VICON系统在人体运动检测中的应用
VICON动作捕捉教材分析说明
VICON动作捕捉系统培训教材一. VICON动作捕捉系统基本原理及课程简介运动捕捉系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备。
它基于计算机图形学原理,通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将运动物体(跟踪器)的运动状况以图象的形式记录下来,然后使用计算机对该图象数据进行处理,得到不同时间计量单位上不同物体(跟踪器)的空间坐标(X,Y,Z)。
该技术在众多的领域中都有十分广泛的应用。
在体育训练中它可以帮助教练员从不同的视角观察运动员的动作,并且将位置、速度、加速度等数据进行量化处理,使教练员能够有的放矢地纠正运动员的技术动作,从而大大提高系列效果;在动画制作上,它可以轻而易举地制作出各种人物、动物的复杂动作,使动画制作流程变得简捷高效;在医学的康复治疗领域,它可以准确测量并记录下需要肢体康复治疗的病人的各种运动数据,同时可以为医生观察、分析病人的运动提供诸多帮助;另外该系统在步态分析、虚拟现实、运动分析、机器人控制等诸多领域都有着将巨大的应用前景。
二.设备软件配置Vicon设备组件、Vicon IQ动作捕捉软件、MotionBuilder动画软件,工作站级电脑两台。
三. 培训大纲培训计划时间为10天,以下是详细安排:项目细目时间交货,安装,调试根据交货单清点货物Vicon组件安装1天2天Camera的安装调试IQ,MotionBuilder软件安装1天培训见后培训大纲7天验收根据验收标准验收1天培训大纲每天上课时间:上午9:30??11:30下午1:30??4:00一、说明1 本培训计划根据《动作捕捉技术标准》职业模块标准制定。
2 本培训计划是贯彻能力导向的主要体现,也是培训能容的设置原则。
加强技能培训,注重实际操作能力的培养。
二、对受训人员的资质要求熟悉会用以下一种软件:Vicon IQ,Workstation ,MotionBuilder , Maya ,3ds三、动作捕捉技术培训内容模块培训内容说明动作捕捉技术动作捕捉技术概论系统讲述动作捕捉技术的发展过程;应用领域;动作捕捉技术的基本原理;动作捕捉制作流程CG动画概论结合动作捕捉技术介绍CG动画的发展过程;应用领域;制作流程动作捕捉系统的操作动作捕捉软件的基本操作方法;进行一般动作的捕捉练习;进行特殊部位的动作捕捉动作捕捉数据的管理;对捕捉数据进行修复和处理;系统功能;动作捕捉系统维护动作捕捉系统的维护、校正动作捕捉数据的处理模型绑定将动作捕捉数据输出到各个CG软件中去,包括一般动作和脸部动作将动作数据绑定到角色模型实时动作捕捉进行实时动作捕捉练习四、设施条件4.1 设施条件动作捕捉系统足够的动作捕捉空间;良好的暗度动作捕捉软件;实时动作捕捉软件;动作捕捉桥梁软件五、培训方式方法建议培训应采用小班制,以4人一班为宜。
基于Opensim的柔性外骨骼机器人的模拟仿真
0引言外骨骼机器人是一种新型仿生设计的可穿戴设备。
外骨骼机器人起源于上个世纪60年代，在过去的几十年里，下肢可穿戴外骨骼机器人技术取得了重大发展，广泛应用于医疗康复领域，旨在帮助截瘫、中风患者进行活动能力恢复和步态纠正等[1-2]；并且在军队、工业生产等领域具有潜在的应用价值[3-4]。
但是，上述外骨骼机器人大多采用刚性结构，由于刚性外骨骼关节中心与人体下肢的生物关节中心较难对齐[5-6]；且刚性结构限制了人体运动的自由度并影响穿戴舒度[7-8]。
为了解决上述问题，研究学者们提出了性下肢外骨骼，柔性外骨骼主要使用柔性材料，电机驱动，控制电机旋转驱动柔性线绳伸缩以产生拉力[9]，作用于人体的相应关节，以提供辅助力；这类外骨骼大多应用于人体行走过程中助力，以减少肌肉代谢[10-11]。
近些年来一些研究学者们常使用实验法和生物力学仿真软件来研究人机耦合关系，比如研究健康成年人穿戴下肢外骨骼时，下肢外骨骼在支撑相其膝关节力矩的影响[12]；模拟下肢外骨骼康复机器人在矢状面内的运动，比较分析下肢主要肌肉的收缩速率变化情况[13]。
DOI:10.16644/33-1094/tp.2021.01.001基于Opensim的柔性外骨骼机器人的模拟仿真*刘友福1,2，卢军1(1.陕西科技大学机电工程学院，陕西西安710021；2.中国科学院深圳先进技术研究院)摘要：现有的刚性外骨骼存在关节中心与人体下肢的生物关节中心较难对齐、限制人体运动的自由度和影响穿着舒适度等问题。
针对上述问题，设计了一种由电机驱动的助力髋关节屈曲和伸展的柔性外骨骼机器人。
基于该柔性外骨骼，利用三维动作捕捉系统和测力平台采集受试者在行走过程中的运动学和地面反作用力数据，运用生物力学分析软件Opensim建立人体-外骨骼模型；利用Opensim分别模拟计算出在行走时助力和不助力两种情况下驱动髋关节的主要肌肉的代谢值。
模拟仿真结果表明：和不助力的情况相比，在行走过程中对髋关节助力会减小驱动髋关节运动的主要肌肉的代谢值，减小穿戴者肌肉的负担；在行走过程中减小穿戴者的能量消耗。
针对kinect的人体动作比对分析及生物力学分析
独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着现代生活节奏的加快和生活水平的提高，人们也越来越重视身心的健康。
体育运动作为提高身体素质的主要方式，受到了大众的青睐，大众体育也到了蓬勃发展的时期。
而专业运动指导的缺乏，导致大众在参与体育运动中存在动作不规范，竞技水平难以提高的问题，甚至会导致运动损伤的发生。
因此开发一套适合大众使用的体育运动示教系统很有必要。
大众体育示教系统包括三维运动捕捉、三维运动重建、人体动作比对分析和人体运动生物力学分析等功能。
目前，本课题组已经在三维运动重建部分取得了阶段性的成果，因此本文就运动捕捉、动作比对分析和人体运动生物力学分析三个方面开展了相关研究调研，在了解了每个部分的发展现状和所存在的问题以及不足以后，本文开展了以下工作：在三维运动捕捉方面，本课题采用微软公司的Kinect体感摄像机来采集人体动作数据。
Kinect可以准确地捕获人体关键骨骼节点的数据，且Kinect价格低廉、精度高且实用性高，对于表演者的动作没有限制，适合用于大众体育示教系统。
同时Kinect捕获的人体动作数据用骨骼表征，便于后续的运动重建和运动分析。
基于3D运动捕捉技术的人类步态分析
232行走活动是人们日常生活中最基本的一种整体性的活动[1]。
在日常生活中,人体受伤大多是由于摔倒导致的。
摔倒会导致人体功能衰退、独立生活能力下降,甚至在骨折后的前3个月有较严重的死亡危险[2]。
导致人体摔倒的原因包括外部原因和人为因素两个方面。
外部原因包括地面的倾斜角度、鞋子的类型、障碍物以及不同的地面摩擦程度等。
人为因素包括感知敏感度和自我反馈能力。
行走的环境往往是复杂和多变的,直接影响着人体的稳定性。
目前全球范围内的老龄化日益加重,而摔倒几乎成了老年人生命的“杀手”。
所以对于人体在不同摩擦程度地面上行走时如何保持自身稳定性的研究迫在眉睫。
本文主要研究了不同摩擦程度的地面对人体行走姿态的影响,通过对人体行走过程中姿态的分析来研究不同摩擦程度地面对人体行走稳定性的影响。
1 步态分析人体行走时的稳定性除了受到神经系统等内部因素的影响,还会受到外部因素的影响。
外部影响因素主要包括路面状况(地面材质、地面摩擦程度、地面坡度等)和其它客观外界扰动的影响。
本文针对地面摩擦程度对人体行走步态的影响提出了一种基于步长的步态稳定性判定指标。
其中,a,b为步长影响因子。
为正常行走时人体能够行走的最大步长。
2 实验设备和方法2.1 受试者本文研究分析的数据来自于12名健康的成年志愿者(6名男性、6名女性)。
所有的志愿者均未有骨骼肌肉疾病、神经系统疾病或步态异常等相关疾病。
所有的受试者均明白本次研究的目的,且均在参与实验之前提供了书面知情同意书。
2.2 实验设备本文使用英国光学式三维运动捕捉设备Vicon系统对人体在不同摩擦地面上的行走信息进行运动信息的采集,它因为具有捕捉精度高、穿戴安全、快速、方便等诸多优点而被广泛应用于科学研究领域。
Vicon是一套具有12个基于视频的红外摄像机组成的运动捕捉系统,采样频率是120帧/秒。
2.3 实验设计为了研究不同摩擦地面对人体行走稳定性的影响,实验设计了4组不同摩擦地面,分别为:塑料地毯 (5m×1.2m×11mm),塑胶地板(5m×1.2m×4mm),木地板(4.88m×1.22m×9mm)和洒水的白色PP板 (4.88m×1.22m×9mm)。
Vicon_动作分析系统
Vicon 动作分析系统Vicon Motion Analysis System整理：关鹏、曾祥林、刘国奇基本原理。
Vicon 是英国OLM公司所生产的光学动能分析系统，它以强大的性能在动作分析硬体领域获得极高的评价，并且改变了动作分析系统传统意义上所涵盖的内容。
Vicon 是一套结合红外线摄影机以及资料处理的动作分析系统。
不同于光点主动发光的设计，Vicon 透过由受试者身上反光球执行反射回来的光线，将摄影机所拍摄的2D 资料转换为3D的图像。
和一般动作分析系统比较起来，Vicon具有更多的摄影机取象，这表示Vicon有更大的取像范围，同时也有着更多的物体能够被捕捉。
应用范围。
Vicon 是一种动能分析及追踪系统，专门用来收集3D 资料并以及时的速度传输到你电脑中，以便你的虚拟人形富有真实的动作或者是受试者之动作能够透过光球完整地建构出来，Vicon的动能追踪被广泛运用到各式各样的领域，从临床分析、医学、重物力学研究、视觉效果以及游戏产品等。
同时Vicon更有在同一采样区域里追踪多个运动物体，并且可以反所有追踪到的细微的动作回传到你的电脑中的功能。
元件规格。
一、Vicon资料处理器资料处理器的功用便在于控制摄影机，并且将摄影机收集到的资料传送至电脑中的WORKSTA TION来加以分析。
由外观看来资料处理器（下图ViconMotion Capture)就像是一部标准的横躺式的个人一般电脑。
二．M2摄影机摄影机身光圈系统是Vicon系统硬体的一部分，主要是用来收集由受试者身上反光点传回来的记号。
光圈和摄影机结合可以将光线由受试者身体上的光点所反射来的光及时的收取。
而由光点反射的光线在传回来摄影机时通过一个滤波器，这个滤波器可以确保传回摄影机的光波都是同一种波长。
而滤波器的设定则是要看投影机敏感度的停整而定。
三．Workstation是安装在电脑中用来控制资料处理器的软体。
因此安装Workstation 有时会被当作Workstation或者Workstation专用的电脑。
vicon运动采集分析系统 简介
最大像素：1,024,000,000像素/秒
每秒最多可捕捉136000个光球/秒
摄像机精度：0.02像素或1:64,000
传感器灰阶深度：10 bit
摄像机最大可遮隐范围：64x52 individual cells
摄像机滤镜256层
摄像机输出捕捉点圆心灰阶及边缘讯息
连接线自主设计，可整合电源及数据通路
Custo持C-Mount接口以及35mmSLR类型镜头
支持变焦镜头
(C-Mount接口)可选镜头：8.5mm,9mm,12.5mm,25mm, Custom
(35mmSLR)可选镜头：14mm, 17-35mm,20mm,24mm,24mm-70mm, Custom
支持发光器类型：可见红光(623nm),红外线(850nm),近红外线(780nm)
系统中可兼容无数个摄像机
外部高速序列显示界面于摄像机上
具有控制显示界面
连接状态显示功能Tx, Rx, Col
摄像机具有三种状态显示
Genlock to External Video Source：PAL+NTSC+Film
F20红外摄像机包含专门为用户设计的Vicon Vegas CMOS传感器，它提供了真正意义上的定格快门。这样使得照相机可以容许实验室周围的灯光，提高系统的准确性。
特点
摄像机性能参数
VICON Vegas CMOS传感器
传感器分辨率：1600×1280像素
像素最高可达二百万
每秒传输帧数：30-2,000 fps
具有全解析预览输出功能
摄像机镜头具有校正功能
系统软件
系统软件必须是硬件厂商自行开发,具有自主知识产权
体育产业中的运动姿势检测技术的使用教程
体育产业中的运动姿势检测技术的使用教程运动姿势检测技术是指通过各种传感器、摄像头和计算机视觉算法等技术手段，对人体运动时的姿势进行实时监测和分析，以提供针对性的运动训练指导和反馈。
在现代体育产业中，这项技术被广泛应用于各类运动项目和训练场景中，以提升运动员的训练效果和竞技水平。
本文将向您介绍运动姿势检测技术的基本原理、应用场景以及使用方法，让您对这一领域有更全面的了解。
一、技术原理运动姿势检测技术的原理基于对人体运动时的关节角度、活动范围和位置的实时监测和分析。
通过摄像头、传感器等设备采集人体运动时的实时数据，并利用计算机视觉算法进行数据分析和处理，可以获取人体关节的三维坐标、角度等信息。
通过与预设的运动姿势进行比对和分析，可以判断出人体在运动中的错误姿势和不规范动作，并提供相应的训练指导和反馈，以帮助运动员纠正错误，提升运动技能。
二、应用场景运动姿势检测技术在体育产业中的应用场景丰富多样，下面将介绍其中几个典型的应用案例。
1. 健身训练：在健身房、健身培训机构等场所，运动姿势检测技术可以用于监测运动员在进行各类健身训练动作时的姿势是否正确。
通过实时监测和分析，可以提供训练者正确的运动姿势和动作指导，帮助他们更加科学、有效地进行健身训练，并减少受伤风险。
2. 运动训练：在体育训练场所，如足球、篮球、田径等项目的训练中，运动姿势检测技术可以用于监测运动员在训练过程中的动作是否规范。
通过实时监测和反馈，可以帮助运动员纠正错误动作，优化技术动作的执行，并提高运动员的技术水平和竞技成绩。
3. 运动康复：在康复训练中，运动姿势检测技术可以监测患者在进行各项运动和体育锻炼时的姿势动作是否正确。
通过实时监测和分析，可以帮助康复患者正确执行康复动作，减少康复训练中的错误和不适，促进患者的康复效果。
三、使用方法了解了运动姿势检测技术的原理和应用场景后，下面将介绍一些使用此技术的基本方法和步骤。
1. 选择合适的设备和软件：根据具体的应用需求，选择适合的运动姿势检测设备和软件。
Vicon三维运动捕捉系统在人体运动分析中的应用
１ 研究 目的
几乎所有的体育运动都由身体动作组成。 奥运会 中的许多项 目成绩的好坏也受肢体动作质量的影响。 以跑步为例 ， 符合运动员 自身身体特点以及运动要求的肢体动作 （ 摆臂 、 步频 、 步幅等 ） 不仅能提高短 ， 跑运动员的运动成绩 ，也能使参加中长距离运动的运动员降低运动过程中的能量消耗 ，从而有更多的能 量用于最后的冲刺。虽然足球和篮球等运动项 目对跑步动作的规范没有严格要求 ，但同样需要降低跑步
ＬｕｏＹｉ ｅ ｗ ｉ
（ ｈ ａｇＩｄ ｓ ｙ ＴａｅＰ ｌ ｅｈ ｉ Ｚ ￣ｉ ｕｔ ＆ ｒｄ ｏｙ ｃｎｃ ｎ ｎ ｒ ｔ
Ｗｅｚ ｏ ｎｈ ｕ
Ｚ ｏ ａｇ ３ ５ ０ ｈ ｉｎ ２ ０ ３）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｎ ｌ ｚｎ ｅ ｕ ｔ ｆｂ ｄ ｐ ｒ ｒ ｕｐ ￣ ｄ ｂ ｄ ｂ ｉ ｅ ｄ ｌｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｗａ ｆｓ ｏ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｒ ｓ ｌ ｏ ｏ ｙ ｓ ｏ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｕ ｅ ｙ Ｂｏ ｙ ｕ ｌ ｒｍｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ｙ ｏ ｐ ｒ ｓ ｔ ｄ ｓ ｃ ｐ ｕ ｅ ｕ ｄ ｒｔ ｅＶｉｏ ｙ ｔ ｍ ｎ ｉ ｎ ＳＳ ｏ ｓＬ ｗ． ｄ ｒｔ ｅ ｉ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｃ ｅ ， ｉ ｅ ｅ ｔａｈ ｅｅ ｏ ｌ ａ ｔ ｒ ｎ ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｓｅ ａ ｄ Ｎ ｕ Ｄｕ ’ ｐ ｒ ａ Ｕｎ ｅ ｎ ｔｕ ｔ ｆｃ ａ ｈ ｓ ｄ ｆ ｒ ｎ ｔ ｌｔｓｃ ｕｄ ｔ ｈ ｏ
点等 ） 则缺乏系统科学 的研究” 。 虽然文献【 对短跑技术分析包括 了关节运动角度范围等参数 ， ３ 】 但并没
收稿 Ｈ期 ：２０ —０ —０ ０７ ３ ２
作 者简介 ：罗逸 苇 （１７ 一 ） ，硕上 ，讲 师。研究方 向：运动牛物力学。 ９ ７ ，男
Vicon动作捕捉系统操作手册
Vicon动作捕捉系统操作手册目录目录 (2)1.1 仪器简介 (3)1.2 仪器主要部件 (4)1.2.1 硬件设施 (4)1.2.2硬件的连接 (6)2.1摄像机设置和采集区域选择 (9)2.2标定 (17)2.2.1定位MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项 (17)2.2.2 标定MX cameras ，使用“Calibrate MX cameras”选项 (19)2.2.3 设定拍摄区域的原点 (23)2.3 数据采集 (25)2.3.1 粘贴标志点及形态学测量 (25)2.3.1.1 两套方案优缺点比较 (26)2.3.1.2 注意事项 (26)2.3.1.3 操作步骤 (26)2.3.2 动作采集 (31)2.3.2.1 建立新的database (31)2.3.2.2 建立静态模型 (34)2.3.2.3 采集实验动作 (41)3.1 数据的处理 (43)3.2 数据的输出 (50)3.2.1 查看处理后的数据 (50)3.2.2 输出处理后的数据 (51)1. 仪器的主要介绍其中包括，仪器的基本信息，主要部件组成，硬件的安装和设置（应包括硬件的连线说明等），仪器的应用等。
如果仪器配有相关的工具附件也在此节进行说明。
1.1 仪器简介英国Oxford Metrics Limited公司是世界上一家非常著名的光学动作捕捉（Motion Capture）系统供应商，它的这项技术在70年代服务于英国海军，从事遥感、测控技术设备的研究与生产。
进入80年代他们将自己在军事领域里的高新技术，逐渐用于民用方面，在医疗、运动、工程、生物等诸多领域生产制造用于动作捕捉的Motion Capture系统。
80年代末，OML又将动作捕捉系统技术应用于影视的动画制作领域。
Vicon是英国OML公司生产的光学动作捕捉motion capture系统。
它是世界上第一个设计用于运动捕捉的光学系统，它以自己非凡的技术性能在motion capture系统硬件制造领域赢得了极高的声誉，并且改写了motion capture系统传统意义上涵盖的内容。
步态分析研究综述
第43卷 第10期 包 装 工 程2022年5月 PACKAGING ENGINEERING41收稿日期：2022-01-07基金项目：国家自然科学基金（50975204）作者简介：张峻霞（1968—），女，博士，教授，主要研究方向为仿生健康与康复机械系统。
张峻霞，高昆，谢兵（天津科技大学 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室，天津 300222） 摘要：目的 梳理步态分析的发展脉络，介绍步态分析中常用的实验和仿真方法，了解步态分析的主要应用领域，预测步态分析未来的发展方向。
方法 收集步态分析领域的国内外主要文献，梳理该领域的主要研究内容、研究方法、研究现状和主要应用领域。
结果 步态分析的主要研究内容是对运动学、动力学参数及其变化规律的定量研究，多数学者将研究集中在临床诊断与康复评价、穿戴式机器人及康复辅具研发与竞技体育科学训练方式探索上；步态分析的研究方法包括实验研究和仿真分析法；步态分析的研究成果可以为医疗领域中相关疾病的临床诊断、疗效评估和康复训练提供指导意见，为工程领域中双足机器人、助行器及康复辅具、人工关节的设计开发提供数据支撑。
结论 未来步态分析手段将更精准、应用领域将更广泛，步态分析的应用也将扩展到更多领域，工业设计也将持续引入步态分析的方法与成果，为用户带来更好的产品和更舒适的体验。
关键词：步态分析；运动捕捉；表面肌电；足底压力中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2022)10-0041-13 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2022.10.005Review of Gait AnalysisZHANG Jun-xia , GAO Kun , XIE Bing(Tianjin Key Laboratory of Integrated Design and On-line Monitoring for Light Industry & Food Machinery and Equipment, Tjanjin University of Science and Technology, Tianjin 300222, China)ABSTRACT: The purpose of this paper is to sort out the development of gait analysis, introduce the experimental, simu-lation methods and the main application areas of gait analysis. The future development direction of gait analysis was forecasted. The main literatures about gait analysis were collected, reviewed, and the main research contents, research methods, research status and main application fields of gait analysis were sorted out. The main research content of gait analysis is the quantitative research on kinematics and kinetic parameters, and their changing laws. Most scholars focus their research on clinical diagnosis and rehabilitation evaluation, research and development of wearable robots and reha-bilitation aids, and exploration of scientific training methods in competitive sports. The research methods of gait analysis include experimental research and simulation analysis; The research results of gait analysis can provide guidance for clinical diagnosis, efficacy evaluation and rehabilitation training, provide data support for the development of biped ro-bots, walking aids, rehabilitation aids and artificial joints. In the future, the gait analysis method will be more accurate and the application field will be more extensive.KEY WORDS: gait analysis; motion capture; surface electromyography; plantar pressure工业设计领域始终将“人”作为设计的核心要素。
三大供能系统在训练检测中的应用
三大供能系统在训练检测中的应用三大供能系统在训练检测中的应用随着运动科学和训练技术的不断发展，对于运动员供能系统的研究也越来越深入。
在运动训练和检测中，三大供能系统，即磷酸肌酸系统、乳酸供能系统和有氧供能系统，起着至关重要的作用。
本文将从这三大供能系统的角度出发，深入探讨它们在训练检测中的应用。
1. 磷酸肌酸系统磷酸肌酸系统是人体在进行高强度、瞬时性运动时主要依靠的能量来源。
尤其是在短跑、举重、跳跃等爆发力强、持续时间短的项目中，磷酸肌酸系统的作用尤为突出。
在训练检测中，运动员可以通过磷酸肌酸系统的相关测试，如短跑测试、动作爆发力测试等，来评估和改善自身的爆发力水平。
针对磷酸肌酸系统的训练方法，如短距离高强度训练、爆发力训练等，也可以帮助运动员有效提升这一能量系统的供能能力。
2. 乳酸供能系统乳酸供能系统主要在中等强度、持续时间较长的运动中发挥作用，如游泳、田径中长跑、篮球等项目。
乳酸堆积是乳酸供能系统的一个重要特点，而运动员的乳酸阈值则是评估该系统供能能力的重要指标之一。
在训练检测中，通过乳酸阈值测试和相关评价指标的测定，可以帮助运动员了解自己的乳酸耐受能力和供能潜力，从而有针对性地进行训练调整和提升。
针对乳酸供能系统的训练方法，如阈值训练、间歇训练等，也都是提高运动员乳酸供能能力的有效途径。
3. 有氧供能系统有氧供能系统是在低至中等强度、持续时间较长的运动中发挥主要作用的能量源。
长跑、足球、自行车等项目依赖于有氧代谢来提供持久的能量支持。
在训练检测中，通过有氧代谢能力的测试，如最大摄氧量测试、持久力测试等，运动员可以了解自己的有氧供能水平，并针对性地开展有氧训练。
有氧训练方法，如长跑训练、循环训练等，可以有效提升运动员的有氧代谢水平，增强其持久力和耐力。
总结回顾通过对三大供能系统的深入了解和应用，运动训练和检测可以更科学、有效地进行。
针对不同运动项目和个体的特点，针对性地进行供能系统的评估和训练，可以有针对性地提升运动员的能量供给能力和竞技表现。
三维人体扫描技术在运动训练中的应用有哪些？
三维人体扫描技术在运动训练中的应用有哪些？一、提供个性化的训练方案三维人体扫描技术可以通过精确测量人体各个部位的关节角度、肌肉力量等多种参数，为运动员提供个性化的训练方案。
通过扫描技术获取的数据可以全面了解运动员的身体状况，比如骨骼调整度、关节稳定性等，有针对性地进行训练计划的制定。
同时，三维人体扫描技术可以监测训练过程中的改变，及时调整训练计划，使训练更加有效和安全。
二、提高运动技术的精准性运动员在进行训练时，往往需要做到动作的准确和标准。
三维人体扫描技术可以实时捕捉和记录运动员的运动数据，如速度、力量、角度等，通过对数据的分析和比对，运动员可以更加准确地调整动作，纠正不良姿势，并且及时获得反馈，以提高技术的精准性和稳定性。
三、预防运动损伤的发生在运动训练中，运动损伤是一个常见的问题。
三维人体扫描技术可以通过对运动员的身体结构、姿势和运动过程的全面检测，提前发现潜在的运动损伤风险。
运动员可以通过扫描技术的结果，了解自己的身体状况，采取相应的预防措施，减少运动损伤的发生。
同时，三维人体扫描技术还可以辅助康复训练，对受伤运动员提供个性化的康复方案，加快伤后康复的进程。
四、改善训练效果的评估三维人体扫描技术可以精确测量和记录运动员的身体状态和动作数据。
通过对数据的分析和比对，可以客观评估训练效果的好坏。
同时，三维人体扫描技术可以定量评估运动员在不同训练阶段的身体素质和运动技术水平，为训练计划的调整提供依据。
通过及时、准确地了解训练效果，运动员和教练员可以更好地控制训练进程，提高训练效果。
总结起来，三维人体扫描技术在运动训练中的应用包括提供个性化的训练方案、提高运动技术的精准性、预防运动损伤的发生和改善训练效果的评估。
这项技术的应用可以帮助运动员实现更好的训练效果和成绩，同时也有助于提高运动训练的安全性和科学性。
未来，随着科技的不断进步，三维人体扫描技术在运动训练中的应用前景将更加广阔。
Vicon动作捕捉系统操作手册
图 1-6 摄像机的连接 （3）两个 MX Ultranet HD 盒之间的连接
由于系统使用 12 台摄像机，需要两个 MX Ultranet HD 盒，两个 MX Ultranet HD 盒之 间通过后方中部的“Ultanet Links”接口由网线相连接。
7
Vicon 动作捕捉系统 操作手册
图 1-7 两个 MX Ultranet HD 盒的连接 （4）MX Ultranet HD 盒与 PC 的连接
Vicon 动作捕捉系统 操作手册
Vicon 动作捕捉系统 操作手册
目录
目录 .......................................... 2
1.1 仪器简介...................................................................................................................3 1.2 仪器主要部件............................................................................................................4 1.2.1 硬件设施.................................................................................................................4 1.2.2 硬件的连接..............................................................................................................6 2.1 摄像机设置和采集区域选择.....................................................................................9 2.2 标定...........................................................................................................................17 2.2.1 定位 MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项..........................................17 2.2.2 标定 MX cameras ，使用“Calibrate MX cameras”选项.................................19 2.2.3 设定拍摄区域的原点...........................................................................................23 2.3 数据采集..................................................................................................................25 2.3.1 粘贴标志点及形态学测量...................................................................................25 2.3.1.1 两套方案优缺点比较......................................................................................26 2.3.1.2 注意事项............................................................................................................26 2.3.1.3 操作步骤............................................................................................................26 2.3.2 动作采集.........................................................................................................31 2.3.2.1 建立新的 database............................................................................................31 2.3.2.2 建立静态模型....................................................................................................34 2.3.2.3 采集实验动作....................................................................................................41 3.1 数据的处理.............................................................................................................43 3.2 数据的输出.............................................................................................................50 3.2.1 查看处理后的数据.............................................................................................50 3.2.2 输出处理后的数据.............................................................................................51
运动传感器技术在体育训练中的使用技巧
运动传感器技术在体育训练中的使用技巧简介：运动传感器技术是当今体育训练中不可或缺的重要工具，它能够提供准确的数据和反馈，帮助运动员改善技术和训练效果。
本文将讨论运动传感器技术的不同应用领域以及在体育训练中的使用技巧。
第一部分：运动传感器技术的应用领域1. 运动生物力学分析运动传感器技术通过测量和分析运动员的运动姿势、力量和力量分配来提供准确的生物力学数据。
这些数据可以帮助教练和运动员了解运动的最佳执行方式，并进行技术调整和改善。
2. 身体姿势和平衡评估运动传感器技术能够评估运动员的身体姿势和平衡情况。
这对于提高运动员的稳定性和降低受伤风险至关重要。
传感器可以测量身体的倾斜、旋转和平衡状态，并提供针对性的训练建议，帮助运动员改善姿势和平衡。
3. 动作分析和技术改进通过运动传感器技术，教练和运动员可以对运动的每个方面进行分析，从而找到需要改进的技术细节。
运动传感器可以跟踪运动员的运动轨迹、角度变化和速度等数据，以评估运动的质量并提供改进建议。
4. 运动员评估和对比运动传感器可以用于评估和比较不同运动员之间的运动能力和技术水平。
通过测量和记录运动数据，教练可以更好地了解每个运动员的强项和弱点，并制定个性化的训练计划。
第二部分：运动传感器技术在体育训练中的使用技巧1. 选择合适的传感器设备在选择运动传感器设备时，要考虑其适应的运动项目和所需的测量参数。
确保设备稳定可靠，能够提供准确的数据和反馈。
另外，还要考虑设备的易用性和操作性，便于教练和运动员在训练中使用。
2. 设置明确的训练目标在使用运动传感器进行训练之前，教练和运动员应该明确训练的目标和所需的数据指标。
这有助于指导训练过程，并帮助评估训练的效果。
3. 设计个性化的训练计划根据运动传感器提供的数据和反馈，教练可以设计个性化的训练计划，针对性地改进运动员的技术和能力。
这些训练计划应该根据每个运动员的特点和需求进行调整，以最大程度地提高训练效果。
4. 实时监测和反馈运动传感器可以提供实时的运动数据和反馈，教练可以随时监测运动员的表现并及时做出调整。
探秘中国标准化研究院人类工效学标准化研究中心
探秘中国标准化研究院人类工效学标准化研究中心中国标准化研究院人类工效学实验研究中心是全国最大、唯一通过CNAS认可的专业实验室。
该研究中心的历史可以追溯到1980年，成立初期主要致力于人类工效学基础应用研究和工效学标准化研究。
2004年以来，研究中心先后通过国家财政资金支持和科研项目，投入资金近4000万元，多角度、系统地扩大和加强了原有实验室功能，实验能力得到质的飞跃。
目前，研究中心占地700平方米，拥有人体测量实验平台、生物力学实验平台、可用性与人机交互实验平台、感知工效实验平台、认知工效实验平台和虚拟现实与仿真实验平台六大实验平台，同时拥有自80年代以来持续完善更新的中国人体尺寸数据库。
其中，人体测量实验平台主要用于研究人体的形态特征，为人体建模和各类工业设计提供人体尺度参数，已在2010年通过国家（CNAS）的能力认可。
生物力学实验平台配备了ViconMXF20运动捕捉系统、Kistler9281EA测力台、NovelPliance及Pedar压力垫、美国BTEPrimusRS动作模拟与测试系统、美国BTEEvltech运动能力评价系统、美国MAXII型心肺功能测试系统、德国H/PCosmos运动跑台、美国Biopec多导生理仪和Noraxon表面肌电仪等国际一流水准的实验设备，可开展肢体活动范围测量、动作捕捉与分析、人体体表受力分析，关节受力分析，关节活动角度测量、动作模拟与肌肉力量测量分析、心肺功能测试、表面肌电分析等实验。
可用性与人机交互实验平台主要用于研究人机交互行为，记录分析被试者在完成预设任务时的物理行为和生理心理反应，重点针对信息产品、智能化家电的人机界面设计。
感知工效实验平台主要用于研究人体的听觉感知特性、视觉感知特性和环境感知特性等，听觉感知特性为产品中声音信号的设计和声品质的改善提供参考；视觉感知特性主要针对视像、照明产品提供光、色对人生理、心理的感知舒适度和医学伤害的评测；环境感知特性主要研究各类消费群体，例如老人、儿童、妇女等，在不同温度、湿度、风速等环境条件下对热舒适度的感知。
步态分析实验报告
步态分析方案设计报告说明：我看了五篇关于步态分析的文献，并对其具体实验方法进行归纳。
五篇文献的原文在文件夹中。
最后为我的方案设计。
一、A practical gait analysis system using gyroscop陀es螺仪分析步态本研究是为了调查使用单轴陀螺仪来研制简单便携步态分析系统的可行性。
陀螺仪绑在小腿和大腿的皮肤表面，记录小腿和大腿角速度。
这两部分的倾斜度和膝关节角度都来自角速度。
使用从运动分析系统得到的信号来评估角速度和陀螺仪传来的信号，发现这些信号有不错的相关性。
当转身时，腿部倾斜度和角度信号会发生漂移，有两种方法来解决这个问题：（1）自动复位系统，重新初始化每个步态周期的角度；（2）高通滤波。
两种方法都能很好的纠正漂移。
小腿部的单陀螺仪可以提供以下信息：腿部倾斜度、摆动频率、步数以及步幅和步速的估计。
具体方法：受试者在步态实验室沿直线行走进行陀螺仪数据收集，陀螺仪用绳子固定在大腿和小腿部，感测轴沿中间-横向方向，以测量矢状平面中的角度。
两个人加入测试，一个是不完整的脊髓损伤，一个没有损伤。
一运动分析系统使用各部分解剖学位置的回射标记物来评估腿部的偏移、腿部的角速度和膝角度。
实验开始前5s，受试者直立站立以初始化倾斜角度和陀螺仪的偏置，随后，对象以一个自己喜欢的速度沿预定路径行走。
进行了三组实验来分析陀螺仪的性能，并计算步幅、步态周期时间和每次行走期间的速度。
第一个实验，数据来自两小腿上陀螺仪的信号，并与未损伤者进行比较。
后两个实验是陀螺仪的数据与运动分析系统进行比较。
第一个实验是比较小腿不同位置的陀螺仪信号，对于同一小腿上的两个点，先站立后倾斜，两个点的角速度、角度应该是相同的，陀螺仪一个放在胫骨关节处，一个放在胫骨靠近踝关节10cm 处。
第二个实验一个放置在大腿髌骨上方10cm处，一个在胫骨靠近踝关节10cm 处，记录的是陀螺仪的角速度。
第三个实验，陀螺仪放置于第二个相同，受试者直行4.5m 然后转身180°。
Vicon动态采集系统在体育中的应用综述
Vicon动态采集系统在体育中的应用综述摘要：Vicon动态采集系统是一种当下比较新型的研究设备，它可以捕捉物体在各个时空的细微动作，并通过系统将之转化成固定模型，可以提供物体在各个时空的准确参数，如位置、角度力量等指标，将该系统运用于体育领域，对改进体育训练的方法和手段，提高教练员的训练水平和运动员的动作技能起重要的作用。
关键词：vicon动态采集系统；体育领域；应用引言：为了更高、更强、更快的竞技体育目标，运动员要不断挑战和提高自己以提升速度和力量，必须要有刻苦的训练和科学的训练方法手段。
现在，竞技运动员成绩提高的方法越来越依赖科学技术，尤其是运动捕捉技术和体育系统仿真。
经过大量研究表明，运动员在训练中使用先进的科学技术，可以尽快掌握技术要领，提高训练效率，减少他们受伤的可能，促进我国竞技体育事业的健康发展。
本文阐述了vicon动态采集系统在体育领域中的应用研究情况，为其在体育运动中的应用奠定理论基础，提高运动员的竞技水平。
1.vicon动态采集系统概述1.1 vicon动态采集系统的定义vicon动态采集系统是借助运动捕捉系统，对运动员的技术动作、战术配合及运动物体的三维运动轨迹进行实时捕捉和数字解析的一种高新技术。
vicon动态采集系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备，其原理基于计算机图形学，借助排布在空间中的数个视频捕捉设备(跟踪器)，将运动物体的运动状况是以图像的形式记录下来,通过计算机处理，得到不同时间计量单位上不同物体的空间坐标。
从而它可以帮助教练员和运动员对技、战术运用做出评价，还可以监控整个运动训练和比赛过程，辅助裁判决策判断。
1.2 vicon动态采集系统的组成运动捕捉设备一般由传感器、信号捕捉设备、数据传输设备、数据处理设备等四个部分组成。
传感器：它是固定在运动物体特定部位的跟踪装置，向系统提供物体运动的位置信息，其跟踪器的数目取决于运动捕捉的细致程度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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！
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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：
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
四、具体应用
1、体育训练中
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
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。
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