题目：基于步态分析的负重测量

步态是指人行走的姿势，是一种远距离情况下唯一可感知的生物行为特征。基于图像处理的步态分析逐渐成为国内外的研究热点，目的是通过分析人的步态获得一些特定的信息，达到特定的目的（如通过步态识别人的身份等）。虽然步态识别是国内外的研究热点，但大多数的研究集中于人的身份识别，人的姿态分析，行为分析，人的跟踪以及医学辅助治疗。目前，尚未找到通过图像处理的手段分析负重者的步态特征实现负重测量的相关研究。通过步态分析实现负重测量是很有意义的，如负重对青少年的影响在国内外都受到重视，长期负重对脊椎等部位会产生重要影响，但缺乏有效的调查、测量手段，基于步态分析的负重测量正好可以解决这一难题。本文在没有相关研究的情况下，在前人步态识别、分析研究成果基础上，研究负重和步态的相互关系，在负重引起的一系列变化中寻找合适的特征，根据特征建立与负重的对应关系，综合运用数学、动力学等学科的知识，通过大量的实验验证，提出了自己的有理论支持的负重计算模型并给出相应的优化算法，实验证明本文的方法是有效的，具有新颖性和创新性。本文的主要研究工作如下：1、根据研究目的采集视频样本，包括自己拍摄的样本以及从中科院自动化所得到的步态数据库样本，然后对样本图像进行前期处理，主要是分割出负重物和人，并进行二值化处理。2、从样本中提取有用的特征，比如身体重心、身体形心、躯干倾角等，分析诸多特征的变换情况，选出具有普适意义的能反映负重和步态相互关系的特征（躯干倾角）。3、综合运用数学、动力学等学科知识，建立具有理论和实验支持的负重计算模型。4、分析负重计算模型对应的物理意义，分析实验数据及误差源，给出基于遗传算法的优化算法。