1、生物力學(xué)與生命科學(xué)

二、神經(jīng)科學(xué)與運(yùn)動(dòng)控制

神經(jīng)科學(xué)和運(yùn)動(dòng)控制的研究受益于內(nèi)置于我們方案的各種硬件和分析。

使用任何 Tobii 頭戴式眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)來捕捉與其他數(shù)據(jù)同步的實(shí)時(shí) 3D 眼動(dòng)數(shù)據(jù)。分析視線交叉點(diǎn)。

使用 Biosemi 或 AntNeuro 硬件捕獲 EEG 數(shù)據(jù)。適用于坐姿、站立和活躍的任務(wù)。根據(jù)其他運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)在 EEG 數(shù)據(jù)中創(chuàng)建用戶定義的興趣點(diǎn)。

實(shí)時(shí)呈現(xiàn)視覺、聽覺和觸覺提示?？梢允褂煤?jiǎn)單的幾何形狀、條形圖或時(shí)間序列圖或特定于應(yīng)用程序的視覺效果（如紅綠燈）以多種方式呈現(xiàn)用戶定義的視覺提示。

使用 監(jiān)視器r 與 Unity 和 World Viz 的雙向通信將視覺反饋擴(kuò)展到虛擬現(xiàn)實(shí)。 3D 可視化可以以多種方式呈現(xiàn)。一些例子包括：

手部實(shí)驗(yàn)室：專為上肢研究設(shè)計(jì)的立體屏幕和桁架系統(tǒng)。為主體提供與屏幕上或屏幕前呈現(xiàn)的 3D 虛擬對(duì)象進(jìn)行交互的能力。

沉浸式顯示器：一個(gè)完整的硬件和軟件解決方案，當(dāng)手臂的可視化被隱藏或擾動(dòng)時(shí)，使用同位半鏡屏幕進(jìn)行研究。

綜合研究環(huán)境系統(tǒng) (IRES)：與 Bertec 合作創(chuàng)建的研究質(zhì)量環(huán)境。配備帶 3D 動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和儀表跑步機(jī)的沉浸式 VR 圓頂。

三、康復(fù)與人體工程學(xué)：

創(chuàng)建完整和完全真實(shí)的全身運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)記錄。
提供參考點(diǎn)的解剖學(xué)方向。
需要直接記錄三個(gè)維度的數(shù)據(jù)。
能夠以高頻率收集彈道活動(dòng)。
從此列表中可以看出，除非滿足所有要求，否則很容易將原始的和脫離上下文的單個(gè)傳感器記錄混淆為動(dòng)作捕捉。

動(dòng)作捕捉如何工作？

動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作捕捉，但是大多數(shù)研究級(jí)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(jiǎn)單的問題，例如在跑臺(tái)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(dòng)捕捉市場(chǎng)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(chǎng)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。

通常帶有IMU慣性傳感器的可穿戴緊身衣由于其便攜性而變得越來越流行，但它們普遍被視為臨床選擇。

捕獲數(shù)據(jù)后，將執(zhí)行其他過濾和計(jì)算以清理數(shù)據(jù)并確保運(yùn)動(dòng)偽像不會(huì)產(chǎn)生虛假報(bào)告。反射標(biāo)記會(huì)按照特定的指導(dǎo)原則放置在人體上，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和性，由于肌肉和皮膚可以高速移動(dòng)，這給數(shù)據(jù)質(zhì)量帶來了挑戰(zhàn)。選擇解剖學(xué)界標(biāo)是因?yàn)槠淇煽啃院退鼈冊(cè)谶B接關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)中的價(jià)值。

一步是獲取數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為報(bào)表，或者將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)畫或仿真模擬。除了動(dòng)作捕捉所收集的數(shù)據(jù)外，一些公司還創(chuàng)建了使用戶能夠組合多個(gè)數(shù)據(jù)集（例如測(cè)力板和EMG讀數(shù)）的解決方案。

動(dòng)作捕捉硬件的不同應(yīng)用方向

在大多數(shù)情況下，動(dòng)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(chǎng)（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(chǎng)則傾向于以臨床和運(yùn)動(dòng)性能為導(dǎo)向的體育和醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用級(jí)市場(chǎng)。

出于多種原因，我們不應(yīng)該將傳統(tǒng)視頻（即使使用多臺(tái)攝像機(jī)）作為運(yùn)動(dòng)捕捉的產(chǎn)品。運(yùn)動(dòng)捕捉的明顯的價(jià)值在于，技術(shù)可以自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，而無需軟件用戶手動(dòng)進(jìn)行分析。

某些視頻系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)捕捉等視頻，對(duì)一系列攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理以計(jì)算運(yùn)動(dòng)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(huì)限制高精度要求。

標(biāo)記通常是像小球一樣的附件，大小類似于彈珠或運(yùn)動(dòng)員佩戴的反光圈。一些系統(tǒng)使用類似包裹物的附件，例如運(yùn)動(dòng)帶和綁帶，而某些系統(tǒng)為參加訓(xùn)練的用戶提供特定緊身衣。無標(biāo)記攝像機(jī)僅使用硬件來捕獲視頻，但它們提供的數(shù)據(jù)信息少得多，并且要求硬件與用戶的距離非常近，例如幾英尺遠(yuǎn)。這些系統(tǒng)目前無法評(píng)估運(yùn)動(dòng)速度很快或要求高排量的運(yùn)動(dòng)。

用于體育運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作捕捉軟件的目標(biāo)是顯示運(yùn)動(dòng)而無視覺碎片。 像視頻一樣，動(dòng)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(dòng)和肌肉募集之間的關(guān)系，以及必要時(shí)地面反作用力。

從業(yè)人員經(jīng)常使用動(dòng)作捕捉解決方案從各個(gè)角度觀察身體的功能并提取關(guān)節(jié)角度。在體育行業(yè)的那些人，例如生物力學(xué)家，想要數(shù)據(jù)來研究運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方式，而醫(yī)學(xué)專家則想看看為什么有些運(yùn)動(dòng)員首先受到傷害。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)κ軅?，期間和之后的功能障礙恢復(fù)感興趣，并且體能監(jiān)測(cè)需要了解使運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)方面取得成功的重要影響因素。

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(huì)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(huì)使用動(dòng)作捕捉技術(shù)來分析重要或復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)傷害，降低受傷風(fēng)險(xiǎn)，提升身體能力和運(yùn)動(dòng)水平。

常見的動(dòng)作捕捉用途是步態(tài)分析。盡管其他運(yùn)動(dòng)在體育運(yùn)動(dòng)中也很重要，但是幾乎所有基于陸地的運(yùn)動(dòng)都會(huì)包括某種跑步運(yùn)動(dòng)，無論是短跑，慢跑還是步行。一些康復(fù)和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)診所已經(jīng)為受傷的運(yùn)動(dòng)員在再培訓(xùn)計(jì)劃上花費(fèi)了大量資源，有一些康復(fù)機(jī)構(gòu)使用運(yùn)動(dòng)捕捉分析來進(jìn)行品牌或機(jī)構(gòu)營(yíng)銷，但是目前越來越多的康復(fù)和體育訓(xùn)練機(jī)構(gòu)將其作為基于干預(yù)的真正有治liao效果的康復(fù)測(cè)評(píng)解決方案。

以往的動(dòng)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(dòng)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)。

較小的應(yīng)用程序（例如單個(gè)IMU傳感器解決方案）可以有效利用智能設(shè)備進(jìn)行生物反饋。但是，由于圖片不完整，它不是真正的運(yùn)動(dòng)捕捉，因此您不應(yīng)將其與完整的分析相混淆。

像視頻分析一樣，讓運(yùn)動(dòng)員有機(jī)會(huì)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(dòng)的精英運(yùn)動(dòng)員用到某種形式的動(dòng)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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