在本文中，我們著眼于國內(nèi)外動作捕捉系統(tǒng)中的一些產(chǎn)品，并展示了這一特定技術(shù)的優(yōu)勢和局限性，以及的產(chǎn)品選擇。

動作捕捉是一個(gè)非常寬松的術(shù)語。但是，它通常是指在三個(gè)維度上對人體運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

小型傳感器確實(shí)具有收集方向數(shù)據(jù)的能力，但是除非將其收集到整個(gè)身體，否則這些系統(tǒng)僅僅能夠視為動作傳感器，而非真正的“動作捕捉”。真正的3D運(yùn)動捕捉系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)如下：

動作捕捉如果采用IMU慣性傳感器技術(shù)可以從計(jì)算中創(chuàng)建動作捕獲數(shù)據(jù)，但又增加了測量身體運(yùn)動數(shù)據(jù)的難度挑戰(zhàn)。如果是無標(biāo)記相機(jī)（例如Microsoft Kinect設(shè)備）一般采用紅外激光和相機(jī)來創(chuàng)建三個(gè)維度的深度，但是這些系統(tǒng)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用均存在一些局限性。

動作捕捉用戶需要的細(xì)節(jié)和度決定了如何收集數(shù)據(jù)，因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都具有信息的準(zhǔn)確性和靈活性方面的能力制約。一些動作捕捉系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于室內(nèi)使用，少數(shù)僅具有有限的室外功能。捕獲全身運(yùn)動要求系統(tǒng)一般在受控的環(huán)境中運(yùn)行，以使其可以穩(wěn)定運(yùn)行以正確收集數(shù)據(jù)。

動作捕捉系統(tǒng)存在兩個(gè)明確的硬件選項(xiàng)：標(biāo)記器或光學(xué)系統(tǒng)以及無標(biāo)記器解決方案?？梢允褂靡曨l進(jìn)行動作捕捉，但是大多數(shù)研究級系統(tǒng)更喜歡使用紅外攝像頭和反射標(biāo)記。一些不那么的系統(tǒng)正變得越來越流行，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格低廉并且可以解決一些簡單的問題，例如在跑臺上利用攝像頭進(jìn)行跑步分析。這些新的，精度較差的系統(tǒng)現(xiàn)在僅占運(yùn)動捕捉市場的一小部分。目前我們需要更為精準(zhǔn)、性價(jià)比更高的解決方案來將體育市場進(jìn)一步商業(yè)化，IMU慣性解決方案在精準(zhǔn)度和性價(jià)比兩個(gè)維度看來是更好的選擇。

過去幾年中，大多數(shù)研發(fā)都集中在光學(xué)系統(tǒng)的軟件領(lǐng)域以及無標(biāo)記和IMU解決方案的硬件領(lǐng)域。所有類型的解決方案都需要大量的數(shù)據(jù)平滑和清理工作，但是與光學(xué)選件相比，IMU通常需要做更多的工作。

動作捕捉硬件的不同應(yīng)用方向

在大多數(shù)情況下，動作捕捉硬件是專為研究或非常**的臨床需求而設(shè)計(jì)的。視頻分析作為教練的生物反饋訓(xùn)練項(xiàng)目已經(jīng)非常普遍。光學(xué)市場（也稱為基于相機(jī)的系統(tǒng)）傾向于項(xiàng)目研究，而IMU傳感器市場則傾向于以臨床和運(yùn)動性能為導(dǎo)向的體育和醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用級市場。

某些視頻系統(tǒng)會自動執(zhí)行運(yùn)動捕捉等視頻，對一系列攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理以計(jì)算運(yùn)動變化，但是這種技術(shù)的問題在于照明限制和其他視覺數(shù)據(jù)因素會限制高精度要求。

了解動作捕捉軟件

大多數(shù)用戶選擇動作捕捉的軟件功能都有兩個(gè)目的：將運(yùn)動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為動畫，以用于科學(xué)重放或娛樂用途。幾乎所有公司都提供重播選項(xiàng)，并且某些軟件使觀看者可以選擇透視圖和動畫樣式，例如線條（簡筆畫），骨架或人物。**的軟件可以單獨(dú)測量非常的運(yùn)動，也可以根據(jù)分析方法的應(yīng)用創(chuàng)建報(bào)告。

用于體育運(yùn)動的動作捕捉軟件的目標(biāo)是顯示運(yùn)動而無視覺碎片。 像視頻一樣，動作捕捉有助于連接其他視覺效果較差的數(shù)據(jù)集，例如EMG和力分析。研究人員可以看到運(yùn)動和肌肉募集之間的關(guān)系，以及必要時(shí)地面反作用力。

有時(shí)，帶有動作捕捉的運(yùn)動實(shí)際上并沒有進(jìn)行測量，因?yàn)橛脩糁幌Ｍㄐ砸晥D與量化的測量（例如來自傳感器的動力學(xué)數(shù)據(jù)）同步。有時(shí)使用動作捕捉軟件執(zhí)行手動分析，尤其是在周期性運(yùn)動的研究中。耐力運(yùn)動-通常是周期性的運(yùn)動，例如跑步-通常進(jìn)行平均或統(tǒng)計(jì)地評估重復(fù)運(yùn)動，以深入了解生物力學(xué)故障或可能的技術(shù)錯(cuò)誤。

軟件平臺的范圍包括從非常昂貴的套件到簡化的3D播放器。某些軟件平臺只是文件管理器，因?yàn)橛布峁┥痰钠谕瞧脚_市場將允許對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。因此，他們減少了軟件開發(fā)，只專注于硬件。單硬件和單軟件的產(chǎn)品很少，但是存在一些只提供其中的小公司。

動作捕捉在體育運(yùn)動中的應(yīng)用

我們觀察到的一般模式是，當(dāng)身體基線數(shù)據(jù)下降時(shí)，會出現(xiàn)性能下降和受傷風(fēng)險(xiǎn)增加，教練和醫(yī)療人員有時(shí)會使用動作捕捉技術(shù)來分析重要或復(fù)雜的運(yùn)動傷害，降低受傷風(fēng)險(xiǎn)，提升身體能力和運(yùn)動水平。

以往的動作捕捉系統(tǒng)設(shè)備龐大，不適合團(tuán)體使用，新一代的IMU動作捕捉技術(shù)已經(jīng)可以提供即時(shí)反饋解決方案，而且占地更小，在成本降低的基礎(chǔ)上擁有更高的精準(zhǔn)度，適合大規(guī)模鋪設(shè)。

像視頻分析一樣，讓運(yùn)動員有機(jī)會以不同的速度和視角在屏幕上看到自己是非常寶貴的。大多數(shù)從事奧林匹克運(yùn)動的精英運(yùn)動員用到某種形式的動作捕捉，這已日漸成為體育分析和訓(xùn)練的基礎(chǔ)工作。

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