一种基于Kinect的儿童三维步态检测软件设计

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yumimiteresa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
儿童运动功能发育迟缓是一种常见的功能障碍性疾病,多由中枢神经系统和肌骨系统损伤引起,严重影响患儿的生存质量。神经科学的实证研究提示,儿童期是大脑和神经系统以及肢体发育的关键时期,有较大的可塑性和代偿性,在这一时期积极开展脑肢协同干预,可取得理想的恢复效果。因此,针对儿童运动功能发育迟缓的治疗,儿童康复医学的及时介入就显得格外重要。但我国儿童康复起步晚、行业医务人员短缺、医疗资源分布不均以及服务能力不足,这对我国儿童康复行业的各机构提出了更为严苛的要求。因此,需要引入新的理论开发儿童运动康养新技术来满足社会需求,减轻患儿家庭的沉重负担。评估是康复治疗的基础,通过对运动信息的检测分析,形成对运动功能的客观评价,是正确制定临床康复计划的前提。相较于身体机能分析,儿童运动姿态分析发展更为滞后。有鉴于此,本课题将以儿童步态康复为切入点,利用计算机视觉技术构建人体运动姿态分析模型,实现自动无接触的步态检测,并结合云平台实现多点联动的远程评估,克服时空约束和医疗资源限制的影响,进而满足居家康复和远程康复的现实需求。本文的“一种基于Kinect的儿童三维步态检测系统”软件部分采用经典的客户端/服务器(Client/Server,C/S)架构,客户端开发采用Qt框架,服务器端开发采用Spring Boot、My Batis框架,客户端与服务器间通过Http协议通信交互,服务器端的数据库采用My SQL与Redis共同存储管理数据信息。系统利用深度图像驱动的骨骼关键点追踪技术来获取人体骨骼关节点的三维坐标数据,再依据捕获的坐标数据计算步态特征参数,从而实现自动无接触的步态检测。将自动计算的步态特征参数上传至云端(远程服务器)存储并生成步态分析报表,康复医生从云端下载报表对患儿的步态进行远程评估,达到检测、评估分离的目的,患儿再遵循医嘱进行居家康复,从而实现居家康复、远程康复相配合的新型康复模式。课题组与重庆医科大学附属儿童医院合作设计儿童步态数据采集实验,利用本系统和三维步态分析系统(参照标准)同步采集了14名受试儿童的运动轨迹数据,计算步态特征参数,并对两种结果进行类间相关系数、皮尔逊相关系数等统计分析检验了系统测量结果的可靠性。本文的贡献有三:第一,实现了非接触的步态特征参数的获取,定量地对儿童步态进行评估,结果具有一定的客观性。同时整个过程自动化程度高,步态检测以及步态分析报表的生成都只需要用户进行简单的人机交互就可以完成,给检测人员和康复医生都提供了方便;第二,服务端程序中使用了Redis缓存数据库,分担了服务器My SQL数据库的压力,客户端启用了多线程,分担了客户端电脑CPU的压力。这为实现多点联动的远程评估奠定了技术基础;第三,通过实验验证了系统的临床应用潜力,步幅、步长、支撑相占比、摆动相占比、步频以及髋膝关节关节活动度的测量结果与三维步态分析系统结果的相似性强、一致性优秀,证明本系统有望作为一种补充方法在儿童步态康复中应用。在我国儿童康复医疗成本高、行业服务能力不足和康复专业团队短缺的大背景下,经济高效且非接触的步态分析手段具有一定的现实意义。且本系统可以实现受试儿童与康复医生在不同时空下进行步态检测与评估,儿童遵循医嘱进行居家康复,能在一定程度推广和普及居家康复、远程康复。同时,价格低廉、操作简单、便携的步态评估系统可以让儿童在就近的小型医疗机构进行步态检测,有效缓解专业儿童康复机构排队长、挂号难的问题,有利于儿童步态障碍的早期筛查,以期做到早发现早治疗。
其他文献
氰化尾渣是氰化提金过程中产生的大宗危险废物,年产生量约为1亿吨。由于氰化尾渣中的氰化物多以金属-氰络合态存在,并且与固相成分结合紧密,难以采用传统破氰技术进行去除,导致大量氰化尾渣处于非法堆存状态,引发广泛的环境污染问题。同时,氰化尾渣多含有可深度资源化的有价金属,但氰化物的存在抑制了有价金属的分离和提取。因此目前迫切需要针对氰化尾渣中氰化物的降解开展研究,寻找一种高效的氰化尾渣处理技术,以实现氰
学位
自2010年以来,三峡水库已连续11年实现175 m水位蓄水,水库支流在整体上由蓄水前的贫、中营养状态向蓄水后的中、富营养状态转变,水华暴发的情况也逐年严峻。相关文献表明,在一年的时间尺度上,三峡水库支流优势藻类呈现出春季以硅藻、甲藻为主向夏秋季以蓝藻、绿藻为主的季节演替。本文选取三峡水库支流澎溪河高阳回水区作为研究区域,对2021年4~6月不同运行阶段下暴发的水华进行观测。根据原位监测结果,确定
学位
大足石刻千手观音造像自从南宋建成后,经过数次修缮,但其表面金箔仍出现了变色、开裂、脱落等病害。金箔受损的原因有很多,此前研究者们多针对酸雾、湿度等环境因子进行研究,而关于金箔表面微生物对金箔腐蚀作用的研究还较少。因此,对微生物腐蚀金箔进行研究是非常必要的,能够为大足石刻千手观音表面金箔及类似金箔文物的预防性保护工作提供一定的数据参考。本研究从千手观音造像的外部环境监测出发,从千手观音造像表面分离纯
学位
生物膜是广泛存在于自然水体和污水处理系统中的微生物群落结构,其分泌的胞外聚合物(EPS)占据了地表水中溶解性有机质(DOM)的很大一部分。作为一种重要的光敏剂,辐照下DOM会吸收光子并激发产生光敏活性中间体(Reactive Intermediates,RIs),而RIs会影响自然水体污染物的迁移转化。目前该领域研究大多集中在传统意义DOM的光敏活性和底物降解能力方面,对于非传统意义上的DOM(如
学位
城市固体废物的处理和管理是伴随着社会经济和科学技术发展的世界范围内持续存在的环境问题。随着中国城市生活垃圾产量的激增和土地资源的匮乏,垃圾焚烧技术已经取代卫生填埋成为中国城市生活垃圾处理的主要方式。但是垃圾焚烧产生的危险废物飞灰的处理与处置问题还没有被有效解决,当前迫切需要一种经济绿色有效的飞灰处理处置技术。羟基磷灰石(HAP)因其独特的结构和性质而具有强大的离子交换能力、表面酸碱可调性和热稳定性
学位
微塑料(microplastics,MPs)是一种在水环境中分布广泛、赋存量大的新兴污染物,由于其潜在的生态风险而成为了环境领域的研究焦点。现有研究表明,环境介质、动植物体内,甚至人体内有MPs的存在。饮用水是MPs进入人体的主要途径之一,但关于饮用水处理过程中PSMPs的响应特征缺乏系统研究。因此,本研究在我国现行饮用水处理标准所规定的参数(混凝剂种类、过滤基质、消毒剂)下,首先以聚合氯化铝(P
学位
目前,我国的污水处理工艺仍存在生物除磷效率低,好氧过程大量曝气造成能耗过高等问题。有研究发现振动可用于促进膜生物反应器和生物膜系统中物质传递和提升污水处理效果,有望成为一种提升磷污染物削减效能和实现污水处理厂节能降耗的技术,但目前关于振动对活性污泥系统生物除磷的影响仍缺乏相关的研究。基于此,论文在活性污泥系统中引入低频振动,通过批次实验、连续运行实验及长期对照实验,探究了低频振动对于活性污泥系统的
学位
人工湿地是一种典型的生态处理技术,广泛应用于分散式污水处理。纳米银颗粒(AgNPs)是粒径小于100 nm的银单质颗粒,普遍存在于自然水体和生活污水中,极易被人工湿地截留并对微生物产生胁迫作用,降低了污水处理效能。本研究针对AgNPs胁迫下人工湿地处理效能低下的问题,构建了基于黄铁矿和生物炭基质的人工湿地系统,设置了四个不同的处理组,包括砾石组(GR组)、生物炭组(BC组)、黄铁矿组(PY组)以及
学位
我国柑橘资源丰富,产业发展多样化,主要包括鲜食、罐头加工、陈皮加工等,其中陈皮加工已成为部分地区“富民兴业”的特色产业。在柑橘皮陈化过程中,微生物具有重要作用,影响着陈皮中活性物质的积累和风味的形成,利用微生物可实现人工催陈、缩短陈化时间和减少霉变等。此外,柑橘经加工后产生大量剩余皮渣,其中含有丰富的营养物质,结合微生物发酵,利用柑橘皮渣作为发酵基质生产可供动物食用的蛋白饲料、柠檬酸、曲酸等有机酸
学位
随着我国风电开发布局不断南移,东南沿海省份因兼具丰富的陆上和海上风能资源且靠近电力负荷中心成为风电开发的重点区域。然而风电开发需要大量基础设施建设,不仅会对当地生态系统造成干扰,也会造成不可忽视的生命周期资源环境影响。因此,亟需对海-陆风电开发的生态环境影响进行系统对比分析,以期为东南沿海省份统筹海-陆风电开发提供定量化决策依据。本研究选取山东省鲁能(单机1.5MW,总装机42MW,下同)、瓦善(
学位