三维动作捕捉技术与建模分析在武术中的应用研究

本文深入探讨了三维动作捕捉技术与建模分析在武术领域的应用,通过对相关理论的梳理和实证研究的分析,旨在为武术的传承与发展提供新的视角和方法。三维动作捕捉技术以其精准、高效的特点,为武术动作的记录、分析和优化提供了有力支持;而建模分析则有助于揭示武术动作的力学原理和运动规律,为武术教学和训练提供科学依据。

三维动作捕捉系统在桡骨远端骨折患者腕关节功能评价中的初步应用

目的:通过初步应用,探讨三维动作捕捉系统在腕关节功能评价中的应用。方法:将患者根据治疗方式不同分为3组:夹板组、钢板组和外架组,均在治疗3个月后行Gartland和Werley评分,并应用VICON三维动作捕捉系统进行双侧腕关节背伸、掌屈、尺偏、桡偏4个活动度检查,经VICON BLADE软件处理得出结果。结果:夹板组和钢板组对比差异无统计学意义,2组与外架组之间差异有统计学意义,治疗效果优于外架组。结论:应用三维动作捕捉系统行腕关节功能评价是可行的,并且数据准确可靠,同时,闭合复位小夹板固定治疗桡骨远端骨折具有明显优势。

基于三维动作捕捉仪的孕妇裤托腹效果评价

为考察孕妇托腹裤的托腹效果,以及孕妇穿着托腹裤时的感受情况,以孕妇裤托腹部位的结构设计为切入点,利用三维动作捕捉仪,以孕妇运动时髋关节角度的变化为参考基准,通过单因素方差分析法对所得数据进行显著性检验,并对有效数据进行对比,比较孕妇与正常人体进行下肢体活动时最大髋关节角度差值的大小,结合主观评价实验进行综合分析。结果表明:孕妇在运动时随着自身孕周的增加,腹围增大,孕肚的重量增大,髋关节最大角度也会增大;通过髋关节角度值大小可判断孕妇裤的托腹效果,即髋关节角度值越小,孕妇裤的托腹效果越好。同时在现有孕妇托腹裤款式的基础上提出改进方案,以协助孕妇提升和改善生活质量。

Codamotion三维动作捕捉系统在步态分析中的应用

在视频侦查越来越普及,越来越有效率的今天,分析监控视频中嫌疑人的行走步态特征已经成为侦查破案重要的一环,但是在破案一线工作中,视频中人体运动信息却往往仅凭人的观察和总结,应提供大量的数据实验以及量化标准支撑。Codamotion三维动作捕捉系统能有效准确的分析人体运动上的规律,总结出人体运动的稳定特征和特定特征,为侦查破案提供有效的数据支持。

4E三维动作捕捉系统配合rTMS对脑卒中患者上肢运动功能的影响

目的观察4E三维动作捕捉系统配合rTMS改善脑卒中患者的上肢运动功能及手功能的效果。方法选取脑卒中后手功能障碍患者60例,按随机数字法分为3组,即rTMS组、4E组和观察组,每组20例,所有患者均给予正常的药物治疗与康复训练,rTMS组增加rTMS进行上肢功能训练,4E组增加4E三维动作捕捉系统治疗,观察组患者先接受rTMS治疗,结束后立即进行4E三维动作捕捉系统训练,各组治疗1次/d,每周5d,一个疗程为4周,持续治疗一个疗程。治疗前后三组患者均采用简化FuglMeyer运动功能评定量表上肢部分(FMA-UE)、Carroll上肢功能测试(UEFT)及改良Barthel指数(MBI)进行评定。结果治疗前,三组患者FMA-UE、UEFT、MBI的评分对比,差异无统计学意义(P>0.05)。三组组内治疗前后比较,FMA-UE、UEFT、MBI评分均有所改善(P<0.05);与rTMS组治疗后比较,4E组及观察组上述指标均显著改善(P<0.05),观察组与4E组比较,观察组治疗后FMA-UE为(51.45±1.87)分、UEFT为(34.75±2.98)分、MBI评分为(67.55±3.23)分,均优于4E组(P<0.05)。结论4E三维动作捕捉系统配合rTMS可以显著改善脑卒中患者的上肢运动功能、手功能与ADL能力。

4E三维动作捕捉分析系统联合任务-导向性作业疗法用于脑外伤偏瘫患者治疗中的价值分析

目的探讨4E三维动作捕捉分析系统联合任务-导向性作业(OT)疗法用于脑外伤偏瘫患者治疗中的应用价值.方法选取佛山市第五人民医院康复科2021年1月—2022年12月收治的100例脑外伤偏瘫患者为研究对象,采用随机数字表法随机分为对照组与试验组,每组50例.对照组采用常规康复治疗,试验组采用4E三维动作捕捉分析系统联合OT疗法治疗,比较治疗1个月后两组患者的治疗总有效率、运动及平衡能力、语言功能、独立生活能力及生活质量.结果治疗1个月后,试验组的Holden步行能力分级情况明显优于对照组,试验组的治疗总有效率为100.00%,高于对照组的88.00%,组间差异有统计学意义(P<0.05).Fugl-Meyer运动功能评定量表评分、Berg平衡量表评分、汉语标准失语症检查法评分、Barthel指数评定量表评分和SF-36量表评分分别为(98.88±7.52)分、(45.32±3.15)分、(85.42±4.75)分、(76.35±5.27)分、(60.42±6.77)分,均高于对照组的(90.31±8.25)分、(41.88±2.85)分、(80.44±4.13)分、(72.31±5.98)分、(56.33±5.42)分,组间差异有统计学意义(P<0.05).结论4E三维动作捕捉分析系统联合OT疗法用于脑外伤偏瘫患者可改善患者运动、平衡及语言能力,提升患者独立生活能力及生活质量,治疗效果较常规治疗更好.

融合动作捕捉技术的体育微课教学设计与实验研究

将三维动作捕捉技术与体育教学有效融合,从情感导入、动作演示及姿态分析3个层次对体育教学进行微课综合设计,有效激发了学生对体育学习的热爱与兴趣.采用动作捕捉系统虚拟现实技术,为学习者构建虚实融合的学习情境,不仅增强了交互式学习体验,而且使得体育教学过程更加数字化、直观化、立体化.通过运用数据量化的方式进行动作姿态的精准性分析促进了体育教学评价的科学化,提高了教学效率,丰富了体育教学资源.以定点投篮教学为例,系统进行了微课设计与综合实验分析,充分验证了本设计在体育教学中的高效性.

基于动作捕捉的医疗康复检测系统

本文主要介绍一种医疗康复检测系统,通过穿戴微型动作捕捉模块,对下肢的三维动作捕捉进行实时测量,应用编程解算运动姿态,并将姿态数据传给上位机,上位机采用open GL绘出人体骨骼模型,用数据驱动模型,实现运动状态的可视化,MFC编写操作界面,医生通过操作可视化界面对待恢复病人的运动方式进行分析,判定该姿态是否有益于病人的恢复。

三维步态分析系统在评价虚拟现实技术干预脑卒中后偏瘫步态效果中的研究

目的评价三维步态动作捕捉与训练系统对脑卒中患者偏瘫步态康复效果的影响。方法共有脑卒中后偏瘫患者60例,随机分为对照组、观察组,均30例。两组患者均给予常规康复训练,观察组在常规康复训练基础上进行虚拟现实步态训练。在治疗前、连续治疗6周后由同一位治疗师给予两组患者采用三维步态分析系统检测并比较两组患者步态时间参数、时相参数、关节活动角度等参数进行评估,并采用Holden步行评定量表,Barthel指数评定表及下肢Fugl-Meyer运动功能量表对患者日常生活能力、步行功能康复效果进行评估。结果两组患者的一般资料(性别、年龄、病变性质)及Holden步行等级、FMA-L评分、Barthel评分与三维步态参数均差异无统计学意义(P>0.05)。而在干预后两组在三维步态参数(时间参数、时相参数、关节活动角度)、FMA-L评分、Holden步行等级、Barthel评分均较之前有所提高(P<0.05),而与治疗前比较,步行周期、双支撑相(%)、健侧支撑相时间(%)、患侧支撑相时间(%)均明显缩短(P<0.05),但同时健侧摆动相时间(%)、患侧摆动相时间(%)均与之相反(P<0.05);与对照组比较,观察组在步幅、步频、步速、健侧支撑相(%)、健侧摆动相(%)、双支撑相(%)方面均明显更优,差异有统计学意义(P<0.05)。结论三维步态动作捕捉系统用于脑卒中患者,能够有效量化患者步态参数,有利于为康复训练提供依据;其步态训练系统能够有效改善脑卒中偏瘫步态康复效果。

基于太极拳动作相关性康复训练模式研究

目的:探讨太极拳标准动作的运动模式。方法:受试者按照杨式太极拳"云手"动作进行演练。实验全程使用美国Motion Analysis三维动作捕捉系统进行数据采集,采集肘部、肩部、头部和躯干部运动数据,并对数据进行主成分分析方法。结果:所入选的各关节运动数据均呈相关性(P<0.01),头部旋转角度与躯干旋转角度呈明显相关性(相关系数0.993,P<0.01),头部旋转角度与肩关节屈曲角度呈相关性(P<0.01),肩关节屈曲角度与肘关节屈曲角度呈相关性(P<0.01);主成分分析结果显示,以躯干旋转角度为因变量、肘关节屈曲角度、肩关节屈曲角度、头部旋转角度为自变量时,各关节均参与完成了云手动作(P<0.01)。结论:太极拳云手动作可以划分为2个运动成分,康复训练时采取分解各主要成分进行分步教学,再进行完整动作整合训练,这将加快康复患者学习动作的进程,提高动作协调性,以达到高效快速训练的目的。

基于三维技术的灭火防护服研究进展

为促进灭火防护服的改进升级,文章从服装三维技术出发,回顾近年来灭火防护服的研究进展并做出展望。文章详细阐述了三维人体扫描技术在人体数据测量、防护服热防护性和服装合体性分析中的应用,总结其提供基础数据和丰富评价指标的作用;以关节活动范围为依据,从提高灭火防护服工效性的角度,说明三维动作捕捉技术在实现服装设计人本理念中的价值;同时展现三维虚拟仿真技术在灭火防护服开发中的巨大发展潜力。研究得出:服装三维技术能够有效促进灭火防护服的改进升级,其未来的研究将走向体型测量系统化、发展性别差异化、设计三维数字化、性能评价多元化。

浅析网球正手击球动作与肱骨外上髁炎成因的关系

通过分析肘关节解剖学特点和表面肌电采集,上肢动力学分析,解释网球运动与肱骨外上髁炎存在的关系,最大限度的预防肱骨外上髁炎的发病;采集93名网球运动爱好者正手击球动作的表面肌电,三维动作高速摄影和调查访问;结论:(1)前臂负重过度旋内是造成肱骨外上髁炎的成因之一,肘关节位移与尺绕关节旋内角度呈现正相相关,也就是当肘关节位移和内旋角度的值变化越大,肱骨外上髁炎的发病概率越大。(2)肌肉之间拮抗作用下完成负重动作有可能是肱骨外上髁炎的发病原因之一。

男子铅球背向滑步技术动作差异性的运动学分析

通过红外三维动作捕捉系统、足底压力测力平板测试,通过采集测试铅球运动员背向滑步阶段技术的运动学和动力学参数,揭示并分析两个等级滑步阶段时所出现的差异性。使教练员和运动员了解在滑步阶段动作的不足加以改正和优化运动员滑步阶段的技术为接下来铅球滑步技术动作的研究提供理论参考,为更好的指导教学和训练。

不同等级女子散打运动员后手直拳技术运动生物力学分析

为探索不同等级散打运动员后手直拳技术动作之间的差异和规律,挖掘影响后手直拳击打效果的关键影响因素,本研究通过Codamotion和ME6000表面肌电系统,采集了20名运动员(健将级10名,一级10名)的运动学和肌电数据。通过分析关节角度、角速度、出拳速度、肌肉积分肌电值和贡献率等指标,旨在探索影响击打效果的关键因素。基于三维动作捕捉系统检测与表面肌电检测结果,研究表明:健将级运动员在出拳起始、结束和还原阶段的关键关节角度、角速度及出拳速度均优于一级运动员;此外,三角肌前束是后手直拳的主要做功肌肉,健将级运动员的躯干和下肢肌群贡献率更高。本研究揭示了后手直拳技术的生物力学特征,为优化训练提供了科学依据,强调了肩、膝、踝关节屈伸角度及肌肉协调性的重要性。

跳跃荷载动力特性与荷载模型实验研究

利用三维动作捕捉技术结合固定测力板,分两阶段开展了100人次5种跳跃频率的单人跳跃荷载实验。利用22 921条有效单次跳跃荷载曲线,研究了跳跃频率、脉冲系数及接触率3个控制参数的变化范围与规律,并提出了单次跳跃的修正半正弦平方荷载模型。在参数相关性研究基础上给出了模型参数的取值方法,以及仿真生成连续跳跃荷载时程的计算步骤。通过仿真生成的跳跃荷载曲线与实测曲线的时程特征对比,以及单自由体系结构响应对比说明了所建议荷载模型的合理性,可用于结构振动舒适度设计问题。

行走激励的傅里叶级数模型及其参数的实验研究

利用三维动作捕捉技术结合三向测力板,开展了7种不同步行频率下行走激励的动力特性实验,得到73人次5 004条有效单足落步荷载曲线。利用实测的双足重合的准确时间点将单足落步荷载曲线拓展成连续时程曲线,进而得到行走激励竖向及横向分量的傅里叶级数模型的前5阶系数及相位角值。与其它国家现有模型的比较反映出了不同人群特性的差异,所建议模型可用于大跨工程结构考虑行走作用的振动舒适度问题的设计与分析。

跑步运动中运动文胸对乳房振幅的影响

为考察运动文胸的防震效果,以及穿着运动文胸时的感受情况,使用相同面料,制作了统一尺寸、厚度相近的7款运动文胸。运用三维动作捕捉仪,测试实验者在裸胸状态以及穿戴7款运动文胸在跑步运动中胸部移动状况。通过乳房相对躯干的位移极差值和穿戴文胸前后的位移减少百分比,运用SPPS软件进行数理统计,比较运动文胸的防震效果,并结合主观实验进行综合分析。同时,在现有运动文胸款式的基础上对其造型设计提出改进建议。结果表明:文胸背部设计成交叉款式的防震效果较好,同时肩带加宽,可减少肩部的压强,提高穿着舒适度。

基于步态数据的下肢康复机器人控制设计

为了使下肢康复机器人的辅助康复训练更加符合人体运动特性,为下肢运动功能障碍的患者提供更加安全、有效的康复训练,提出一种基于人体步态数据和径向基函数(RBF)神经网络的下肢康复机器人控制策略。首先,以三维动作捕捉系统获取的健康人体步态数据为系统的期望输入;其次,通过RBF神经网络自适应控制器产生驱动机器人关节运动的力矩,使机器人的运动轨迹跟踪期望轨迹;然后,采用基于前馈控制的校正模型对机器人的输入力矩进行补偿校正,达到实时校正的目的,从而实现更好的跟踪效果;最后,通过基于实验数据的仿真结果,验证了该方法的可行性和有效性。

裤子弹性及运动速度对人体膝关节角的影响

为研究裤子弹性及运动速度对膝关节角的影响,文章选取身材相近的5名受试者和3条裤子,利用三维动作捕捉仪获取受试者在3种运动速度下的膝关节角。结果表明:裤子弹性对人体膝关节角有显著影响,正常行走和慢跑时,穿弹力裤时的膝关节角比穿宽松裤在腾空期可减小7.87°;运动速度对支撑期和后腾空期的膝关节角有较大影响,即对于宽松裤,速度越大,膝关节角越小;裤子弹性及运动速度对平均单步周期都有显著影响,即在运动速度相同、且较高时,弹力裤的平均单步周期明显小于宽松裤。研究表明:穿弹性裤子对膝关节具有明显的保护作用,建议在运动时尽量穿弹力紧身服。

面料性能对A字裙动态造型的影响

为探究面料性能对A字裙动态造型的影响,文章借助三维动捕仪获得受试者穿着A字裙以6 km/h匀速运动时,腰围、臀围及摆围标记点的坐标,通过GA-BP神经网络拟合曲线,提取曲线裙厚、裙宽、周长和面积作为外轮廓造型参数,并引入动态偏移值表征三围曲线的动静态造型变化。研究结果表明:纬密与腰围曲线裙宽、周长和面积显著正相关;悬垂系数与臀围曲线裙厚、周长和面积显著负相关;纬向抗弯刚度与摆围曲线裙宽、周长和面积显著正相关。经纬向抗弯刚度与右前腰区域在人体前后方向上的偏移值显著正相关;总折皱回复角与后腰区域在人体前后方向上的偏移值显著正相关;经纬密与左臀区域在人体前后方向上的偏移值正相关。