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動作捕捉設備在運動和醫(yī)療健康行業(yè)的應用

發(fā)布時間:2021-08-26      點擊次數(shù):1775
   近年來,動作捕捉在運動和醫(yī)療健康行業(yè)的應用不斷增長,消費、醫(yī)療、工業(yè)等不同級別的產(chǎn)品數(shù)量都在不斷增加,體育專業(yè)人士必須緊跟產(chǎn)品的應用實踐。
  而隨著技術從研究機構逐漸延伸至臨床和商業(yè)培訓領域,如何利用這些專業(yè)數(shù)據(jù)助力商業(yè)決策和行業(yè)擴展也面臨進一步挑戰(zhàn)。
  在本文中,我們將從動作捕捉技術的工作方式出發(fā),通過不同原理動作捕捉技術在運動領域的應用,挖掘出技術各異的動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)勢和局限性,zui后幫助用戶做出好的產(chǎn)品選擇。
  什么是3D動作捕捉,它如何工作?
  動作捕捉是一個非常寬松的術語,通常指在三個維度上對人體運動數(shù)據(jù)進行記錄。根據(jù)原理的不同,分為機械式運動作捕捉、聲學式動作捕捉、電磁式動作捕捉、光學式動作捕捉和慣性式動作捕捉。當前市面上主流的三維動作捕捉設備主要是后兩種技術。
  動作捕捉的工作一部分是標記和跟蹤身體運動,另一部分是將該信息轉化為對影視、體育和醫(yī)療行業(yè)中的研究和應用都有價值的數(shù)據(jù)。
  光學式動作捕捉
  常見的光學式運動捕捉大多基于計算機視覺原理,它又可以分為基于Marker點和非Marker點的動作捕捉。
  基于Marker點的動作捕捉需要在目標物體的關鍵位置貼上反光點,俗稱Marker點,利用高速紅外攝像機捕捉目標物體上反光點的運動軌跡,從而反映目標物體在空間中的運動情況。從理論上說,對于空間中的一個點,只要它能同時為兩部相機所見,則根據(jù)同一時刻兩部相機所拍攝的圖像和相機參數(shù),可以確定這一時刻該點在空間中的位置。
  對于人體進行運動捕捉時,經(jīng)常需要在人體的各個關節(jié)和骨性標志處貼上反光球,通過紅外高速攝像機拍攝反光點的運動軌跡,隨后進行分析和處理,還原人體在空間的運動。
  近些年來,隨著計算機科學的發(fā)展,另一種非Marker點的技術正在迅速發(fā)展,該方法主要利用圖像識別和分析技術,直接對計算機拍攝的圖像進行分析。但該技術最容易受環(huán)境干擾,光線、背景、遮擋等變量都可能對捕捉效果產(chǎn)生較大的影響。
  慣性式動作捕捉
  另外一種較為常見的動作捕捉是基于慣性傳感器(Inertial Measurement Unit, IMU)的動作捕捉,實際上就是將芯片集成封裝成小的模塊綁定在身體的各個環(huán)節(jié),通過芯片記錄的人體環(huán)節(jié)的空間運動,后期通過計算機進行算法分析從而轉化為人體的運動數(shù)據(jù)。
  由于慣性捕捉主要是在環(huán)節(jié)點固定慣性傳感器,通過傳感器的運動計算位置變化,因此,慣性捕捉不容易受到外界環(huán)境的影響。
 

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