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高速攝像在人體運動三維跟蹤中的應用

來源: 作者:admin 點擊:204

關鍵詞:高速攝像系統,高速攝像,雙目攝影測量儀,人體運動三維跟蹤


將高速攝像系統用于人體運動三維跟蹤中可以真實地再現運動員的動作和運動軌跡,輸出任意時刻運動員各環節的位移、速度、角速度等運動數據,便于進行量化分析,結合人體生理學、物理學原理,研究改進的方法,使人體運動觀察擺脫純粹的依靠經驗的狀態,進入理論化、數字化的時代。


基于光電測量的人體運動三維跟蹤屬于非接觸式測量,具有對人體不施加額外載荷、不干擾肢體動作、在接近實際的工作條件測量等優點。對人體運動信息的檢測和處理是以人體運動作為研究對象的。精確測量和分析人體各部分在運動過程中的位移、速度、加速度、相互作用力及肌電信號,并對其進行處理和分析。


(1)體育訓練目前正處在從經驗走向科學的過渡階段,對人體運動的認識也正由粗略走向精密,如何獲得準確、及時、多方面的運動參數并利用這些參數是提高運動員成績的重要手段;


(2)在康復領域中,為了評價殘疾、診斷疾病和鑒定康復器械的效果,客觀而有效的方法就是進行人體運動三維仿真與分析系統步態分析和人體其它部位的功能評定;


如圖1所示為運動康復模擬實驗??鋪旖≡詬孟钅恐?,采用六~八臺高速相機組成的三~四組雙目攝影測量儀,捕獲和跟蹤被測人員身上多個標志點的三維坐標。該雙目攝影測量儀可以自動分析這些標志點的三維坐標,計算多個關節位移、加速度、姿態,并結合相關傳感器獲得肌肉、關節的應力、肌電信息,客觀而有效的進行人體各個部位的功能評定。


圖1:運動康復模擬實驗


(3)在航天、航空和航海等科學技術領域中,需要研究在特殊環境F(加速、振動、低氣壓、高噪聲等)人體功能改變和損傷的情況,并討論如何通過改善環境和鍛煉身體來提高人的適應能力;


(4)在勞動?;ず徒煌ㄊ鹿實姆治鮒?,為了合理設計?;ぷ爸糜氡;は低?,就需要了解受傷的力學過程以及人體組織和器官對于沖擊力和加速度的承受能力。另外,在人體工程學研究、模擬訓練、人體動畫制作等領域,人體運動二維仿真與分析同樣人有可為。


以上說明,高速攝像系統在人體運動三維跟蹤中的有很多可以應用的層面??梢栽ぜ?,隨著技術本身的發展和相關應用領域技術水平的提高,本研究將會得到越來越廣泛的應用。