動作運動測量數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，18618101725（微信同），QQ：736597338 ,信箱slby800@163.com
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典型應(yīng)用簡介：
1、生物力學與生命科學
二、神經(jīng)科學與運動控制
三、康復與人體工程學：
1.2.1步態(tài)分析的技術(shù)分類
目前主流的步態(tài)分析技術(shù)主要有以下幾種：基于計算機視覺的人體步態(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?；谟嬎銠C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。上個世紀的技術(shù)路線還有基于機械式的步態(tài)捕捉。其他的技術(shù)路線還有基于電磁式的步態(tài)捕捉。
1.2.1.1基于紅外攝像頭的光學步態(tài)捕捉
計算機的上位機軟件經(jīng)過一系列的算法識別還原出人體的步態(tài)。
目前市面上生產(chǎn)紅外攝像頭的光學步態(tài)捕捉的公司有英國的Vicon公司、美國NaturalPoint公司、美國MotionAnalysis公司、中國的青瞳視覺公司等。NaturalPoint公司生產(chǎn)的Optitrack系統(tǒng)如圖1-5所示。
1.2.1.2基于3D深度攝像頭的動作捕捉
隨著3D深度相機技術(shù)的成熟，有許多研究者開始研究基于深度相機的動作捕捉系統(tǒng)[5][6]。3D深度攝像頭與2D攝像頭的區(qū)別在于，除了能夠獲取平面圖像外還可以獲得深度信息。3D深度技術(shù)目前廣泛應(yīng)用在人體步態(tài)識別、三維重建、SLAM等領(lǐng)域。目前主流的3D深度攝像頭的技術(shù)路線有：（1）雙目立體視覺；（2）飛行時間（Timeoffly，TOF）；（3）結(jié)構(gòu)光技術(shù)等。
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。飛行時間即由雷達芯片發(fā)射出紅外激光散點，照射到物體后反射回雷達芯片的時間，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。
1.2.1.3基于2D攝像頭的動作捕捉
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，實時測量出每段骨骼的旋轉(zhuǎn)，利用正向運動學（Forward kinematics，F(xiàn)K）和反向運動學（Inverse kinematics，IK）實時推導計算出整個人身體的運動參數(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。缺點則是由于慣性傳感器普遍存在累計漂移會使慣性系統(tǒng)無法測量出運動的位移。其全身穿戴效果如圖1-10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。慣性傳感器只需要開機后就可以使用，沒有繁雜的校準、標定等操作步驟，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)情況下積分累計誤差會隨著時間的推移而產(chǎn)生較大的漂移。MEMS加速度計在不同的狀態(tài)下也存在誤差，特別是在高動態(tài)下。磁力計很容易受到強磁環(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償。MEMS式慣性傳感器補償后的靜態(tài)精度一般可達到：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5%。已滿足步態(tài)參數(shù)計算的精度要求。
機械式動作捕捉依靠穿戴在人身體的機械裝置來測量關(guān)節(jié)角度以及位移。人體運動帶動機械裝置的運動，從機械裝置上的角度傳感器可以知道運動角度，根據(jù)角度和機械部位的長度從而計算出移動位移。這一技術(shù)早出現(xiàn)在20世紀，由于機械結(jié)構(gòu)的笨重，在步態(tài)分析方面機械動作捕捉早已退出發(fā)展的主流。但利用機械外骨骼的搬運發(fā)展成了主流。其形狀如圖1-12所示。
其他的技術(shù)路線還有基于聲學式的動作捕捉，基于電磁式的動作捕捉等。