人体运动数据采集
运动员训练数据的采集与分析
运动员训练数据的采集与分析随着现代化科技的不断发展，运动员训练数据的采集和分析已经成为体育运动领域中的一个重要环节。
它可以帮助教练员更准确地了解运动员的身体状态和表现情况，进而制定更科学的训练计划和方案，提高运动员的训练质量和比赛水平。
本文将分别从数据采集和分析两个方面，探讨运动员训练数据的相关内容。
一、数据采集数据采集是指通过获得运动员训练过程中的各项数据来评估和分析其身体状态和表现情况。
常用的数据采集方式包括：1. 计时和计数：这是最基础的数据采集方式，常用于跑步、游泳等项目。
通过记录运动员完成某一距离或动作的时间和次数，可以初步了解其身体素质和表现水平。
2. GPS定位和计算机视觉：这是一种比较先进的数据采集方式，在足球、网球等项目中常用。
通过使用GPS定位系统和计算机视觉技术，可以实时记录运动员在场上的位置和动作，并分析其运动轨迹和技术表现。
3. 测力仪和心率监测器：这是一种精密的数据采集方式，用于测量运动员在训练和比赛中的力量和心率值。
可以通过对测量数据的分析，来评估运动员的身体状态和训练水平。
以上是一些运动员训练数据采集中较为常用的几种方式。
不同的运动项目和训练目标，需要采用不同的数据采集方式。
但无论哪种方式，数据采集的目的都是为了更加准确地评估和分析运动员的身体状态和表现情况。
二、数据分析数据采集只是整个运动员训练数据的采集和分析过程中的一个环节，重要的是如何通过对采集的数据进行分析，从中得到有用的信息，指导教练员设计训练计划和进一步完善运动员的技术和身体状况。
数据分析涉及到的主要内容包括：1. 数据挖掘和机器学习：这是一种新兴的数据分析技术，通过使用人工智能技术，可以从海量的训练数据中自动提取有用的信息和模式，为训练计划的设计和调整提供参考。
2. 统计分析和建模：这是一种传统的数据分析方法，通过使用数学统计学的方法，可以对运动员训练数据进行全面和系统的分析，从中发现规律和趋势，为训练方案和措施的制定提供支持。
人体运动追踪技术的原理与实现步骤
人体运动追踪技术的原理与实现步骤人体运动追踪技术是一种通过计算机视觉和图像处理技术对人体运动进行实时跟踪和分析的技术。
它在许多领域中有着广泛的应用，如体育训练、医疗康复、安防监控等。
本文将介绍人体运动追踪技术的原理和实现步骤。
一、原理1. 图像采集：人体运动追踪技术首先需要获取人体运动的图像或视频。
通常使用摄像机、深度相机或红外热像仪等设备进行图像的采集。
这些设备能够捕捉到人体运动时的位置、姿态、速度等信息。
2. 特征提取：从采集到的图像中提取出与人体有关的特征。
这些特征可以是人体关节的位置、骨骼的姿态、身体的形状等。
通常使用计算机视觉和图像处理技术来进行特征提取，例如边缘检测、图像分割等算法。
3. 运动估计：根据特征的变化来估计人体的运动。
通过分析特征在连续帧之间的差异和变化，可以计算出人体的运动轨迹和轨迹的速度。
常用的运动估计算法包括光流法、KLT算法等。
4. 姿态估计：根据人体的运动估计出人体的姿态。
姿态估计是一个复杂的问题，通常需要先推测人体的骨骼结构，再通过寻找最佳匹配的方法来估计人体的姿态。
现在常用的姿态估计算法有基于模型的方法、基于深度学习的方法等。
二、实现步骤1. 数据采集：使用合适的设备对人体的运动进行采集。
常见的设备包括摄像机、深度相机、红外热像仪等。
采集时需要注意灯光、背景等环境因素的影响，确保图像的质量和准确性。
2. 特征提取与选择：根据具体的应用需求选择合适的特征。
例如，如果需要检测人体的关节位置和姿态，可以选择提取关节点的坐标信息。
如果需要检测人体的形状和轮廓，可以选择进行图像分割和形态学处理。
3. 模型训练与优化：根据采集到的数据进行模型的训练和优化。
常见的方法有机器学习算法和深度学习算法。
在训练时需要对数据进行预处理、特征选择和模型调优，以提高运动追踪的准确性和鲁棒性。
4. 运动追踪与分析：使用训练好的模型对实时的图像或视频进行运动追踪和分析。
根据采集到的特征，计算人体的运动轨迹、姿态和速度等信息。
人体运动捕捉技术在康复医学中的应用研究
人体运动捕捉技术在康复医学中的应用研究引言随着科技的不断发展，运动捕捉技术已经成为了当今的一个热门话题。
在康复医学中，人体运动捕捉技术也被广泛运用。
它不仅可以进行人体运动监测，同时还能够对患者进行康复反馈和训练。
本文将探讨人体运动捕捉技术在康复医学中的应用。
一、人体运动捕捉技术的概述人体运动捕捉技术是通过使用摄像机、传感器和计算机等设备来捕捉和记录人体运动的过程。
这种技术可以用于许多领域，包括体育、娱乐和健康等。
运用这种技术可以实时监测人体的运动状态，并生成相应的数据，以便进行运动分析和优化。
二、人体运动捕捉技术在康复医学中的应用1.康复训练在康复训练中，人体运动捕捉技术可以用于监测患者的运动状态，并为医生提供实时反馈。
这样，医生可以更好地了解患者恢复情况，从而制定更有效的训练计划。
此外，这种技术还可以帮助患者进行康复训练和优化，以帮助其更快地恢复健康。
2.姿势评估康复医学中的另一个重要应用是姿势评估。
运用人体运动捕捉技术可以很好地评估患者的姿势，从而发现和纠正任何姿势问题。
这对于一些需要维持正确姿势的患者非常重要，如脊柱侧弯和骨质疏松等患者。
3.功能评估运用人体运动捕捉技术还可以进行一些功能评估，如平衡和步态的评估。
通过分析患者的运动数据，医生可以更准确地了解患者的运动能力。
这些数据可以用于制定个性化的康复计划，以帮助患者更快地恢复健康。
三、人体运动捕捉技术在康复医学中的优势使用人体运动捕捉技术进行康复训练具有以下优势：1.准确性运用这种技术可以准确地捕捉和记录患者的运动状态，从而更好地了解患者的恢复情况。
2.实时反馈使用人体运动捕捉技术可以为医生提供实时反馈，让医生更好地监管患者的训练过程。
3.个性化基于患者的运动数据，医生可以制定定制化的康复计划，以帮助患者更快地恢复健康。
结论人体运动捕捉技术在康复医学中具有广泛的应用。
它可以帮助医生更好地监测患者的运动状态，为患者制定个性化的康复计划，并提供实时反馈。
平面人体运动模型的制作与使用
平面人体运动模型的制作与使用平面人体运动模型是使用计算机图形学和人体动力学原理构建的一个模拟人体运动的数学模型。
它可以用来研究人体运动的机理、进行姿势评估和运动分析，并在医学、体育和动作捕捉等领域得到广泛应用。
制作一个平面人体运动模型主要包括以下几个步骤：1. 数据采集：首先需要采集人体运动的数据，可以通过使用运动捕捉设备或者摄像头录制人体运动数据。
运动捕捉设备可以记录人体关节的位置和速度，而摄像头可以录制人体运动的视频。
2. 数据处理：采集到的数据需要经过预处理，包括去除噪音、平滑数据和校准数据。
去除噪音可以通过滤波算法实现，平滑数据可以使用滑动窗口法或者曲线拟合法，校准数据可以使用特定的算法对数据进行校准。
3. 建立人体骨骼模型：根据采集到的数据，可以使用人体骨骼模型对人体进行建模。
人体骨骼模型是一个由骨骼、关节和肌肉组成的数学模型，可以通过解析几何和数值计算的方法对人体运动进行描述。
4. 运动仿真：建立好人体骨骼模型后，可以使用运动学或者动力学模型进行运动仿真。
运动学模型主要研究人体姿势和关节运动的规律，而动力学模型则研究人体运动的力学特性。
5. 动画渲染：运动仿真可以生成一个人体运动的数学模型，但为了更直观地观察和分析人体运动，还需要将模型进行渲染，即将其转化为图像或者视频形式。
可以使用计算机图形学的技术对人体运动模型进行渲染，使其看起来更加逼真和生动。
1. 姿势评估：可以利用平面人体运动模型对人体姿势进行评估，判断姿势的正确性和合理性。
在体育训练、康复治疗等领域，可以通过姿势评估来指导训练和治疗过程。
2. 运动分析：平面人体运动模型可以帮助分析人体运动的特征和规律，包括关节角度、速度、加速度等参数。
通过运动分析，可以了解人体运动的机理，并可以用来优化运动技术和训练方法。
3. 动画制作：平面人体运动模型可以用于电影、游戏和虚拟现实等场景中的动画制作。
通过对人体运动的模拟和渲染，可以实现更加逼真和自然的动画效果。
运动生物力学教案-数据采集与处理
第四章人体运动数据采集及处理运动生物力学是理论性和实践性很强的一门学科。
随着科学技术的发展，多年以来，高速摄影机、三维测力台、肌电仪及高速录像等研究手段都已和计算机联机，数据采集和处理能力增加，速度提高，推动了运动生物力学的迅猛发展。
运动生物力学的数据采集和处理可分为四大类：运动学参数、动力学参数、肌电和人体测量学参数。
本章中只介绍运动学和动力学参数的数据采集和处理。
所谓数据采集就是把人体运动中关节点及器械的坐标、时间、角度、速度、加速度及所受外力等通过相应的传感器和仪器变成数字量并记录和贮存的过程。
80年代以来通常是用微电脑进行数据采集的。
数据处理是指通过各种公式或模型的计算获得我们所需要的力学参数的过程，其结果是通过数据、图表及屏幕显示等形式输出各种所需参数。
目前运动生物力学的数据处理已完全由微电脑进行，处理速度大大提高了。
第一节人体重心测量方法目前运动生物力学测量人体重心的方法有两种，一个是用重心板实测静态人体的重心位置，第二个是从摄影和录像获得的人体图像中通过测量和计算获得。
重心板测重心又可分为一维重心板和二维重心板两种，本书中仅介绍一维重心板测重心的原理和方法，二维重心板的原理和方法类同。
一、人体一维重心测定原理与方法一维重心板的测定原理：设备是由一块特制的一定长度的均匀木板和体重秤组成，如图4—1所示。
其力学原理是根据静力学中的力矩平衡方程式进行重心位置的测定。
根据人体静躺在板上时的体重秤读数便可根据力矩平衡方程式进行计算图4-L1? 一维重心板测身体重心的位置人体和板平衡时合外力矩为零，因此板重、人重和秤的支撑反力三个力的合外力矩为零，现在对脚跟处的B点求矩，可得：即：得：其中：d—B点到人体重心的水平距离L—板长(AB)W—人体体重R’—板重R—秤的读数例如，某运动员体重为66公斤，身高为1.75米．体重秤读数为36公斤，板长为2.0米．板重10公斤。
求该运动员重心高度占身高的百分比。
人体运动动态捕捉技术及数据挖掘研究
人体运动动态捕捉技术及数据挖掘研究随着人工智能、物联网等技术的不断发展，人体运动动态捕捉技术及数据挖掘研究成为一个备受关注的领域。
这项技术可以将人的运动和动作实时转化为数据，从而为医学、体育、娱乐等领域提供了很多新的研究和应用方向。
人体运动动态捕捉技术的原理是通过高精度的传感器采集人体的动作数据，并将这些数据转化为数字信号，然后再通过计算机算法进行分析和处理。
这种技术可以实现高速、高精度、实时的数据采集，不仅能够精准地记录各种运动动作的细节信息，还可以对不同运动状态和运动能力进行深度分析，以促进运动员的训练和康复。
近年来，人体运动动态捕捉技术在体育领域得到了广泛的应用。
比如，足球比赛中可以利用这项技术来监测球员的跑动轨迹、速度和加速度等信息，从而帮助教练和分析师更好地制定训练计划和战术策略。
而在健身领域，人体运动动态捕捉技术也可以帮助人们更好地了解自己的运动状态和健康状况，提高健身效果。
除了体育领域，人体运动动态捕捉技术在医疗领域也有很多应用。
比如，在康复治疗中，该技术可以帮助医生和康复师更好地掌握患者的运动状态和进展情况，制定更有效的康复方案。
此外，在研究神经系统疾病等方面，人体运动动态捕捉技术也可以提供更多的数据和信息，帮助研究者更好地了解疾病的进展和治疗效果。
除了人体运动动态捕捉技术的应用，数据挖掘也是这个领域的一个重要方向。
数据挖掘是指通过对大数据进行分析、挖掘和提取，从中发掘出有价值的信息和知识。
利用数据挖掘技术可以帮助我们更好地了解人体运动和动作的规律和特征，找到患者康复过程中的瓶颈和障碍，制定更全面、精确的治疗方案。
为了进一步推进人体运动动态捕捉技术及数据挖掘研究，需要加强相关机构的合作与交流，整合各方资源，共同解决技术难题。
同时，也需要加强对人体运动及相关领域的研究，建立更全面、深入的理论体系，推动技术的不断完善和革新。
总之，人体运动动态捕捉技术及数据挖掘研究是一个充满活力和发展空间的领域。
运动特征提取
运动特征提取运动特征提取是一种将人体运动过程中的关键信息提取出来的技术，它可以帮助我们更好地了解人体运动的规律和特点。
在运动特征提取中，关键的一步就是从大量的运动数据中提取出有用的信息。
下面我们将详细介绍运动特征提取的相关内容。
一、运动数据采集运动数据采集是运动特征提取的第一步。
我们需要使用传感器等设备来采集人体运动过程中的数据，比如加速度、角速度、角度等。
这些数据可以通过蓝牙等无线技术传输到计算机或移动设备上进行分析处理。
二、运动信号预处理运动信号预处理是运动特征提取的重要环节。
由于运动数据往往存在噪声等干扰，因此需要对其进行滤波等预处理操作，以提高数据的质量和准确性。
在运动信号预处理中，常用的方法包括低通滤波、高通滤波、中值滤波等。
运动特征提取是运动特征提取的核心环节。
在这一过程中，我们需要从运动数据中提取出一些有用的特征，比如动作的持续时间、运动的速度、加速度的峰值等。
这些特征可以用来描述运动的规律和特点，从而为后续的运动分析和评估提供基础。
四、运动特征分析运动特征分析是运动特征提取的重要环节。
通过对运动特征进行分析，可以得到更深入的运动信息，比如动作的复杂度、运动的协调性等。
在运动特征分析中，常用的方法包括主成分分析、聚类分析、时频分析等。
五、运动特征应用运动特征应用是运动特征提取的最终目的。
通过对运动特征的应用，可以实现对人体运动的控制、评估和改善等目的。
比如在运动训练中，我们可以根据运动特征来制定合理的训练计划，从而提高运动效果；在运动评估中，我们可以对运动特征进行分析，评估运动员的表现水平，为训练提供参考；在康复治疗中，我们可以根据运动特征来设计康复方案，帮助患者恢复健康。
运动特征提取是一项重要的技术，它可以帮助我们更好地了解人体运动的规律和特点，为运动训练、评估和康复治疗等方面提供基础。
在未来，随着科技的不断进步，运动特征提取将会得到更广泛的应用和推广。
人体运动特征参数的提取与分析研究
人体运动特征参数的提取与分析研究人体运动是指人体在空间中的各种活动，可以分为正常活动和运动训练两大类。
无论是哪一类，人体运动的特征参数是非常重要的。
通过特征参数的提取与分析，可以了解人体运动的状态和特征。
本文将探讨人体运动特征参数的提取与分析研究。
一、人体运动特征参数人体运动特征参数包括很多方面，如身体姿态、肢体角度、运动速度、加速度、力量、功率、心率等。
这些参数对于人体运动的状态以及锻炼效果的评估都非常重要。
以肌肉功率为例，肌肉功率是根据肌肉力量和肌肉收缩速度计算得出的，它是评估肌肉力量锻炼效果的主要指标之一。
在进行运动训练时，通过测量肌肉功率的变化，可以判断肌肉的适应性和训练效果。
二、人体运动特征参数的提取人体运动特征参数的提取通常需要借助传感器和计算机技术。
以身体姿态为例，可以使用惯性测量单元（IMU）或者深度相机等传感器来采集人体姿态数据，然后通过计算机算法提取身体姿态的特征参数。
在肢体角度的提取中，可以使用陀螺仪和加速度计等传感器来测量肢体角度，并利用计算机算法进行数据的分析和处理。
通过这些传感器和计算机技术，不仅可以提取各种运动特征参数，还可以对运动过程中的数据进行实时监测和记录。
三、人体运动特征参数的分析人体运动特征参数的分析是对提取出来的数据进行深入的研究和分析。
常用的分析方法有时间序列分析、频域分析、小波变换分析等。
在时间序列分析中，可以通过统计学方法对数据的平均值、方差、标准差等进行分析。
在频域分析中，可以利用快速傅里叶变换（FFT）等方法将信号从时域转换为频域，并对数据进行频率分析。
在小波变换分析中，可以使用小波分解和小波重构等方法对数据进行变换和分析。
这些分析方法可以深入探究数据中的规律性和不规律性。
四、应用领域人体运动特征参数的提取与分析在很多领域中都有应用。
在医疗领域中，可以利用人体运动特征参数的提取与分析来研究各种运动障碍，如帕金森病、中风等，以便更好地指导患者的康复训练。
人体运动追踪技术在运动训练中的应用研究
人体运动追踪技术在运动训练中的应用研究人体运动追踪技术（Motion Tracking Technology, MTT）作为一种先进的技术手段，正被广泛应用于运动训练领域。
通过使用传感器、摄像头、惯性测量装置等设备，MTT可以实时捕捉和分析人体运动的各个方面，从而为运动员提供准确的反馈信息，帮助他们改进技巧、提高表现，同时也为教练和研究人员提供了宝贵的数据支持。
在运动训练中，人体运动追踪技术具有多种应用。
首先，MTT可以用于姿势分析与校正。
在很多运动项目中，正确的姿势是技术能否得到有效发挥的关键。
通过将传感器或摄像头安装在运动员的身体各个部位，MTT可以实时跟踪和分析运动员的姿势，帮助他们纠正不正确的动作，改善运动技巧。
教练可以通过观察运动员的姿势轨迹和动作细节，及时发现问题并给出相应的指导和建议。
其次，人体运动追踪技术在运动训练中还可以用于运动员的身体动力学分析。
通过记录运动员的运动轨迹、力量输出、速度等数据，MTT可以分析运动员的动作力学特征，包括关节角度、负荷分布等，帮助教练和研究人员深入了解运动员的运动模式、能量利用和运动效率，并进一步优化训练方案，提升运动员的表现。
另外，人体运动追踪技术还可以用于运动技术改进和模仿训练。
通过将不同运动员的动作比较、运动员与优秀运动员或机器人的对比等，MTT可以帮助运动员理解优秀的技术运用和动作要领，从而更好地向其学习和模仿。
此外，MTT还可以对运动员的各个部位的运动进行详细的分析和比对，帮助发现个人技术的不足之处，并提供改进建议。
除了为运动员提供实时反馈和技术指导外，人体运动追踪技术也为运动研究提供了更多的研究手段。
通过MTT所提供的大量运动数据，研究人员可以进行更深入的运动分析和研究。
例如，他们可以通过对运动员不同动作间的关联性分析，揭示不同技术动作之间的联系和演变规律；还可以通过对运动员的动作参数进行统计和比对，探究不同技术方案的优劣。
这些研究成果对于运动训练的改进和技术的创新具有重要的指导意义。
人体运动监测仪器的工作原理
人体运动监测仪器的工作原理人体运动监测仪器是一种用于测量和记录人体运动及其相关数据的设备，它通常是使用传感器和其他硬件组件工作的。
这些仪器经常用于体育训练、有氧运动、康复和治疗等领域，以帮助人们更好地理解其身体状况和健康状况。
一、传感器传感器是人体运动监测仪器的核心组件之一。
它们通常用于检测运动和其他身体变化，并将它们转换为数字信号。
传感器种类很多，包括加速度计、陀螺仪、磁力计、心率传感器、氧气传感器、血压传感器、呼吸传感器等等。
这些传感器能够测量不同的生理和物理参数，使得外界可以更好地了解身体各方面的状况。
二、运动捕捉运动捕捉是一种利用传感器和其他技术测量和记录身体运动的技术。
它可以用于检测身体的姿势、动作、活动范围和身体部位运动的角度等。
通过测量身体部位的运动，运动捕捉系统可以跟踪整个身体的运动、检测可能的损伤和改变，并实时记录身体的状态和运动变化。
三、数据记录人体运动监测仪器能够记录各种身体数据，包括心率、血氧含量、体温、血压、骨量和体重等。
这些数据可以为医生、运动员和教练提供有用的信息，帮助他们更好地谋划训练计划。
在记录数据的过程中，运动监测仪器可以通过内置的存储器，将数据以文本、声音或图像的形式储存。
四、实时监测实时监测是人体运动监测仪器的重要能力之一。
能够实时跟踪身体的运动、部位状况和生理变化，使得用户可以及时了解身体的状况并做出相应的调整。
实时监测技术包括心率监测、血压监测、呼吸监测、肌肉活动监测等，这些技术为用户提供了以往无法获得的数据和信息，为对身体状况进行更全面的评估提供了有力支持。
五、数据分析除了对数据进行记录，人体运动监测仪器还需要对这些数据进行分析。
数据分析可以帮助用户更好地理解身体的健康状况和运动能力，为调整训练计划和改善身体健康状况提供支持。
数据分析算法主要包括时间序列分析、频域分析、量化分析、波形分析等技术。
通过这些算法，监测仪器可以自动分析数据并提供准确的建议和反馈。
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电磁式
表演者在电磁场内表演时，接收传感器将接收到的信号通 过电缆传送给处理单元，根据这些信号可以解算出每个传 感器的空间位置和方向
优点： 首先在于它记录的是六维信息，即不仅能得到空间 位置，还能得到方向信息，这一点对某些特殊的应用场合 很有价值。其次是速度快，实时性好，表演者表演时，动 画系统中的角色模型可以同时反应，便于排演、调整和修 改。装置的定标比较简单，技术较成熟，成本相对低廉。 缺点： 在于对环境要求严格，在表演场地附近不能有金属 物品，否则会造成电磁场畸变，影响精度。系统的允许表 演范围比光学式要小，特别是电缆对表演者的活动限制比 较大，对于比较剧烈的运动和表演则不适用。
人体运动捕捉具有广泛的实际应用价值，可应用于工业、农业、 交通、文教卫生和体育等许多行业，特别是在医学、体育科学研究、运动 训练指导、现代影视动画和游戏制作等领域的应用。目前，国内已经建设 的运动捕捉平台有中国科学院计算机技术研究所、北京大学、浙江大学、 中国传媒大学等多家科研机构，中央电视台、国家体育总局、上海市第六 人民医院以及全国各大城市动漫基地分别建设捕捉平台以满足实际应用需 求。
第一类：三轴加速度计（ax、ay、az） 第二类：三轴加速度计 和 三轴角速率陀螺仪 (ax、ay、az和gx、gy、gz)
两类传感器应用，测量围绕三个正交坐标轴的静态和动态的角速 度和加速度
ADI公司
主要产品： 放大器和线性产品、数据转换器、音频和视 频产品、宽带产品、时钟和定时IC、光纤和光通信产品、 接口和隔离、MEMS和传感器、电源和散热管理、处理器 和DSP、RF和IF ICs、开关和多路复用器等等。
1、影视制作
近年，3D技术和计算机仿真技术越来越成熟，极大改变 了影视制作的工作方式。许多电影、动漫和电视剧的制作 过程都采用了运动捕捉与三维重构技术。
电影制作 猩球黎明
阿凡达
动漫制作
影视制作场景视频
1、运动捕捉技术
2、影视制作--阿凡达
2、游戏设计 目前许多大型游戏的开发都已经开始利用动作捕捉 和三维重构技术来使计算机虚拟世界中的人物模型和动作 更加逼真，使虚拟世界与现实世界更加接近。
3、医疗健康
人体运动与人体健康医疗是息息相关的，随着社会 的发展和科技的进步，人们对生活质量的期望和对身体健 康的重视程度也越来越高。运动捕捉技术可以应用于理疗 和健康监护等诸多医疗领域，通过采集病人的病前运动和 康复后运动数据，依据正常人的运动数值对照分析可以得 出康复效果。帮助医生更好的掌握治疗效果。
几种捕捉方式分类
第一类：接触式与非接触式
第二类：图像与数据Fra bibliotek第三类：
第一类
第二类 1、对包含人体运动的图像序列进行提取处理，从而得到 人体的运动信息 2、利用传感器对人体的运动数据采集，进行人体的分析 和研究
第三类：机械式、电磁式、光学式、惯性式
机械式：运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量人体的运动轨迹。 电磁式：运动捕捉由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。 光学式：运动捕捉由在表演者关键部位粘贴上一些主动或者被动 反光的标识点，在捕捉过程中利用多个高频摄像机对标 记点进行检测和跟踪，并通过电脑获得三维人体运动数 据。 惯性式：运动捕捉系统主要依赖地球重力和磁场。
4、体育
体育训练运动捕捉技术可以捕捉运动员的动作，便 于进行量化分析，结合人体生理学、物理学原理，研究改 进的方法，使体育训练摆脱纯粹的依靠经验的状态，进入 理论化、数字化的时代。还可以把成绩差的运动员的动作 捕捉下来，将其与优秀运动员的动作进行对比分析，从而 帮助其训练。
5、运动数据库
a. 非物质文化遗产，是人类文明的象征和宝贵财富。但 是一些依靠口传心授的文化遗产正在不断消失，许多传统 技艺濒临消亡。因此可以依靠运动捕捉技术将其录取保存。 b.机器人的发展是下一个时代特征，机器人是通过模仿人 类的行为动作来运动的，可以将人类运动采集存储，然后 机器通过运动数据库来处理应用
指环王 --- 咕噜
光学设备
拍摄设备
被动标记点
MotionAnalysis 公司是该领域的佼佼者。典型的光学式运动 捕捉系统通常使用 6 ～ 8 个相机环绕表演场地排列，这些相机的视野 重叠区域就是表演者的动作范围。为了便于处理，通常要求表演者穿
上单色的服装，在身体的关键部位，如关节、髋部、肘、腕等位置贴
ax、ay、az和gx、gy、gz
功 能 框 图
SPI和I2C
SPI （Serial Peripheral Interface）串行外设接口，是一 种高速的，全双工，同步的通信总线。它以主从方式工作， 这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至 少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有 基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入）、SDO （数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
谢
谢
惯性动作捕捉全身式Perception legacy
惯性式--动作捕捉头盔
常用的惯性式动作捕捉系统演示图
惯性式
问：MEMS是什么意思
微机电系统，是指可批量制作的，集微型机构、微型传 感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、
通信和电源等于一体的微型器件或系统。
MENS惯性传感器
早期出现过 火柴 人，魂斗罗
特点：
机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动 物体与机械结构相连，物体运动带动机械装置，从而被传 感器实时记录下来。 X-Ist 的 FullBodyTracker 是一种颇 具代表性的机械式运动捕捉产品。
优缺点： 这种方法的优点是成本低，精度也较高，可以做到 实时测量，还可容许多个角色同时表演。但其缺点也非常 明显，主要是使用起来非常不方便，机械结构对表演者的 动作阻碍和限制很大。
ADXL345
ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率 高（13位），测量范围达±16g。数字输出数据位16位二 进制补码格式，可通过SPI或I2C数字接口访问
ADIS16405
内置一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计（还有一个三轴 磁强计），体积小，便于安装和携带。三轴数字加速度计 测量范围 ：±18 g；三轴数字陀螺仪，数字范围调整设 置： ±75°/秒、±150°/秒、±300°/秒
光学式
目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。从 理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相
机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参
数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足 够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的
运动轨迹。
基于LED灯的光学式动作捕捉技术
上一些特制的标志或发光点，称为 "Marker" ，视觉系统将识别和处理 这些标志。系统定标后，相机连续拍摄表演者的动作，并将图像序列 保存下来，然后再进行分析和处理，识别其中的标志点，并计算其在 每一瞬间的空间位置，进而得到其运动轨迹。
优点: 表演者活动范围大，无电缆、机械装置的限制，表演者可以 自由地表演，使用很方便。其采样速率较高，可以满足多数高速运动 测量的需要。Marker 数量可根据实际应用购置添加，便于系统扩充。
I2C （Inter－Integrated Circuit）是由PHILIPS公司开发 的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是
微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。通过串行
数据（SDA）线和串行时钟 （SCL）线在连接到总线的 器件间传递信息。
ADXL345模块实物
特点： 不受外界影响，不存在象声学传感器、光学传 感器受遮挡或环境噪音影响，或象电磁传感器受金属 影响，精度高，如± 1 º 动态条件下所有方向，采样 速率快达数每秒几百至1000次，适合高动态运动，因 为是高度集成芯片模块，尺寸很小、重量很轻，数据 传输方便、简单。 可广泛应用于：机器人、动作捕捉、定位和稳 定、人员导航和跟踪、医疗监测、无人机/陆地/水下 车辆导航、教育和表演艺术、游戏及运动控制、虚拟 现实技术和人体仿真。
人体运动数据捕捉
----生物医学工程专题演习
姓名：祝楠楠 2014/12/6
主线
人体运动
运动捕捉技术应用
几种捕捉方式分类 机械式 电磁式 光学式
惯性式
运动监测仪系统
前景与总结
人体运动
人体是由200多个旋转关节组成的复杂形体，不仅可完成 高度复杂的动作，而且由于人类具有高度智能性，其运动具有很 好的协调性，所以对人体运动的研究一直是机器人设计、智能控 制、人机工程、仿真等领域研究的热点。 运动是以骨为杠杆，关节为枢纽，肌肉的收缩作为动力 而构成的。所以运动系统包括骨、关节及肌肉3个部分。骨、关 节和肌肉还构成了人体的支架和基本形状。
运 动 监 测 仪 系 统
51
430
前景与总结
到目前为止，人体运动捕捉仍然是国内外的热点研究问 题，现有的方法、技术在不同程度上存在一定的局限和不足，因 此从不同的科学角度和不同的应用领域，尚有进一步提高的空间。 运动捕捉技术经过近40年的发展，已在许多研究领域得到了应用， 如表演动画、体育训练与教学、影视和游戏、人体生物力学等。 本文总结了运动捕捉的几种技术特点应用，还是不完全 的综述，需要再继续总结。
缺点: 系统价格昂贵，它可以捕捉实时运动，但后处理（包括 Marker 的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大，适合科研
类应用、电影动漫大型游戏的制作。
惯性式
通过惯性传感器、IMU(惯性测量单元)捕捉表演者运动加速度、 方位、倾斜角等特性。不受环境干扰影响，不怕遮挡。捕捉精 确度高，采样速度高，达到每秒1000次或更高。惯导传感器佩 戴在表演者头上，或通过17个传感器组成数据服穿戴，通过 USB线、蓝牙、2.4Gzh DSSS无线等与主机相联，分别可以跟 踪头部、全身动作，实时显示完整的动作。