三维步态分析系统在平衡研究中的应用与代码实现

资源摘要信息: "本资源提供了一个基于MATLAB的三维步态分析系统代码，专为生物力学领域的余额研究设计。该代码专注于分析步态期间视觉和支撑表面振动对平衡控制的影响。研究对象为17名健康的年轻人，年龄在22至31岁之间，研究排除了可能会影响正常行走能力的已知损伤或病理情况。研究中使用了计算机辅助康复环境（CAREN）系统和Vicon运动捕捉相机，以及VR技术来实现参与者的实时位置跟踪和身临其境的虚拟现实体验。" 知识点: 1. MATLAB三维步态分析系统: 该系统是用于分析和理解人类步态运动的工具，它能够从三维数据中提取步态参数，为生物力学和康复医学研究提供帮助。MATLAB是一种高级编程语言和交互式环境，广泛应用于数值计算、可视化以及编程领域。 2. 生物力学(Biomechanics): 生物力学是应用物理学原理来分析生物体，尤其是人体的运动和结构的学科。在步态分析中，生物力学可以评估关节运动、肌肉力量、平衡控制等因素。 3. 步态分析: 步态分析是指对人体行走过程中的运动模式进行评估，包括步长、步速、步宽等参数。在康复和医疗领域，步态分析用于诊断和治疗下肢功能障碍和步态异常。 4. 平衡控制: 平衡控制是指人体在运动或静止状态下的稳定性维持能力，受到前庭系统、视觉、本体感觉等多方面信息整合的影响。在本研究中，平衡控制的分析主要关注视觉和支撑表面振动对平衡的正交性影响。 5. 视觉与平衡的关系: 研究表明，视觉信息对于平衡控制具有重要作用，尤其是在动态环境中。本研究探讨了视觉刺激（VR环境）如何影响步态期间的平衡控制。 6. 计算机辅助康复环境(CAREN): CAREN系统是一种用于康复训练和研究的虚拟现实技术，它集成了运动捕捉系统、跑步机和视觉反馈等技术，可为用户提供高度真实的行走和平衡训练环境。 7. Vicon运动捕捉相机: Vicon系统是高精度的动作捕捉设备，广泛应用于生物力学研究、动画制作以及游戏开发等领域。在本研究中，Vicon相机用于实时跟踪参与者的位置，并更新虚拟环境中的位置。 8. 研究方法与协议: 本研究遵循了严格的科学研究方法，包括参与者的筛选、测试前的准备、协议执行等。协议部分没有详细描述，但可以假设包含了不同条件下进行步态分析的详细步骤。 9. 系统开源: “系统开源”这一标签表明，上述提到的三维步态分析系统的MATLAB代码可能是开源的，意味着研究者和开发人员可以访问、修改并改进该代码，这对于科研工作具有重要意义。 10. 虚拟现实(VR)在生物力学研究中的应用: VR技术在生物力学领域提供了模拟真实行走环境的可能性，允许研究人员控制视觉和其他环境变量，以观察和分析它们对参与者步态和平衡的影响。 11. 人体运动跟踪与分析: 使用运动捕捉技术可以准确地记录和分析人体的运动，这对于理解正常和异常步态模式至关重要。 12. 研究排除标准: 研究排除了有损伤或病理情况的受试者，这保证了研究结果的可靠性和有效性，因为这些情况可能影响步态分析的准确性。 13. 年轻成年人作为研究对象: 选择健康年轻人作为研究对象可以减少变量的干扰，因为他们通常具有更好的身体状况和平衡能力，这有助于在控制变量下进行准确的平衡分析。 通过上述知识点的介绍，可以深入了解MATLAB三维步态分析系统在生物力学领域的应用，以及如何使用现代技术，如VR和运动捕捉技术，来研究影响人类平衡控制的因素。