Qualisys光学动作捕捉系统--说明书(中文版)
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。
PhaseSpace主动式光学动作捕捉系统--说明书(中文版)
PhaseSpace动作捕捉系统是一个实时的运动捕捉系统,它能够实时的捕捉到目标的移动，因为在每中都使用了现场可编程门阵列(FPGA)以及数字信号处理器(DSP’s)。
在动作捕捉过程中,PhaseSp 捕捉系统使用多镜头对多个LED做3角测量，获得具体的位置信息,在10米的范围时系统的解析度10毫米，系统由多个CCD摄像头组成.每秒对每个LED扫描480次。
PhaseSpace动作捕捉系统利用其具有专利技术的硬件和软件来进行复杂的运动捕捉，其依靠其先术与计算机处理能力来获得比现有的其他光学运动捕捉系统更高的品质(包括系统解析度,速度,测等)。
系统的设计重点强调了改进动作捕捉的处理.业内现有系统的空间分辨率水平一般为1000*1000，统的分辨率大约为3600*3600；业界的瞬间清晰度水平为120祯每秒，而该系统的瞬间清晰度水平达祯每秒；被测目标为主动发光模式并具有每个目标自身独有的ID，这种模式使得该系统可以同时个被测目标,而业界的平均水品仅为48个，最重要的是,每个镜头都带有嵌入式的处理器可以实时得的数据，这种配置使得用户可以不用购买昂贵的处理服务器,而且也更有利于系统的平衡。
在增的同时也增加了同样多的处理器，不会影响到系统整体的处理能力,也为今后的升级带来了方便。
PhaseSpace动作捕捉系统包括4个组成部分：LED模块,摄像头,处理硬件以及软件，每个部分都是模在设计和分派任务两个方面都做了仔细的考虑，整个系统在使用过程中的维护和后期的升级都非常PhaseSpace硬件1.LED基站这个2.4 Ghz的无线收发器可以同步LED控制器和服务器,并输出同步信号,包括:GEN-LOCK and IRIG-B.尺寸: 5" x 3" x 1.2"重量: 0.3lbs2.脉冲镜头2个16-bit动态范围的线性探测器带有3600x3600光学解析度(12兆像素).嵌入式处理器处理后的像素可以达到30,000x30,000, 每秒480祯.尺寸: 4.25" x 3.62" x 2.17"重量: 0.5lbs3.LED控制器包含电池RF无线收发器和微处理器,可控制1-64个LED,连续工作时间可达2到4个小时,最长可达8个小时.系统最多可支持同时使用4个控制器尺寸: 5" x 2.75" x 0.85"重量: 0.2lbs4.LED频率为30到480Hz. 高亮红色LED, 可以定制红外,蓝色,绿色或者黄色.尺寸: 0.8" x 0.55" x 0.125"重量: 0.01lbsPhaseSpace动作捕捉特性1.独特性能够实时获取多达120个LED主动标志点的运动轨迹。
影视实训室光学运动捕捉系统配置表
1280X1024像素分辨率(HXV)
1-10,000Hz捕捉频率
500Hz全尺寸捕捉频率
>10,000Hz最大捕捉频率
10bit灰阶深度GreyscaleDepth每个摄像机最大捕捉点数500无限制摄像机最大可遮隐范围256层摄像机滤镜层数0-1000镜头阀值可调节级数摄像机输出模式为圆点灰阶18-35mm标配镜头(SLR)
存储：64GSSD固态硬盘（系统盘）
2*500GSATA2/7200转企业级硬盘
显卡：NvidiaQuadroFx3800lGB∕DDR3∕256bit专业图形显
★显示器：2个24寸宽屏液晶显示器（双显）
声卡：独立的7.1高保真音频输入、输出卡
网卡：2*IOOOMintel网卡
光驱：16XDVD-RWSATA
★可同时进行全身,面部及手部的动作捕捉并实时采集
★独立的网络传输线和电缆装置
支持通过EagleHUb的电源供给方式PowerSupply通过红外镜头的外部高速序列显示界面
Ethernet（工业标准）及PowerLemo的连接器类型
不需要同步硬件和扩展同步连接系统
5.MotionAnalysis动作捕捉系统专用安装支架和云台夹具等8套
小型光点工具包
★2.MotionAnalysis动作捕捉系统专用特制捕捉套装(S/M)1套
提供不同大小的型号；
无反光面料、高弹性；
附带尼龙搭链材料
★3.MotionAnalysis动作捕捉系统坐标标定尺及其他附件工具箱1套
1
高精度空间坐标标定尺一一L型标定尺；
高精度空间坐标标定尺一一T型标定尺；
红外感光标定球；
纸基双面不干胶带,低反射布基单面胶带；
偏瘫患者下台阶过程下肢生物力学特征分析
偏瘫患者下台阶过程下肢生物力学特征分析周鲁星;孟庆华;刘文红;张楠;崔帅琦;刘姣【期刊名称】《医用生物力学》【年(卷),期】2024(39)1【摘要】目的对比分析偏瘫患者以不同方式下台阶过程中下肢生物力学特征,为降低患者下台阶过程中的跌倒风险提供理论依据。
方法选取10名正常人和20名符合要求的偏瘫患者,使用Qualisys动作捕捉系统和Kistler三维测力台对受试者下台阶过程中的运动学和动力学数据进行收集,分析其在下台阶过程中的生物力学特征和跌倒风险。
结果相较于正常人和先用健足下台阶(steps on the healthy side,SHS),先用患足下台阶(steps on the affected side,SAS)时,患侧下肢各关节屈伸活动幅度较小;SHS降低了健侧膝关节屈伸活动幅度,患侧下肢各关节屈伸活动幅度较SAS大;SAS下台阶左右方向地面反作用力(ground reaction force,GRF)曲线变化与正常人较为一致,患侧落地瞬间垂直GRF最大为1.05倍体重,健侧为1.25倍体重,低于正常人(1.5倍体重);SHS下台阶健侧落地瞬间最大垂直GRF为1.85倍体重,高于SAS和正常人。
结论相较于SAS,患者使用SHS下台阶患侧关节活动幅度和落地瞬间垂直GRF较大,更难掌握。
SAS更符合偏瘫患者下台阶的生物力学特征。
【总页数】7页(P125-131)【作者】周鲁星;孟庆华;刘文红;张楠;崔帅琦;刘姣【作者单位】天津体育学院运动健康学院;天津体育学院体育经济与管理学院;天津市运动损伤与康复虚拟仿真实验教学中心;中国人民解放军联勤保障部队天津康复疗养中心【正文语种】中文【中图分类】R318.01【相关文献】1.空气压力波辅助血栓通、抗血小板治疗对脑卒中后下肢偏瘫患者偏瘫症状及下肢血流的影响2.中风偏瘫步态的生物力学及其运动学特征分析3.不同速度正向单摇双脚跳绳支撑期下肢及下肢各关节运动生物力学特征分析4.篮球专项研究生变向动作的下肢生物力学特征分析5.下肢智能反馈训练系统对脑卒中后下肢偏瘫患者下肢运动功能的影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
qualisys traqr 光学同步原理
Qualisys TraQR 是一款高精度运动捕捉系统，它利用光学同步原理来实现对运动物体的精确追踪和分析。
光学同步原理在运动捕捉系统中的应用主要包括以下步骤：
1. 红外标记点（Marker）：
- 在被追踪的物体上粘贴或穿戴带有反射材料的标记点。
这些标记点能够反射特定波长的红外光。
2. 红外光源：
- Qualisys TraQR 系统包含多个红外光源，它们会发出红外光照射到标记点上。
3. 高速摄像头：
- 系统配备多个高速摄像头，这些摄像头专门设计用于捕捉反射回来的红外光。
4. 时间同步：
- 为了确保所有摄像头在同一时刻捕获图像，系统采用了一种称为全局快门的技术。
全局快门意味着所有像素在同一时间开始和结束曝光，这样可以消除由于逐行扫描造成的不同像素间的时间延迟。
5. 图像采集与处理：
- 每个摄像头独立捕获标记点反射的红外光，并将图像数据传输到中央处理器。
6. 三维重建：
- 中央处理器通过复杂的算法分析各个摄像头接收到的图像数据，计算出每个标记点在三维空间中的精确位置。
7. 系统同步：
- 为了保证整个系统的精确同步，Qualisys TraQR 系统可能还采用了硬件和软件级别的同步机制。
例如，使用精准的时钟信号或者专用的同步协议来确保所有摄像头和数据采集设备在同一时刻开始和停止工作。
通过上述光学同步原理，Qualisys TraQR 能够实时、高精度地追踪和记录运动物体的位置和运动轨迹，为运动分析、生物力学研究、虚拟现实等领域提供准确的数据支持。
光学动作捕捉中缺失标记重建方法研究
光学动作捕捉中缺失标记重建方法研究*王云龙1,2,吕游3,穆治亚3(1.黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨150020；2.黑龙江省科学院智能制造研究所，黑龙江哈尔滨150090;3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要:光学动作捕捉技术是一种常用的动作捕捉方法，目前已经在各个行业内广泛应用。
尤其是在体育竞技领域，已经成为了不可或缺的训练辅助手段。
在光学动作捕捉中，最常见的问题是缺失标记，可能由外部遮挡、身体自遮挡或信号丢失等原因造成。
对于缺失标记问题，在以往的研究中要么需要舍弃缺失的标记，要么需要大量后处理工作来恢复缺失标记。
针对这种情况，本文提出一种用于光学动作捕捉中缺失标记的重建方法，该方法使用卡尔曼滤波框架，结合运动数据来预估缺失标记点的位置，实时重建人体运动模型。
实验结果证明该方法能够快速有效的恢复缺失标记，重建人体运动。
关键词:光学动作捕捉；缺失标记；运动重建中图分类号：TP391.41文献标识码:A文章编号:1003-7241(2021)004-0116-04Reconstruction of Missing Markers in Optical Motion CaptureWANG Yun -long 1,2,LV You 3,MU Zhi -ya 3(1.Institute of Advanced Technology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150020China;2.Institute of Intelligent Manufacturing,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150090China;3.Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033China )Abstract:Optical motion capture technology is a very common motion capture method,which has been widely used in various in-dustries.Especially in the field of sports competition,it has become an indispensable auxiliary means of training.In opti-cal motion capture,the most common problem is missing markers,which can be caused by external occlusion,body self-occlusion,or signal loss.For the problem of missing tags,in previous studies,either the missing tags need to be dis-carded or a lot of post-processing work is needed to recover the missing tags.In view of this situation,this paper proposes a reconstruction method for missing markers in optical motion capture,which uses the Kalman filter framework,com-bines with the motion data to estimate the position of missing markers and reconstruct the human motion model in real time.Experimental results show that the method can quickly and effectively recover the missing markers and reconstruct the human movement.Key words:optical motion capture;missing mark;sport reconstruction*基金项目：黑龙江省2019年度省院合作专项（编号YS19A19）收稿日期:2020-09-091光学动作捕捉技术光学动作捕捉技术可分为主动式和被动式。
光学动作捕捉解决方案(3篇)
第1篇摘要：随着科技的发展，光学动作捕捉技术逐渐成为计算机图形、虚拟现实、电影制作等领域的重要技术之一。
本文将详细介绍光学动作捕捉技术的原理、系统组成、应用领域以及解决方案，旨在为相关领域的研究者、开发者提供有益的参考。
一、引言光学动作捕捉技术是一种通过光学传感器捕捉物体运动轨迹的技术，具有非接触、高精度、实时性强等特点。
在计算机图形、虚拟现实、电影制作等领域，光学动作捕捉技术被广泛应用于角色动画、运动分析、虚拟试衣、虚拟仿真等方面。
本文将详细介绍光学动作捕捉技术的解决方案。
二、光学动作捕捉技术原理光学动作捕捉技术基于光学原理，通过捕捉物体表面上的标记点，分析标记点之间的相对位置和运动轨迹，从而实现对物体运动的捕捉。
具体原理如下：1. 光源发射光线：光学动作捕捉系统中的光源发射出光线，照射到被捕捉的物体上。
2. 标记点反射光线：物体表面上的标记点反射光线，经过光学传感器接收。
3. 光学传感器捕捉信息：光学传感器将接收到的光线信息转化为电信号，并进行分析处理。
4. 运动轨迹计算：通过分析标记点之间的相对位置和运动轨迹，计算出物体的运动参数。
三、光学动作捕捉系统组成光学动作捕捉系统主要由以下几部分组成：1. 光源：用于发射光线，照亮被捕捉的物体。
2. 标记点：固定在物体表面，用于反射光线。
3. 光学传感器：用于捕捉标记点反射的光线，并将光线信息转化为电信号。
4. 数据处理单元：用于分析处理光学传感器捕捉到的信息，计算物体的运动参数。
5. 软件系统：用于控制整个系统的运行，并对捕捉到的数据进行处理和分析。
四、光学动作捕捉应用领域光学动作捕捉技术在以下领域具有广泛的应用：1. 计算机图形：用于角色动画制作、虚拟现实、增强现实等。
2. 电影制作：用于动作捕捉、特效制作等。
3. 运动分析：用于运动员动作分析、康复训练等。
4. 虚拟试衣：用于在线试衣、服装设计等。
5. 虚拟仿真：用于飞行模拟、军事训练等。
五、光学动作捕捉解决方案1. 系统设计（1）选择合适的系统架构：根据应用需求，选择单相机或多相机系统架构。
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。
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Qualisys光学动作捕捉系统
Qualisys光学动作捕捉系统在全球拥有众多用户群体，1989年至今，在全球35个国家安装使用已超过700多套。
Qualisys动作捕捉系统是世界上唯一同时支持主动式和被动式动作捕捉的光学式动作捕捉系统,还支持水下捕捉的动作捕捉系统。
Qualisys光学动作捕捉系统使用高速摄像机来精确捕捉带有主动或被动标记点的可测量物体的运动。
该技术可以准确、可靠、实时地将高质量的数据传送给使用人员。
强大的软件分析工具使对基本动作的计算（如速度、加速度、旋转、角度）变得简单，目前光学动作捕捉已经被广泛接受并应用在全球各个领域。
它让使用其他方式难以测量的动作捕捉变得简单。
Oqus 500高速视频动作捕捉摄像机为Qualisys动作捕捉系统提供了一个新的平台，除了精密度和实时标记以外，该像机还能录制高速度、高分辨率的视频。
此双重功能性为全新的应用领域开启了一扇大门。
Qualisys第三代高质量像机，装置了独特的实时计时器。
Oqus 500高速视频动作捕捉摄像机主要特色:
●高速运动捕捉
●高速视频
●传感器分辨率：0.3，1.3，像素4M
●与网络实时
●适合于较低滞后时间的体系机构
●无拍摄限制
●无标记限制
●防水机架
●无风扇，无噪音
●便携式或固
QTM是Qualisys 动作捕捉系统特有的跟踪管理软件，用于和任何型号的Qualisys像机进行无缝的结合，确保快速和准确的数据。
用户可以使用该系统实时的进行2D, 3D和 6DOF运动的捕捉，将延迟降到最低。
QTM可以满足具有丰富经验使用者的所有先进性应用要求，包括从医药学方面到生物工程学。
它不仅能够和强电金属和 EMG设备的无缝结合并同步，还能够将数据及时的导入到第三方软件中，从而促使QTM成为最流行的艺术软件。
QTM 以先进的数据运算法则为基础，确保了高速，高准确和低延迟特色：
●2D/3D/6DOF 数据跟踪
●标记点和高速视频数据
●实时数据流
●最低延迟 6ms
●自动标记点识别
●被动和主动的标记点
●视频覆盖图
●可扩展的系统
Qualisys 光学动作捕捉系统优势
1.同时支持主动式和被动式的光学动作捕捉系统
在新加坡的Republic Polytech室外游泳池中安装了 8个水下拍摄系统。
该系统用来测量游泳运动员的手掌旋转动作，从而分析其对游泳速度和整体性能的影响。
该研究结果用来训练参加2010年青年奥运会的新加坡年轻运动员。
2.全无线通信
采用先进的无线传输方式，使用起来更加灵活。
在系统中所有相机都装备WLAN，且同时装备一个电池组，整个系统就完全实时无线操作。
是目前市场上唯一能完全无线操作的系统。
3.适用于室外的超大范围捕捉
当应用于室外或者大范围的动作捕捉时，Qualisys光学动作捕捉系统采用主动LED发光标记点来完美实现。
4.无拍摄限制
Qualisys 动作捕捉系统稳定性极强，系统的运行状态不受捕捉时间、动作难度和幅度的限制。
5.操作简单便捷
Qualisys 光学动作捕捉系统在相同的捕捉精度情况下，做到了操作的最简单化，从系统校准、动作捕捉到数据处理各个环节，只需要一人完成，花费时间短，极大的提高了系统效率。