عنوان پایان‌نامه
تعیین زوایای پا در طی راه رفتن به کمک تصاویر ویدئویی و بدئویی و بدون استفاده از نشانگر
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2957;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75480
- تاریخ دفاع
- ۱۹ فروردین ۱۳۹۱
- دانشجو
- حسن حقایق خراسانی
- استاد راهنما
- فریبا بهرامی بوده لالو, بابک نجاراعرابی
- چکیده
- در این پایان نامه هدف بدست آوردن زوایای مفاصل پا در هنگام راه رفتن افراد به کمک تصاویر ویدئوئی و بدون استفاده از نشانگر و نمایش مدل کبریتی معادل و زوایای مفاصل به صورت سه بعدی در زمان واقعی است. در این پایان نامه از سیستم Kinect که محصولی از شرکت مایکروسافت است و از یک دوربین و یک سنسور دامنه تشکیل شده استفاده شده است. استفاده از این سیستم به دلیل تجاری بودن هزینههای انجام پروژه را بسیار کاهش می دهد. برای بدست آوردن تمامی نقاط بدن می توان دوربین های دیگری نیز به این مجموعه اضافه نمود. در این تحقیق ابتدا تصاویر سه بعدی، با استفاده از سیستم Kinect از فرد مورد نظر بدست می آید. تصویر گرفته شده از شخص از روبرو در فضای 3 بعدی است. سپس با استفاده از ضرایب کالیبراسیون دوربین، مختصات نقاط مورد نظر در تصاویر در دنیای واقعی محاسبه می گردد. این نقاط، با روش های دسته بندی توده، به دسته هایی تقسیم می شود و مرکز هر دسته به عنوان نماینده ی آن دسته بدس ت می آید. این مراکز خطوطی را که نمایانگر اسکلت بدنی فرد هستند تشکیل خواهند داد. در ابتدا با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی این خطوط به اسکلت واقعی انسان منطبق می گردد و تمام خطوط اضافی حذف می گردد. با استفاده از خطوط باقیمانده که نمایانگر اسکلت شخص در آن تصویر است و با توجه به آناتومی بدن و داشتن پارامتر قد فرد مورد نظر، مختصات سه بعدی مفاصل بدست می آید. سپس محل مفاصل با استفاده از الگوریتم بینایی دنبال می شود و در هر قاب محل آن در یک فضای سه بعدی شبیه سازی و در رایانه به نمایش گذاشته می شود. این فضای شبیه سازی شده به صورت زمان واقعی نمایش داده می شود و کاربر می تواند با استفاده از امکانات در نظر گرفته شده در نرم افزار مکان و جهت و فاصله ی دوربین از شخص بازسازی شده را جهت بررسی دقیق تر، تغییر دهد. همچنین جهت بررسی های آناتومیک، مختصات و زاویه مفاصل پا (شامل مچ، زانو و ران)، در هر قاب، به همراه زمان متناظر آن در یک فایل ذخیره می شود. بدست آوردن اسکلت بدن با استفاده از روش دسته بندی سه بعدی و بهینه سازی در جهت انطباق آن بر روی اسکلت انسان از نوآوری های این پایان نامه است. کلمات کلیدی: زاویه مفاصل، دستهبندی داده ها، روش اسکلتی سه بعدی، الگوریتم KLT ، تعیین مختصات مفاصل بدون نشانگر، نمایش سه بعدی، Kinect.
- Abstract
- The aim of this thesis is to obtain leg joint angles and displaying the threedimensional real-time equivalent skeleton model during walking using the video images and without placing markers on the body. We have utilized the Kinect, a product from Microsoft Corp., which is equipped by a camera with range sensor. This trading system reduces greatly the cost of the project. More cameras can be added to this collection to obtain all other body parts. In this study, at the first step, the three-dimensional image is derived from the individual using the Kinect system. Then using the camera calibration coefficients, coordinates of each desired points are calculated in real-world images. These points, with mass classification methods, are divided into classes. For each class its center point is representative. These centers will form the lines that represent the physical structure. Using optimization algorithms, these lines are adjusted on real human skeleton and all the extra lines are removed. Three-dimensional coordinates of the joints are derived from the intersections of the lines remained in the image, together with anatomical knowledge of the body and the person’s height. Then, the position of joints are followed by an optic algorithm, simulated in three-dimensional space and displayed in computer monitor in real time. The user can change the position, direction and distance of the camera in the simulated picture for more precise study by utilizing software features that are defined. Also for different applications and studies, coordinates and special angle of leg joints (that is ankle, knee and hip), in each frame, along with their corresponding time are stored in a file. Getting the skeleton through the three dimensional classifier and optimizing the obtained stick figure in order to fit it to the human skeleton are the innovations of the present thesis. Keywords: joint angle, data classification, three-dimensional skeletal model, KLT algorithm, markerless joint tracking, three-dimensional display, Kinect.
