VICON系统在人体运动检测中的应用
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VICON系统在人体运动检测中的应用
—— 江金满
2015.05.29
一、课题背景
大脑发出的每一个动作指令，都需 要神经、肌肉和骨骼的相互配合协 调来完成。特别是在体育领域，运 动员的运动成绩在很大的程度上受 到动作质量的影响，为了提高运动 训练的质量，有必要从系统的角度 对人体动作的协调性进行研究
二、系统介绍
VICON系统是英国OML（Oxford Metrics Limited）公司生产的光学动作捕捉 系统，是世界上第一个设计用于运动捕捉的光学系统。VICON系统由一组网络连接 的VICON MX运动捕捉摄像头和其他设备，建立起一个完整的三维运动捕获系统
二、系统介绍
硬件结构： 1、反光球 2、MX 红外摄像头
3、MX 组件
4、主机PC 5、校准套件
二、系统介绍
MX红外摄像头：VICON系统硬件的最主要一部分，主 要是用来收集由受试者身上反光点传 回来的记号。
MX组件：MX NET，MX LINK和MX Control三者组成 VICON系统的分布式架构
校准套件：校准套件主要包含标准静态校准架及动态校 准棒，用于精确校准VICON系统
五、课题总结
通过对人体运动动作的分析，可以清楚人体运动动作特点，以及在相关 运动过程中的动作变化趋势。用VICON系统得到的运动参数对于改进运动
员动作、节省体力、降低运动损伤、提高运动成绩等都具有重要的参考作用，
在医疗诊断方面，可以评定患者的行走功能，方便医生对患者的治疗进行及 时调整。另外，VICON系统的动作分析方法不仅适用于人体运动分析，同
三、原理简介
2、单个反光球运动学方程的建立
由于人体运动的速度和加速度有限，在运动捕捉系统采样频率f较高时，反 光球在任意两帧之间的运动轨迹可以看成是直线，其距离St可以用任意两点之 间的直线距离公式求得：
相同条件下，相邻两帧之间反光球的平均速度Vt的大小就可以用两帧之间 的直线距离St除以这相邻两帧之间的时间得到，并将这相邻两帧之间的速度变 化看成是匀变速的，就有：
二、系统介绍
VICON 系统架构
三、原理简介
1、数据采集
在以一个或多个待测点上固定反光球，在 红外照射下，反光球成为视场中最明亮的点光 源并成像于红外摄像机的传感器上，形成一系 列视频信号脉冲，在时间轴上的位置就对应着 反光球的坐标位置。每当红外光闪耀一次，就 有一帧图像上的光点被采集并存储在计算机中， 形成VICON系统的原始数据文件。接着 VICON软件分析系统对数据进行处理，将同一 个点在不同时刻的数据归纳在一起，实现实时 运动检测功能。
四、具体应用
1、体育训练中
源自文库
a. 虚拟训练场地的构建。
b.运动数据捕获。 c.动作重演和展现。
四、具体应用
2、医学诊断中
利用VICON做三维步态分析，可以作为骨科疾 病治疗前后的诊断及评估依据。在患者身上贴上反 光球，让患者在捕捉区域内行走，VICOM记下光点 的运动轨迹并形成分节棍图，借助相关软件，测出 动力学参数并进行分析，从而评定患者的行走功能， 方便医生及时调整治疗和训练方案
样也适用于动物和机器的动作分析检验。由于VICON的三维运动捕捉效果
好、功能强，除了体育训练、人体工程学研究，也广泛应用于、生物力学研 究、动画制作、互动式游戏等领域。
VICON
谢谢！
—— 江金满
2015.05.29
一、课题背景
大脑发出的每一个动作指令，都需 要神经、肌肉和骨骼的相互配合协 调来完成。特别是在体育领域，运 动员的运动成绩在很大的程度上受 到动作质量的影响，为了提高运动 训练的质量，有必要从系统的角度 对人体动作的协调性进行研究
二、系统介绍
VICON系统是英国OML（Oxford Metrics Limited）公司生产的光学动作捕捉 系统，是世界上第一个设计用于运动捕捉的光学系统。VICON系统由一组网络连接 的VICON MX运动捕捉摄像头和其他设备，建立起一个完整的三维运动捕获系统
二、系统介绍
硬件结构： 1、反光球 2、MX 红外摄像头
3、MX 组件
4、主机PC 5、校准套件
二、系统介绍
MX红外摄像头：VICON系统硬件的最主要一部分，主 要是用来收集由受试者身上反光点传 回来的记号。
MX组件：MX NET，MX LINK和MX Control三者组成 VICON系统的分布式架构
校准套件：校准套件主要包含标准静态校准架及动态校 准棒，用于精确校准VICON系统
五、课题总结
通过对人体运动动作的分析，可以清楚人体运动动作特点，以及在相关 运动过程中的动作变化趋势。用VICON系统得到的运动参数对于改进运动
员动作、节省体力、降低运动损伤、提高运动成绩等都具有重要的参考作用，
在医疗诊断方面，可以评定患者的行走功能，方便医生对患者的治疗进行及 时调整。另外，VICON系统的动作分析方法不仅适用于人体运动分析，同
三、原理简介
2、单个反光球运动学方程的建立
由于人体运动的速度和加速度有限，在运动捕捉系统采样频率f较高时，反 光球在任意两帧之间的运动轨迹可以看成是直线，其距离St可以用任意两点之 间的直线距离公式求得：
相同条件下，相邻两帧之间反光球的平均速度Vt的大小就可以用两帧之间 的直线距离St除以这相邻两帧之间的时间得到，并将这相邻两帧之间的速度变 化看成是匀变速的，就有：
二、系统介绍
VICON 系统架构
三、原理简介
1、数据采集
在以一个或多个待测点上固定反光球，在 红外照射下，反光球成为视场中最明亮的点光 源并成像于红外摄像机的传感器上，形成一系 列视频信号脉冲，在时间轴上的位置就对应着 反光球的坐标位置。每当红外光闪耀一次，就 有一帧图像上的光点被采集并存储在计算机中， 形成VICON系统的原始数据文件。接着 VICON软件分析系统对数据进行处理，将同一 个点在不同时刻的数据归纳在一起，实现实时 运动检测功能。
四、具体应用
1、体育训练中
源自文库
a. 虚拟训练场地的构建。
b.运动数据捕获。 c.动作重演和展现。
四、具体应用
2、医学诊断中
利用VICON做三维步态分析，可以作为骨科疾 病治疗前后的诊断及评估依据。在患者身上贴上反 光球，让患者在捕捉区域内行走，VICOM记下光点 的运动轨迹并形成分节棍图，借助相关软件，测出 动力学参数并进行分析，从而评定患者的行走功能， 方便医生及时调整治疗和训练方案
样也适用于动物和机器的动作分析检验。由于VICON的三维运动捕捉效果
好、功能强，除了体育训练、人体工程学研究，也广泛应用于、生物力学研 究、动画制作、互动式游戏等领域。
VICON
谢谢！