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    高速工業相機在人體運動三維跟蹤中的應用
    發布時間:2020-10-23

    高速工業相機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、較接近實際的工作條件等優點。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。在該項目中,采用由高速工業相機構成的雙目立體視覺系統來捕獲和跟蹤被測人員身上多個標志點的三維坐標。通過該雙目立體視覺系統來分析這些標志點的三維坐標,計算出多個關節位移、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。

    運動康復模擬實驗

                      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(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)在勞動保護和交通事故的分析中,為了合理設計保護裝置與保護系統,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,人體運動三維仿真與分析同樣大有可為。

    以上說明,高速相機系統在人體運動三維跟蹤中的有很多可以應用的層面??梢灶A計,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多的應用,如果您也感興趣,歡迎致電維視圖像,我們一起研究討論。

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