Reliability of Passive Physical Activity Assessment for Inpatients Using Marker⁃Free Motion Tracking System

Evidence⁃based practices of public health will benefit from quantification of passive physical activity assessment.This study aims to investigate the reliability of marker⁃free system(MFS)such as Microsoft Kinect in measuring upper extremity motion from different angles.Ten healthy participants performed elbow and shoulder extension/flexion along frontal and median anatomical planes for ten pace⁃controlled repetitions,during which the spatiotemporal positions of upper extremity joints were concurrently recorded by two sensors from 0°and 45°viewing angles.Reliability between the two sensors were evaluated using Pearson correlation coefficient,intra⁃class correlation coefficients,and 95%limits of agreement and coefficient of variation.Worse reliability was observed when possibility of occlusion was higher.However,better reliability was found when longer observation interval(10 s)was used as elementary measuring unit than shorter observation interval(2 s).The overall angular reliability of activity as displacement or changes in angle was not satisfactory.The results are expected to inform the industry for the extension of MFS to clinic applications.

射波刀治疗肝细胞癌的影像引导定位追踪研究进展

射波刀具有放疗靶区重复性好、治疗精度高、创伤小等特点,对运动肿瘤可实现实时追踪和立体定向放射治疗。对于放射治疗过程中受呼吸运动影响较大的肝内肿瘤,射波刀可精确定位、设计计划和治疗。本文基于肝细胞癌,对射波刀的结构与迭代、影像追踪模式及其优缺点、常用金属标志物的追踪模式和模式优化方法,以及植入金属标志物后的定位问题进行综述。

一种基于简易标记点编码的光学跟踪系统

在虚拟现实,增强现实或是混合现实应用中,实时获取用户和交互对象的位姿是构建高沉浸感虚拟环境的前提条件。随着虚拟现实技术的不断发展,用户对虚拟环境中运动范围的要求不断提高,不再仅满足于单个房间内的小范围移动,而希望能在更大范围进行漫游和交互。为此,提出了一种光学定位追踪系统,通过在天花板或地面布置少量的红外LED标记点来实现精确的相机三维追踪。所述跟踪系统使用了最基本的点、线元素构建标记点图案,通过设计该标记点图案的编码原则、布局重复特征检索方法和对应点匹配算法,实现了标记点图像的快速、精确解析。实验证明系统计算的位置精度可以控制在毫米级别范围内,同时在对抗标记点抖动和遮挡等方面保持了较高的识别准确率。由此实现的跟踪系统具有低成本、易拓展和抗遮挡等特点,可以满足百平方米级别范围的实时追踪定位需求。

增强现实无标识跟踪注册方法研究综述

增强现实是一种将虚拟物体或信息无缝地融入到真实场景中的技术。无标识跟踪注册作为增强现实的关键技术,无须借助场景中人为添加的标识物即可完成虚实配准。简述无标识跟踪注册问题;概括和总结近年来几类无标识跟踪注册方法的研究进展和现有技术的优缺点;总结现有的增强现实无标识跟踪注册方法存在的问题,展望该领域未来的发展方向。

精神分裂症患者不同状态探究性眼球轨迹运动研究

目的 :比较精神分裂症患者不同状态下探究性眼球轨迹运动的差异及判别分析结果。方法 :应用眼球轨迹运动记录仪测试正常人组 2 2例 ;精神分裂症患者症状显著组 2 6例 ,缓解组 61例 ,慢性组 (阴性症状为主 ) 3 0例 ,并进行组间比较。结果 :正常人对照组为负分 ( -1 2 75 ) ,精神分裂症患者各组均为正分 ;其中症状显著组 1 85 8分 ,症状缓解组 2 3 3 2分 ,慢性组 3 499分。正常对照组与精神分裂症患者各组在眼球轨迹运动各项指标比较其差异均有显著性 (P <0 0 5～ 0 0 1)。显著组和缓解组与慢性组某些指标比较其差异同样有显著性 (P <0 0 5～ 0 0 1) ,但显著组与缓解组所有指标比较其差异均无显著性 (P >0 0 5 )。结论 :探究性眼球轨迹运动对精神分裂症患者诊断可起到一定的辅助作用。反应性探究分 (RSS)可作为精神分裂症特定的生物学指标之一。

基于汉字标志的增强现实系统

增强现实是将虚实信息融合的技术,该系统目标是利用普通的网络摄像头,实时地在用户提供的包围在黑色方框中的汉字标志图像上附加相关的媒体信息,有效地扩展和丰富传统的看图识字。为了在复杂的光影下也能稳定地检测出标志,系统利用边缘提取优化了标志检测方法。为了稳定快速地求解摄像机参数,系统首先利用单应性矩阵快速求解出初值,并通过在优化函数中加入自适应的平滑性约束来抑制图像噪声的影响,使得求解的摄像机参数更加精确平滑。实验结果证明了该系统的稳定性和实用性。

基于序列帧的光学运动捕捉系统及实现

首先,给出了系统的结构图。然后,提出了光学运动捕捉系统中关键技术的解决方法。利用卡尔曼滤波算法进行标记点预测和跟踪,提高了跟踪的准确性。在三维重建之前还需要进行摄像机的三维重建,以便准确地得出标记点的空间位置,提出了标定摄像机的实用方法。由于误差的存在,对三维重建理想状态下的方法进行了扩充,使三维重建更易于实现。实验证明,文中提到的方法能得到理想的数据。

基于形态重构与跟踪的红外小目标检测算法

结合形态学预处理与基于核密度估计的跟踪,提出了一种新的前视红外小目标检测算法:改进形态重构开Top-Hat算子,解决了原算子对前视红外图像预处理时高亮度背景有残留的问题;先融合初始多帧图像,采用阈值法检测出候选目标,提高检测率,再对候选目标进行跟踪,利用目标运动的连续性,检测出真实目标;引入伪透视运动模型对传感器全局运动进行补偿,避免了由图像抖动导致的真实目标跟踪失败,误当作伪目标去除.仿真实验效果较好.

基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法

轨道纵向位移测量是保证铁路安全运营的一项重要检测项。针对一般非接触式视觉测量技术无法区分不同轨道监测点的问题,提出一种基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法。首先设计一种带编码的标志物,并将其固定在多个监测点的轨腰处,使用双目相机拍摄编码标志物位移前后图像。在算法实现方面,通过零均值归一化互相关法和坐标系转换模型,求出模板中心的空间坐标,以测量轨道的纵向位移。同时,提出一种一维像素扫描的方法,解析标志物所带的编码信息,以识别不同轨道监测点对应的编码值。在实验室进行合理有效的模拟试验,结果表明,本文方法在2.0 m的工作距离,测量轨道纵向位移平均误差率为1.90%,编码识别率为100%,证明了该方法的准确性和可行性,为后续开展轨道几何整体平顺性评估奠定了基础。

基于DSP的红外标志点实时跟踪方法研究

提出了一种DSP实现的红外标志点实时跟踪方法。使用DSP的直接内存读取(DMA)传输方式后台传输图像数据,通过引入DSP片上乒乓缓存结构实现了对多个红外标志点的实时连通域标记、标志点识别和标志点跟踪等操作。实验结果表明,原始图像传输结束时即可得到实时处理结果,消除了传统硬件和软件方法中的延时;红外标志点的连通域标记精度达到亚像素级。算法经优化后实际耗时为5.574ms,仅占CPU总时钟周期的16.72%,能够满足高速图像处理应用场合对实时性的要求。

三维扫描测头精确跟踪的摄影测量方法

针对传统三维扫描测量机器人依赖于机器人的定位精度从而难以实现高精度测量的问题,提出了一种三维扫描测头精确跟踪定位的摄影测量方法。首先,搭建由多个工业摄像机构成的测头跟踪系统,并在机器人的扫描测头上粘贴编码标志点;然后,对摄像机进行高精度标定,求解出摄像机内外参数;其次,多摄像机同步采样,对图像中的标志点依据编码原理进行匹配,并求出投影矩阵;最终,求解出编码标志点在空间中的三维坐标,实现三维扫描测头的跟踪定位。实验结果表明,标志点定位在距离上的平均误差为0.293 mm,在角度上的平均误差为0.136°,算法精度在合理范围之内。采用该摄影测量方法可以提高扫描测头的定位精度,从而实现高精度测量。

基于关键区域特征匹配的视觉跟踪算法

针对视觉跟踪中目标表观的复杂变化问题,提出了一种基于关键区域特征匹配的鲁棒跟踪算法.首先对目标模板进行初始化并通过滤波预测得到目标候选;然后采用自适应标记分水岭算法对目标模板和目标候选进行分割以提取关键区域,并利用像素的空间和频率分布特性对关键区域进行多重特征描述;最后通过关键区域的特征匹配得到目标模板与目标候选的匹配关系,由此确定最终跟踪结果并进行模板更新.对目标发生尺度、遮挡、旋转、光照、姿态、复杂背景以及运动模糊等变化的视频序列进行了仿真测试.实验结果表明,所提算法能够有效处理目标表观的复杂变化问题,尤其对目标的部分遮挡、光照变化以及复杂背景等具有较强的鲁棒性.

一种手持可遮挡的增强现实彩色标志

基于标志的跟踪注册技术是当前增强现实系统中最成熟和最接近实际应用的注册技术。该注册技术是将一些已知空间相对位置的人工标志放置在需要注册的真实场景中,利用摄像机跟踪识别标志。以手部康复训练为背景,提出了一种特殊的近景手持彩色标志及其识别方法。标志采用海明码编码技术编/解码,不仅扩充了标志的编码量,还能够利用海明码的奇偶校验方法解决由于手部无意遮挡引起的跟踪注册失败问题。实验结果表明,该彩色标志在多种环境下都能够实现稳定注册,具有一定的鲁棒性。为验证彩色标志的实用性,提出一个基于手部运动的增强现实桌面击球游戏,拥有较好的注册效果。彩色标志的提出将有助于增强现实手部康复训练项目的研究。

增强现实中一种新的基于标志物的跟踪方法

通过在标志物引入代码区及直观的图像信息,设计了一种新的标志物系统,该标志物系统与ARtoolkit等系统相比具有更加形象、识别更加准确的特点;针对标志物设计的特点,提出了一种新的跟踪算法,该算法采用基于角点和纹理的混合跟踪方式,解决了标志物在快速运动或被部分遮挡等情况下的跟踪问题。实验结果表明该标志物系统及其跟踪算法是稳定有效的。

探究性眼球轨迹运动对50例精神分裂症患者及家系的分析研究

目的 :探讨探究性眼球轨迹运动对精神分裂症患者的诊断及其与他们的父母、同胞等遗传关系的研究。方法 :使用眼球轨迹运动检查仪对 5 0例精神分裂症患者及其他们的父母双亲、同胞各 5 0人进行测试 ,并测试正常健康对照组 3 0人。以差别分析值 (Discriminantanalysis ,D分 )的结果来判定其是否为精神分裂症性障碍。凡D分是正分为精神分裂症性障碍 ,负分为非精神分裂症性障碍。用阳性和阴性量表(PANSS)评定精神症状 ,按ICD -10和DSM -Ⅳ诊断标准检查每一受试者。结果 :5 0例精神分裂症患者有40人D分值为正分 (40 / 5 0人 ,80 0 % ) ,患者的父亲 5 0人中有 2人确诊为精神分裂症 ,2 3人D分值为正分(2 3 / 48人 ,47 9% ) ,同胞 5 0人中有 5人确诊为精神分裂症 ,2 5人D分值为正分 (2 3 / 45人 ,5 1 1% ) ;正常健康对照组 3 0人中有 4人D分值为正分 (4/ 3 0人 ,13 3 % )。患者与父亲、母亲、同胞之间在反应性探究分(RSS)、眼运动注视点数 (NEF)、认知性探究分 (CSS)、眼视踪总距离 (TESL)、眼视踪平均距离 (MESL)等比较均有非常显著性差异 (p <0 0 1) ;在父亲与母亲、父亲与同胞、母亲与同胞之间比较除个别项目外 ,均无显著性差异 (p >0 0 5 )。结论 :眼球轨迹运动作为对精神分裂症的辅助诊断具有特异性 ,?

运动捕捉技术在影视动画制作中的应用研究

运动捕捉技术是影视动画制作中的新技术。在对运动捕捉技术分析的基础上,讨论了基于光学运动捕捉技术制作动画的原理和方法,并详细描述了标记点跟踪和三维重建等技术在影视动画制作过程中的应用。

基于特征因子的食品工业废水排放追踪方法

针对雨水管网中工业废水接入导致的混接污染排放,以及污水管网中工业废水突发的非正常排放冲击问题,选择我国典型农副食品加工及食品制造企业,通过对企业排放废水中候选水质特征因子的稳定性及显著性分析,得出钾、钠、氯化物等无机盐对食品行业废水具有较普遍的表征性,且与电导率具有良好的相关性,为废水排放实时监控提供了可行性.在此基础上,给出了识别食品行业废水排放的无机盐质量浓度和电导率参照值,提出了基于节点水质监测的雨污水管网中工业废水排放追踪定位方法.

彩色图像目标区域周长和面积的计算

设计了基于边界跟踪算法实现图像中目标物体面积和周长的测量。首先,在二值图像的基础上,基于像素点的连通性,对图像内的每个区域进行标记,得到区域数目。然后,基于边界跟踪法对图像的每个区域进行轮廓提取,为了提高精度,跟踪的起始点选择在图像的左上角,逐个像素点扫描,遇到边缘点开始顺序跟踪,直至回到起始点。最后,基于像素点个数,计算目标物体的面积和周长特征。算法在VC++2010编译环境子下调试运行。算法简单易行,结果可靠。

一种无标记点人脸表情捕捉与重现算法

提出了一种无标记点的人脸表情捕捉方法.首先根据ASM(Active Shape Model)人脸特征点生成了覆盖人脸85%面部特征的人脸均匀网格模型;其次,基于此人脸模型提出了一种表情捕捉方法,使用光流跟踪特征点的位移变化并辅以粒子滤波稳定其跟踪结果,以特征点的位移变化驱动网格整体变化,作为网格跟踪的初始值,使用网格的形变算法作为网格的驱动方式.最后,以捕捉到的表情变化数据驱动不同的人脸模型,根据模型的维数不同使用不同的驱动方法来实现表情动画重现,实验结果表明,提出的算法能很好地捕捉人脸表情,将捕捉到的表情映射到二维卡通人脸和三维虚拟人脸模型都能取得较好的动画效果.

基于投影红外标志点的室内大范围增强现实跟踪方法

提出一种基于投影式红外标志点的方法用于室内大范围增强现实跟踪注册.设计一种红外投影装置与红外激光发射器配合作为红外标志点发生器.采用红外摄像机采集红外图像,另一摄像机采集真实场景.提出利用解决同时定位与地图生成的SLAM方法,对红外图像进行分析,由一个初始已知标志点开始,跟踪投影在墙面或天花板上的其他红外标志点.由扩展卡尔曼滤波算法得到红外摄像机位姿,进而完成三维注册.实验证明该方法原理可行,能够满足实时跟踪注册的要求.