视频流分析的隐藏马尔可夫链算法

视频流分析是多媒体技术研究的重要内容,具有广泛的应用领域．应用马尔可夫链模型,研究视频中的人体运动目标位置的跟踪,通过对跟踪的第一帧视频中的人体区域进行手工标注,建立马尔可夫链模型．然后结合卡尔曼估计算法,跟踪出下一帧的人体位置．实验证明,这种算法可以有效地解决在复杂的运动背景下,人体运动目标的跟踪问题．     

体外肩关节生物力学模拟器的设计与试验

开发一台新型的肩关节模拟器,用于人体肩关节病理及修复策略的研究。针对国人肩关节的尺寸及其运动学特征设计肩关节模拟器,联合使用电动、气动推杆实现体外肩关节动态外展运动,同时采集肩生物力学功能参数。外展轨迹跟踪的能力和功能参数的统计能力通过均方根误差与标准偏差进行评估。试验验证了体外肩关节骨肌系统模拟器的可行性,为肩关节生物力学的研究提供了一种新方案。     

基于大气偏振光学的太阳跟踪方法

太阳位置信息不仅在太阳能领域应用广泛,而且在偏振光导航领域中被作为重要的空间特征,为偏振光导航提供信息。在研究大气偏振模式分布规律时,发现太阳位置与偏振模式存在着一定的对应关系;利用这一联系提出一种新的太阳跟踪方法:对偏振模式进行采样,得到各个采样点的偏振信息(偏振度和偏振角度)与太阳空间位置(高度角和方位角)之间的关系方程组。利用最小二乘法求得最优解并将其作为太阳位置。通过仿真实验验证了该方法的可行性,接着通过全天候和遮挡情况下的太阳跟踪实验进行了验证。实验表明用该方法求解得到的太阳高度角和方位角的平均误差在0.5°;并且不受空间位置和时间的限制,不存在误差积累,不受遮挡物对太阳遮挡的影响,体现出良好准确性和的环境适应性,可以有效地实现太阳空间位置确定和太阳跟踪。     

一种新型三自由度液压伺服关节的动力学模型

建立了一种新型三自由度液压伺服关节的动力学空间模型,提出了一种自适应控制补偿方法,该方法能够消除死区造成的位置跟踪误差．利用Madab对该动力学模型进行了仿真试验研究,仿真试验结果表明,死区对位置跟踪误差有直接影响,该关节的动力学系统是稳定的,采用自适应控制补偿方法,可以使位置跟踪精度误差小于0．1％,且系统输出无超调．同时,系统对负载变化不敏感,具有较强的鲁棒性．     

基于矢量延迟锁定环路的GPS信号跟踪算法

提出的VDLL（vector delay lock loop）方法直接估计用户位置信息,由于用户物理动态有限,与传统的独立通道码环相比,跟踪的维度和带宽都更小,所以该方法具有更强的鲁棒性．阐述了VDLL与传统独立通道码跟踪环的本质区别,建立了VDLL的非线性系统模型,推导了系统观测量与传输延迟估计误差的具体线性化关系,确立了观测误差方差矩阵的计算公式;然后对非线性系统模型进行线性化,给出了多卫星联合跟踪下用户位置更新的EKF（extended Kalman filte—ring）滤波算法．通过仿真验证了模型的可靠性,并通过仿真结果的比较,表明了矢量码环优于传统跟踪环．     

基于在线多示例学习的协同训练目标跟踪算法

为解决把多示例学习应用到目标跟踪算法而导致的误差积累问题, 结合协同训练方法, 提出一种新的目标跟踪算法。该算法利用协同训练克服分类器自训练带来的误差积累, 同时在线多示例学习提高了跟踪效果的鲁棒性。将跟踪结果中心与理想目标位置中心的误差作为评价标准, 在标准视频序列上将跟踪结果与半监督学习跟踪算法和传统多示例学习跟踪算法进行对比。实验结果表明, 该方法在背景光照变化、目标旋转等复杂条件下, 可很好地跟踪目标, 具有较好的鲁棒性。     

在摆动相中用于下肢外骨骼跟踪人体踝关节轨迹的方法

为实现外骨骼摆动腿踝关节对人体踝关节运动轨迹的跟踪,建立了外骨骼摆动腿逆运动学模型与卡尔曼滤波预测模型,并在外骨骼摆动腿踝关节处设置人机位姿误差传感器,同时进行了人体步态实验.仿真中以实验测取的人体踝关节相对于其髋关节的运动轨迹作为外骨骼踝关节的跟踪对象,并依此计算外骨骼踝关节处人机位姿误差.采用卡尔曼滤波器对外骨骼摆动腿的髋、膝关节位置进行预测,再利用外骨骼逆运动学模型对预测结果进行校正.结果表明:该方法能良好地实现外骨骼摆动腿踝关节对人体踝关节的运动轨迹跟踪,并且卡尔曼滤波预测能明显改善跟踪的滞后性,同时仅需检测外骨骼踝关节处的人机位姿误差也有助于简化人机之间的传感器布置.     

镜头孔径光阑与透视中心关系分析

文章研究了相机镜头孔径光阑与透视中心之间的关系,阐述了孔径光阑的位置不仅决定了镜头透视中心的位置,也是产生图像畸变的一个重要因素,但孔径光阑大小的变化对透视中心的位置没有影响,只能改变像点的光照度与模糊度;通过镜头的光线追迹和实验分析,证明了镜头的透视中心在镜头的孔径光阑的入瞳位置,这些分析结果在PTZ变焦视觉精密测量与跟踪以及全景成像系统中具有重要的应用价值。     

光电跟踪定位系统统计跟踪率误差测试研究

利用自行研制的动态目标源生成动态目标,计算机采集光电跟踪定位系统输出的动态目标空间坐标位置,并计算与运动目标真空间坐标位置之间的误差,分析光电跟踪定位系统统计跟踪率误差的检测理论和方法,研制了检测光电跟踪定位系统跟踪率误差的装置,得到了微光电视跟踪定位系统的统计跟踪率误差曲线,研制的检测装置与采用的检测方法可以实现光电跟踪系统统计跟踪率误差的检测,对微光电视跟踪定位系统的检测结果与理论值符合。     

基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.     

人体上肢运动的雅克比矩阵与灵活性分析

为了解人体上肢的运动学属性和操作能力,结合上肢解剖结构分析和国际生物力学学会提出的上肢运动描述方法,建立了人体右侧上肢的运动学模型.该模型包含了胸锁关节、盂肱关节和肘关节的运动,并将肩锁关节与肩胛胸壁关节的运动等效为上肢带骨运动.根据人体上肢关节的运动耦合关系推导了上肢关节与腕点间的速度雅克比矩阵,并对人体右上肢在冠状面、矢状面和水平面内的运动灵活性进行了分析.结果表明:影响腕点运动的独立关节参数少于上肢自然运动轴的数目,对应于上肢抬升角取值域的变化,雅克比矩阵有3种不同的结构形式;上肢在冠状面、矢状面和水平面内运动时,伸展位形区域的指标值小于屈曲位形区域的指标值,在屈曲位形区域人体上肢具有更好的运动灵活性.     

基于标记点测量方法的上肢日常活动测量研究

使用基于普通摄像机的多维摄像系统，实现了基于体表标记点测量方法的上肢关节运动分析。在建立上肢运动模型基础上利用重构得到的标记点的空间数据，获得空间运动参数，建立了关节坐标系，并提出关节转角的计算方法。对上肢的日常活动进行了分析与测量。     

基于绳牵引并联机构的上肢康复机器人设计

人类的上肢为生活提供了诸多便利,健康的上肢是高质量生活的保证。上肢如果出现运动功能障碍就需要接受康复治疗。为了减轻康复师的工作强度,同时增强治疗效果,需要利用康复机器人代替康复师来进行康复训练。通过分析肘、肩关节的运动特性和规律,基于三自由度的冗余绳牵引并联机构设计了一款面向上肢康复的机器人。该机器人由定位模块和连接模块组成,可对不同尺寸的上肢进行主动和被动康复训练。由于机器人结构简单、易于装配、制造成本低,更容易被用户所接受。在结构设计完成后对该上肢康复机器人进行了运动学建模,同时进行了机器人奇异性的分析,为后续运动控制的研究做准备。最后,考虑到机器人的力传递性能和体积大小,采用多目标优化的方式对机器人进行了优化设计。仿真结果表明：优化设计有效地提升了机器人的相关性能。研究结果可为绳牵引并联机构在上肢康复机器人设计中的应用提供理论参考。     

GNSS自适应抗干扰天线阵相位中心校正

为在干扰环境实现实时精密定位、测距和姿态测量等应用,需要尽可能降低天线阵相位中心引起的误差。建立了抗干扰天线阵相位中心补偿模型,每个阵元视作多相位中心天线,推导了自适应抗干扰天线阵等效相位中心位置的计算方法,分析了抗干扰RTK系统中由相位中心偏移引起的误差。通过补偿载波相位观测量,实现了天线阵相位中心校正。仿真结果表明,GNSS接收机抗干扰天线阵等效相位中心的位置与干扰环境及所用抗干扰算法有关,不能通过预先建立固定查找表的方式进行补偿,只能根据抗干扰计算结果实时计算出等效相位中心位置,再补偿载波相位观测量。      

基于表面肌电的肘关节运动角度预测

表面肌电信号(sEMG)由于能够反映用户的动作意图而被广泛应用在上肢康复治疗系统中.针对目前上肢康复机器人的手臂关节运动控制不灵活的问题,提出一种基于sEMG的肘关节运动角度预测方法.为解决单一的时域特征提取方法存在的时间效率高而稳定性不足的问题,从时域和频域分别提取特征值,采用BP人工神经网络建立表面肌电信号与肘关节角度的映射模型,实现肘关节角度的预测.实验结果表明,该模型的预测结果与真实角度值有高度的一致性,有助于提高上肢康复机械臂的灵活性.     

基于相似度函数的上肢关节点改进阈值滤波方法及其应用

针对视觉传感器受自身硬件条件及环境扰动的影响,采集到的关节点运动数据往往存在异常值的问题,为了提高Kinect获取的上肢关节点运动数据的准确性,提出了一种基于相似度函数的上肢关节点改进阈值滤波方法,来减小异常值对运动追踪的影响.基于前景轮廓相似度、肢体比例相似度和分布相似度构建了关节点相似度函数,将其用于评估截取的每帧...     

衣袖结构设计对上肢运动灵活性的影响

为了研究圆装袖、插肩袖及其与袖裆组合的衣袖结构对上臂活动工效性的影响,采用客观测试方法测量了肩关节的活动范围,并应用主观评价标尺对受试者的肩背压迫感、上臂束缚感、腋下拉扯感进行评分,探讨了衣袖结构与上肢运动灵活性之间的关系。结果表明,插肩袖加装袖裆的结构设计具有最大的肩关节活动角度,能够显著降低肩背、上臂与腋下的不舒适感觉。     

海底沉管对接测量

提出了沉管几何形状的主要检测参数,建立了测量方案;给出了准确求取对接面法线方向和平整度的数学模型;论证了严密平差解算端面尺寸及中心坐标的理论;分析了安装棱镜塔前管段位移给其相对关系确定带来的影响,给出了测量方案和算法;分析了对接面与管段中心线夹角误差对沉放后线路位置的影响,提出了控制隧道轴线偏差的措施;建立了沉放过程中实时显示管段位置的测量方案与计算理论;结合某海底隧道工程,介绍了沉管隧道对接的测量理论和方法.     

等速肌力训练对脑卒中偏瘫患者上肢运动功能的影响

为了解决等速肌力训练对脑卒中偏瘫患者上肢运动功能影响的研究,选择2017年5月～2018年5月在某医院住院的脑卒中偏瘫患者共50例;随机将其划分成观察组和对照组,每组25例。对照组通过常规康复训练和临床药物治疗,康复训练主要有运动治疗、作业治疗、物理因子治疗等,共治疗8周,每周治疗5 d,每天训练2次。观察组除采用对照组治疗方法外,还进行等速肌力训练。通过、FMA评分表、ARAT上肢运动测量评分表、上肢肩关节外展和腕关节背伸主动关节活动度、肌电积分值对上肢功能进行评价。通过BI指数和DASH量表对生活方面进行评价。通过、峰力矩、峰值力矩体重比、平均功率、总功四个力学指标对肌力进行评价。对观察组和对照组治疗前后的上肢运动功能恢复指标、生活方面评分指标和力学指标进行比较。结果表明,观察组治疗后较对照组和治疗前各指标均有很大的改善。可见等速肌力训练能够提高脑卒中偏瘫患者的关节屈伸肌力,促进脑卒中偏瘫患者上式运动功能改善,帮助患者加强自理生活能力。