基于Kinect的自适应跑步机行走速度估计方法
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TP274+.2TH824

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清华大学摩擦学国家重点实验室研究基金(SKLT2018C07)项目资助


Kinectbased adaptive treadmill walking speed estimation method
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    摘要:

    自适应跑步机是康复医疗和人体工程学的研究热点,也是虚拟现实运动输入设备的重要组成部分。针对自适应跑步机上人体位置相对地面几乎无变化,很难通过简单的位置差分获得到人体运动速度的问题,提出了一种适应性广、无标记点、非接触式的行走速度估计方法。将Kinect采集到的人体关节点位置数据通过四元数标定、高斯滤波和三次样条插值处理后,用步长修正算法计算出行走时的步态时空参数。基于步态时空参数估计使用者在自适应跑步机上行走时的速度。在固定速度的跑步机上,通过将速度估计值与所设定的跑步机实际速度进行对比,验证了速度估计算法有效性,该速度估计算法可以适用于自适应跑步机的控制算法开发。

    Abstract:

    Adaptive treadmill is a research hotspot in rehabilitation medicine and ergonomics, and also an important part of virtual reality motion input devices. In this paper, aiming at the problem that the position of the human body on the adaptive treadmill is almost unchanged relative to ground and it is difficult to obtain the speed of the human body through simple position difference, a wide adaptive, unmarked and noncontact walking speed estimation method is proposed. Quaternion calibration, Gaussian filtering and cubic spline interpolation processing are performed on the position data of the human joint points collected with Kinect, the step length correction algorithm is used to calculate the spatiotemporal gait parameters during walking. The speed of the user walking on the adaptive treadmill is estimated based on the gait time and space parameters. The speed estimation value was compared with the actual treadmill speed set on a fixed speed treadmill, the result verifies the effectiveness of the speed estimation algorithm. The proposed speed estimation algorithm can be applied to the development of the control algorithms for adaptive treadmills.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

万晨晖,杨开明,汪伟,钱宇阳,朱煜.基于Kinect的自适应跑步机行走速度估计方法[J].仪器仪表学报,2019,40(10):219-226

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