手功能三维动作捕捉分析系统

纺 织产 品基 本安全 技术 规范 》 标准 的介绍 ， 而对 于 护 腕实 际 的防护 性 能 的参 数 并 没 有介 绍 ， 而 实 际
上 在 目前对 护腕 以及 护具 等 研究 中 ， 也 只是 从 面 料 的性 能角 度来 进 行研 究 ， 从 生 物 力 学角 度 出 发
研 究护 具 防护性 能的还 较少 。本文 通过 三维动 态 腕 中加入 了弹性 纤 维 氨 纶 ， 因此 这 款 护腕 的 弹性
回复率 明显优 于其 余 两 款护 腕 ， 而 另 外 两款 护 腕
的弹性 回复率 几乎相 同。
１ ． ２ 实 验 对 象
捕 捉 系统 ， 以球撞 击人 体为例 ， 从生 物力 学角度 初 步研 究护腕 对人 体 的防护性 能 。
因为护腕 对人 体 的防护性 能并不 因人体 身材
１ 实 验 部 分
・
科 技 博 览
动过 程 中人体各关 节 的三 维坐标数 据采集 。
１ ． ４ 实 验 设 计
２ ０ １ ３ 年第４ 期
牛顿 第 二定律 ， 计 算 篮 球 在 进行 自由落 体及 反 弹
过程 中速度 随时 间变化 的情 况 （ 见图１ ～图 ５ ） 。
实 验包 括运 动过 程 中三维 数据 捕捉 以及 数据 的客观 计算 分析 。
表 １ 三 款 护 腕 的 基本 参数
手腕 是人 体 活动 最 频 繁 的关 节 之 一 ， 也 是在 运 动过程 中较 易受 伤 的关 节 之一 ， 正是 因为 手腕
的频 繁 活动 以及 易受 伤 等 特性 ， 人们 在 运 动 过程 中都会通 过佩 戴护 腕来保 护手腕 。现 阶段 市场上 有 各种 品牌 的护 腕在 售 卖 ， 但 是 在 护腕 的商 品介 绍 中只有 关 于材料 成分 以及符 合 Ｇ Ｂ １ ８ ４ ｏ １ ￣ 国家

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。

一、手势追踪控制器简介手势追踪控制器是一种能对用户手部姿态和动作进行精确追踪的设备，其优势在于，用户手部无需佩戴任何设备，即可完成手掌和十指的动作捕捉，实现与计算机的人机交互。

设备外观如下：图1 微动VID手势追踪设备依靠此设备，只需挥动一只手指即可浏览网页、阅读文章、翻看照片，还有播放音乐，即使不使用任何画笔或笔刷，用您的指尖即可以绘画，涂鸦和设计；用户可以在3D空间进行雕刻、浇铸、拉伸、弯曲以及构建3D图像，还可以把他们拆开以及再次拼接。

该设备能让用户体验一种全新的交互方式，依靠此设备，可直接用双手的方式，在虚拟仿真训练中完成点击按钮、推动阀柄、抓取设备等操作。

手势追踪控制器能精确追踪用户双手位置，从技术上说，这是一个8 立方英尺的可交互式3D 空间。

人的一只手，有29 块骨头、29 个关节、123 根韧带、48 条神经和30 条动脉。

这是一种精密、复杂的追踪过程，但依靠此设备能不费吹灰之力，轻松掌握。

图2 手势捕捉追踪器追踪区示例控制器可追踪全部10 只手指，精度高达1/100 毫米。

它远比现有的运动控制技术更为精确。

150°超宽幅的空间视场，您可以像您在真实世界一样随意在3D的空间移动您的双手。

控制器能以超过每秒200 帧的速度追踪用户的手部移动，保障用户人机交互的低延迟体验。

二、手势捕捉原理微动手势传感器根据内置的两个摄像头从不同角度捕捉的画面，重建出手掌在真实世界三维空间的运动信息。

检测的范围大体在传感器上方25 毫米到600 毫米之间，检测的空间大体是一个倒四棱锥体。

其工作流程如下：首先建立一个直角座标系，座标的原点是传感器的中心，座标的X 轴平行于传感器，指向屏幕右方。

Y 轴指向上方。

Z 轴指向背离屏幕的方向。

单位为真实世界的毫米。

图3 手势追踪控制器基准坐标系在使用过程中，传感器会定期的发送关于手的运动信息，每份这样的信息称为“帧”( frame )。

每一个这样的帧包含检测到的：➢所有手掌的列表及信息➢所有手指的列表及信息；➢手持工具(细的、笔直的、比手指长的东西，例如一枝笔)的列表及信息；➢所有可指向对象(Pointable Object)，即所有手指和工具的列表及信息；传感器会给所有这些分配一个唯一标识(ID)，在手掌、手指、工具保持在视野范围内时，是不会改变的。

3D动作捕捉的工作原理是什么？动作捕捉可以将演员的动作转换到数字角色上。

使用追踪摄影机的捕捉系统（无论有无追踪标记）都可以被称为是“光学捕捉”，而测量惯性或者机械动作的系统就叫做“非光学”。

后者的一个例子是SethRogan在《保罗》中扮演外星人时使用的XSensMVN惯性捕捉套装。

最近也出现了一些其他的动作捕捉技术，例如LeapMotion的手指追踪深度摄影系统和MYO腕带，后者能够检测出手臂和手腕的肌肉活动。

Google的ProjectTango 主要用于测绘，但它也配有类似于Kinect的深度传感器，所以它也有进行动作捕捉的能力。

光学系统通过位置标记或者3D特征的追踪来工作，然后将收集到的数据组合成演员大概的动作。

主动的系统会使用会发光或者闪烁的标记，而被动的系统会使用不会发光的物体，比如说白球或者绘制的点（后者通常用于脸部捕捉）。

无标记的系统会使用动作匹配软件的算法来追踪独特的特征，例如演员的服装或者鼻子，无需追踪标记。

动作在经过捕捉之后会使用AutodeskMotionBuilder这样的软件映射到一副虚拟的动画角色“骨骼”上面。

这样做出来的动画角色就像是真实的演员一样。

在捕捉的过程中很难预计演员的动作转换到动画角色上的效果，所以经常会用到JamesCameron为《阿凡达》开发的“虚拟拍摄”（virtualcinematography）技术。

简单来说这就是实时显示演员对应的数字角色（在虚拟场景），这样的话导演就可以看到动画角色的粗略“表演”。

这种技术需要大量的计算，但是现在的计算机和显卡的计算速度足以胜任这项工作。

北京欧雷新宇动画是国内领先的VR虚拟现实、影视动漫制作整体解决方案供应商。

致力于国内VR、影视、动漫、游戏等产业软硬件产品研发、生产、服务。

以雄厚的技术实力为数字媒体艺术教育行业提供实训室设备、咨询、方案设计及实施服务。

Kinect动作捕捉系统介绍一、关于Kinect1、简介Kinectfor Xbox 360，简称Kinect，是由微软开发，应用于Xbox 360 主机的周边设备。

它让玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用语音指令或手势来操作Xbox360 的系统界面。

它也能捕捉玩家全身上下的动作，用身体来进行游戏，带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。

其在2010年11月4日于美国上市，建议售价149美金。

Kinect在销售前60天内，卖出八百万部，目前已经申请金氏世界记录，成为全世界销售最快的消费性电子产品。

2012年2月1日，微软正式发布面向Windows系统的Kinect版本“Kinect for Windows”,建议售价249美金。

Kinect有三个镜头，中间的镜头是RGB 彩色摄影机，用来采集彩色图像。

左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS 摄影机所构成的3D结构光深度感应器，用来采集深度数据（场景中物体到摄像头的距离）。

彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像，红外摄像头最大支持640*480成像。

Kinect还搭配了追焦技术，底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。

Kinect也内建阵列式麦克风，由四个麦克风同时收音，比对后消除杂音，并通过其采集声音进行语音识别和声源定位。

2013年11月22日，随着xbox one的发售，kinect也更新为2.0版本。

二代和一代的主要区别在于它是专门为XboxOne设计，外形作了改进，精度更高，在捕捉在捕捉肢体动作和表情的基础上，增加了手指动作捕捉和心跳感应。

强化了分辨率至1080P，每秒处理的数据最多达2GB，镜头捕捉角度也增加至60%。

2、硬件功能3、安装部署除自定义应用程序处理外，对于将大量使用Kinect for Windows v2 身体跟踪的应用程序，建议使用下面的计算机配置作为参考。

该方案允许kinect发挥绝佳的性能，同时仍然能容纳附加的应用程序处理并维持最佳帧速率。

三维动作捕捉分析系统美国魔神公司是全球最大的以光学动作捕捉系统为基础的高性能电脑生产商，专业为用户提供3D光学动作捕捉系统。

Motion Analysis 为行业用户提供首选的动作捕捉系统。

实时功能使用户可以在同一时间观察到目标某个细微动作。

强大的功能、简单的安装、方便的操作和精准的测量使得 Motion Analysis 公司数字捕捉镜头成为动作捕捉的标准配置。

系统精度高达0.1mm，并且无线，不放光、不发热、无辐射、耐压、耐磨、中/英文操作界面。

它可以进行最精确的运动捕捉，六自由度测量，微动测量，三维平台运动测量。

Raptor系列已突破了技术难关，成为了全球唯一可在室内、室外及日光直射条件下使用的系统。

成熟的Motion Analysis数字影像捕捉分析系统已经为全球近千用户提供了完善的解决方案，涉及运动分析、动画制作和工业测量与控制等广泛领域。

应用领域●步态分析Motion Analysis数字影像捕捉分析系统在步态分析上的应用体现了技术发展的最高水平，病人走动时，系统可以实时地进行数据采集、分析并以三维动画的形式进行展示。

同时，Motion Analysis系统还可以与测力台、表面肌电等输出模拟信号的设备进行同步。

结合OrthoTrak、SIMM等软件，可以同时对受试者的步态、肌肉长度、表面肌电、受力等数据进行分析。

●运动分析和运动医学Motion Analysis能够给用户在许多方面提供准确的分析或者评估。

如：提高运动成绩、预防损伤、状态恢复、运动装备/康复治疗装备等。

基于Motion Analysis提供的准确数据，教练、队员、队医、康复师能更加有效地制定训练计划、治疗方法和康复原则。

●理疗康复Motion Analysis系统可以提供一个没有任何约束也无限制的动作采集环境。

无论在脊柱紊乱还是功能评定方面，Motion Analysis系统都可为用户提供迅速简洁的解决方案。

●假肢与矫形●神经系统●产品设计与开发●医疗机器人技术●虚拟现实●人工智能、模式识别●人机工效学●电影艺术电影制作者是使用Motion Analysis系统的先驱，大量特技采用Motion Analysis系统进行采集制作。

人手三维运动检测系统
徐国徽;杨年峰;王人成;王季军;黄昌华
【期刊名称】《生物医学工程学杂志》
【年(卷),期】2000(17)3
【摘要】提出了一种基于普通摄像机的人手三维运动检测系统 ,它包括两部普通摄像机、标定架和标志点识别子系统等。

该系统采用直接线性变换 (DL T)算法 ,可以对人手运动进行可靠的三维检测。

本文叙述了该系统的工作原理以及测试实验 ,测试结果显示了该系统良好的三维运动检测性能。

本系统的研制为更好地进行人体运动质量的分析和评价、更有效地揭示人体运动规律提供了经济方便的实验手段和研究途径。

【总页数】4页(P288-291)
【关键词】三维运动检测;人手;DLT算法;运动质量评价
【作者】徐国徽;杨年峰;王人成;王季军;黄昌华
【作者单位】清华大学精密仪器与机械学系
【正文语种】中文
【中图分类】G804.63;R318.6
【相关文献】
1.基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统设计 [J], 张可;汤福南;李修寒;吴小玲
2.基于MTi系统的三维运动检测方法的研究 [J], 张玉磊;陈进
3.双目三维定位的视频运动检测控制系统设计 [J], 张衍儒;武颍
4.脊柱在体三维运动检测系统的建立 [J], 李鉴轶;焦培峰;张美超;聂兰英;赵卫东
5.颈椎数字减影图像三维运动检测系统的探讨 [J], 杨薇薇;陶铮
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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。

三维红外动作捕捉与分析实验结果与讨论三维红外动作捕捉与分析是一种常用的运动追踪技术，可用于人体动作分析、姿势识别、动画制作、医学康复等领域。

其实验结果和讨论会基于具体的实验设计和研究目的而有所不同。

在这里，我将给出一个简单的例子来说明实验结果与讨论。

实验设计：通过三维红外动作捕捉系统监测一名受试者进行平衡训练的动作变化，以评估平衡能力的提高。

实验结果：通过捕捉系统记录了受试者进行平衡训练的动作数据，包括身体的位置、旋转角度和关节运动范围等信息。

根据数据分析，可以得出以下实验结果：1. 平衡能力提高：通过对比训练前后的数据，可以观察到受试者的平衡能力得到了改善。

例如，受试者在训练前可能出现明显的摇晃或失衡现象，而在训练后的数据中，摇晃幅度明显减小，身体保持更稳定的状态。

2. 动作变化：捕捉系统提供了详细的动作数据，可以观察到受试者在训练过程中的动作变化。

例如，受试者可能通过调整身体的中心位置、增加肌肉张力等方式来提高平衡能力，这些变化可以从数据中进行分析和比较。

讨论：基于上述实验结果，可以展开一些讨论：1. 训练效果评估：通过分析实验结果，可以评估平衡训练对受试者平衡能力的具体影响。

例如，可以计算训练前后的平衡指标（如身体的晃动幅度、稳定性等），并与统计学方法进行比较，以确定训练效果的显著性。

2. 动作策略分析：通过观察动作数据的变化，可以探讨受试者在平衡训练中采取了哪些动作策略来提高平衡能力。

这有助于理解平衡训练对身体姿势、肌肉控制等方面的影响，从而为训练方法的优化提供指导。

需要注意的是，上述仅为一个简单的例子，实际的实验结果和讨论将根据具体的研究领域和实验设计有所不同。

在进行实验结果和讨论时，应根据实际情况进行详细的分析和论述。

三维动作捕捉技术与建模分析在武术中的应用研究目录一、内容概述 (2)1. 研究背景与意义 (3)2. 国内外研究现状及发展趋势 (4)3. 研究目的和方法 (5)二、三维动作捕捉技术概述 (7)1. 三维动作捕捉技术的基本原理 (8)2. 三维动作捕捉技术的常用方法 (9)3. 三维动作捕捉技术的优势与局限性 (10)三、武术动作分析与建模 (11)1. 武术动作特点分析 (12)2. 基于三维动作捕捉技术的武术动作建模方法 (13)3. 武术动作模型的有效性和验证 (14)四、三维动作捕捉技术在武术中的具体应用 (16)1. 技术应用于武术训练与评估 (17)2. 技术应用于武术表演与创作 (18)3. 技术应用于武术文化传承与教育 (19)五、三维动作捕捉技术的建模分析在武术中的实证研究 (20)1. 研究对象与数据来源 (21)2. 实验设计与数据收集 (21)3. 数据分析方法与结果 (22)六、存在的问题与展望 (23)1. 当前研究存在的问题 (24)2. 未来研究展望与建议 (26)七、结论 (27)1. 研究总结 (28)2. 对未来研究的建议与展望 (30)一、内容概述随着科技的不断发展，动作捕捉技术在各个领域的应用越来越广泛。

武术作为中国传统文化的重要组成部分，其动作和技巧的研究与传承对于弘扬民族文化具有重要意义。

本文旨在探讨三维动作捕捉技术与建模分析在武术中的应用研究，以期为武术动作的记录、分析和教学提供科学依据。

本文将介绍动作捕捉技术的原理和发展历程，包括传统动作捕捉技术和现代三维动作捕捉技术的比较，以及各自的优缺点。

本文将对三维动作捕捉技术在武术中的应用进行详细阐述，包括动作数据的采集、处理和分析，以及如何将这些数据应用于武术动作的模型建立和优化。

本文还将探讨三维动作捕捉技术在武术教学中的作用，如如何利用动作捕捉技术进行个性化教学、提高教学质量等。

在研究过程中，本文将采用多种方法进行实验和验证，包括对比分析不同武术流派的动作特点、邀请专业武术教练参与实验等。