人体运动数据采集
70页1、,人体运动数据捕捉 -生物医学工程专题演习,姓名:祝楠楠 2014/12/6,主线,人体运动 运动捕捉技术应用 几种捕捉方式分类 机械式 电磁式 光学式 惯性式 运动监测仪系统 前景与总结,人体运动,人体是由200多个旋转关节组成的复杂形体,不仅可完成高度复杂的动作,而且由于人类具有高度智能性,其运动具有很好的协调性,所以对人体运动的研究一直是机器人设计、智能控制、人机工程、仿真等领域研究的热点。 运动是以骨为杠杆,关节为枢纽,肌肉的收缩作为动力而构成的。所以运动系统包括骨、关节及肌肉3个部分。骨、关节和肌肉还构成了人体的支架和基本形状。,人体运动,人体结构的24个关节点表示和七类运动特征定义,人体运动,太极,瑜伽,体操,人体运动,长期坚持运动锻炼,可使肌肉中的毛细血管形态结构发生变化,出现囊泡状,从而增加肌肉的血液供应量,有利于肌肉持续长时间紧张的活动。此外,运动也可以使人体其他系统在形态和结构上发生改变,并有助于人体健康。,人体运动捕捉具有广泛的实际应用价值,可应用于工业、农业、交通、文教卫生和体育等许多行业,特别是在医学、体育科学研究、运动训练指导、现代影视动画和游戏制作等领域的
2、应用。目前,国内已经建设的运动捕捉平台有中国科学院计算机技术研究所、北京大学、浙江大学、中国传媒大学等多家科研机构,中央电视台、国家体育总局、上海市第六人民医院以及全国各大城市动漫基地分别建设捕捉平台以满足实际应用需求。,运动捕捉技术应用,1、影视制作,近年,3D技术和计算机仿真技术越来越成熟,极大改变了影视制作的工作方式。许多电影、动漫和电视剧的制作过程都采用了运动捕捉与三维重构技术。,猩球黎明,阿凡达,电影制作,动漫制作,影视制作场景视频,1、运动捕捉技术,2、影视制作-阿凡达,目前许多大型游戏的开发都已经开始利用动作捕捉和三维重构技术来使计算机虚拟世界中的人物模型和动作更加逼真,使虚拟世界与现实世界更加接近。,2、游戏设计,3、医疗健康,人体运动与人体健康医疗是息息相关的,随着社会的发展和科技的进步,人们对生活质量的期望和对身体健康的重视程度也越来越高。运动捕捉技术可以应用于理疗和健康监护等诸多医疗领域,通过采集病人的病前运动和康复后运动数据,依据正常人的运动数值对照分析可以得出康复效果。帮助医生更好的掌握治疗效果。,体育训练运动捕捉技术可以捕捉运动员的动作,便于进行量化分析,结
3、合人体生理学、物理学原理,研究改进的方法,使体育训练摆脱纯粹的依靠经验的状态,进入理论化、数字化的时代。还可以把成绩差的运动员的动作捕捉下来,将其与优秀运动员的动作进行对比分析,从而帮助其训练。,4、体育,5、运动数据库,a. 非物质文化遗产,是人类文明的象征和宝贵财富。但是一些依靠口传心授的文化遗产正在不断消失,许多传统技艺濒临消亡。因此可以依靠运动捕捉技术将其录取保存。 b.机器人的发展是下一个时代特征,机器人是通过模仿人类的行为动作来运动的,可以将人类运动采集存储,然后机器通过运动数据库来处理应用,几种捕捉方式分类,第一类:接触式与非接触式 第二类:图像与数据 第三类:,第一类,第二类,1、对包含人体运动的图像序列进行提取处理,从而得到人体的运动信息 2、利用传感器对人体的运动数据采集,进行人体的分析和研究,第三类:机械式、电磁式、光学式、惯性式,机械式:运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量人体的运动轨迹。 电磁式:运动捕捉由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。 光学式:运动捕捉由在表演者关键部位粘贴上一些主动或者被动 反光的标识点,在捕捉过程中利用多个高频摄像机对标 记点进行检测
4、和跟踪,并通过电脑获得三维人体运动数 据。 惯性式:运动捕捉系统主要依赖地球重力和磁场。,运动捕捉进化史-电影界,http:/ 火柴人,魂斗罗,特点: 机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构相连,物体运动带动机械装置,从而被传感器实时记录下来。 X-Ist 的 FullBodyTracker 是一种颇具代表性的机械式运动捕捉产品。 优缺点: 这种方法的优点是成本低,精度也较高,可以做到实时测量,还可容许多个角色同时表演。但其缺点也非常明显,主要是使用起来非常不方便,机械结构对表演者的动作阻碍和限制很大。,电磁式,表演者在电磁场内表演时,接收传感器将接收到的信号通过电缆传送给处理单元,根据这些信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向,优点: 首先在于它记录的是六维信息,即不仅能得到空间位置,还能得到方向信息,这一点对某些特殊的应用场合很有价值。其次是速度快,实时性好,表演者表演时,动画系统中的角色模型可以同时反应,便于排演、调整和修改。装置的定标比较简单,技术较成熟,成本相对低廉。 缺点: 在于对环境要求严格,在表演场地附近不能有金属物品,否则会造成电磁场畸变,影响精
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