1 MEMS陀螺仪 |
| 2.1.2 MEMS加速度计 |
| 2.1.3 MEMS磁力计 |
| 2.1.4 基于MEMS惯性传感器单元的动作捕捉装置 |
| 2.2 基于MEMS惯性传感器的步态分析系统组成 |
| 2.3 MEMS惯性传感器数据预处理 |
| 2.4 本章结论 |
| 3 MEMS惯性传感器数据融合算法设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磁场数据椭球拟合算法研究 |
| 3.3 基于MEMS多传感器数据融合的姿态计算方法 |
| 3.3.1 基于卡尔曼滤波算法的数据融合处理方法研究 |
| 3.3.2 互补滤波 |
| 3.4 MEMS惯性传感器数据融合算法仿真实验 |
| 3.4.1 基于数据融合算法的静态精度比对实验 |
| 3.4.2 基于数据融合算法的动态精度比对实验 |
| 3.5 本章结论 |
| 4 复合人体下肢姿态拟合方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 坐标系定义及转换 |
| 4.2.1 坐标系定义 |
| 4.2.2 坐标系转换 |
| 4.3 姿态表示方法及转换关系 |
| 4.3.1 姿态表示方法介绍 |
| 4.3.2 姿态表示方法的比较和转换 |
| 4.4 人体解剖学的轴与面及传感器穿戴规定 |
| 4.5 下肢关键关节结构介绍及其运动特点分析 |
| 4.6 人体下肢运动模型的建立及误差分析 |
| 4.6.1 人体下肢运动模型 |
| 4.6.2 人体下肢模型的误差分析 |
| 4.7 人体下肢姿态拟合方法 |
| 4.7.1 正向运动学姿态拟合 |
| 4.7.2 反向运动学姿态拟合 |
| 4.7.3 积分位移姿态拟合 |
| 4.7.4 积分位移与正向运动学的拟合 |
| 4.8 基于有限状态机的姿态拟合方式实时切换 |
| 4.9 本章结论 |
| 5 步态周期划分与步态参数的计算研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 步态周期的划分 |
| 5.3 基于零速检测方法的步态周期划分计算 |
| 5.3.1 零速检测(ZVD)算法 |
| 5.3.2 步态周期的划分计算 |
| 5.4 步态参数计算 |
| 5.4.1 零速率更新算法 |
| 5.4.2 运动学参数的计算 |
| 5.4.3 下肢关节角度计算 |
| 5.5 下肢步态分析系统实验验证分析 |
| 5.6 基于下肢步态分析系统的病理步态分析 |
| 5.6.1 骨盆上下运动位移实验分析 |
| 5.6.2 膝关节角度实验分析 |
| 5.7 本章结论 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）助力外骨骼人机交互关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 助力外骨骼人机交互研究现状 |
| 1.2.1 助力外骨骼的分类及人机交互特点 |
| 1.2.2 助力外骨骼人机交互问题 |
| 1.2.3 助力外骨骼人机交互亟待解决的关键技术 |
| 1.2.4 当前外骨骼人机交互性能评测技术与手段 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 助力外骨骼人机协同运动基本模型 |
| 2.1 人体生物解剖学描述 |
| 2.2 人体肌骨模型与生物力学模型 |
| 2.2.1 人体下肢解剖肌骨模型 |
| 2.2.2 人下肢行走步态阶段与运动动力之间的关系 |
| 2.3 外骨骼运动学及动力学设计原理 |
| 2.3.1 外骨骼运动学 |
| 2.3.2 外骨骼的动力学分析 |
| 2.4 人机系统物理偏差要素及影响 |
| 2.5 外骨骼人机偏差模型及自对齐设计理论 |
| 第3章 基于人机偏差的下肢康复外骨骼自适应设计 |
| 3.1 下肢康复外骨骼自适应人机偏差结构设计 |
| 3.1.1 总体设计概述 |
| 3.1.2 支撑机构设计 |
| 3.1.3 髋关节自适应结构设计 |
| 3.1.4 膝关节自适应结构设计 |
| 3.1.5 踝关节结构设计 |
| 3.2 下肢康复外骨骼人机连接装置设计 |
| 3.2.1 人机连接装置简介 |
| 3.2.2 连接装置取值范围 |
| 3.2.3 连接装置分析设计 |
| 3.2.4 下肢助力外骨骼大腿连接装置 |
| 3.2.5 下肢助力外骨骼小腿连接装置 |
| 第4章 外骨骼人机偏差及人机自适应驱动补偿 |
| 4.1 人机自对齐交互运动模型及理论 |
| 4.2 人体下肢运动特征及髋关节偏差解耦 |
| 4.2.1 人体下肢髋关节三个方向的运动特点 |
| 4.2.2 髋关节人机偏差的组成 |
| 4.2.3 人机交互髋关节轴线偏差解耦分析 |
| 4.3 髋关节外骨骼解耦设计及计算 |
| 4.3.1 髋关节运动解耦及偏差补偿解耦设计 |
| 4.3.2 自适应人机交互运动计算和驱动计算 |
| 4.4 自适应外骨骼驱动计算讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 助力外骨骼人机交互控制与优化技术 |
| 5.1 人机交互系统控制基础 |
| 5.1.1 人机交互:人的行为 |
| 5.1.2 人机交互:机器的行为 |
| 5.1.3 人机闭合系统 |
| 5.2 基于人体阻抗模型的自适应外骨骼人机交互控制技术案例 |
| 5.2.1 硬件模型与关节 |
| 5.2.2 冗余度状态约简 |
| 5.2.3 下肢康复外骨骼自适应阻抗控制模型 |
| 5.3 人机生物电信号EMG驱动控制模型 |
| 5.4 外骨骼助力负重中下肢肌肉收缩与协作机制 |
| 5.4.1 外骨骼助力下人体神经肌肉自适应评估介绍 |
| 5.4.2 外骨骼助力下人体神经肌肉自适应评测方法 |
| 5.4.3 外骨骼助力下人体肌肉自适应人机系统评价结果 |
| 5.4.4 外骨骼助力下人体神经肌肉自适应评估结论 |
| 5.5 基于人体肌电信号的下肢外骨骼人机系统优化方法 |
| 第6章 助力外骨骼人机交互性能阶段性评价 |
| 6.1 外骨骼人机交互评价现状 |
| 6.2 外骨骼人机交互评价阶段性方法模型 |
| 6.3 负重外骨骼人机交互试验实验室阶段评价案例 |
| 6.3.1 负重外骨骼 |
| 6.3.2 负重外骨骼人机交互实验室评价方法 |
| 6.3.3 负重外骨骼人机交互实验室评价方法结果 |
| 6.3.4 负重外骨骼人机交互性能实验结果分析 |
| 6.3.5 结论与研究启示 |
| 6.4 辅助装配外骨骼人机交互性能评价案例 |
| 6.4.1 辅助装配外骨骼 |
| 6.4.2 辅助装配外骨骼实验室评价过程与方法 |
| 6.4.3 辅助装配外骨骼实验室评价结果 |
| 6.4.4 装配外骨骼人机交互性能评估结果讨论 |
| 6.4.5 装配外骨骼人机交互性能实验评估结论 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（5）鼻内镜手术辅助机器人机构设计与安全控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及目的和意义 |
| 1.2 鼻内镜手术机器人研究现状 |
| 1.2.1 被动式手术机器人 |
| 1.2.2 主动式手术机器人 |
| 1.2.3 多臂式手术机器人 |
| 1.2.4 单孔手术机器人 |
| 1.3 微创手术机器人关键技术研究现状 |
| 1.3.1 微创手术机器人的机构设计 |
| 1.3.2 微创手术机器人的手术规划 |
| 1.3.3 微创手术机器人的运动约束 |
| 1.3.4 微创手术机器人的运动控制 |
| 1.4 当前研究存在的问题 |
| 1.5 课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 基于RCM机构的鼻内镜手术辅助机器人设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人辅助鼻内镜手术流程 |
| 2.3 机器人构型方案分析与设计 |
| 2.3.1 末端执行机构构型分析 |
| 2.3.2 定位臂的构型分析 |
| 2.4 基于耦合运动的RCM机构构型综合方法 |
| 2.4.1 平面VCM机构定义和平面RCM机构定义 |
| 2.4.2 RCM机构构型综合方法 |
| 2.4.3 RCM机构的比较分析 |
| 2.5 鼻内镜手术辅助机器人设计 |
| 2.5.1 机器人设计参数分析 |
| 2.5.2 机器人定位臂设计 |
| 2.5.3 基于RCM机构的末端执行机构设计 |
| 2.5.4 机器人的整体模型及样机 |
| 2.6 鼻内镜手术辅助机器人运动学 |
| 2.6.1 机器人正运动学分析 |
| 2.6.2 机器人逆运动学分析 |
| 2.6.3 机器人雅可比矩阵 |
| 2.6.4 机器人工作空间 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 鼻腔复杂解剖结构下机器人运动规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机器人运动规划需求分析 |
| 3.2.1 机器人末端鼻内镜运动轨迹分析 |
| 3.2.2 机器人运动规划需求分析 |
| 3.3 基于医学影像获取鼻腔组织空间模型 |
| 3.3.1 鼻腔鼻窦三维重建 |
| 3.3.2 鼻腔鼻窦边界点云模型 |
| 3.4 基于A星算法的机器人运动规划 |
| 3.4.1 三维栅格地图构建 |
| 3.4.2 运动规划算法分析 |
| 3.4.3 运动规划算法流程 |
| 3.4.4 运动规划算法结果 |
| 3.4.5 路径平滑 |
| 3.4.6 路径交互优化 |
| 3.5 虚拟鼻内镜系统 |
| 3.5.1 虚拟鼻内镜系统设计 |
| 3.5.2 虚拟鼻内镜系统实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 面向鼻腔鼻窦解剖结构的机器人复合虚拟夹具约束 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 鼻内镜手术机器人运动约束分析 |
| 4.3 虚拟夹具类型分析 |
| 4.4 典型虚拟夹具及其作用流程 |
| 4.4.1 基于空间曲线的引导型虚拟夹具 |
| 4.4.2 基于单叶双曲面的禁止型虚拟夹具 |
| 4.4.3 基于鼻腔鼻窦解剖结构的禁止型虚拟夹具 |
| 4.5 基于复合虚拟夹具的鼻内镜运动约束 |
| 4.5.1 基本虚拟夹具几何体 |
| 4.5.2 基于复合虚拟夹具的鼻内镜运动约束 |
| 4.6 虚拟夹具约束实验 |
| 4.6.1 引导型虚拟夹具实验 |
| 4.6.2 禁止型虚拟夹具实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 受限空间下鼻内镜跟随器械运动的安全控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 鼻内镜手术中机器人控制方法分析 |
| 5.3 基于导纳控制的人机协作控制 |
| 5.3.1 医生拖拽力获取及滤波 |
| 5.3.2 基于分段函数的导纳映射设计 |
| 5.3.3 基于导纳控制的人机协作控制 |
| 5.4 虚拟夹具作用下的人机协作控制 |
| 5.4.1 虚拟夹具作用下的鼻内镜末端速度分析 |
| 5.4.2 虚拟夹具作用下的人机协作控制 |
| 5.5 导航引导下的鼻内镜跟随运动安全控制 |
| 5.5.1 鼻内镜和手术器械的空间位姿关系分析 |
| 5.5.2 无约束下鼻内镜跟随运动控制 |
| 5.5.3 RCM约束下鼻内镜跟随运动控制 |
| 5.5.4 鼻内镜跟随运动总体控制策略 |
| 5.6 术中人机协作安全控制总体框架 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 鼻内镜手术辅助机器人系统集成及实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 鼻内镜手术辅助机器人系统集成 |
| 6.2.1 机器人控制系统硬件集成 |
| 6.2.2 机器人控制系统软件及界面 |
| 6.2.3 力传感器重力补偿及滤波 |
| 6.2.4 导航系统空间坐标变换及配准 |
| 6.2.5 机器人重复定位精度 |
| 6.3 医学模拟实验 |
| 6.3.1 机器人辅助鼻内镜检查术实验 |
| 6.3.2 机器人辅助上颌窦手术实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于虚拟现实技术的心血管支架介入手术仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本章小结 |
| 第二章 心血管与支架的三维建模研究 |
| 2.1 心脏动脉表面重构与分割 |
| 2.1.1 动脉血管表面MarchingCubes方法重构原理 |
| 2.1.2 基于VTK和 MC算法的心脏血管系统三维重构 |
| 2.1.3 动脉血管表面分割方法 |
| 2.2 基于VTK和光线投射算法的心脏血管系统三维重构 |
| 2.3 动脉血管造影效果仿真 |
| 2.4 手术支架几何建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于头位姿的心脏器官交互式显示技术 |
| 3.1 虚拟手术系统人体器官交互式显示技术概述 |
| 3.2 头位姿跟踪技术 |
| 3.2.1 VTK坐标体系 |
| 3.2.2 PATRIOTTM的世界坐标体系 |
| 3.2.3 PATRIOTTM设备头位姿的获取方法 |
| 3.2.4 头位姿驱动的人体部位动态观察显示 |
| 3.2.5 相机的标定 |
| 3.2.6 阈值控制下的显示 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于力反馈的心血管支架介入手术仿真 |
| 4.1 流体动力学模型研究现状分析 |
| 4.2 心脏冠状动脉血流与支架作用动力学模型 |
| 4.3 虚拟手术中力反馈技术现状分析 |
| 4.4 力反馈结合心血管介入支架手术结合 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果 |
| 致谢 |
（7）有限元法模拟特发性脊柱侧凸后路矫形及内固定应力分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 缩略词表 |
| 前言 |
| 第一章 有限元单元类型和局部形态对脊柱模型生物力学仿真度的影响 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 材料 |
| 1.2.1 研究对象 |
| 1.2.2 设备及相关软件 |
| 1.3 方法 |
| 1.3.1 实验步骤 |
| 1.3.2 建立几何模型 |
| 1.3.3 模型几何清理 |
| 1.3.4 有限元网格划分和单元类型选择 |
| 1.3.5 定义有限元模型材料参数 |
| 1.3.6 腰椎运动单元工况模拟 |
| 1.4 结果 |
| 1.5 讨论 |
| 1.5.1 脊柱有限元模型的合理优化 |
| 1.5.2 腰椎有限元模型有效性的验证 |
| 1.5.3 建立腰椎运动单元有限元模型的意义 |
| 1.5.4 本部分研究的不足 |
| 1.6 结论 |
| 第二章 青少年特发性脊柱侧凸有限元模型的建立和有效性验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料 |
| 2.2.1 研究对象 |
| 2.2.2 设备及相关软件 |
| 2.3 方法 |
| 2.3.1 脊柱侧凸有限元模型的建立 |
| 2.3.2 有限元模型有效性验证 |
| 2.4 结果 |
| 2.4.1 本研究有限元模型相关数据 |
| 2.4.2 有限元模型分段验证 |
| 2.4.3 有限元模型整体验证 |
| 2.5 讨论 |
| 2.5.1 脊柱侧凸三维有限元模型的建立 |
| 2.5.2 脊柱侧凸三维有限元模型有效性验证 |
| 2.5.3 本研究模型构建特点和不足 |
| 2.6 结论 |
| 第三章 有限元法模拟脊柱后路矫形技术及椎弓根螺钉应力分布研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料 |
| 3.2.1 研究对象 |
| 3.2.2 设备及相关软件 |
| 3.3 方法 |
| 3.3.1 矫形内固定器械的有限元模型建立 |
| 3.3.2 脊柱侧凸有限元模型模拟椎弓根钉置入 |
| 3.3.3 矫形过程模拟及椎弓根应力分布测算 |
| 3.3.4 矫形效果评估与椎弓根螺钉应力分布特点分析 |
| 3.4 结果 |
| 3.5 讨论 |
| 3.5.1 青少年特发性脊柱侧凸外科矫形研究进展 |
| 3.5.2 有限元法模拟脊柱侧凸矫形的进展 |
| 3.5.3 有限元模拟脊柱侧凸后路矫形结果分析 |
| 3.5.4 有限元模拟矫形和测算椎弓根钉应力分布的意义 |
| 3.6 结论 |
| 第四章 有限元法应力分析选择关键椎在脊柱侧凸矫形手术中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料 |
| 4.3 方法 |
| 4.3.1 “关键椎”置钉方案后路矫形工况模拟 |
| 4.3.2 “全节段”置钉方案结果与“关键椎”置钉方案模拟结果的比较 |
| 4.3.3 “关键椎”置钉方案模拟结果与手术实际采用置钉方案结果的比较 |
| 4.4 结果 |
| 4.5 讨论 |
| 4.5.1 特发性脊柱侧凸手术矫形方案仍存争议 |
| 4.5.2 有限元法椎弓根螺钉应力分析选择固定节段的探索 |
| 4.5.3 脊柱侧凸矫形全节段置钉和选择性置钉方案 |
| 4.5.4 本部分研究存在的不足 |
| 4.6 结论 |
| 参考文献 |
| 综述 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间科研成果 |
（8）基于Kinect的个性化人体建模技术研究与实践（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 人体建模的基本研究思路 |
| 1.2.2 人体建模技术的分类 |
| 1.2.3 对当前人体建模技术的评价 |
| 1.3 研究目标和研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 主要创新点 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 人体数据的捕获与预处理 |
| 2.1 深度视频摄像机 Kinect 的工作原理与分析 |
| 2.1.1 Kinect 简介 |
| 2.1.2 Kinect 数据捕获的基本原理 |
| 2.2 人体数据捕获 |
| 2.3 人体捕获数据的预处理 |
| 2.3.1 捕获数据的基本特征 |
| 2.3.2 原始数据优化 |
| 2.3.3 外点的去除 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 生成初步的形体 |
| 3.1 SCAPE 人体数据库简介 |
| 3.1.1 SCAPE 基本原理 |
| 3.1.2 SCAPE 的模型库建立流程 |
| 3.1.3 SCAPE 生成模型过程 |
| 3.1.4 形体变形方法 |
| 3.1.5 姿势变形方法 |
| 3.2 高度约束下的形体生成 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 人体模型的姿态变形 |
| 4.1 人体模型的非刚性注册 |
| 4.2 嵌入式变形 |
| 4.2.1 构建变形网格 |
| 4.2.2 嵌入式变形的优化求解 |
| 4.2.3 最小二乘问题求解 |
| 4.2.4 数值求解 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 人体模型的形体生成 |
| 5.1 建立对应关系 |
| 5.2 约束方程求解 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）几种ESPI滤波方法的比较及基于RBF散斑信息提取方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光散斑干涉法 |
| 1.1.1 电子散斑干涉技术 |
| 1.1.2 数字散斑相关法 |
| 1.1.3 散斑干涉法的应用 |
| 1.2 电子散斑干涉信息提取的关键技术 |
| 1.2.1 电子散斑干涉图相位的提取 |
| 1.2.2 电子散斑干涉图的滤波方法 |
| 1.3 径向基函数多变量插值 |
| 1.4 研究工作的主要内容和创新点 |
| 第二章 ESPI 中几种偏微分方程滤波模型的比较分析研究 |
| 2.1 基于偏微分方程滤波方法的一般描述 |
| 2.2 偏微分方程滤波模型的推导 |
| 2.3 基于偏微分方程的滤波模型在 ESPI 中的比较分析研究 |
| 2.3.1 六个非方向偏微分方程滤波模型的比较分析 |
| 2.3.2 两个方向偏微分方程滤波模型的比较分析 |
| 2.3.3 偏微分方程滤波模型参量的选择 |
| 2.4 偏微分方程滤波模型性能的总结 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 有代表性的、新近的电子散斑干涉滤波方法的比较分析研究 |
| 3.1 相关工作的回顾 |
| 3.2 被比较的滤波方法的介绍 |
| 3.2.1 方向二阶偏微分方程滤波模型(OSOPDE) |
| 3.2.2 正则化二次方向成本函数法(ORQCF) |
| 3.2.3 方向滤波模板法(OSFM) |
| 3.2.4 窗傅里叶滤波法(WFF) |
| 3.2.5 局域傅里叶变换滤波法(LFF) |
| 3.3 滤波方法的性能比较及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于径向基函数插值的 ESPI 信息提取新技术的研究 |
| 4.1 基于径向基函数插值的滤波方法 |
| 4.1.1 径向基函数插值介绍 |
| 4.1.2 基于径向基函数插值的滤波原理 |
| 4.1.3 基于径向基函数插值的滤波方法的参数选取 |
| 4.1.4 径向基函数滤波方法在 ESPI 条纹图中的应用 |
| 4.2 径向基函数在条纹骨架线法中的应用 |
| 4.3 三氧化二铝(Al2O3)在激光照射下的热变形测量 |
| 4.4 径向基函数在相移法中的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于数字散斑相关与径向基函数插值相结合的位移场分析方法 |
| 5.1 数字散斑相关方法原理简介 |
| 5.2 三种经典的数字散斑相关搜索算法 |
| 5.2.1 相关系数曲面拟合法 |
| 5.2.2 Newton-Raphson(NR)迭代法 |
| 5.2.3 基于梯度的方法 |
| 5.3 基于数字散斑相关与径向基函数插值相结合的方法 |
| 5.4 提出的方法在两种变形场测量中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）运动影像测量方法的误差研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 2 研究技术路线与研究方法 |
| 2.1 研究的技术路线 |
| 2.2 文献资料法 |
| 2.3 实验测试法 |
| 2.4 数理统计法 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 影像测量拍摄过程中各误差源的推导和汇总 |
| 3.2 镜头畸变误差的测量结果 |
| 3.3 不同拍摄距离对影像测量误差的影响 |
| 3.4 摄像机主光轴夹角的变化对测量结果的影响 |
| 3.5 摄影基线长度的变化对测量结果的影响 |
| 3.6 被测对象与标定范围的相对位置对测量精度的影响 |
| 3.7 标定框架自身精度的分析 |
| 3.8 摄像机固有拍摄频率误差 |
| 3.9 平面影像测量运动物体加速度参数的精度验证 |
| 3.10 立体影像测量运动物体速度与加速度参数精度的分析 |
| 3.11 不同拍摄方法系统误差范围的估算 |
| 4 影像测量误差处理方法的实例分析 |
| 4.1 减小镜头畸变方法 |
| 4.2 对平面拍摄透视误差的快速修正方法及虚拟标定法在竞走项目中的应用 |
| 4.3 不同拍摄频率对解析参数的影响 |
| 4.4 截断频率的选择对参数的影响 |
| 4.5 解析误差对三维重构精度的影响 |
| 4.6 不同解析员之间的人工解析误差对判断运动变异性的有效性研究 |
| 4.7 利用方差分析法对人工解析有效性的研究 |
| 4.8 影像测量的误差合成 |
| 5 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 7 文献综述 |
| 7.1 影像测量的系统误差 |
| 7.2 影像测量的随机误差 |
| 7.3 影像测量的粗大误差 |
| 7.4 影像测量的人工判读误差 |
| 7.5 影像测量系统的精度检验 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
四、一个非线性的拟合方法及其在运动生物力学形片数据平滑中的应用（论文参考文献）
- [1]人体日常动作分割与模式聚类研究[D]. 赵宇昕. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]足轮混合式助行机器人构型与控制方法研究[D]. 崔梦雅. 河北工业大学, 2020
- [3]基于MEMS惯性传感器的人体步态分析关键技术研究[D]. 白桂峰. 中北大学, 2020(12)
- [4]助力外骨骼人机交互关键技术研究[D]. 李怀仙. 西南交通大学, 2019(06)
- [5]鼻内镜手术辅助机器人机构设计与安全控制研究[D]. 何玉成. 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院), 2019(06)
- [6]基于虚拟现实技术的心血管支架介入手术仿真[D]. 赵全. 云南师范大学, 2019(12)
- [7]有限元法模拟特发性脊柱侧凸后路矫形及内固定应力分析研究[D]. 李劲松. 中南大学, 2013(03)
- [8]基于Kinect的个性化人体建模技术研究与实践[D]. 薛均强. 国防科学技术大学, 2013(01)
- [9]几种ESPI滤波方法的比较及基于RBF散斑信息提取方法的研究[D]. 王琳霖. 天津大学, 2012(06)
- [10]运动影像测量方法的误差研究[D]. 贾谊. 上海体育学院, 2012(04)