博碩士論文 101323082 詳細資訊




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姓名 廖徑霆(Ching-ting Liao)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 運用主成分分析於加速規訊號模擬壓力中心之人體靜態平衡評估
(Analogy study of center of pressure and principal components analysis based acceleration signal for evaluating human balance)
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摘要(中) 從一個人的平衡能力中能得到很多訊息,如健康狀況、老化程度等,因此受到相當程度的重視。目前常用來做為人體平衡機制研究的訊號主要是人體壓力中心訊號(center of pressure, COP),而壓力中心訊號的量測是藉由生物力學量測設備測力板來作量測。不過由於測力板的造價昂貴,且量測上有諸多不便,本研究利用電容式低頻三軸加速規訊號針對人體平衡能力作評估,取代過去常用的測力板。由於人體不停擺動,使得加速規之鉛直方向於重力加速度方向之分量為時變問題,利用將訊號分為數段,各別做主成分分析的方式,將訊號降維至平面訊號,並消除垂直方向重力加速度對水平分量訊號之影響,藉以模擬壓力中心訊號,建立兩者間之轉換關係,使加速規量測之訊號能用以同壓力中心訊號進行人體之平衡能力評估。
摘要(英) Most people evaluate human balance ability by analyzing the center of pressure (COP). However, the force plate which is used to measure the COP is normally expensive and is limited for measurement capability. In this study, we evaluate human balance ability through the measurements of capacitor-type accelerometer. The principal components analysis (PCA) is employed to reduce the influence of gravity component on the horizontal components while the accelerometer tilts inevitably. The signals relationship between the COP and the acceleration will be derived, so that the measurements of accelerometer can be utilized for evaluating the human balance ability.
關鍵字(中) ★ 人體平衡
★ 主成分分析
★ 希爾伯特-黃轉換
★ 壓力中心
★ 加速規
關鍵字(英) ★ human balance
★ Principal Components Analysis
★ Hilbert-Huang Transform
★ center of pressure
★ accelerometer
論文目次 目錄
摘要 a
Abstract II
目錄 III
圖目錄 vII
表目錄 x
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 文獻回顧 3
第二章 理論 5
2-1 希爾伯特-黃轉換(Hilbert-Huang transform, HHT) 5
2-1-1 固有模態函數 6
2-1-2 經驗模態分解法 6
2-1-3 集成經驗模態分解法(ensemble EMD, EEMD) 7
2-1-4 集成經驗模態分解法之後處理過程(Post-Processing of EEMD) 8
2-1-5 瞬時頻率與瞬時振幅 9
2-1-6 希爾伯特時頻譜和邊際希爾伯特頻譜 10
2-2 主成分分析(principal components analysis, PCA) 10
2-2-1主成份分析原理 11
2-2-2 主成份分析的數學模型 12
第三章 實驗架構與實驗方法 14
3-1 實驗架構與設定說明 14
3-2 實驗設備與規格 17
第四章 訊號處理 23
4-1物理意義分析 23
4-2 訊號軸向分析 25
4-3 訊號頻寬分析 31
4-4 COP訊號與平衡分數之轉換關係 38
4-5 三軸加速規訊號與平衡分數之轉換關係 42
第五章 結果與討論 47
5-1 COP訊號與加速規訊號之相關係數 47
5-2 COP訊號與加速規訊號所評估之平衡分數比較 56
第六章 結論與未來展望 60
6-1 結論 60
6-2 未來展望 61
參考文獻 62
參考文獻 [1] R. Moe-Nilssen, “Test-retest reliability of trunk accelerometry during standing and walking, ” Archives of Physical Medicin and Rehabilitaion, vol. 79, no. 11, pp. 1377-1385, 1998.
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[9] Z. Wu and N. E. Huang, “Ensemble empirical mode decomposition: a noise assisted data analysis method,” Advances in Adaptive Data Analysis, vol. 1, pp. 1-41, 2009.
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[11] H. Hotelling, “Analysis of a complex of statistical variables into principal components,” Journal of Educational Psychology, vol.24, pp. 417-441, 1933.
指導教授 吳天堯、陳怡呈(Tian-yau Wu Yi-cheng Chen) 審核日期 2014-8-28
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