人體動作捕捉分析系統(tǒng)，18618101725（微信同），QQ：736597338 ,信箱slby800@163.com
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●集各家之長為我所用：支持并提供廣泛市面上幾乎所有動作、運(yùn)動硬件
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●能夠?qū)⒛难芯哭D(zhuǎn)化為您自己的臨床、教學(xué)、人體工程學(xué)或運(yùn)動應(yīng)用
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●全套、完整的多多尺度的生物力學(xué)研究和康復(fù)軟件
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●根據(jù)需求一站式靈活選配，滿足各種運(yùn)動與動作捕捉、監(jiān)測、分析
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●提供更加化、系統(tǒng)化的運(yùn)動動作捕獲分析數(shù)據(jù)（包括骨骼、肌肉、血管、神經(jīng)以及外部刺激等）
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●完整的一站式交鑰匙3D動作捕捉分析系統(tǒng)：集成所有市面主流動作、運(yùn)動硬件之長，系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)深挖、分析、整合。
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●支持從廣泛的硬件（所有市面主流動作、運(yùn)動硬件）進(jìn)行實(shí)時采集。
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●使用測力臺、手傳感器、EMG、眼動追蹤、視頻、EEG、虛擬現(xiàn)實(shí)、觸覺和模擬數(shù)據(jù)同步采集運(yùn)動數(shù)據(jù)，簡化采集和分析。
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●通過原始或處理數(shù)據(jù)的圖形顯示提供即時回放。
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●無需編程工作——從設(shè)置到數(shù)據(jù)收集再到分析，操作可以通過單選按鈕和下拉菜單完成。
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●提供跨各種硬件系統(tǒng)的通用軟件平臺，可取各家之長、更高性價(jià)比。
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●廣泛的功能和能力的多樣性，支持各種應(yīng)用程序。
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●市場上的數(shù)據(jù)采集、分析和可視化系統(tǒng)可測量人體運(yùn)動、動作的所有方面。
基礎(chǔ)硬件：motionmonitor可集成各種捕捉硬件的系統(tǒng)裝置及完全同步采集分析多源數(shù)據(jù)的軟件
支持各種捕捉技術(shù)：確保技術(shù)性價(jià)比
支持各種外圍設(shè)備：實(shí)現(xiàn)人體動作捕捉分析所有方面
一站交鑰匙式服務(wù)：避免處理多個供應(yīng)商的麻煩，MotionMmonitor支持團(tuán)隊(duì)一鍵式呼叫將解決硬件和軟件相關(guān)問題：
典型應(yīng)用簡介：
1、生物力學(xué)與生命科學(xué)
二、神經(jīng)科學(xué)與運(yùn)動控制
三、康復(fù)與人體工程學(xué)：
動作捕捉技術(shù)
目前主流的步態(tài)分析技術(shù)主要有以下幾種：基于計(jì)算機(jī)視覺的人體步態(tài)捕捉與分析、基于慣性傳感器的人體步態(tài)捕捉與分析、基于無線信號的人體步態(tài)捕捉與分析?；谟?jì)算機(jī)視覺的人體步態(tài)捕捉又分為基于紅外攝像頭、基于2D攝像頭、基于3D深度攝像頭等多種。上個世紀(jì)的技術(shù)路線還有基于機(jī)械式的步態(tài)捕捉。其他的技術(shù)路線還有基于電磁式的步態(tài)捕捉。
雙目立體視覺即使用兩個2D平面攝像頭。兩個平面攝像頭獲得兩幅圖像，通過兩幅圖像算出深度信息。飛行時間即由雷達(dá)芯片發(fā)射出紅外激光散點(diǎn)，照射到物體后反射回雷達(dá)芯片的時間，由于光速已知，發(fā)射返回時間已知即可測量出攝像頭距物體的距離， 。結(jié)構(gòu)光是攝像頭發(fā)出特定的圖案，當(dāng)被攝物體反射回這一圖案時，深度攝像頭再次接收這一圖案，通過比較發(fā)射出的圖案和接收的圖案從而測量出攝像頭距離被攝物體的深度信息。3D深度攝像頭方案對比如表1-1所示。
表1-1 3D深度攝像頭方案對比
基本原理是首先找到圖像中移動的物體，然后會對移動的物體進(jìn)行深度評估，識別出人體的部位，然后將其從背景環(huán)境中分割出來。分割之后要做的工作就是模式匹配，將其匹配到骨骼系統(tǒng)上。算法流程如圖1-7所示。
利用2D攝像頭實(shí)現(xiàn)3D運(yùn)動軌跡的捕捉是目前的技術(shù)研究。2D攝像頭即平面攝像頭，沒有深度信息。目前基于2D攝像頭的動作捕捉主要采用卷積神經(jīng)網(wǎng)路（CNN）將稀疏的2D人體姿態(tài)凸顯檢測的原理。但是此種捕捉方案需要長時間的運(yùn)算，并不適合實(shí)時的運(yùn)動分析，且輸出精度低?；?D攝像頭的動作捕捉目前可以捕捉人體局部的運(yùn)動姿態(tài)，且捕捉之間需要采集大量的數(shù)據(jù)樣本作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。2D攝像頭在深度信息的預(yù)測上存在著偏差，任何一點(diǎn)錯誤的數(shù)據(jù)都會導(dǎo)致很大的偏差，穩(wěn)定性*差。的挑戰(zhàn)在于攝像頭的遮擋以及快速的運(yùn)動都是2D攝像頭很難追蹤到的。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要任何的穿戴，且所需要的2D攝像頭觸手可得，成本*低，這對大眾化的應(yīng)用是一個不錯的選擇。利用2D平面攝像頭的姿態(tài)捕捉應(yīng)用如圖1-9所示。
基于MEMS慣性傳感器的動作捕捉系統(tǒng)在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，包括虛擬現(xiàn)實(shí)[7]、運(yùn)動訓(xùn)練[8]、生物醫(yī)學(xué)工程[9]和康復(fù)[10][11]。因?yàn)樗鼈凅w積小、重量輕、價(jià)格合理[12][13][14]。
慣性動作捕捉系統(tǒng)主要是將慣性傳感器綁定在人身體主要骨骼上，如足、小腿、大腿，實(shí)時測量出每段骨骼的旋轉(zhuǎn)，利用正向運(yùn)動學(xué)（Forward kinematics，F(xiàn)K）和反向運(yùn)動學(xué)（Inverse kinematics，IK）實(shí)時推導(dǎo)計(jì)算出整個人身體的運(yùn)動參數(shù)。慣性動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)勢在于他是一種無源的動作捕捉系統(tǒng)，不需要借助任何外部信息，即不受外界環(huán)境的干擾。缺點(diǎn)則是由于慣性傳感器普遍存在累計(jì)漂移會使慣性系統(tǒng)無法測量出運(yùn)動的位移。其全身穿戴效果如圖1-10所示。
慣性傳感器主要包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)。其中加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)多采用MEMS形式，所以稱之為MEMS慣性傳感器。三軸加速度計(jì)可以測量載體的三個軸向上的加速度，是一矢量，通過加速度我們也可以計(jì)算出載體靜止時的傾角。三軸陀螺儀可以測量出載體的三個軸向上角速度，通過對角速度積分我們可以得到角度， 。三軸磁力計(jì)可以測量出周圍的磁場強(qiáng)度及與地球磁場的夾角。通過融合加速度、角速度、磁力值的數(shù)據(jù)我們可以精準(zhǔn)的得到載體的旋轉(zhuǎn)。融合后的數(shù)據(jù)一般用四元數(shù)或歐拉角來表示。其中四元數(shù)形式如 ，歐拉角包含俯仰角（Pitch）、橫滾角（Roll）、偏航角（Yaw）。得到載體的旋轉(zhuǎn)后再擬合各個骨骼的運(yùn)動，從而計(jì)算出穿戴部位的運(yùn)動姿態(tài)。通過對加速度、角速度的積分可以測量出穿戴者的步速、步距、步長等參數(shù)。上的MEMS慣性動作捕捉系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)公司國外有荷蘭Xsens、國內(nèi)的北京孚心科技公司等。綜述其原理如圖1-11所示。
基于MEMS慣性傳感器的動作捕捉系統(tǒng)的步態(tài)分析有很大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在由于慣性動作捕捉系統(tǒng)采用的是MEMS芯片，成本較低，每個芯片只需要十元左右，整套系統(tǒng)的價(jià)格在幾萬元級別。由于慣性動作捕捉系統(tǒng)是一種無源的系統(tǒng)，整套系統(tǒng)的重量在幾千克的范圍內(nèi)，所以便于攜帶，且不需要架設(shè)繁雜的相機(jī)。慣性傳感器只需要開機(jī)后就可以使用，沒有繁雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定等操作步驟，所以使用十分便捷。慣性動作捕捉系統(tǒng)不受使用環(huán)境的影響，不管在室內(nèi)、還是室外都可以正常使用。 但是MEMS傳感器的精度相比于光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)來講，精度較低，但對于大眾人群已經(jīng)完全滿足其需求。由于MEMS式陀螺儀存在零偏且在動態(tài)情況下積分累計(jì)誤差會隨著時間的推移而產(chǎn)生較大的漂移。MEMS加速度計(jì)在不同的狀態(tài)下也存在誤差，特別是在高動態(tài)下。磁力計(jì)很容易受到強(qiáng)磁環(huán)境的干擾。但是這一系列的誤差問題都可以通過算法來補(bǔ)償。MEMS式慣性傳感器補(bǔ)償后的靜態(tài)精度一般可達(dá)到：俯仰角/橫滾角≤0.2°,偏航角≤1°；動態(tài)精度：俯仰角/橫滾角≤0.5°, 偏航角≤2°，步態(tài)位移誤差可達(dá)5%。已滿足步態(tài)參數(shù)計(jì)算的精度要求。
1.2.1.5其他技術(shù)路線
機(jī)械式動作捕捉依靠穿戴在人身體的機(jī)械裝置來測量關(guān)節(jié)角度以及位移。人體運(yùn)動帶動機(jī)械裝置的運(yùn)動，從機(jī)械裝置上的角度傳感器可以知道運(yùn)動角度，根據(jù)角度和機(jī)械部位的長度從而計(jì)算出移動位移。這一技術(shù)早出現(xiàn)在20世紀(jì)，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的笨重，在步態(tài)分析方面機(jī)械動作捕捉早已退出發(fā)展的主流。但利用機(jī)械外骨骼的搬運(yùn)發(fā)展成了主流。其形狀如圖1-12所示。
其他的技術(shù)路線還有基于聲學(xué)式的動作捕捉，基于電磁式的動作捕捉等。