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人体运动检测技术是由多学科相互交融所产生的一项应用非常广泛的技术,其基本原理涉及医学、数学、物理学、计算机科学等学科,并与虚拟现实技术、建模技术、计算机动画技术、模式识别等密切相关。人体手臂运动检测是人体运动检测技术的一个分支,其主要应用虚拟现实领域,由于其能实时检测人体手臂的各种姿态,当前也被广泛应用于手语识别的研究。
本文首先综述了人体运动检测领域中所涉及的相关技术,简要介绍了人体手臂运动检测的主要设备——数据手套——在国内外的发展状况,概括了本文研究工作的思路。
为了满足数据可视化的需要,在对人体手臂结构进行分析和合理简化的基础上,建立了人体手臂的机构学模型,利用机器人运动学建模方法,建立了人体手臂的数学模型并进行了计算机验证。利用LabVIEW的3D Picture Control工具箱完成了模型的显示和运动交互。基于VC++环境,开发了一种基于DLL的新型数据库访问工具,方便了数据的存取。完成了基于LabVIEW的数据采集、处理、存储,及人体手臂三维模型的显示与控制。
研究了手臂数据采集的硬件系统,设计了基于电位器的手臂运动参数检测的实验装置,该装置以Nl公司的ELvIS为数据采集平台,以LabVIEW为编程工具,实验结果证明,本文对人体手臂的结构分析和简化是合理的,所建的数学模型是正确的,开发的软件系统界面友好、操作方便。
本文在研究过程中,使用了三维模型显示及控制技术、数据采集技术及数据库访问技术,拓展了LabVIEW的功能,为进一步的工作打下了基础。