虚拟现实系统中人的头部运动与跟踪研究

为了克服虚拟现实系统中的视觉延迟现象,在对各种头部运动规律测试结果分析研究的基础上,提出人的头部运动是具有高斯-马尔可夫特性的随机过程,建立了头部运动的随机数学模型,设计了基于卡尔曼滤波和测量数据预处理技术的头部未来位置预测算法。理论分析和仿真检验都表明,该算法明显地提高了预测精度,减缓了图像的抖动和对操作者头部运动的限制,有效地减少了视觉延迟。

基于交互式多模型的VR系统头部运动预测算法与仿真

虚拟现实系统中的视觉延迟会严重破坏其沉浸感,是导致仿真病的重要原因之一。针对此问题,栽分析头部运动特点基础上,采用常速模型和"当前"统计模型构成的模型集合描述头部运动,建立了交互式多模型预测滤波器对头部位置进行预测,并对预测效果进行了仿真验证。仿真结果表明,相比以往采用单一、固定模型描述头部运动的预测器,该预测器提高了头部位置预测精度,从而更加有效地补偿了VR系统中的视觉延迟。

基于表面肌电的头部运动体态语言情感识别模型

为了准确识别人机交互中体态语言的情感态度,提出了基于表面肌电的头部运动情感识别模型.针对自发表达"同意"与"不同意"态度的点头与摇头动作招募了8名被试,分别采集颈部头夹肌、胸锁乳突肌和斜方肌的表面肌电信号,通过单因素方差分析提取了这2种情感态度具有显著性差异的10个肌电时域特征向量,将其作为模型的输入变量;再利用Elman神经网络建立点头与摇头的情感识别模型;最后将该模型与基于BP神经网络和支持向量机的情感识别模型进行性能比较.实验结果表明,对测试集中"同意"与"不同意"情感态度的准确识别率超过96%,从而验证了文中模型的可靠性.

一种人体头部运动姿态的测量方法

为了解决人体头部在空间环境中运动时,头部的不良姿态对人体身心健康的影响,设计了一种三维姿态传感器用于测量人体头部运动姿态.三维姿态传感器以单片机为处理核心,恒温系统保证系统的测量精度,两路MEMS高精度加速度传感器测量X轴和Y轴姿态,MEMS磁强计测量Z轴姿态,测得的姿态信号经过16位ADC转换器进行模数转换后,由单片机完成数据处理,通过CAN将三种初始姿态信息欧拉角、方向余弦和四元数传输到计算机.用户可以根据不同需要选择一种初始数据采用专用软件实时计算所需的姿态角、速度和位移量等姿态信息.通过计算结果分析,得出人们在不同环境空间里人体身心最佳状态时头部运动的角度、速度和位移等的姿态信息范围,为人们在以后的生活和工作中更好的调控人体头部姿态提供一个标准,使人体始终处在一个舒适愉悦的状态.实验结果表明三维姿态传感器的测量精度分别达到0.08°、0.03°、0.05°,达到了一般实际工程的测量精度要求,且此方法快速、简单、切实可行.

利用三维网格模型的头部运动估计

头部三维运动跟踪是人机交互、虚拟现实及模型基编码等领域研究的重要内容。文中提出了一种借助合成模型估计头部三维运动的算法。首先由正交图像建立输入脸部模型 ,将其变换为初始图像人脸的姿态和大小 ;之后选取图像中 3个特征点和对应的模型点 ,利用块匹配确定图像中 3个特征点的运动 ,由 2 D到 3D的对齐算法 ,求出模型的三维运动参数 ;最后由运动后合成模型与图像的小范围相关检测 ,进一步确定最后的模型运动参数。实验表明该算法建模设备要求简单 ,速度较快 。

明渠异重流头部运动速度的理论分析

本文在理论分析的基础上,建立了异重流头部运动速度及稳定厚度的计算公式。通过数值求解证明了异重流稳定厚度约为环境水深的0.5倍左右,并对所提出的公式进行了化简。研究结果表明,本文提出的异重流厚度计算表达式与现有的观测结果是一致的,异重流头部运动速度表达式与现有的研究成果也是一致的。

邻域保持的虚拟人手语驱动头部运动合成方法

为了使自动合成的手语虚拟人头部运动更具真实感,提出一种邻域保持典型相关分析方法实现头部运动特征的预测.首先从真实手语表演数据中提取同步手势和头部运动特征;然后在利用非线性典型相关分析最大化两者运动特征相关性的同时引入邻域保持约束,以获取更加平滑的头部运动特征.实验结果表明,该方法预测获得的头部运动特征能够合成出更逼真、自然的手语虚拟人头部动画.

人脸序列图象的头部运动参数估计

在人脸序列的图象编码中 ,由于模型基编码方法可以获得高的主观图象质量和低的码率 ,因而受到广泛重视 .但是 ,其运动参数的可靠估计还是一个难点 .为此 ,该文分析了头部运动的特点 ,并把它分为头部刚体运动、脸部表情的简单运动和脸部表情复杂运动 3种形式 .其中 ,提取头部刚体运动参数利用了基于特征点对的运动参数估计算法 ,并提出了一个线性的实现方法 ;文中还指出提高运动参数估计的精度在于选择合适的特征点和建立一个和特定人脸相一致的三维线框模型 ;另外 ,还为脸部表情的简单运动建立了形变矩阵 ;最后给出了用面积误差函数评价的运动参数估计误差 .

基于低分辨率红外阵列传感器的头部运动检测

在驾驶和在线课堂这类持续时间较长的行为中,人们容易出现分心而导致事故发生或上课效率差。为检测这类分心行为,提出了一种基于低分辨率红外阵列传感器的头部运动检测方法,它在实现行为监测的同时也保护了个人隐私。首先,基于图像处理方法提取了人体的显著区域;然后设计了一种三维图像融合算法来提取时空域的变化信息;最后,设计了一个改进的残差网络来实现头部运动分类。面向驾驶和在线课堂应用场景设计了10种头部运动。实验结果表明,在50 cm到100 cm的检测范围内,平均识别率为96.76%,处理速度为9帧/s,优于现有算法。将该系统应用于车内实测,也达到了93.7%的准确率。

一种描述人体头部运动范围的数学方法

基于头盔伺服系统执行机构的结构优化设计需求,提出了一种用六维空间超椭球体描述人体头部运动范围的方法;该方法主要由二维包络椭圆的计算和六维超椭球体的计算两部分组成。首先,总结和归纳了包络椭圆的定义,提出了包络椭圆的计算方法。在计算过程中提出了椭圆中心坐标修正步长、包络椭圆的两半轴长修正因子以及纵轴半轴长修正步长等概念。实现了对椭圆中心和半轴长的动态修正,提高了包络椭圆计算的准确性和智能化水平。其次,给出了判定包络椭圆的条件和准则,方便了对计算方法可行性的验证。再次,提出了根据投影面内包络椭圆几何信息求解六维超椭球体的方法。最后,对包络超椭球体的计算方法进行了理论分析和实例计算。结果表明:对包络椭圆与超椭球体的计算是准确的,采用超椭球体来描述头部运动范围是可行的。

鼠神经生长因子注射头部运动区治疗痉挛型脑瘫临床观察

目的对比头部运动区注射鼠神经生长因子治疗痉挛性脑瘫的临床疗效及安全性。方法纳入2013-06—2017-06就诊于菏泽市立医院儿科6个月~6岁的痉挛性脑瘫患儿150例,随机分为实验组和治疗组,所有患儿接受运动及综合康复治疗。实验组在对照组基础上进行鼠神经生长因子18μg头部运动区注射,1次/d,10次为1个疗程,共进行3个疗程,每个疗程间隔10 d。观察2组粗大运动功能量表(GMFM-88)评分情况。结果所有患者3个疗程后GMFM-88评分较治疗前显著提高,差异有统计学意义(P<0.05);实验组3个疗程后GMFM-88评分显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);实验组治疗后6个月~3岁患儿评分与>3~6岁患儿比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论鼠神经生长因子可有效改善6个月~6岁痉挛型脑瘫患儿的运动功能,值得临床推广。

轻型飞行模拟器座舱中飞行员头部运动范围的求解

在轻型模拟器中,为获得头盔伺服系统有效的预测范围以及实现对其六自由度并联机构的结构优化,需要明确飞行员在进行飞行操作时的头部运动范围。本文在对影响头部运动的身体部位及关节的分析基础上,建立人体躯干至头部的结构模型。根据串联机器人运动学正解方法计算头部运动范围。仿真结果表明,求解得到的头部运动范围是符合人体运动规律的。同时考虑到在飞行模拟器座舱环境中,通过选取座舱面板区域的极限位置点对飞行员的头部运动范围加以环境约束,从而获得更为准确和有效的头部运动范围。

驾驶员头部运动与换道意图的分析研究

驾驶人驾驶员换道过程中换道行为的产生和进行影响着交通畅通和人员安全。文章从驾驶员头部运动的分析入手,基于头部运动相对于视觉的提前性,期望更有效的进行预测驾驶员换道意图。通过对头部运动的获得、区域划分和数据处理,得到表征指标。得到头部运动可以作为换道意图参数的结论,有利于下一步模型的训练。

一体化PET/MRI头部运动两种校正方法的对比

正电子发射断层成像(Position emission tomography,PET)/磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)问世以后,通过MRI获取扫描对象运动信息的准确度大为增加。为验证精确的运动信息条件下,基于响应线(Line of Response,LOR)的运动校正方法校正效果更为明显,我们对基于frame和基于LOR的两种头部运动校正方法的精度进行了对比研究。通过PET模拟数据完成两种校正算法的设计和结果比较,进而利用MRI成像速度快、图像质量高的特点,在上海联影医疗科技有限公司一体化PET/MRI上获取实验数据,通过配准MRI图像获取头部运动信息,并对PET数据进行运动补偿,实现对两种校正方法校正效果的验证和评估。通过对模拟和实验数据校正结果的定性定量分析,我们验证了PET/MRI环境中,基于LOR的方法,利用获取的高精度运动信息对于PET头部运动具有更好的补偿效果。

非对称头部运动体低速垂直入水试验研究

利用高速摄像技术记录了同一入水条件下头部斜切角为5°~25°的5种非对称头部运动体垂直入水过程,比较分析了它们的空泡形态和速度变化,还分析了同一运动体在不同入水初速度下的入水空泡和速度变化。结果表明:非对称度即斜切角越大,运动体的各阶段的运动更为紧凑,运动状态改变更快,运动体姿态越不稳定,空泡形态变化更快,空泡壁更早被破坏;随着运动体的入水初速度增大,运动体的姿态更容易倾斜,运动体更容易失稳,运动体在入水后相同时间内速度的衰减量增大。

眼－头运动协同中头部运动的双重模式控制

本文通过目标运动引起的眼－头运动协同的实验，测量和分析了头部运动的动态特性来探讨其头部运动的控制机制。研究结果揭示了眼－头协同的注视运动中头部运动的双重模式控制机制：在小幅度运动范围是线性比例控制，在大幅度运动范围是使用最大作用力的Ｂａｎｇ－Ｂａｎｇ开关控制。

基于惯性原理的头部运动跟踪系统的设计

在飞行模拟游戏中,需要头部运动跟踪系统采集解算人体头部的动作,以模拟飞行员实际的视野移动。目前市售的头部运动跟踪系统采用了红外跟踪原理,本文主要研究了基于惯性原理的头部运动跟踪系统的工作原理和系统设计,本系统可适用于多种飞行模拟游戏。

针刺头部运动带治疗中风76例临床观察及机理探讨

针刺头部运动带治疗中风７６例临床观察及机理探讨１６１０００齐齐哈尔市中医院针灸科王彪，于晓红，田淑贤，刘青近午来，头针治疗中风病的研究不断深入，方法多而且不断更新。我们在多年从事头针治疗中风基础上，于９１年初提出针刺头部“运动带”治疗中风这一新概念，...

头部运动区电针治疗中风后偏瘫的临床观察

中风病作为一种常见的脑血管病,是我国乃至全球病人致死、致残的第一原因[1],其中缺血性中风病患病率约占所有中风病的77.8%[2]。目前对于急性缺血性中风多采用静脉注射组织纤溶酶原激活剂治疗[3],尽管如此,临床上仍有大多数患者无法在溶栓的时间窗内获得有效的治疗,高残疾率、高死亡率和不良预后仍然是该疾病治疗的难题之一[4]。偏瘫是中风最常见的表现之一[1],中风后偏瘫给患者及其家属带来巨大的身心痛苦。

头部运动识别方法仿真研究

当前识别头部运动的方法主要是采用基于模型的分析方法,但是这种方法运算量大且识别率不高。为解决这个问题,提出了一种通过跟踪人脸上特征点的运动来识别头部运动的方法。人脸上鼻孔特征点的运动形式基本上和头部运动形式是一致的,用lk算法追踪这一特征点的运动,就可以掌握头部运动的模式。经试验表明,该方法识别率近似100%,并且运行速快,基本可实现头部运动姿态的实时识别。