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基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析
摘要：
本文提出了一种基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析方法。该方法基于三维立体摄像技术，通过建立骨骼模型定位膝关节，运用MATLAB编写的程序实现膝关节的角度测量和运动轨迹的采集及分析。采用该方法能够准确、迅速地获取人体膝关节的运动状态，为医学研究和运动康复提供依据。
关键词：
膝关节，运动捕捉，MATLAB，角度测量，运动轨迹分析
引言
膝关节是人体最大的关节之一，也是最容易受到损伤的关节之一。膝关节损伤会导致人体行动受限，威胁健康和生命质量。因此，对于膝关节健康和运动康复的研究十分重要。运动捕捉技术已广泛应用于医学、运动康复等领域，可以对人体的关节运动进行准确的测量和分析。本文提出了一种基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析方法，提供了对膝关节角度和运动轨迹的准确测量和分析，可为医学研究和康复预防提供更有效的技术支持。
方法
本研究使用了基于三维立体摄像技术的运动捕捉系统。人体参与者被红外线光球照射，由摄像机捕捉相关信号，构建人体骨骼模型。然后，建立MATLAB程序实现膝关节的角度测量和运动轨迹的采集及分析。MATLAB程序能够自动读取运动数据，进行处理和计算。程序还提供了可视化界面显示膝关节的运动状态。
结果
应用所开发的基于MATLAB的膝关节捕捉系统，在进行了一定数量的实验后，我们得到了如下结果：
1.本系统能够准确地测量膝关节的角度变化，并生成两个端点的三维坐标。
2.程序能够实现运动轨迹的采集和分析，能够测量膝关节的最大张角率、最小张角率、弯曲速率等关键参数。
3.图形显示界面能够直观展示膝关节的运动状态和轨迹变化情况。
结论
本文提出了一种基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析方法，利用三维立体摄像技术建立了膝关节骨骼模型，通过MATLAB编写程序实现角度测量和运动轨迹采集及分析。实验结果表明，该方法能够准确、迅速地获取人体膝关节的运动状态，为医学研究和运动康复提供依据。
未来工作
1.进一步改进系统的准确性和稳定性，提高精度，缩短时间，提高效率。
2.将该技术应用于不同人群中的膝关节损伤和重建的研究中，并进行更广泛的临床实践。
3.将该技术与其他医疗机器人技术相结合，增强其功能和使用范围。