运动捕捉

摘要： 背景:明确手法操作时椎体位移有助于揭示其内在生物力学机制,目前尚无研究分析旋提手法时椎体位移情况。目的:观察旋提手法操作中下颈椎椎体位移情况以及不同扳动力对椎体位移的影响。方法:选取7具健康成年男性尸体颈椎标本,应用MTS材料机及夹具在标本上模拟预牵引与不同扳动力(50,150,250 N)的旋提手法操作,并应用运动捕捉系统对C_(4)-C_(7)椎体不同位置(右横突、椎体中点、左横突)进行运动学测量,明确预牵引及不同扳动力下的椎体位移。结果与结论:①预牵引时:椎体中点与右横突纵向位移量由C_(4)至C_(7)逐渐减少(P0.05);④结果表明:旋提手法具有调整下颈椎椎体位移的作用,其中旋转侧C_(4)横突位移量最大,且位移量与板动力大小相关。

摘要： 背景:目前人口老龄化日趋严重,老年人不耐受高强度锻炼,骨骼、肌肉退化,常由于跌倒导致伤残或死亡,如何提高老年人的下肢肌力成为当前的研究热点问题。目的:分析行走步长对老年人(> 60岁)下肢肌力的影响,探索高效的行走方式,为日常锻炼提供指导。方法:选择30名健康老年人为受试者,均为男性,年龄65-75岁,测量其形态参数,导入仿真软件Opensim 4.0,分别建立各受试者骨肌模型。应用Vicon 2.3三维动作捕捉系统,实时记录各受试者正常步长、大步长行走的运动轨迹;同时采用足底三维测力台记录步行中足底受到的地面反作用力;将各受试者运动数据导入Opensim 4.0软件建立运动模型,进行动力学仿真,结合足底测力台数据验证其有效性。模型经验证后仿真各受试者在不同步长行走过程中,髂肌、腰大肌、股直肌、臀大肌、臀中肌、股二头肌、半腱肌、大收肌的肌力变化;将各受试者2次不同步长行走肌力数据分别导入SPSS 20.0进行统计分析,行配对t检验。结果与结论:(1)建立了各受试者骨骼肌肉模型及不同步长行走的运动模型,导出各受试者不同步长行走过程中下肢重要肌肉的时间-肌力变化曲线;(2)经统计学分析,不同步长行走肌力差异有显著性意义(P> 0.05);(3)步长与肌力变化的规律:正常步频下,增大步长幅度,股直肌、股二头肌、半腱肌肌力显著增加,髂肌、腰大肌、臀大肌、臀中肌、大收肌轻度增加;(4)提示增大步长行走可以提高下肢肌力,为老年人选择正确行走方式、相关康复训练以及运动处方开发提供理论基础。

摘要： 背景:光学三维运动捕捉系统无论在生理还是病理、体外或体内实验以及医疗或生活方面均应用广泛,但尚无研究客观分析该系统精准度及其影响因素.目的:建立光学三维运动捕捉系统,分析其应用于生物力学测试的精准度及影响因素.方法:首先,安装光学三维运动捕捉系统摄像机为半弧形高低交替位置,捕捉静止标记点18组坐标数据,每组400个坐标值,计算出系统精密度.应用机械臂完成沿坐标轴X、Y和Z轴方向运动,所得的坐标数据经MATLAB处理计算出运动距离(测量值).然后,以电子千分尺为实际值基准,计算运动捕捉系统的准确度.最后,根据前述精准度测试方法分别在不同运动方向、各个坐标轴、有无室内照明、不同相机数目、不同Marker尺寸材质和不同相机位置变量下,应用单因素方差分析系统的精准度是否有差异.结果 与结论:①光学式三维运动捕捉系统摄像机为半弧形交替摆放时,X、Y和Z轴坐标精密度分别为5.00,10.26,5.50μm,沿X、Y和Z轴运动的准确度分别为15.58,20.69,12.24μm;②随着摄像头从单面形到环状,精密度逐渐增加,呈环形摆放时精密度最优;③室内有无开始照明灯对系统的精准度无明显影响;④随着摄像机的数目增加,捕捉系统的精密度随之上升,但数量达到一定时精密度会渐近极限;⑤该系统中塑料硬质12.7,14.0,15.9 mm和橡胶材料直径为14.0 mm的Marker点精密度无差异;⑥结果说明,光学三维运动捕捉系统的摄像机数量及摆放位置对系统精准度均有影响,Marker尺寸材质、运动方向、室内照明对系统的精准度无明显影响.该系统精准度满足生物力学测试的需求.

摘要： 目的梳理步态分析的发展脉络,介绍步态分析中常用的实验和仿真方法,了解步态分析的主要应用领域,预测步态分析未来的发展方向。方法收集步态分析领域的国内外主要文献,梳理该领域的主要研究内容、研究方法、研究现状和主要应用领域。结果步态分析的主要研究内容是对运动学、动力学参数及其变化规律的定量研究,多数学者将研究集中在临床诊断与康复评价、穿戴式机器人及康复辅具研发与竞技体育科学训练方式探索上;步态分析的研究方法包括实验研究和仿真分析法;步态分析的研究成果可以为医疗领域中相关疾病的临床诊断、疗效评估和康复训练提供指导意见,为工程领域中双足机器人、助行器及康复辅具、人工关节的设计开发提供数据支撑。结论未来步态分析手段将更精准、应用领域将更广泛,步态分析的应用也将扩展到更多领域,工业设计也将持续引入步态分析的方法与成果,为用户带来更好的产品和更舒适的体验。

摘要： 为解决仿人机器人设计以经验设计或运动仿真验证为主,尚不存在以人类自身为参照,考虑走跑跳等多种运动行为要求下的初始设计方法问题,对人体多种运动行为进行运动捕捉与足底力测量,选择人体运动过程中关节力矩和关节功率作指标表征仿人机器人应达到的极限驱动能力。利用PhaseSpace三维运动捕捉系统和自行研制的至少5倍于体重的大量程集成化测力鞋系统对6名成年男性进行了走跑跳等运动行为的运动捕捉与足底力的测量实验,根据得到的149组实验数据,分析总结人体走、跑、跳等运动行为特征;采用牛顿-欧拉法对人体下肢机构进行逆动力学计算,用多元非线性拟合法拟合计算结果得到了各关节最大驱动力矩及功率方程式。综合归纳给出了不同运动方式下仿人机器人设计参考准则,为走跑跳等多运动方式仿人机器人的设计提供了参考。

摘要： 影视动画作品在制作立体人物形象时,为确保角色动作的真实性与准确性,往往采用动作捕捉方式形成初步人体动作模型,其后再根据艺术创意进一步调整修改。专业动作捕捉需要专用空间、设备、软件和技术人员等支持,具有一定成本和技术门槛,在当今的数字化生产环境中,简便的全身动作捕捉方式的需求缺口较大。而通过人工智能(AI)驱动的动作捕捉解决方案可简化动画制作流程并降低成本,为不同需求的中小型创作者和项目提供更大的创作灵活性,同时此类运动捕捉意味着演员无需穿着动作捕捉服装,从而可以做出更加自然和自由的动作。

摘要： 本研究针对一款下肢外骨骼康复机器人(lower limb exoskeleton rehabilitation robot,LLERR)进行了关节运动轨迹分析与步态测试研究。分别通过D-H法和拉格朗日法对外骨骼机器人单侧下肢进行运动学和动力学建模分析,得出各运动关节间运动学与动力学关系。通过虚拟样机仿真验证提出的外骨骼机器人模型理论分析的正确性,分析了误差来源。通过使用人体模型进行样机穿戴测试,对预设步态过程中外骨骼机器人的位置和速度进行跟踪,验证了行走过程中步态相位的稳定性。招募受试者在光学运动捕捉环境下进行样机穿戴步态测试,结果表明外骨骼机器人带动人体下肢进行规划步态行走达到预期效果。测试结果从主、客观角度验证了下肢外骨骼康复机器人的稳定性和有效性。

摘要： 针对不同下肢功能患者的自主康复训练与辅助站立问题,研究了一种基于视觉技术和运动捕捉技术的少自由度下肢通用型康复设备定制设计方法。通过计算机视觉方法追踪手动标定的关节点位,以智能手机作为终端,获取关节的运动轨迹。利用无迹卡尔曼滤波(UKF)将得到的轨迹数据进行优化,工厂终端利用这些优化后的轨迹信息实现下肢康复设备的定制设计。当前已制造出物理样机,通过受试者的坐立运动(STS)物理相容性实验验证了设计方法的有效性。

摘要： 为更好地协助上肢运动障碍患者康复训练,文中提出一种基于单板机(SBC)和惯性测量单元(IMU)且可供患者训练的外骨骼康复装置。利用该装置可捕捉目标运动手臂轨迹,驱动患处以相同轨迹训练。首先,采用人机工程学方法系统建模,应用拉格朗日法进行动力学分析;随后,构建动作捕捉子系统,SBC选用PocketBeagle,IMU选用MPU9250以构成信号采集系统,由WiFi实现SBC与上位机的连接。由SBC对IMU内部加速度、磁力计、陀螺仪的输出数据作信息融合与姿态解算,产生PWM信号实时控制舵机,实现外骨骼驱动。相比传统康复机器人,文中提出的外骨骼康复装置设计轻量便携、易于操控,可为上肢运动障碍的患者康复训练提供一种新途径。

摘要： 摆位重复准确是保证放射治疗疗效的重要前提,但传统摆位过程中需要在体表画物理标记,存在过程复杂,效率低,无法准确还原患者在定位阶段的姿态等问题。该研究提出2种放疗摆位系统:基于图像识别技术和基于运动捕捉技术的增强现实放疗摆位系统,采用HoloLens摄像机将虚拟模型与患者身体相叠加,直观、全面地展示给医生,完成系统的搭建及实验。研究结果表明:两种基于增强现实技术的放疗摆位系统可以解决传统摆位过程中存在的问题。基于图像识别技术的增强现实放疗摆位系统整体的平均误差为7.54±1.32 mm,而基于运动捕捉技术的增强现实放疗摆位的系统整体的平均误差为5.35±1.03 mm,优于前者,更适合于临床应用。

摘要： 介绍了基于运动捕捉技术的机器人运动模仿系统的基本组成,对该系统的每个功能模块的实现功能进行详细分析;最后对机器人运动模仿的几个典型研究做了简要的综述.

摘要： 本文提出了一种连续运动捕捉的新方法.该方法的主要步骤是:首先,基于多视点视频序列得到两个非同构的静态模型,用联合骨架优化方法自动提取两个模型的骨架结构;其次,在最短测地线路径约束下插值出中间动作骨架;然后,建立变形距离场(Deformation Distance Field,DDF)来调整表面细节过渡:最后对插值点云进行双边滤波和泊松重建.该方法能自然并准确的捕捉快速和大跨度的动作,速度快,精度高.对各种运动序列的实验结果验证了该方法的有效性.rn 本文提出了种基于骨架的面片插值方法。该方法的上要步骤是:1.基于多视点视频序列得到两个非同构的静态模型，用无人工交互的联合骨架优化提取骨架结构:2、在最短测地线路径约束下插值出中间动作结构。3.建立变形距离场来调整表面细节过渡。4.最后对插值点云进行双边滤波和泊松重建。实验结果表明，该方法能自动地、准确地和自然地过渡动作帧，很好的解决而片模型丢失帧的问题，对快速运动捕捉能达到较好的效果。

摘要： 通过运动捕捉设备对运动员的技术动作进行捕捉，得到数据文件，在用三维建模软件进行运动员人体建模，最后导入捕捉数据文件赋给所建的运动员人体模型进行实时运动技术分析，为运动员和教练员提供直观、形象的动作虚拟仿真，从而改进和提高技术动作。

摘要： 随着计算机图形学的发展,人体运动捕捉在影视特效、动画角色设计等领域的应用越来越广泛,人体运动捕捉多采用发光标记点对人体的关节部位进行标记,通过采集到的人体图像中标记点的位置确定人的姿态,对人的姿态提供准确的数字描述,为进一步应用提供数据基础.由于标记图像的特殊性使得常规的图像处理算法难以对图像进行及时有效的处理,导致运动捕捉的应用效率不高,本文介绍了一种对运动捕捉图像中的标记点进行识别定位的局部标记处理算法,该算法能精确、高效的识别出多个标记点在图像中的坐标位置信息,且对图像处理系统的CPU和存储器要求不高,能满足一定的实时性要求,有广泛的应用前景.

摘要： 三维光学运动捕捉系统在计算机视觉、表演动画、虚拟现实等领域得到广泛的应用,光学运动捕捉系统数据获取过程相对比较简单,但是由于其获取的数据是三维空间中的散乱点,对散乱数据的后期处理尤其重要,特别是针对于噪声点和缺失点的处理直接影响数据准确性。本文提出一种基于AR模型的时间序列预测的方法,对缺失的点进行预测,对比了二阶、三阶、四阶和六阶AR模型的预测效果,讨论了连续预测的结果,取得了良好的预测效果.

摘要： Kinect是一种低成本的RGB-D相机,广泛用于肢体动作捕捉应用.但单个kinect由于可视角度有限、目标遮挡等原因,捕捉范围有限.采用多个深度相机可以明显改善捕捉质量,降低遮挡引起的数据二义性.为了有效融合多台kinect的捕捉数据,本文在Kinect运动捕捉基础上,提出一种基于粒子群优化算法的多Kinect设备校准方法,支持多台任意姿态的Kinect之间的数据配准.该方法不需要辅助标定标记,使用简易快速,且在校准时对使用者与各Kinect的距离与相对姿态无严格要求.

摘要： 针对儿童上肢运动信号检测的需要,设计一种通过蓝牙传输数据的多维运动捕捉系统,监测被试的上肢运动状态,研究其协调运动指标.本系统基于三轴加速度等传感器进行多维数据采集,以Cortex-M3为核心进行处理,通过蓝牙传输数据,实现便携式操作,通过权值算法后的数据在PC机上实时显示,为后续数据分析提供依据.实验证明该系统可以较好地捕捉手臂运动状态,且方便携带与操作.

摘要： 随着运动捕捉技术的兴起,计算机动画技术得到了空前的发展。运动捕捉的关键是对运动数据进行编辑,如何高效地利用运动捕捉数据来进行动画创作,使数据实时交互地在计算机动画中应用逐渐成为研究的热点。而运动数据的风格化处理利用了运动编辑技术,可以在保持原始运动真实感的同时,在一定程度上还原动画的夸张性和表现力,满足不同用户对运动风格的需求。本文中,我们将对运动数据的风格化处理技术作一个较全面的综述,并根据不同的原理和处理方法进行分类,主要从四个方面重点讨论这些常用的技术,并分析它们的优势和不足以及可能的改进.

摘要： 随着运动捕捉技术的发展,运动捕捉参数得到了广泛的应用。为了提高运动参数的使用效率,本文对基于运动库的人体姿态重构及其相关技术进行了研究,探讨了基于运动库的三维人体姿态重构和动画生成的方法。文中通过对运动捕捉数据以及类似结构文件的分析,总结出其内容和结构的规律；同时根据MPEG-4标准选定人体模型中的特征关节点；然后通过外部程序实时地读取相关关节点的参数,并结合VC++6.0和OpenGL重构人体姿态和生成动画内容。

摘要： 运动信息采集是现代体育科学研究中的重要技术基础.本文概述了典型的成像式、电磁式和无线式运动信息采集系统的基本原理、工作特点和典型应用.在分析射频无线定位技术和排球运动特点的基础上,提出了一种基于无线定位技术的排球运动信息实时采集系统设计方案,详细论证了方案工作机理,估算了关键技术参数,给出了系统实现方法.

摘要： 本发明公开了一种运动捕捉的数据降噪方法，包括以下步骤：采集多个标记点的两帧或两帧以上运动图像数据，并根据采集的运动图像数据追踪多个标记点分别在各帧中的控制点所形成的运动轨迹；对多个标记点的运动轨迹分别采用低阶B样条曲线进行拟合，生成与多个标记点的运动轨迹分别一一对应的多条逼近曲线，该多条逼近曲线即为多个标记点分别的运动轨迹降噪后的运动轨迹。应用本发明实施例提供的运动捕捉的数据降噪方法对人脸表情运动进行捕捉时，保留了标记点运动轨迹的细节数据信息、实时性强。

摘要： 本发明公开了一种运动捕捉的数据修复方法，包括以下步骤：采集运动物体上多个标记点的两帧或两帧以上运动图像数据，分别追踪多个标记点的运动轨迹，以确定帧的缺失点和有效点；计算前一帧中，与缺失点相邻的两个或两个以上有效点的参数集，以及缺失点分别与两个或两个以上有效点之间的距离之和；根据参数集和计算得到的缺失点分别与两个或两个以上有效点之间的距离之和，分别计算两个或两个以上有效点与其在当前帧中对应点组成的运动向量的权重，并将计算得到的权重结合参数集，得到缺失点在当前帧的位置。应用该运动捕捉的数据修复方法对人脸表情进行运动捕捉时，充分考虑了人脸肌肉这种非刚性结构的运动机理，从而提高了缺失点的修复精度。

摘要： 基于光学运动捕捉系统可视空间扩展的运动学参数捕捉方法，涉及人体在体与离体关节运动学参数的捕捉技术。目的是为了解决光学式运动捕捉系统因标记点被遮挡而导致最少摄像头数目增多的问题。本发明将平面反射镜置于摄像头前方，使被遮挡的光学标记点的像落入摄像头视野范围内；令待测对象沿步态路径行走，采集待测对象上光学标记点及像点坐标数据；将三个光学标记点固定在标定工具正面，将第四个光学标记点固定在背面，然后使标定工具沿步态路径移动，采集光学标记点及像点坐标数据；最后计算像点坐标与对应的真实光学标记点坐标的关系，将待测对象的像点坐标还原为真实光学标记点坐标，适用于人体在体运动运动和人体离体标本运动实验。

摘要： 一种用于光学运动捕捉的球体布点方法及捕捉球、系统，由于采用了预先确定的图形组合划分球体的表面，使得球体表面呈现均匀化的图形分布状态，利于在各个几何图像的顶点或者边中心点处设定球体的反光标记点，以形成可用于光学捕捉的捕捉球。由于利用球体布点方法所得到的捕捉球具备布点均匀、反光标记点间距离差异小的优点，使得运用光学捕捉系统对捕捉球进行运动姿态识别时，利于系统快速地捕捉到捕捉球上的反光标记点，利于系统根据反光标记点的位移变化识别得到捕捉球的运动姿态信息。同时，对于本申请提供的采用球体布点方式获得的捕捉球，只需要捕捉球体上较少匹配点的情形下即可对捕捉球进行运动姿态识别，减小系统计算量，为实际应用带来便利。

摘要： 本发明公开了一种刚体运动捕捉方法及装置、AGV位姿捕捉系统。获取光学标志在各个图像中成像的二维位置信息；根据已知刚体在上一时刻的位姿信息预测得到已知刚体上的光学标志在当前时刻的预测三维位置信息；将已知刚体上的光学标志的预测三维位置信息转换为预测二维位置信息；将已知刚体上的光学标志的预测二维位置信息与成像的二维位置信息进行匹配，确定已知刚体上的光学标志在各个图像中成像的二维位置信息；将已知刚体上的光学标志在各个图像中成像的二维位置信息转换为三维位置信息；根据预先存储的已知刚体上的光学标志之间的位置关系及三维位置信息，确定已知刚体在当前时刻的位姿信息。本发明解决了运动捕捉系统的工作效率较低的问题。

摘要： 本发明公开了一种运动捕捉的数据修复方法，包括以下步骤：采集运动物体上多个标记点的两帧或两帧以上运动图像数据，分别追踪多个标记点的运动轨迹，以确定帧的缺失点和有效点；计算前一帧中，与缺失点相邻的两个或两个以上有效点的参数集，以及缺失点分别与两个或两个以上有效点之间的距离之和；根据参数集和计算得到的缺失点分别与两个或两个以上有效点之间的距离之和，分别计算两个或两个以上有效点与其在当前帧中对应点组成的运动向量的权重，并将计算得到的权重结合参数集，得到缺失点在当前帧的位置。应用该运动捕捉的数据修复方法对人脸表情进行运动捕捉时，充分考虑了人脸肌肉这种非刚性结构的运动机理，从而提高了缺失点的修复精度。

摘要： 本发明公开了一种运动捕捉的数据降噪方法，包括以下步骤：采集多个标记点的两帧或两帧以上运动图像数据，并根据采集的运动图像数据追踪多个标记点分别在各帧中的控制点所形成的运动轨迹；对多个标记点的运动轨迹分别采用低阶B样条曲线进行拟合，生成与多个标记点的运动轨迹分别一一对应的多条逼近曲线，该多条逼近曲线即为多个标记点分别的运动轨迹降噪后的运动轨迹。应用本发明实施例提供的运动捕捉的数据降噪方法对人脸表情运动进行捕捉时，保留了标记点运动轨迹的细节数据信息、实时性强。

摘要： 一种实时运动捕捉系统(80)和服装(2)包括可穿戴活动监视器，其可以是一条牛仔裤。该可穿戴活动监视器包括多个传感器(30)，诸如设置在该服装(2)的缝合线(4)内的加速计、陀螺仪、磁力计。微处理器(40)和无线发射机(58)将运动数据传达给外部设备(64)。该微处理器(40)和无线发射机(58)可以包括在一个缝合线(4)内。弹性伸缩带(32)或柔性带(32)(诸如聚酰亚胺(kapton)带或织物制成的带)电耦合该传感器(30)和微处理器(40)并也设置在缝合线(4)内，并且缝合线内的组件用防水涂层(34)来涂敷。该外部设备(64)能够存储数据，或实时显示和分析数据，并且可以将该数据传达到进一步的电子设备(68)。

摘要： 基于光学运动捕捉系统可视空间扩展的运动学参数捕捉方法，涉及人体在体与离体关节运动学参数的捕捉技术。目的是为了解决光学式运动捕捉系统因标记点被遮挡而导致最少摄像头数目增多的问题。本发明将平面反射镜置于摄像头前方，使被遮挡的光学标记点的像落入摄像头视野范围内；令待测对象沿步态路径行走，采集待测对象上光学标记点及像点坐标数据；将三个光学标记点固定在标定工具正面，将第四个光学标记点固定在背面，然后使标定工具沿步态路径移动，采集光学标记点及像点坐标数据；最后计算像点坐标与对应的真实光学标记点坐标的关系，将待测对象的像点坐标还原为真实光学标记点坐标，适用于人体在体运动运动和人体离体标本运动实验。

摘要： 本实用新型公开了一种穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统，该穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体和多个光学定位组件；动捕服本体包括运动捕捉上衣和运动捕捉裤，运动捕捉上衣对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，运动捕捉裤对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；光学定位组件包括连接件以及与连接件连接的反光球，反光球通过连接件与安装工位可拆卸连接。该穿戴式光学运动捕捉设备既方便人体穿戴又利于准确地采集人体各个部位的运动数据，结构简单、易于实现。