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Titre: ANALYSE DE LA MARCHE HUMAINE PAR ONDELETTES

Auteurs: Brice FERNANDEZ

Ecole/Université: INRIA Rhône-Alpes

Résumé: La marche humaine est l’un des gestes le plus caractéristique de l’être humain, c’est un geste qui nous semble extrêmement simple du fait que nous le répétons sans cesse depuis notre enfance. Néanmoins, ce geste si simple, est extrêmement difficile à reproduire fidèlement et fait donc l’objet d’un certain nombre d’études approfondies. L’étude de la marche humaine a plusieurs buts. Le premier, est la création d’orthèses ou de prothèses actives pour permettre à des hémiplégiques de marcher normalement. Le second est étroitement lié à la robotique, l’objectif étant de faire marcher un robot bipède de la même façon que nous. Dans le but de mieux comprendre la marche humaine, les travaux de recherche effectués par Rodolphe Héliot l’ont amené à faire un certain nombre de mesures sur des sujets sains et sur des hémiplégiques. Dans le cadre de mon travail nous nous intéresserons exclusivement aux mesures faites sur les sujets sains. Après une présentation succincte de la structure qui m’a accueilli le temps de ce stage, je présenterai le sujet du projet qui m’a été confié. Je continuerai en présentant les différentes caractéristiques de la marche humaine, ensuite je rappellerais les grandes lignes de l’analyse par ondelettes et les différentes approches possibles. Suite à cela nous verrons les résultats obtenus en appliquant les différentes approches de l’analyse par ondelettes aux différentes mesures mis à ma disposition, je finirai par conclure sur les résultats obtenus et sur les perspectives que ces résultats peuvent engendrer.

Extrait du sommaire:
1 Introduction 5
2 Présentation du sujet et de la structure d’accueil 6
2.1 Présentation de l’INRIA 6
2.1.1 En bref… 6
2.1.2 L’INRIA en quelques chiffres 6
2.1.3 L’INRIA Rhône-Alpes 6
2.2 Le service SED 6
2.3 Présentation du sujet et des objectifs 7
2.3.1 Le robot marcheur bipède 7
2.3.2 L’orthèse instrumentée 7
2.3.3 Les objectifs 8
3 La marche humaine 9
3.1 Généralités et terminologie 9
3.2 Les différentes phases du cycle de marche 10
3.3 Les signaux spécifiques à la marche humaine 10
3.3.1 Les deux approches possibles 11
3.3.2 Les grandeurs caractéristiques 11
3.3.3 Détail de la trajectoire angulaire du genou 11
3.3.4 Les signaux d’accélération et les mesures effectuées 13
4 L’analyse par ondelettes 18
4.1 Les ondelettes 18
4.2 La Transformée en ondelettes 18
4.2.1 Transformées en ondelettes réelles 19
4.2.2 Transformées et signaux analytiques 20
4.3 La transformée en ondelettes discrètes 23
4.3.1 Discrétisation de la transformée continu 23
4.3.2 La transformée en ondelettes dyadique 24
4.4 L’analyse multirésolution 24
4.4.1 Principe 25
4.4.2 Base et ondelettes orthogonales 26
4.4.3 Base et ondelettes biorthogonales 28
4.4.4 Les ondelettes et leurs caractéristiques 28
4.5 Les algorithmes rapides 29
4.5.1 Transformée en ondelettes rapide 29
4.5.2 Transformée rapide en ondelettes biorthogonales 31
4.5.3 Transformée rapide en ondelettes dyadiques 31
4.5.4 Transformée en paquets d’ondelettes 32
4.5.5 Traitement aux limites 33
5 Les bibliothèques 35
5.1 Fraclab 35
5.2 QccPack 35
6 Détection de la pose du talon 36
6.1 Transformée en ondelettes pseudo-continu 36
6.1.1 CWT réelle 36
6.1.2 CWT analytique 36
6.2 Utilisation de la transformée en ondelettes rapide 39
6.3 Utilisation des paquets d’ondelettes 41
6.4 Utilisation de l’algorithme à trous 43
6.5 Solution retenue 43
6.6 Post-traitement 44
7 Détection du soulèvement des doigts de pied 45
8 Conclusion 48
A Annexe 51
A.1 Notations 51
A.2 Résultats 52
A.3 Interface entre QccPack et Scilab 56
A.3.1 QccInterface.c 56
A.3.2 qcc.sci 58
A.3.3 heelstrike.sci 58
A.3.4 toeoff.sci 59
A.3.5 fct_heelstrike_toeoff.sce 60

Ondelettes et traitement du signal et d’image 7

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