抓举过程中运动员的上肢运动学分析

人体运动过程中,身体各部位的加速度、角加速度等运动学参数对计算关节力、关节力矩及肌肉力等动力学参数起着至关重要的作用.文章通过分析人体运动过程中关节坐标系相对世界坐标系的瞬时位置关系,以及各时刻关节坐标系空间位置关系,提出了基于关节坐标系的人体运动学参数计算方法.然后,以运动员抓举杠铃过程中的上肢运动为例,利用运动捕捉系统进行数据采集,计算出前臂在运动过程中的质心平移加速度和角加速度.结果 表明,前臂质心总的平移加速度主要由竖直方向的分量构成,而角加速度主要在改变杠铃轨迹过程中产生.     

三维摄像测量系统测量人体上肢运动的算法研究

应用三维摄像测量系统分析人体上肢运动时,由于实验噪声的影响,按一般旋转矩阵计算方法得到的数据会产生较大的误差.根据旋转矩阵的单位四元数表示形式,提出了一种旋转矩阵的正交分解算法,提高了计算的准确性和稳定性,并在刚体运动和人体上肢关节运动测量实验中得到了验证.     

基于图像信息的人体下肢关节定位

人体下肢关节定位在全身运动的跟踪与分析中具有重要的作用。本研究针对侧面行走时人体的几何特征提出了下肢关节点定位的方法，由此，进一步对任意行走姿态下人体模型的下肢关节点进行了准确的定位。经过大量的人体模型和实际人体序列的关节定位实验验证，表明此方法简单有效，在不需要任何标记的情况下，可以对行走人体序列的下肢关节点进行实时检测。     

基于自适应CPG的人体节律运动协同特征刻画

人体柔顺自然的节律运动是全身各关节协同有序转动的展现,关节间的耦合时序与动态转动特性内蕴着人体节律运动中各肢体间的协同关系。招募20名年轻健康被试(男女各半)进行行走与跳绳实验,采集运动时主要关节的角度数据;引入自适应Hopf振荡器参数辨识模型并结合关节协同相位分布,针对人体节律运动协同特征的刻画问题进行研究。通过设立关节相位基准点,解算人体关节间耦合转动时序,基于自适应Hopf振荡器,建立关节单元参数辨识模型,获取复杂关节动态转动规律的刻画参数,进而利用中枢模式发生器(CPG)网络的相位耦合特性,重构完整的人体节律协同运动,并对重构结果的准确性进行量化分析。结果表明,基于刻画参数还原的人体节律运动姿态规范,关节重构轨迹与实际数据变化规律高度一致,两者间的相关系数高于0.99,最大平均误差低于0.01 rad,最大误差小于0.03 rad,阈值绝对偏差在4%以下。所提出的关节转动时序计算准则和自适应关节单元参数辨识方法,可准确刻画人体节律运动中的关节耦合特性与协同规律。     

一种简单的上肢关节坐标系定义方法

人体运动的运动学或者动力学分析通常需要对各关节建立局部坐标系,目前大部分人体关节坐标系定义方法基于临床应用,要求专业的解剖学知识,可操作性差.本文定义了上肢的主要解剖学特征点,通过这些特征点构建了肩关节、肘关节及腕关节坐标系,并详细阐述了直接采用肩锁关节点（AC）构建肩关节坐标系的方法和必要性.利用运动捕捉系统对自愿者步态过程中的上肢运动轨迹进行采集,通过分析坐标系特征点在运动过程中空间相对位置的不变性,说明了文章提出的上肢局部坐标系定义方法在一定范围内是合理的.     

基于多传感器信息的新型穿戴式上肢外骨骼康复机器人

目的 设计基于多传感器信息的新型穿戴式上肢外骨骼康复机器人,以解决上肢外骨骼康复机器人便携性不佳、患者参与度较低、训练模式自适应不足等问题,并探究受试者穿戴外骨骼时肌肉激活程度、肌电信号预测关节角度的准确性以及实现上肢康复训练的可行性.方法 该设备机械结构包括肘关节和腕关节,采用模块化设计并结合3D打印技术;控制系统包括肌电采集、应力采集、姿态采集等单元,并设计主动、被动和助动三种训练模式.受试者穿戴外骨骼机器人后进行屈-伸肘实验,对比有、无辅助力时手臂肌肉激活程度;分析肘关节角度,并对比肌电信号预测的关节运动角度;验证机器人运行性能与应力检测效果.结果 受试者穿戴外骨骼康复机器人安全可靠地完成了屈-伸肘动作,受试者肱二头肌、肱三头肌肌肉激活程度在有、无辅助力时分别减弱约32％、11％,肌电信号预测关节角度准确度约95％,应力测量值误差均低于5％.结论 上肢外骨骼机器人可以给人体提供辅助力、预测关节角度,机器人通过肌电、应力以及位置信息辅助患者实现上肢康复训练具有可行性.     

多构型上肢外骨骼与肩复合带旋转中心一致性的研究

为了评估不同构型上肢外骨骼与人体共同运动时的关节旋转中心对准情况,分析人体上肢运动配置,建立准确的人体上肢模型,并与不同构型上肢外骨骼在运动过程中旋转中心向量做对比,分析各个构型上肢外骨骼与人体模型的运动一致性,来达到选择与人体运动更适配的构型.设置偏移阈值,模拟真实人机配合运动下能达到的运动空间对比机构奇异性与运动范...     

基于普通摄像机的人体运动信息检测系统

介绍了一种新型基于普通摄像技术的人体运动信息检测系统。探讨了运用图像处理技术快速准确识别与跟踪关节位置标志点的方法,解决了影响系统检测精度和运行速度的关键问题。该系统用普通摄像机取代专用设备,降低了系统成本;使用操作方便,具有较高的精度,不仅适用于人体运动信息的检测,而且可用作其它较低速运动物体的运动图像检测与分析。     

基于加速度信号的人体爬行与步行过程中多关节协同运动模式对比

基于人体运动协同控制理论提出人体爬行过程中四肢关节的协同运动模式与步行过程中四肢协同运动模式具有相似性是其能促进步行功能康复重要运动生理基础的假设。为了证明该假设，本研究首先基于MPU9250加速度传感器收集了5名受试者爬行和步行过程中双侧肘、腕、膝、踝关节等8处关节在运动过程中的加速度信号；然后，依次对信号进行预处理、周期分割、矢量化等处理；最后，利用非负矩阵分解算法提取爬行和步行运动过程中肢体间多关节运动的协同运动模式，并计算爬行与步行运动关节协同模式之间的相关系数。结果显示5名受试者爬行及步行过程中均能提取2种关节姿势协同模式，并且对应协同模式的相似系数分别为0.76和0.72，说明爬行运动与步行运动过程中肢体运动协同模式具有一定的相似性。本研究可以为爬行运动用于儿童步行功能康复提供一定的参考。     

人体上肢的ADAMS建模及仿真

目的 通过对人体上肢生理结构及其运动特征的分析研究，对上肢结构进行适当的简化，建立了一个两刚体的运动系统，分析上肢的运动。方法 运用ADAMS仿真软件，将上臂和前臂的骨骼简化为两刚体，上臂和躯干间的连结简化为球铰，上臂和前臂间的边结简化为合页饺，肌肉的作用简化为作用于其质心处的力，建立上肢的运动模型，并对旋内外，展收和屈伸三种简单运动进行仿真模拟。结果 模型仿真的结果与上肢的实际运动情形相一致。结论 使用ADAMS可以很好的建立人体上肢的运动模型，分析人体上肢的运动。     

利用图像序列和人体模型重构人体的三维运动

利用图像序列对人体运动进行重构是人体运动分析研究中的一项关键技术。在直接线性变换技术以及人体生物力学模型的基础上，给出了用单个固定摄像机所拍摄的运动图像序列进行了人体运动空间重构的方法。本文提出了一种新的摄像机标定方法，根据实际情况可以选择世界坐标系以简化定标工作。对一段人体运动录像进行了重构计算，将计算结果和试验测试结果进行了比较，二者吻合良好。对该方法的优缺点进行了分析论述。     

用于人体上肢运动姿态监测的聚吡咯导电织物的机电性能评价

针对当前可穿戴电子产品对柔性可拉伸纤维基传感元件的需求,探讨导电弹力机织物用于监测人体上肢复杂运动姿态的可行性。为此,采用原位聚合法制备3种不同类型的聚吡咯导电织物（棉/氨斜纹、棉/氨平纹和涤/氨平纹织物）,采用扫描电镜（SEM）观察聚合之后聚吡咯在织物中的分布状态;分别以这3种导电织物为传感元件,制作姿态监测织物传感器,进行上肢运动状态的准静态测试。扫描电镜图显示,聚吡咯不仅吸附在织物表面,且被吸附在织物内部的每一根纤维表面,可反映所制备导电织物作为传感器敏感材料的稳定性。准静态运动的测试结果表明,导电织物拉伸变形时,电阻变化的方向性差异能用于表征人体上肢的不同运动姿态,且表征过程中3种织物的电阻变化无明显差异。随后的棉/氨平纹导电织物弯曲运动实时测试表明,聚吡咯导电织物能够实时呈现人体关节的运动幅度及运动次数。通过观测聚吡咯导电织物的拉伸电阻变化及其方向性差异,可准确反映上肢的弯曲、旋转及其复合运动。     

Effects of image motion in the dorsal premotor cortex during planning of an arm movement

This study examined whether neuronal activity in the dorsal premotor cortex (PMd) covaries with image motion or actual movement of the arm while planning a target-capturing task when the motor task is guided by an image of the moving arm. For this purpose, we trained a monkey to capture a target on a video screen with the part of the arm displayed on the screen. The target-capturing body part was either the right or left side of the hand image. Because the actual arm movement was invisible, the motor task was guided by the arm image, which was at times right-left inverted on the screen. We found that neuronal activity in the PMd predominantly reflected arm-image movement rather than the actual arm movement, and for half of PMd neurons, the activity differed depending on the target-capturing body-part defined in the right or left side of the arm image.     

Time-resolved cardiac interventional cone-beam CT reconstruction from fully truncated projections using the prior image constrained compressed sensing (PICCS) algorithm

C-arm cone-beam CT could replace preoperative multi-detector CT scans in the cardiac interventional setting. However, cardiac gating results in view angle undersampling and the small size of the detector results in projection data truncation. These problems are incompatible with conventional tomographic reconstruction algorithms. In this paper, the prior image constrained compressed sensing (PICCS) reconstruction method was adapted to solve these issues. The performance of the proposed method was compared to that of FDK, FDK with extrapolated projection data (E-FDK), and total variation-based compressed sensing. A canine projection dataset acquired using a clinical C-arm imaging system supplied realistic cardiac motion and anatomy for this evaluation. Three different levels of truncation were simulated. The relative root mean squared error and the universal image quality index were used to quantify the reconstruction accuracy. Three main conclusions were reached. (1) The adapted version of the PICCS algorithm offered the highest image quality and reconstruction accuracy. (2) No meaningful variation in performance was observed when the amount of truncation was changed. (3) This study showed evidence that accurate interior tomography with an undersampled acquisition is possible for realistic objects if a prior image with minimal artifacts is available.     

一种基于人类感知的医学图象压缩方法

作者详细地介绍了一种基于人类感知的医学图象压缩算法，它利用人类视觉的运动特性，空间频率特性及时间频率特性对静止灰度图象进行有限失真压缩，该方法能大大压缩图象数据提高压缩比，对医学图象的压缩是一种比较有效的方法。     

Human Movement Reconstruction from Video Shot by a Single Stationary Camera

One of the key techniques in the research of human motion analysis is the reconstruction of human spatial motion, which utilizes the anatomic points positions that can uniquely define the position and orientation of all anatomical segments. In this paper, upon the basis of Direct Linear Transform (DLT) and a human biomechanical model, the method to reconstruct human motion from an image sequence shot by a single stationary camera was described. In this method, the Lagrange Multiplier Method was used to minimize the difference between the actual and reconstructed length of limbs. This approach here is more comprehensive than previous methods that utilized cost functions to select results from feasible solutions. To examine this method, a practical human motion measured by a motion analysis system was selected and reconstructed. The spatial positions of joints were predicted with an average R² of 0.9722 and mean residual error of 0.0022 m. This approach presented here provides a simple way to reconstruct the human spatial motion only utilizing a single camera.     

基于模型的人体运动参数检测

人体运动参数检测是生成人体运动计算机仿真演示和控制拟人机器人运动的主要手段。近年来针对这种检测方法国内外研究人员展开了广泛的研究。本文介绍了基于模型的人体运动参数检测方法的研究现状 ,为人体仿生学和拟人机器人等领域的科学研究提供依据     

基于参考图像的压缩感知磁共振扩散张量成像

基于参考图像的压缩感知磁共振扩散张量成像方法,利用相邻方向的扩散加权图像差异较小的特点,采用压缩感知理论实现快速扩散张量成像,回顾性选取扩散张量图像数据进行实验研究,在采样率为50%的均匀分布辐射线欠采样方式下进行基于参考图像的压缩感知扩散张量图像重建,结果表明重建后的扩散加权图的平均结构相似性（MSSIM）和峰值信噪比（PSNR）分别为0.904±0.044、（37.92±3.89） dB,各向异性分数图的MSSIM和PSNR分别为0.992、41.64 dB。因此,该方法在保证重建图像质量的前提下,可显著缩短数据采集时间,减少由于时间过长引起的图像伪影等问题。     

A carotid imaging system utilising continuous-wave Doppler-shift ultrasound and real-time spectrum analysis

The ultrasound carotid vessel imager uses a continuous-wave Doppler flow detector on a hand-guided position sensing arm. The directionally separated flow signals are passed through a two channel audiofrequency real-time spectrum analyser to a microprocessor-controlled image memory and display. Transducer position defines memory address; image data (16 intensity levels) is set by the Doppler signal power detected within a preset broad frequency band. Early results are illustrated