完整的三維運動捕捉系統(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、人體工程學或運動應(yīng)用
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●全套、完整的多多尺度的生物力學研究和康復軟件
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●根據(jù)需求一站式靈活選配，滿足各種運動與動作捕捉、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、運動硬件）進行實時采集。
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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、觸覺和模擬數(shù)據(jù)同步采集運動數(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)性價比
支持各種外圍設(shè)備：實現(xiàn)人體動作捕捉分析所有方面
1、生物力學與生命科學
二、神經(jīng)科學與運動控制
人體運動源于神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動。盡管了解運動神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機制，但目前還沒有對復合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機械相互作用的相關(guān)實驗理解。這是理解人類運動的主要挑戰(zhàn)。
為了解決這個問題，MotionMonitor開發(fā)了綜合多尺度建模平臺，包括肌肉、骨骼和神經(jīng)模型等等。我們使用**的高密度肌電圖 (HD-EMG) 與盲源分離相結(jié)合，將干擾 HD-EMG 信號識別到由同時控制許多肌肉纖維的脊髓運動神經(jīng)元放電的尖峰列車集合中。我們開發(fā)了由體內(nèi)運動神經(jīng)元放電驅(qū)動的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于計算所得肌肉骨骼力的高保真估計。這將使神經(jīng)控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力qian所未有，因此將為了解神經(jīng)肌肉/骨科ji病的病因、診斷和治liao開辟新的途徑。
三、康復與人體工程學：
動作捕捉技術(shù)
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。基于計算機視覺的人體步態(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。
紅外光學動作捕捉技術(shù)經(jīng)歷數(shù)十年的持續(xù)發(fā)展，目前常用的紅外光學動作捕捉技術(shù)都是基于計算機視覺原理[4]。紅外攝像頭的光學步態(tài)捕捉主要分為被動式和主動式。被動式是在人體關(guān)鍵部位粘貼反光標記點，主動式是在人體主要部位佩戴上可發(fā)射紅外線的主動式攝像頭。本節(jié)主要說明被動形式的光學步態(tài)捕捉。在人體的主要骨骼部位以及關(guān)節(jié)處粘貼反光標記點，利用架設(shè)好的紅外攝像頭追蹤反光標記點（Markers），從而計算出反光標記點在空間中的位置。反光標記點和紅外攝像頭分別如圖1-1和圖1-2所示。
基于紅外攝像頭的光學步態(tài)動作捕捉系統(tǒng)優(yōu)點是技術(shù)成熟度高，采樣頻率高，加之目前的高性能計算機數(shù)據(jù)處理速度*快所以延遲很低，且精度很高，使用范圍廣，應(yīng)用領(lǐng)域眾多。主要缺點是對光照特別敏感，不能在光變化較大的環(huán)境下使用，周圍不能有和光學標記點相近的物體或光斑，所以光學步態(tài)捕捉一般只在室內(nèi)使用。由于攝像頭的視場角有局限性，且人在運動時有的標記點很容易受到其他物體及自身的遮擋，這就造成被遮擋部位數(shù)據(jù)的丟失。后期數(shù)據(jù)處理工作量很大，由于數(shù)據(jù)量大且需要處理丟失、跳幀等問題，需要較長的后期處理時間。缺點還在于需要架設(shè)相機，相機一般架設(shè)到鋼架結(jié)構(gòu)上，這就造成使用場景一般比較固定，不能輕易的挪動。一般的場景至少需要6個攝像頭，如果需要追蹤更大的場景，需要的攝像頭數(shù)量高達幾十個，且單個攝像頭價格十分價貴，比如Vicon公司生產(chǎn)的單個攝像頭價格高達十萬元，這就造成紅外光學式步態(tài)捕捉還是應(yīng)用到科學研究方面，無法走進大眾。
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。
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。
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。
以上三種方案的3D深度攝像頭方案大部分用在娛樂級別方面，比如臉部識別解鎖、人機互動，且由于其探測距離較近，很難用在大空間上。目前基于3D深度攝像頭的芯片在不斷地研究改進中。其硬件芯片仍是目前的難點，再其次是算法的復雜度，大量的圖像計算對硬件的主控芯片的計算能力有較高的要求，在功耗上很難做到低功耗的工作，受制于目前的電池技術(shù)，單個傳感器的工作時間比較短。其優(yōu)勢在于不需要用戶穿戴任何傳感器和粘貼標記點。利用Kinect進行人體下肢骨架識別如圖1-8所示。
利用2D攝像頭實現(xiàn)3D運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算，并不適合實時的運動分析，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)樣本作為訓練數(shù)據(jù)集。2D攝像頭在深度信息的預測上存在著偏差，任何一點錯誤的數(shù)據(jù)都會導致很大的偏差，穩(wěn)定性*差。的挑戰(zhàn)在于攝像頭的遮擋以及快速的運動都是2D攝像頭很難追蹤到的。其優(yōu)點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。
1.2.1.4基于MEMS慣性傳感器的慣性動作捕捉系統(tǒng)
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[7]、運動訓練[8]、生物醫(yī)學工程[9]和康復[10][11]。因為它們體積小、重量輕、價格合理[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。
慣性傳感器主要包括加速度計、陀螺儀、磁力計。其中加速度計、陀螺儀、磁力計多采用MEMS形式，所以稱之為MEMS慣性傳感器。三軸加速度計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， 。三軸磁力計可以測量出周圍的磁場強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動，從而計算出穿戴部位的運動姿態(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。