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全身體動(dòng)作運(yùn)動(dòng)抓捕分析系統(tǒng)廠(chǎng)家特賣(mài)
全身體動(dòng)作運(yùn)動(dòng)抓捕分析系統(tǒng)廠(chǎng)家特賣(mài)
全身體動(dòng)作運(yùn)動(dòng)抓捕分析系統(tǒng)， ,
美國(guó)motionmonitorTM 一站式動(dòng)作實(shí)時(shí)捕捉與多源數(shù)據(jù)*實(shí)時(shí)同步分析系統(tǒng)
運(yùn)動(dòng)動(dòng)作數(shù)據(jù)處理軟件,一站式3D動(dòng)作捕捉系統(tǒng),一站式運(yùn)行測(cè)試分析系統(tǒng),Liberty 位置跟蹤器同步數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),三維動(dòng)作追蹤系統(tǒng),3D動(dòng)作捕捉分析集成系統(tǒng),人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作綜合捕捉分析系統(tǒng),混合動(dòng)作捕捉測(cè)試分析系統(tǒng),人身動(dòng)作捕捉系統(tǒng),動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)
整合能力強(qiáng)、的實(shí)時(shí)3D運(yùn)動(dòng)捕捉分析系統(tǒng)，可集成各捕捉分析硬件，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步分析，用于涉及復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分析的臨床、生物力學(xué)、神經(jīng)控制和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
美國(guó)MotionMonitor是套一站式交鑰匙3D運(yùn)動(dòng)捕捉系與分析統(tǒng)，旨在集成各種硬件，包括但不限于運(yùn)動(dòng)跟蹤器、EMG（）、測(cè)力臺(tái)、儀器式跑步機(jī)、儀器式樓梯、手傳感器、EEG腦電圖、定量腦電圖(quantitative EEG,qEEG)系統(tǒng)、數(shù)字視頻、事件標(biāo)記和其他模擬設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)和觸覺(jué)設(shè)備，同時(shí)*實(shí)時(shí)同步采集、分析多源數(shù)據(jù)。
從豐富分析工具集合中生成的數(shù)據(jù)可立即通過(guò)所有數(shù)據(jù)輸出的圖形顯示進(jìn)行回放。令人驚嘆的3D計(jì)算機(jī)渲染對(duì)象動(dòng)畫(huà)可以被視為骨架、簡(jiǎn)筆畫(huà)或人形。集成使用市場(chǎng)上廣泛硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)、大腦活動(dòng)、眼球運(yùn)動(dòng)、肌肉募集和作用在身體上的外力實(shí)時(shí)測(cè)量。
MotionMonitor可以集成和準(zhǔn)確定位市場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)所有主流廠(chǎng)家硬件，數(shù)據(jù)*同步。確保您選擇的組件協(xié)同工作，并使用的計(jì)算機(jī)渲染和圖形顯示實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)輸出包括關(guān)節(jié)力和力矩，以及從虛擬環(huán)境同步接收的用戶(hù)定義變量，以及所有運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，包括用自上而下或自下而上的逆動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的聯(lián)合力和矩。為您*的研究需求提供全面、系統(tǒng)化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)可在不需要編程的直觀下拉菜單中使用。用戶(hù)可編寫(xiě)腳本定義額外的數(shù)據(jù)和事件，并與統(tǒng)計(jì)模塊一起擴(kuò)展固有功能。
使用該系統(tǒng)您可以集成各種硬件，并實(shí)時(shí)同步動(dòng)作分析所有方面：
·自定義全面解決方案，以確保您實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)......
確定哪種技術(shù)和配置對(duì)于您的*需求是的
·集成市面上任何動(dòng)作捕捉分析硬件，以利用每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保性比價(jià)。
·避免處理多個(gè)供應(yīng)商的麻煩，MotionMmonitor支持團(tuán)隊(duì)一鍵式呼叫將解決硬件和軟件相關(guān)問(wèn)題。
·便捷、強(qiáng)大、的分析：
系統(tǒng)內(nèi)置的下拉菜單，一鍵式按鈕進(jìn)行全面、系統(tǒng)化的高質(zhì)量數(shù)據(jù)分析，也可以自定義界面，創(chuàng)建圖標(biāo)驅(qū)動(dòng)接口，便于快速和簡(jiǎn)單的設(shè)置，集合和分析過(guò)程。圖標(biāo)確保以所有運(yùn)算符以一致方式收集數(shù)據(jù)，從而減少了過(guò)程中的錯(cuò)誤引入。
該系統(tǒng)是動(dòng)作運(yùn)動(dòng)捕捉分析業(yè)界集成能力強(qiáng)的平臺(tái)，包含但不僅限于如下品牌：
- 美國(guó)Ascension的 trakSTAR位置跟蹤器
- Polhemus 的 Fastrak位置跟蹤器
- Polhemus 的Polhemus 的Patriot位置跟蹤器
- Polhemus 的Liberty 位置跟蹤器
- Polhemus 的G4位置跟蹤器
- Motion Analysis Corp的Haw動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Motion Analysis Corp的Eagle動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Motion Analysis Corp的Osprey 動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Motion Analysis Corp的Kestrel 動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Qualisys 的 Oqus動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Qualisys 的 Miqus相機(jī)
- VICON 的 Vero相機(jī)
- VICON 的 Bonita相機(jī)
- VICON 的 Vantage相機(jī)
- VICON 的 T 系列相機(jī)
- VICON 的 MX 相機(jī)
- Natural Point 的 Optitrak Flex 動(dòng)作捕捉相機(jī)
- Natural Point 的 OPrime 動(dòng)作捕捉相機(jī)
- PhaseSpace 的 Impulse 和 Impulse2動(dòng)作捕捉手套、相機(jī)和捕捉系統(tǒng)
- Phoenix Technologies Incorporated 的 Visualeyez 3D動(dòng)作捕捉系統(tǒng)
- thern Digital 的 Optotrak 3020 和 Certus
- Metria Innovation 的 MPT 莫爾相位跟蹤系統(tǒng)
- Xsens慣性測(cè)量單元
- Delsys慣性測(cè)量單元
- APDM慣性測(cè)量單元
- InterSense慣性測(cè)量單元
- Bertec測(cè)力臺(tái)
- AMTI 測(cè)力臺(tái)
- Kistler 測(cè)力臺(tái)
- Bertec儀表式樓梯
- AMTI 儀表式樓梯
-bertec儀表式跑步機(jī)(提供跑步機(jī)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制)
-ATI微型稱(chēng)重傳感器
-AMTI微型稱(chēng)重傳感器
-Bertec 微型稱(chēng)重傳感器
手法治療運(yùn)動(dòng)動(dòng)作測(cè)試分析系統(tǒng),運(yùn)動(dòng)/動(dòng)作捕捉系統(tǒng),3D動(dòng)作運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)捕捉分析系統(tǒng),運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng),動(dòng)作捕捉同步數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作綜合捕捉分析系統(tǒng),3D動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng),3D運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng),動(dòng)作運(yùn)動(dòng)數(shù)字視頻,3D動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)采集整合系統(tǒng)
為什么選擇該系統(tǒng)？
-集各家之長(zhǎng)為我所用，系統(tǒng)化全面的數(shù)據(jù)及分析、整合
●一套交鑰匙3D動(dòng)作與運(yùn)動(dòng)捕捉、分析系統(tǒng)，平臺(tái)旨在分析各種動(dòng)作與運(yùn)動(dòng)的所有方面
●集各家之長(zhǎng)為我所用：支持并提供廣泛市面上幾乎所有動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)硬件
●能夠?qū)⒛难芯哭D(zhuǎn)化為您自己的臨床、教學(xué)、人體工程學(xué)或運(yùn)動(dòng)應(yīng)用
●全套、完整的多多尺度的生物力學(xué)研究和康復(fù)軟件
●根據(jù)需求一站式靈活選配，滿(mǎn)足各種運(yùn)動(dòng)與動(dòng)作捕捉、監(jiān)測(cè)、分析
●提供更加全面化、系統(tǒng)化的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕獲分析數(shù)據(jù)（包括骨骼、肌肉、血管、神經(jīng)以及外部刺激等）
●完整的一站式交鑰匙3D動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng)：集成所有市面主流動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)硬件之長(zhǎng)，全面系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)深挖、分析、整合。
●支持從廣泛的硬件（所有市面主流動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)硬件）進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。
●使用測(cè)力臺(tái)、手傳感器、EMG、眼動(dòng)追蹤、視頻、EEG、虛擬現(xiàn)實(shí)、觸覺(jué)和模擬數(shù)據(jù)同步采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化采集和分析。
●通過(guò)原始或處理數(shù)據(jù)的圖形顯示提供即時(shí)回放。
●無(wú)需編程工作——從設(shè)置到數(shù)據(jù)收集再到分析，操作可以通過(guò)單選按鈕和下拉菜單完成。
●提供跨各種硬件系統(tǒng)的通用軟件平臺(tái)，可取各家之長(zhǎng)、更高性?xún)r(jià)比。
●廣泛的功能和能力的多樣性，支持各種應(yīng)用程序。
●市場(chǎng)上的數(shù)據(jù)采集、分析和可視化系統(tǒng)可測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作的所有方面。
基礎(chǔ)硬件：motionmonitor可集成各種捕捉硬件的系統(tǒng)裝置及*同步采集分析多源數(shù)據(jù)的軟件
據(jù)您的需求量身定制的方案幫助您確定合適的motionmonitor系統(tǒng)配置(臺(tái)式機(jī)或各種便攜式筆記本配置中選擇)
支持各種捕捉技術(shù)：確保技術(shù)性?xún)r(jià)比
我們幫助您應(yīng)用選擇、配置和測(cè)試佳運(yùn)動(dòng)學(xué)技術(shù)或技術(shù)混合、組合。
包括電磁跟蹤器、莫爾相位跟蹤器、慣性測(cè)量單元、無(wú)標(biāo)記光學(xué)相機(jī)、主動(dòng)光學(xué)相機(jī)、被動(dòng)光學(xué)捕捉相機(jī)、無(wú)源光學(xué)相機(jī)等等
實(shí)時(shí)三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng),全身動(dòng)作運(yùn)動(dòng)捕捉分析系統(tǒng),Fastrak位置跟蹤器同步數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),運(yùn)動(dòng)/動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng),人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),動(dòng)作捕捉多數(shù)據(jù)源同步采集分析,脊椎按摩療動(dòng)作捕捉分析系統(tǒng),3D動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)融合系統(tǒng),肌電儀電腦儀整合系統(tǒng),脊柱采集分析系統(tǒng)
支持各種外圍設(shè)備：實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作捕捉分析所有方面
我們幫助您選擇并集成外圍系統(tǒng)，確保實(shí)現(xiàn)您*的目標(biāo)。
各種捕捉相機(jī)、位置跟蹤器、EMG（）、測(cè)力臺(tái)、儀器式跑步機(jī)、儀器式樓梯、手傳感器、EEG腦電圖、定量腦電圖(quantitative EEG,qEEG)系統(tǒng)、數(shù)字視頻、事件標(biāo)記和其他模擬設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)和觸覺(jué)設(shè)備等等。
一站交鑰匙式服務(wù)：避免處理多個(gè)供應(yīng)商的麻煩，MotionMmonitor支持團(tuán)隊(duì)一鍵式呼叫將解決硬件和軟件相關(guān)問(wèn)題：
我們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝和培訓(xùn)，旨在專(zhuān)注于您的特定應(yīng)用，目標(biāo)是收集有意義的數(shù)據(jù)。
混合動(dòng)作捕捉測(cè)試分析系統(tǒng),動(dòng)作捕捉多數(shù)據(jù)源集成,全身動(dòng)作運(yùn)動(dòng)采集分析系統(tǒng),Fastrak位置跟蹤器同步數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),一站式運(yùn)行測(cè)試分析系統(tǒng),多動(dòng)作運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)整合,Delsys慣性測(cè)量單元同步數(shù)據(jù)采集分析系,現(xiàn)有捕捉數(shù)據(jù)的合成重用系統(tǒng),全身體動(dòng)作運(yùn)動(dòng)抓捕分析系統(tǒng),三維動(dòng)作運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)
典型應(yīng)用簡(jiǎn)介：
MotionMonitor在涉及人體運(yùn)動(dòng)研究的廣泛應(yīng)用中提供實(shí)時(shí)解決方案。旨在分析人體運(yùn)動(dòng)的所有方面，從可能影響人體運(yùn)動(dòng)的外部刺激開(kāi)始；響應(yīng)該模擬的大腦活動(dòng)的測(cè)量和可視化；然后測(cè)量和分析影響運(yùn)動(dòng)所需的肌肉募集；報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng) 學(xué)和由此產(chǎn)生的聯(lián)合力。刺激以各種格式進(jìn)行監(jiān)控，從一維目標(biāo)到在WorldViz和Unity中創(chuàng)建的3D沉浸式虛擬。視覺(jué)刺激呈現(xiàn)在簡(jiǎn)單的平面屏幕、頭戴式顯示器、立體投影屏幕和的Bertec沉浸式穹頂上。大腦活動(dòng)從 3 個(gè)不同的 EEG 系 統(tǒng)同步捕獲，提供輕松識(shí)別事件和關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)的能力。所有的 EMG 系統(tǒng)都對(duì)肌肉募集進(jìn)行了物理測(cè)量。此外，可以使用具有用戶(hù)定義的優(yōu)化程序的集成肌肉模型對(duì)單個(gè)肌肉活動(dòng)進(jìn)行建模。反向動(dòng)力學(xué)來(lái)自 10 個(gè)不同的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和所有的測(cè)力臺(tái)生產(chǎn)商收集的數(shù)據(jù)。 軟件在用于捕獲數(shù)據(jù)的技術(shù)的廣度和它所包含的分析深度方面。
1、生物力學(xué)與生命科學(xué)
我們的方案裝置支持從骨科到運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、力量與調(diào)節(jié)和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的生命科學(xué)研究。功能包括：
多種可視化方法，以有效的方式顯示您需要的數(shù)據(jù)，包括文本；條形圖或時(shí)間序列圖；動(dòng)畫(huà)；或 3D 可視化。
無(wú)需編程即可從下拉菜單中獲取原始和處理過(guò)的數(shù)據(jù)，例如運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。用戶(hù)定義的公式和腳本允許對(duì)步態(tài)分析、平衡、伸手和抓握等進(jìn)行特定于應(yīng)用程序的分析。
各種生物力學(xué)建模功能，包括自定義關(guān)節(jié)中心定義和局部坐標(biāo)系的能力。支持標(biāo)準(zhǔn)方法，例如國(guó)際生物力學(xué)協(xié)會(huì) (ISB) 的建議和用戶(hù)定義的模型。可以跟蹤、分析和可視化手、足和脊柱的各個(gè)骨骼。
CT-MRI 配準(zhǔn)，用于創(chuàng)建具有特定主題骨骼幾何形狀的 3D 渲染。解剖標(biāo)志可以從掃描中自動(dòng)提取并用于定義生物力學(xué)模型。
集成肌肉建模，使用用戶(hù)定義或?qū)氲?OpenSim 模型，直接從運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)中可視化和分析肌肉力和力矩。
支持多種運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，包括相機(jī)、慣性和電磁傳感器。多種運(yùn)動(dòng)學(xué)技術(shù)可以組合成一個(gè)實(shí)時(shí)混合運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，以同時(shí)利用每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
二、神經(jīng)科學(xué)與運(yùn)動(dòng)控制
幫助科學(xué)家解決神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)和肌肉骨骼系統(tǒng)以及身體在物理中的運(yùn)動(dòng)之間的功能聯(lián)系問(wèn)題
人體運(yùn)動(dòng)源于神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)。盡管了解運(yùn)動(dòng)神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機(jī)制，但目前還沒(méi)有對(duì)復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)理解。這是理解人類(lèi)運(yùn)動(dòng)的主要挑戰(zhàn)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，MotionMonitor開(kāi)發(fā)了綜合多尺度建模平臺(tái)，包括肌肉、骨骼和神經(jīng)模型等等。我們使用的高密度 (HD-EMG) 與盲源分離相結(jié)合，將干擾 HD-EMG 信號(hào)識(shí)別到由同時(shí)控制許多肌肉纖維的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電的尖峰列車(chē)集合中。我們開(kāi)發(fā)了由體內(nèi)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電驅(qū)動(dòng)的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于計(jì)算所得肌肉骨骼力的高保真估計(jì)。這將使神經(jīng)控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力，因此將為了解神經(jīng)肌肉/骨科疾病的病因、診斷和治療開(kāi)辟新的途徑。
神經(jīng)科學(xué)和運(yùn)動(dòng)控制的研究受益于內(nèi)置于我們方案的各種硬件和分析。
使用任何 Tobii 頭戴式眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)來(lái)捕捉與其他數(shù)據(jù)同步的實(shí)時(shí) 3D 眼動(dòng)數(shù)據(jù)。分析視線(xiàn)交叉點(diǎn)。
使用 Biosemi 或 AntNeuro 硬件捕獲 EEG 數(shù)據(jù)。適用于坐姿、站立和活躍的任務(wù)。根據(jù)其他運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)在 EEG 數(shù)據(jù)中創(chuàng)建用戶(hù)定義的興趣點(diǎn)。
實(shí)時(shí)呈現(xiàn)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)提示?？梢允褂煤?jiǎn)單的幾何形狀、條形圖或時(shí)間序列圖或特定于應(yīng)用程序的視覺(jué)效果（如紅綠燈）以多種方式呈現(xiàn)用戶(hù)定義的視覺(jué)提示。
使用 監(jiān)視器r 與 Unity 和 World Viz 的雙向通信將視覺(jué)反饋擴(kuò)展到虛擬現(xiàn)實(shí)。 3D 可視化可以以多種方式呈現(xiàn)。一些例子包括：
手部實(shí)驗(yàn)室：專(zhuān)為上肢研究設(shè)計(jì)的立體屏幕和桁架系統(tǒng)。為主體提供與屏幕上或屏幕前呈現(xiàn)的 3D 虛擬對(duì)象進(jìn)行交互的能力。
沉浸式顯示器：一個(gè)完整的硬件和軟件解決方案，當(dāng)手臂的可視化被隱藏或擾動(dòng)時(shí)，使用同位半鏡屏幕進(jìn)行研究。
綜合研究環(huán)境系統(tǒng) (IRES)：與 Bertec 合作創(chuàng)建的研究質(zhì)量環(huán)境。配備帶 3D 動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和儀表跑步機(jī)的沉浸式 VR 圓頂。
3D運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng),人體運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)據(jù)捕捉分析,一站式3D動(dòng)作捕捉系統(tǒng),動(dòng)作捕捉不同數(shù)據(jù)源同步融合,動(dòng)作捕捉相機(jī)同步數(shù)據(jù)采集分析系,人體運(yùn)動(dòng)評(píng)估篩選再訓(xùn)練系統(tǒng),動(dòng)作捕捉多數(shù)據(jù)源集成,3D動(dòng)作捕獲系統(tǒng),動(dòng)作數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng),Delsys慣性測(cè)量單元同步數(shù)據(jù)采集分析系
三、康復(fù)與人體工程學(xué)：
我們的方案裝置可以協(xié)助師、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練師和人體工程學(xué)專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)估、篩查和再培訓(xùn)：
實(shí)時(shí)信息提供了評(píng)估績(jī)效并向工作人員或患者提供即時(shí)反饋的能力。
同步的外圍數(shù)據(jù)，例如 EMG 和測(cè)力臺(tái)，允許對(duì)可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的其他因素進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)之外的研究。
用戶(hù)定義的、圖標(biāo)驅(qū)動(dòng)的界面為您*的協(xié)議提供定制，以確保可靠和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)收集和分析。
實(shí)時(shí)生物反饋和虛擬現(xiàn)實(shí)，使用多種方式顯示數(shù)據(jù)，將評(píng)估擴(kuò)展到訓(xùn)練和行為改變。
原始的、處理過(guò)的或用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)允許評(píng)估康復(fù)技術(shù)或工作場(chǎng)所環(huán)境的有效性。可以立即生成自定義報(bào)告以與臨床醫(yī)生、風(fēng)險(xiǎn)管理人員和其他人共享此數(shù)據(jù)。
在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，可以跟蹤、動(dòng)畫(huà)和分析真實(shí)的物體，例如工具或茶杯，以監(jiān)控工人或患者與周?chē)h(huán)境的互動(dòng)。
定制的交鑰匙解決方案，包括便攜式系統(tǒng)，使用各種動(dòng)作捕捉技術(shù)，允許在任何環(huán)境下收集數(shù)據(jù)。
四、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)
我們的方案裝置通過(guò)許多*的功能提供監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員和提高表現(xiàn)的能力，包括：
使用佳的運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)來(lái)跟蹤、動(dòng)畫(huà)和分析運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)對(duì)象，如高爾夫、擊球、投球、網(wǎng)球、保齡球、騎自行車(chē)等。
執(zhí)行運(yùn)動(dòng)特定分析以進(jìn)行評(píng)估、篩選和重返賽場(chǎng)。
以各種方法訪(fǎng)問(wèn)和可視化數(shù)據(jù)，包括報(bào)告摘要、條形圖和時(shí)間序列圖、自定義動(dòng)畫(huà)和跟蹤。
使用音頻反饋為培訓(xùn)和性能增強(qiáng)提供實(shí)時(shí)反饋。使用虛擬現(xiàn)實(shí)擴(kuò)展實(shí)時(shí)反饋，為運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造身臨其境的體驗(yàn)。
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動(dòng)作捕捉技術(shù)
1.2.1步態(tài)分析的技術(shù)分類(lèi)
目前主流的步態(tài)分析技術(shù)主要有以下幾種：基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的人體步態(tài)捕捉與分析、基于慣性傳感器的人體步態(tài)捕捉與分析、基于無(wú)線(xiàn)信號(hào)的人體步態(tài)捕捉與分析?；谟?jì)算機(jī)視覺(jué)的人體步態(tài)捕捉又分為基于紅外攝像頭、基于2D攝像頭、基于3D深度攝像頭等多種。上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)路線(xiàn)還有基于機(jī)械式的步態(tài)捕捉。其他的技術(shù)路線(xiàn)還有基于電磁式的步態(tài)捕捉。
1.2.1.1基于紅外攝像頭的光學(xué)步態(tài)捕捉
紅外光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)經(jīng)歷數(shù)十年的持續(xù)發(fā)展，目前常用的紅外光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)都是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理[4]。紅外攝像頭的光學(xué)步態(tài)捕捉主要分為被動(dòng)式和主動(dòng)式。被動(dòng)式是在人體關(guān)鍵部位粘貼反光標(biāo)記點(diǎn)，主動(dòng)式是在人體主要部位佩戴上可發(fā)射紅外線(xiàn)的主動(dòng)式攝像頭。本節(jié)主要說(shuō)明被動(dòng)形式的光學(xué)步態(tài)捕捉。在人體的主要骨骼部位以及關(guān)節(jié)處粘貼反光標(biāo)記點(diǎn)，利用架設(shè)好的紅外攝像頭追蹤反光標(biāo)記點(diǎn)（Markers），從而計(jì)算出反光標(biāo)記點(diǎn)在空間中的位置。反光標(biāo)記點(diǎn)和紅外攝像頭分別如圖1-1和圖1-2所示。
反光標(biāo)記點(diǎn)既不會(huì)接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)也不會(huì)向外發(fā)射任何無(wú)線(xiàn)信號(hào)，它的表面涂抹了一種特殊熒光材料，可以很好地讓紅外攝像頭識(shí)別到并反射回高質(zhì)量的圖像信號(hào)。
紅外攝像頭一般采用RJ45接口，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接匯聚到交換機(jī)，再由交換機(jī)統(tǒng)一將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)算機(jī)。
計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件經(jīng)過(guò)一系列的算法識(shí)別還原出人體的步態(tài)。
基于紅外攝像頭的光學(xué)步態(tài)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟度高，采樣頻率高，加之目前的高性能計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度極快所以延遲很低，且精度很高，使用范圍廣，應(yīng)用領(lǐng)域眾多。主要缺點(diǎn)是對(duì)光照特別敏感，不能在光變化較大的環(huán)境下使用，周?chē)荒苡泻凸鈱W(xué)標(biāo)記點(diǎn)相近的物體或光斑，所以光學(xué)步態(tài)捕捉一般只在室內(nèi)使用。由于攝像頭的視場(chǎng)角有局限性，且人在運(yùn)動(dòng)時(shí)有的標(biāo)記點(diǎn)很容易受到其他物體及自身的遮擋，這就造成被遮擋部位數(shù)據(jù)的丟失。后期數(shù)據(jù)處理工作量很大，由于數(shù)據(jù)量大且需要處理丟失、跳幀等問(wèn)題，需要較長(zhǎng)的后期處理時(shí)間。缺點(diǎn)還在于需要架設(shè)相機(jī)，相機(jī)一般架設(shè)到鋼架結(jié)構(gòu)上，這就造成使用場(chǎng)景一般比較固定，不能輕易的挪動(dòng)。一般的場(chǎng)景至少需要6個(gè)攝像頭，如果需要追蹤更大的場(chǎng)景，需要的攝像頭數(shù)量高達(dá)幾十個(gè)，且單個(gè)攝像頭價(jià)格十分價(jià)貴，比如Vicon公司生產(chǎn)的單個(gè)攝像頭價(jià)格高達(dá)十萬(wàn)元，這就造成紅外光學(xué)式步態(tài)捕捉還是應(yīng)用到科學(xué)研究方面，無(wú)法走進(jìn)大眾。
目前市面上生產(chǎn)紅外攝像頭的光學(xué)步態(tài)捕捉的公司有英國(guó)的Vicon公司、美國(guó)NaturalPoint公司、美國(guó)MotionAnalysis公司、中國(guó)的青瞳視覺(jué)公司等。NaturalPoint公司生產(chǎn)的Optitrack系統(tǒng)如圖1-5所示。
1.2.1.2基于3D深度攝像頭的動(dòng)作捕捉
隨著3D深度相機(jī)技術(shù)的成熟，有許多研究者開(kāi)始研究基于深度相機(jī)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)[5][6]。3D深度攝像頭與2D攝像頭的區(qū)別在于，除了能夠獲取平面圖像外還可以獲得深度信息。3D深度技術(shù)目前廣泛應(yīng)用在人體步態(tài)識(shí)別、三維重建、SLAM等領(lǐng)域。目前主流的3D深度攝像頭的技術(shù)路線(xiàn)有：（1）雙目立體視覺(jué)；（2）飛行時(shí)間（Timeoffly，TOF）；（3）結(jié)構(gòu)光技術(shù)等。
雙目立體視覺(jué)即使用兩個(gè)2D平面攝像頭。兩個(gè)平面攝像頭獲得兩幅圖像，通過(guò)兩幅圖像算出深度信息。飛行時(shí)間即由雷達(dá)芯片發(fā)射出紅外激光散點(diǎn)，照射到物體后反射回雷達(dá)芯片的時(shí)間，由于光速已知，發(fā)射返回時(shí)間已知即可測(cè)量出攝像頭距物體的距離， 。結(jié)構(gòu)光是攝像頭發(fā)出特定的圖案，當(dāng)被攝物體反射回這一圖案時(shí)，深度攝像頭再次接收這一圖案，通過(guò)比較發(fā)射出的圖案和接收的圖案從而測(cè)量出攝像頭距離被攝物體的深度信息。3D深度攝像頭方案對(duì)比如表1-1所示。
表1-1 3D深度攝像頭方案對(duì)比
利用結(jié)構(gòu)光方案的產(chǎn)品有微軟公司推出的Kinect，其廣泛的應(yīng)用在體感交互、人體骨架識(shí)別、步態(tài)分析等領(lǐng)域。
基本原理是先找到圖像中移動(dòng)的物體，然后會(huì)對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行深度評(píng)估，識(shí)別出人體的部位，然后將其從背景環(huán)境中分割出來(lái)。分割之后要做的工作就是模式匹配，將其匹配到骨骼系統(tǒng)上。算法流程如圖1-7所示。
以上三種方案的3D深度攝像頭方案大部分用在娛樂(lè)級(jí)別方面，比如臉部識(shí)別解鎖、人機(jī)互動(dòng)，且由于其探測(cè)距離較近，很難用在大空間上。目前基于3D深度攝像頭的芯片在不斷地研究改進(jìn)中。其硬件芯片仍是目前的難點(diǎn)，再其次是算法的復(fù)雜度，大量的圖像計(jì)算對(duì)硬件的主控芯片的計(jì)算能力有較高的要求，在功耗上很難做到低功耗的工作，受制于目前的電池技術(shù)，單個(gè)傳感器的工作時(shí)間比較短。其優(yōu)勢(shì)在于不需要用戶(hù)穿戴任何傳感器和粘貼標(biāo)記點(diǎn)。利用Kinect進(jìn)行人體下肢骨架識(shí)別如圖1-8所示。
1.2.1.3基于2D攝像頭的動(dòng)作捕捉
利用2D攝像頭實(shí)現(xiàn)3D運(yùn)動(dòng)軌跡的捕捉是目前的前沿技術(shù)研究。2D攝像頭即平面攝像頭，沒(méi)有深度信息。目前基于2D攝像頭的動(dòng)作捕捉主要采用卷積神經(jīng)網(wǎng)路（CNN）將稀疏的2D人體姿態(tài)凸顯檢測(cè)的原理。但是此種捕捉方案需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)算，并不適合實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)分析，且輸出精度低?；?D攝像頭的動(dòng)作捕捉目前可以捕捉人體局部的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，且捕捉之間需要采集大量的數(shù)據(jù)樣本作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。2D攝像頭在深度信息的預(yù)測(cè)上存在著偏差，任何一點(diǎn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)都會(huì)導(dǎo)致很大的偏差，穩(wěn)定性極差。的挑戰(zhàn)在于攝像頭的遮擋以及快速的運(yùn)動(dòng)都是2D攝像頭很難追蹤到的。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要任何的穿戴，且所需要的2D攝像頭觸手可得，成本極低，這對(duì)大眾化的應(yīng)用是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。利用2D平面攝像頭的姿態(tài)捕捉應(yīng)用如圖1-9所示。
1.2.1.4基于MEMS慣性傳感器的慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)
基于MEMS慣性傳感器的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，包括虛擬現(xiàn)實(shí)[7]、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練[8]、生物醫(yī)學(xué)工程[9]和康復(fù)[10][11]。因?yàn)樗鼈凅w積小、重量輕、價(jià)格合理[12][13][14]。
慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)主要是將慣性傳感器綁定在人身體主要骨骼上，如足、小腿、大腿，實(shí)時(shí)測(cè)量出每段骨骼的旋轉(zhuǎn)，利用正向運(yùn)動(dòng)學(xué)（Forward kinematics，F(xiàn)K）和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)（Inverse kinematics，IK）實(shí)時(shí)推導(dǎo)計(jì)算出整個(gè)人身體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于他是一種無(wú)源的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，不需要借助任何外部信息，即不受外界環(huán)境的干擾。缺點(diǎn)則是由于慣性傳感器普遍存在累計(jì)漂移會(huì)使慣性系統(tǒng)無(wú)法測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的位移。其全身穿戴效果如圖1-10所示。
慣性傳感器主要包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)。其中加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)多采用MEMS形式，所以稱(chēng)之為MEMS慣性傳感器。三軸加速度計(jì)可以測(cè)量載體的三個(gè)軸向上的加速度，是一矢量，通過(guò)加速度我們也可以計(jì)算出載體靜止時(shí)的傾角。三軸陀螺儀可以測(cè)量出載體的三個(gè)軸向上角速度，通過(guò)對(duì)角速度積分我們可以得到角度， 。三軸磁力計(jì)可以測(cè)量出周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度及與地球磁場(chǎng)的夾角。通過(guò)融合加速度、角速度、磁力值的數(shù)據(jù)我們可以精準(zhǔn)的得到載體的旋轉(zhuǎn)。融合后的數(shù)據(jù)一般用四元數(shù)或歐拉角來(lái)表示。其中四元數(shù)形式如 ，歐拉角包含俯仰角（Pitch）、橫滾角（Roll）、偏航角（Yaw）。得到載體的旋轉(zhuǎn)后再擬合各個(gè)骨骼的運(yùn)動(dòng)，從而計(jì)算出穿戴部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。通過(guò)對(duì)加速度、角速度的積分可以測(cè)量出穿戴者的步速、步距、步長(zhǎng)等參數(shù)。上的MEMS慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)公司國(guó)外有荷蘭Xsens、國(guó)內(nèi)的北京孚心科技公司等。綜述其原理如圖1-11所示。
基于MEMS慣性傳感器的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的步態(tài)分析有很大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在由于慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)采用的是MEMS芯片，成本較低，每個(gè)芯片只需要十元左右，整套系統(tǒng)的價(jià)格在幾萬(wàn)元級(jí)別。由于慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)是一種無(wú)源的系統(tǒng)，整套系統(tǒng)的重量在幾千克的范圍內(nèi)，所以便于攜帶，且不需要架設(shè)繁雜的相機(jī)。慣性傳感器只需要開(kāi)機(jī)后就可以使用，沒(méi)有繁雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定等操作步驟，所以使用十分便捷。慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)不受使用環(huán)境的影響，不管在室內(nèi)、還是室外都可以正常使用。 但是MEMS傳感器的精度相比于光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)來(lái)講，精度較低，但對(duì)于大眾人群已經(jīng)*其需求。由于MEMS式陀螺儀存在零偏且在動(dòng)態(tài)情況下積分累計(jì)誤差會(huì)隨著時(shí)間的推移而產(chǎn)生較大的漂移。MEMS加速度計(jì)在不同的狀態(tài)下也存在誤差，特別是在高動(dòng)態(tài)下。磁力計(jì)很容易受到強(qiáng)磁環(huán)境的干擾。但是這一系列的誤差問(wèn)題都可以通過(guò)算法來(lái)補(bǔ)償。MEMS式慣性傳感器補(bǔ)償后的靜態(tài)精度一般可達(dá)到：俯仰角/橫滾角≤0.2°,偏航角≤1°；動(dòng)態(tài)精度：俯仰角/橫滾角≤0.5°, 偏航角≤2°，步態(tài)位移誤差可達(dá)5%。已滿(mǎn)足步態(tài)參數(shù)計(jì)算的精度要求。
1.2.1.5其他技術(shù)路線(xiàn)
機(jī)械式動(dòng)作捕捉依靠穿戴在人身體的機(jī)械裝置來(lái)測(cè)量關(guān)節(jié)角度以及位移。人體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)，從機(jī)械裝置上的角度傳感器可以知道運(yùn)動(dòng)角度，根據(jù)角度和機(jī)械部位的長(zhǎng)度從而計(jì)算出移動(dòng)位移。這一技術(shù)早出現(xiàn)在20世紀(jì)，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的笨重，在步態(tài)分析方面機(jī)械動(dòng)作捕捉早已退出發(fā)展的主流。但利用機(jī)械外骨骼的搬運(yùn)發(fā)展成了主流。其形狀如圖1-12所示。
其他的技術(shù)路線(xiàn)還有基于聲學(xué)式的動(dòng)作捕捉，基于電磁式的動(dòng)作捕捉等。
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