人体摇摆步态动力学图像建模与仿真.pdf

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1、第31卷第7期计算机仿真2014年7月文章编号：1006—9348(2014)07-0274-04人体摇摆步态动力学图像建模与仿真陈非，黄山，张洪斌(1．四川大学电气信息学院，四川成都610065；2．四JII大学计算机学院，四川成都610065)摘要：研究下肢疾病人体摇摆步态的准确建模问题。摇摆步态是下肢疾病患者行走时重要的步态特征，这种步态特征虽然带有一定的规律性，但是这种规律导致特征对应呈现凌乱性。传统的基于视觉图像建立的摇摆步态模型，没有考虑这种疾病人体步态特征的凌乱问题，以牺牲误差为代价，导致摇摆步态识别度较低。为此，提出一种考虑病态人体动力学的凌乱摇摆步态建模方法，将病态

2、患者的步态特征视作多刚体连接系统，利用人体动力学原理建立动力学模型，得到摇摆步态的肢体特征；对摇摆步态的周期性进行分析，建立病态脚步模型并确定行走时的脚步方位，得到摇摆步态的脚步特征。实验结果表明，该方法建立的模型能够快速准确地识别摇摆步态特征，误差较小，识别率更高。关键词：摇摆步态；下肢疾病；动力学模型；步态特性中图分类号：TP242文献标识码：BModelingandSimulationontheSwayingGaitDynamicsImageofHumanBodyCHENFei，HUANGShan．一．ZHANGHong—bin(1．SchoolofElectricalEngi

3、neeringandInformation，SiehuanUniversity，ChengduSichuan610065，China；2．CollegeofComputerScience，SichuanUniversity，ChengduSichuan610065，China)ABSTRACT：Theaccuratemodelingforswayinggaitofthehumanbodywithdiseaseoflowerlimbsisstudied．Swa—yinggaitisanimportantgaitcharacteristicwhenthepatientwalkswithd

4、iseasedlowerlimbs．Thegaitcharacteristichassomerules，however，theserulesmayleadtomessyofcorrespondingcharacteristics．Traditionalestablishedswa—yinggaitmodelbasedonvisualimagedidnotconsiderthemessyproblemofthiskindofpatient'sgait，whichistoex—penseoftheerrorandleadstoalowerrecognitiondegreeofswayin

5、ggait．Tothisend，amodelingmethodformessswayinggaitwithconsideringofmorbidityhumandynamicsisproposed．Thegaitcharacteristicofthepatientsislookedasamulti—rigid—bodyconnectionsystem．Thetheoryofhumanbodydynamicsisusedtoestablishthedynamicmodeltogetthecharacteristicsoflimbsandtrunkofswayinggait．Theper

6、iodicityofswayinggaitisanalyzed，themodelofmorbidityfootstepisestablished，and·theorientationofthemorbidityfootstepisdetermined，SOastothefootstepcharacteristicsofswayinggaitareobtained．TheexperimentalresuhsshowthattheestablishedmodelbyusingthismethodCanaccuratelyidentifytheswayinggaitcharacterist

7、ics，theerorislessandtherecognitionrateishigherthanthetraditionalmode1．KEYWORDS：Swayinggait；Lowerlimbdiseases；Dynamicmodel；Gaitcharacteristics1引言查提供可靠的技术支持”。因此，摇摆步态成为医学领域摇摆步态是下肢疾病患者的重要体征。对摇摆步态进重要的研究对象，与正常人的步态相比，患者的摇摆步态对行建模分析，就是通过对患