三维动作捕捉分析系统
三维步态分析系统的三维步态分析系统的
三维步态分析系统的在运动科学、康复医学以及人体工程学等领域，三维步态分析系统扮演着至关重要的角色。
该系统通过高精度的运动捕捉技术与强大的数据分析软件相结合，为我们提供了深入了解人类行走机制的新视角。
三维步态分析系统的工作原理，简而言之，是通过捕捉人体在行走过程中的动作，将收集到的数据转化为可视化的三维模型。
这一过程不仅展现了步态的动态变化，还能精确量化各个关节的运动角度、力度及速度等关键参数。
1. 运动捕捉设备：通常采用红外线或光学标记技术，跟踪贴在测试者身体关键部位的小标记点。
这些设备可以以每秒上百次的频率捕捉标记点的位置变化，确保了数据的精确性。
2. 力板与测力台：这些设备位于行走路径上，用于测量行走过程中脚部与地面的相互作用力，包括垂直力、前后力和左右力。
3. 数据采集与处理软件：这是系统的“大脑”，负责实时收集运动捕捉设备和力板的数据，通过算法处理，将这些数据转化为具有实际意义的信息。
三维步态分析系统的应用广泛而深远。
在医疗康复领域，它帮助医生准确诊断患者的步态异常，并制定个性化的康复方案。
在运动训练中，教练可以利用该系统优化运动员的技术动作，提高运动表现。
而在产品研发方面，三维步态分析则为鞋类、假肢等产品的设计提供了科学依据。
三维步态分析系统不仅为我们揭示了行走背后的复杂生理机制，更为相关领域的研究与实际应用提供了强有力的工具。
个性化医疗的推进器在个性化医疗日益受到重视的今天，三维步态分析系统为每位患者提供了量身定制的治疗方案。
通过分析个体的步态特征，医生能够更准确地识别出潜在的健康问题，如关节磨损、肌肉不平衡等。
这种精确的评估不仅加快了治疗进程，也提高了治疗效果，让患者更快地回归正常生活。
儿童发展的观察窗对于儿童而言，步态分析是一种监测其运动发育的有效手段。
通过定期进行三维步态分析，家长和医生可以观察到孩子的成长轨迹，及时发现并矫正发育过程中的异常，为孩子的健康成长提供保障。
老年人跌倒预防的利器老年人跌倒是常见的家庭安全隐患。
Codamotion三维动作捕捉系统在步态分析中的应用
Codamotion三维动作捕捉系统在步态分析中的应用作者：张朕来源：《科技资讯》2017年第26期摘要：在视频侦查越来越普及，越来越有效率的今天，分析监控视频中嫌疑人的行走步态特征已经成为侦查破案重要的一环，但是在破案一线工作中，视频中人体运动信息却往往仅凭人的观察和总结，应提供大量的数据实验以及量化标准支撑。
Codamotion三维动作捕捉系统能有效准确的分析人体运动上的规律，总结出人体运动的稳定特征和特定特征，为侦查破案提供有效的数据支持。
关键词：三维动作捕捉步态分析视频监控中图分类号：DF7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（b）-0197-02步态是指人们行走时的方式，这是一种复杂的行为特征。
同时，步态特征又具有较高的稳定性和特定性。
步态特征的分析有着多方面的研究价值，在医疗领域，对于进行康复治疗的人进行步态分析，以确定治愈程度和康复计划的可行性；在运动领域，结合运动生物力学来帮助运动员更高效地进行体育运动、以优化和提高运动成绩；在人身识别方面，虽然现在的识别方法较为先进，例如人脸识别，指纹识别，虹膜识别等，但是步态识别方法在人身识别方法中独具特征——远距离性和隐蔽性等。
还可以结合行为人步态的变化来对足迹特征作出具体的量化分析，对足迹学进行更深入的量化研究。
步态具有唯一性。
早期的医学研究已经证明了步态虽然是一种复杂的行为特征，但具有唯一性。
步态是很难伪装的，即具有稳定性。
本文介绍的在国内外现阶段都属先进的人体三维动作捕捉系统codamotion，对于研究人体行走时上肢和下肢等肢体关节及身体部位对应的变化规律有着独特的优势，为进一步人体运动规律的分析和识别做出基础性分析与分类，以确定具有较高分析价值的关节、肢体部分及其对应的分析策略。
1 实验方法Codamotion系统是世界上较为先进的三维动作捕捉系统，以主动红外捕捉的方式，获取被捕捉物体各环节的动作，提供便捷、高效、精确的三维数据采集，被广泛应用于动作科研分析、步态生物力学研究、临床步态分析、神经行为和感知、人机工程学等各个领域。
VICON动作捕捉教材分析说明
VICON动作捕捉系统培训教材一. VICON动作捕捉系统基本原理及课程简介运动捕捉系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备。
它基于计算机图形学原理,通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将运动物体(跟踪器)的运动状况以图象的形式记录下来,然后使用计算机对该图象数据进行处理,得到不同时间计量单位上不同物体(跟踪器)的空间坐标(X,Y,Z)。
该技术在众多的领域中都有十分广泛的应用。
在体育训练中它可以帮助教练员从不同的视角观察运动员的动作,并且将位置、速度、加速度等数据进行量化处理,使教练员能够有的放矢地纠正运动员的技术动作,从而大大提高系列效果;在动画制作上,它可以轻而易举地制作出各种人物、动物的复杂动作,使动画制作流程变得简捷高效;在医学的康复治疗领域,它可以准确测量并记录下需要肢体康复治疗的病人的各种运动数据,同时可以为医生观察、分析病人的运动提供诸多帮助;另外该系统在步态分析、虚拟现实、运动分析、机器人控制等诸多领域都有着将巨大的应用前景。
二.设备软件配置Vicon设备组件、Vicon IQ动作捕捉软件、MotionBuilder动画软件,工作站级电脑两台。
三. 培训大纲培训计划时间为10天,以下是详细安排:项目细目时间交货,安装,调试根据交货单清点货物Vicon组件安装1天2天Camera的安装调试IQ,MotionBuilder软件安装1天培训见后培训大纲7天验收根据验收标准验收1天培训大纲每天上课时间:上午9:30??11:30下午1:30??4:00一、说明1 本培训计划根据《动作捕捉技术标准》职业模块标准制定。
2 本培训计划是贯彻能力导向的主要体现,也是培训能容的设置原则。
加强技能培训,注重实际操作能力的培养。
二、对受训人员的资质要求熟悉会用以下一种软件:Vicon IQ,Workstation ,MotionBuilder , Maya ,3ds三、动作捕捉技术培训内容模块培训内容说明动作捕捉技术动作捕捉技术概论系统讲述动作捕捉技术的发展过程;应用领域;动作捕捉技术的基本原理;动作捕捉制作流程CG动画概论结合动作捕捉技术介绍CG动画的发展过程;应用领域;制作流程动作捕捉系统的操作动作捕捉软件的基本操作方法;进行一般动作的捕捉练习;进行特殊部位的动作捕捉动作捕捉数据的管理;对捕捉数据进行修复和处理;系统功能;动作捕捉系统维护动作捕捉系统的维护、校正动作捕捉数据的处理模型绑定将动作捕捉数据输出到各个CG软件中去,包括一般动作和脸部动作将动作数据绑定到角色模型实时动作捕捉进行实时动作捕捉练习四、设施条件4.1 设施条件动作捕捉系统足够的动作捕捉空间;良好的暗度动作捕捉软件;实时动作捕捉软件;动作捕捉桥梁软件五、培训方式方法建议培训应采用小班制,以4人一班为宜。
qualisys三维运动捕捉系统人体骨架原理
qualisys三维运动捕捉系统人体骨架
原理
Qualisys三维运动捕捉系统的人体骨架原理主要是通过在人体关键部位设置标记点，并利用特殊设备对标记点的运动轨迹进行捕捉，从而实现对人体姿态和运动的实时监测和记录。
具体来说，该系统首先在人体的重要骨骼关节部位，如脊椎、骨盆、肩部、肘部、膝部等，设置一些特殊的标记点。
这些标记点通常由反光球或红外发射器等光学材料制成，以便于系统进行识别和捕捉。
当人体进行运动时，这些标记点会随着骨骼的运动而移动。
Qualisys三维运动捕捉系统通过高速摄像机对标记点的运动轨迹进行捕捉，并将这些信息转化为数字信号。
系统内部软件对这些数字信号进行处理和分析，计算出每个标记点的空间位置和姿态，从而得出人体的运动状态和姿势。
通过将多个标记点的数据整合，系统可以构建出人体的骨架模型，准确反映人体的运动情况。
此外，系统还可以对数据进行实时处理，将运动信息反馈给用户，帮助他们更好地了解自己的运动状态和姿势。
Qualisys三维运动捕捉系统的人体骨架原理具有高精度、高稳定性和实时性的特点，因此在人体运动科学研究、康复医疗、体育教育和运动训练等多个领域得到广泛应用。
该系统可以帮助研究人员更好地理解人体运动的规律和机制，为运动员提供科学的训练指导和康复治疗提供有力的支持。
同时，它还可以应用于虚拟现实、人机交互等领域，为用户提供更加真实和沉浸式的体验。
手功能三维动作捕捉分析系统
手功能三维动作捕捉分析系统用途：手在人日常生活、工作中发挥重要作用。
我国上肢残疾并伴功能障碍者超过400百万人，绝大部分为手功能障碍。
此外临床因截肢、骨折、周围神经损伤、中枢神经损伤等引发的手部疼痛和瘫痪发生率较高。
手的感觉、运动功能障碍将严重影响患者的生活质量，同时给患者家庭和社会带来沉重的负担。
本产品通过三维捕捉技术，镜像患者手功能状态，给予准确的评估，指导患者应用有效的康复技术进行康复训练。
能大大改善患者手感觉、运动功能障碍，降低致残率，提高患者的生活质量；将会减少社会对这些患者的支出（减少了医疗费用，护理费用，社会助残费用，家庭成员误工费用，残疾人用具费等），同时使工作年龄段的患者更多的重返工作岗位，变为生产力，所以既有较好的社会效益又有良好的经济效益。
镜像疗法：镜像视觉反馈作为直接的中枢刺激手段，具有较好刺激靶向性，能特定地激活大脑运动、感觉皮层，达到康复治疗目的。
双侧上肢训练：大脑皮质间抑制的正常化、开发同侧运动通路及神经反馈有关，对于双手协调性运动和单侧运动中患手的表现有较好疗效。
运动想象疗法：通过视觉和听觉回路的主动式想象，以接受认识再接受到认识的循环往复过程，进行强化训练，以增强患者的感觉信息回路传输到大脑信号，调节病变受损的神经突触功能，使其活化，并促使再生，在训练过程中始终贯穿模拟想象运动。
虚拟现实技术：提供虚拟场景和虚拟对象并允许用户和虚拟对象间进行交互式操作，实现逼真的视觉、触觉等反馈信息，目前将虚拟现实游戏引入脑卒中患者的功能训练。
镜像疗法：镜像视觉反馈作为直接的中枢刺激手段，具有较好刺激靶向性，能特定地激活大脑运动、感觉皮层，达到康复治疗目的。
双侧上肢训练：大脑皮质间抑制的正常化、开发同侧运动通路及神经反馈有关，对于双手协调性运动和单侧运动中患手的表现有较好疗效。
运动想象疗法：通过视觉和听觉回路的主动式想象，以接受认识再接受到认识的循环往复过程，进行强化训练，以增强患者的感觉信息回路传输到大脑信号，调节病变受损的神经突触功能，使其活化，并促使再生，在训练过程中始终贯穿模拟想象运动。
三维运动采集与分析系统
Qualisys三维运动采集与分析系统Qualisys三维运动采集与分析系统由数台数字运动捕捉摄像机、分析软件、获取单元、校准设备、标记球和设备固定装置组成，可与测力台、肌电等外设进行同步测试。
Qualisys三维运动采集与分析系统可选择超高速红外摄像机，拍摄速度可达10000Hz，能精确捕捉高速运动物体的轨迹，并进行相关技术参数分析。
软件包含QTM数据管理软件，支持Visual 3D软件分析功能，可以提供：数据输出、模型建立、运动轨迹、步态分析及结果报告打印。
该系统在人体运动科学研究、康复医疗、体育教育和运动训练等多个领域得到广泛应用。
系统特点：∙镜头采样频率可达10000Hz，既可用红外采集人体或物体的运动轨迹，也可采集视频影像（独有特点）。
∙红外高速镜头具有红外采集和高速视频采集双重功能，根据实际情况可设定镜头功能（独有特点）。
∙镜头内置显示器，128 X64 高对比度OLED，可独立显示镜头标号、标记数量、标记密度及标记质量等信息（独有特点）。
∙无线红外镜头与监控电脑工作台可进行数据的无线传输，距离约30-50米，无需数据线连接（独有特点）。
∙专业亚像素CMOS高科技技术。
∙支持实时的数据采集和传输。
∙支持无限多的镜头连接。
∙镜头之间连接采用串联方式，不需要转接器。
∙同一镜头既支持被动标记物采集，也支持主动标记物采集，可用于室内和室外测试（独有特点）。
∙标定系统体积小，便于携带，标定方法简便快捷。
∙系统采集运动的动力学参数、EMG波形和测力台数据到QTM软件，同步呈现。
∙可调整镜头光圈和焦距，镜头无风扇静音设计。
QTM是Qualisys的系统操作软件，是在Windows基础上开发的运动采集软件，可以使用户简单方便的实现2D和3D动作捕捉。
与Oqus镜头一起，QTM准确实现用户2D、3D和6DOF实时数据浏览。
∙中英文操作软件∙采集原始数据，最真实地反映情况。
∙采集系统的接口建立在一个特有的开放的软件平台之上，使用者可以根据要求来进行自定义，加入所需要的功能，并可运行现在流行的各种脚本语言来自行编写脚本，例如C++, Delphi, Visual Basic和Java等。
3D动作捕捉系统产业发展现状应用领域研究报告
3D动作捕捉系统产业发展现状应用领域研究报告随着科技的不断发展，3D动作捕捉技术在各个领域中的应用越来越广泛，成为了各行各业中不可或缺的重要工具之一。
本文将结合行业现状和未来趋势，对3D动作捕捉技术的应用领域进行研究分析。
一、产业发展现状1.1 产业背景3D动作捕捉技术是指通过专门的设备对人、物体等进行运动捕捉，将其转化为3D数字模型，并通过软件进行处理、编辑，用于游戏、电影、动画制作、医疗、体育、模拟训练、虚拟现实等多个领域。
目前，随着互联网、游戏、影视等产业的高速发展，3D动作捕捉技术逐渐成为这些产业中的关键技术之一，并逐步深入到制造、安防、医疗等多个领域，成为了不可或缺的工具和应用。
1.2 应用领域（1）游戏制作游戏中的角色设计是游戏体验的重要组成部分，通过3D动作捕捉技术可以对游戏中的角色进行逼真的动作捕捉，使角色在游戏中表现更加自然，提升游戏的震撼性和真实性。
（2）电影动画制作在电影、电视剧、动画等领域，3D动作捕捉技术可以实现对演员或角色的表演动作进行捕捉，并将其自然地与电影、电视剧、动画等载体完美结合。
同时，3D数字模型还可以进行特效制作，让影片更加逼真。
（3）医疗领域运动捕捉技术在医疗领域中的应用领域主要是辅助病人康复和训练。
通过3D动作捕捉技术，医生可以捕捉患者的运动姿势，进行运动训练，对一些疾病的康复医学进行有效的治疗。
同时，也可以使用运动捕捉技术对医学教育中的解剖学和生理学进行教育演示。
（4）虚拟现实虚拟现实技术是一种将人类的感官体验导入到虚拟空间中的技术，其中3D动作捕捉技术是实现虚拟现实场景的关键技术之一。
通过运动捕捉技术，虚拟现实场景中的真实性可以更加逼真，用户体验也会更加优良。
1.3 产业趋势当前，随着人工智能和机器学习的不断进步，3D动作捕捉技术正在不断创新，未来将给各领域带来更多的新的应用。
同时，对于动作捕捉技术来说，实时捕捉的应用需求正在不断增加，相应地动作捕捉技术必须满足实时性要求。
Vicon三维运动捕捉系统在人体运动分析中的应用
１ 研究 目的
几乎所有的体育运动都由身体动作组成。 奥运会 中的许多项 目成绩的好坏也受肢体动作质量的影响。 以跑步为例 ， 符合运动员 自身身体特点以及运动要求的肢体动作 （ 摆臂 、 步频 、 步幅等 ） 不仅能提高短 ， 跑运动员的运动成绩 ，也能使参加中长距离运动的运动员降低运动过程中的能量消耗 ，从而有更多的能 量用于最后的冲刺。虽然足球和篮球等运动项 目对跑步动作的规范没有严格要求 ，但同样需要降低跑步
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点等 ） 则缺乏系统科学 的研究” 。 虽然文献【 对短跑技术分析包括 了关节运动角度范围等参数 ， ３ 】 但并没
收稿 Ｈ期 ：２０ —０ —０ ０７ ３ ２
作 者简介 ：罗逸 苇 （１７ 一 ） ，硕上 ，讲 师。研究方 向：运动牛物力学。 ９ ７ ，男
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三维动作捕捉分析系统
美国魔神公司是全球最大的以光学动作捕捉系统为基础的高性能电脑生产商，专业为用户提供3D光学动作捕捉系统。
Motion Analysis 为行业用户提供首选的动作捕捉系统。
实时功能使用户可以在同一时间观察到目标某个细微动作。
强大的功能、简单的安装、方便的操作和精准的测量使得 Motion Analysis 公司数字捕捉镜头成为动作捕捉的标准配置。
系统精度高达0.1mm，并且无线，不放光、不发热、无辐射、耐压、耐磨、中/英文操作界面。
它可以进行最精确的运动捕捉，六自由度测量，微动测量，三维平台运动测量。
Raptor系
列已突破了技术难关，成为了全球唯一可在室内、室外及日光直射条件下使用的系统。
成熟的Motion Analysis数字影像捕捉分析系统已经为全球近千用户提供了完善的解决方案，涉及运动分析、动画制作和工业测量与控制等广泛领域。
应用领域
●步态分析
Motion Analysis数字影像捕捉分析系统在步态分析上的应用体现了技术发展的最高水平，病人走动时，系统可以实时地进行数据采集、分析并以三维动画的形式进行展示。
同时，Motion Analysis系统还可以与测力台、表面肌电等输出模拟信号的设备进行同步。
结合OrthoTrak、SIMM等软件，可以同时对受试者的步态、肌肉长度、表面肌电、受力等数据进行分析。
●运动分析和运动医学
Motion Analysis能够给用户在许多方面提供准确的分析或者评估。
如：提高运动成绩、预防损伤、状态恢复、运动装备/康复治疗装备等。
基于Motion Analysis提供的准确数据，教练、队员、队医、康复师能更加有效地制定训练计划、治疗方法和康复原则。
●理疗康复
Motion Analysis系统可以提供一个没有任何约束也无限制的动作采集环境。
无论在脊柱紊乱还是功能评定方面，Motion Analysis系统都可为用户提供迅速简洁的解决方案。
●假肢与矫形
●神经系统
●产品设计与开发
●医疗机器人技术
●虚拟现实
●人工智能、模式识别
●人机工效学
●电影艺术
电影制作者是使用Motion Analysis系统的先驱，大量特技采用Motion Analysis系统进行采集制作。
全球80％的动画、游戏制作工作室都选用Motion Analysis系统。
美国影城-好莱坞已经建立了一个基于Motion Analysis系统并且有16镜头的工作室。
部分影片：《猩球崛起》、《阿凡达》、《魔戒》、《黑客帝国》、《我，机器人》、
《最终幻想》
●电视
Motion Analysis系统用于电视制作，能在大量节约资金和时间的前提下增加电视片断的真实感和艺术性。
现在，系统广泛应用于单人动作、多人动作以及面部表情的采集制作。
●游戏
超过150款世界上最流行的游戏是应用Motion Analysis系统采集制作，其中包括史克威尔(Square)、科纳米(Konami)、南宫梦(Namco)等著名游戏厂商。
●工业测量与控制
●工业研究
●机器人控制
●生产线控制
●军事
●虚拟工业设计
●震动分析。