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针对体育运动的3D动作捕捉系统指南
动作捕捉在运动和医疗健康行业的应用近年一直在增长，特别是在竞技和康复治liao领域。随着技术从研究机构逐渐延伸至临床和商业培训领域，如何利用这些数据助力商业决策和行业扩展面临进一步挑战。
动作捕捉是一个非常宽松的术语。但是，它通常是指在三个维度上对人体运动数据进行记录。
现在，IMU传感器已经进入市场，带陀螺仪的加速度计看起来就像是真正的动作捕捉，但是用几个传感器测量运动与捕捉实际运动中的身体之间是有区别的。
动作捕捉如果采用IMU惯性传感器技术可以从计算中创建动作捕获数据，但又增加了测量身体运动数据的难度挑战。如果是无标记相机（例如Microsoft Kinect设备）一般采用红外激光和相机来创建三个维度的深度，但是这些系统在体育领域的应用均存在一些局限性。
动作捕捉的工作一部分是标记和跟踪身体运动，另一部分是将该信息转换为对影视、体育和医疗行业中的研究和应用都有价值的数据。
动作捕捉系统存在两个明确的硬件选项：标记器或光学系统以及无标记器解决方案。可以使用视频进行动作捕捉，但是大多数研究级系统更喜欢使用红外摄像头和反射标记。一些不那么的系统正变得越来越流行，因为它们价格低廉并且可以解决一些简单的问题，例如在跑台上利用摄像头进行跑步分析。这些新的，精度较差的系统现在仅占运动捕捉市场的一小部分。目前我们需要更为精准、性价比更高的解决方案来将体育市场进一步商业化，IMU惯性解决方案在精准度和性价比两个维度看来是更好的选择。
高性能的动作捕捉系统是如此出色，以至于他们可以看到面部表情和手指的细微动作，例如弹钢琴的手的动作变化。
在不过度简化过程的情况下，动作捕捉开始于记录来自摄像机和贴有标签的身体部位的运动，或者通过使用更多有限的摄像机和IMU传感器来估算运动变化。
捕获数据后，将执行其他过滤和计算以清理数据并确保运动伪像不会产生虚假报告。反射标记会按照特定的指导原则放置在人体上，以确保数据的准确性和性，由于肌肉和皮肤可以高速移动，这给数据质量带来了挑战。选择解剖学界标是因为其可靠性和它们在连接关节运动中的价值。
无标记系统需要根据实际场景进行适当的摄像机设置，因为大多数系统着眼于定位静止的运动，例如就位行走，上下蹲以及执行其他基本功能。
动作捕捉硬件的不同应用方向
在大多数情况下，动作捕捉硬件是专为研究或非常**的临床需求而设计的。视频分析作为教练的生物反馈训练项目已经非常普遍。光学市场（也称为基于相机的系统）倾向于项目研究，而IMU传感器市场则倾向于以临床和运动性能为导向的体育和医疗行业的应用级市场。
例如，Motus为投掷运动员（例如投球（棒球），保龄球（板球）和传球（美式足球）的运动员）提供了单个传感器产品。尽管该系统捕获肘部附近的运动，但主要是一种计算，因为在其他数据集（例如躯干和腿）不可用时做出了许多假设。
出于多种原因，我们不应该将传统视频（即使使用多台摄像机）作为运动捕捉的产品。运动捕捉的明显的价值在于，技术可以自动分析数据，而无需软件用户手动进行分析。
直接标记的数据则更为稳定，也有更可靠历史记录，但是由于直接标记操作太复杂不太切合实际应用。
标记通常是像小球一样的附件，大小类似于弹珠或运动员佩戴的反光圈。一些系统使用类似包裹物的附件，例如运动带和绑带，而某些系统为参加训练的用户提供特定紧身衣。无标记摄像机仅使用硬件来捕获视频���但它们提供的数据信息少得多，并且要求硬件与用户的距离非常近，例如几英尺远。这些系统目前无法评估运动速度很快或要求高排量的运动。
大多数用户选择动作捕捉的软件功能都有两个目的：将运动数据转换为动画，以用于科学重放或娱乐用途。几乎所有公司都提供重播选项，并且某些软件使观看者可以选择透视图和动画样式，例如线条（简笔画），骨架或人物。**的软件可以单独测量非常的运动，也可以根据分析方法的应用创建报告。
用于体育运动的动作捕捉软件的目标是显示运动而无视觉碎片。 像视频一样，动作捕捉有助于连接其他视觉效果较差的数据集，例如EMG和力分析。研究人员可以看到运动和肌肉募集之间的关系，以及必要时地面反作用力。
有时，带有动作捕捉的运动实际上并没有进行测量，因为用户只希望定性视图与量化的测量（例如来自传感器的动力学数据）同步。有时使用动作捕捉软件执行手动分析，尤其是在周期性运动的研究中。耐力运动-通常是周期性的运动，例如跑步-通常进行平均或统计地评估重复运动，以深入了解生物力学故障或可能的技术错误。
软件平台的范围包括从非常昂贵的套件到简化的3D播放器。某些软件平台只是文件管理器，因为硬件提供商的期望是平台市场将允许对模拟数据进行分析。因此，他们减少了软件开发，只专注于硬件。单硬件和单软件的产品很少，但是存在一些只提供其中的小公司。
动作捕捉在体育运动中的应用
从业人员经常使用动作捕捉解决方案从各个角度观察身体的功能并提取关节角度。在体育行业的那些人，例如生物力学家，想要数据来研究运动员的运动方式，而医学专家则想看看为什么有些运动员首先受到伤害。运动医学领域对受伤之前，期间和之后的功能障碍恢复感兴趣，并且体能监测需要了解使运动员在运动方面取得成功的重要影响因素。
我们观察到的一般模式是，当身体基线数据下降时，会出现性能下降和受伤风险增加，教练和医疗人员有时会使用动作捕捉技术来分析重要或复杂的运动伤害，降低受伤风险，提升身体能力和运动水平。
常见的动作捕捉用途是步态分析。尽管其他运动在体育运动中也很重要，但是几乎所有基于陆地的运动都会包括某种跑步运动，无论是短跑，慢跑还是步行。一些康复和运动医学诊所已经为受伤的运动员在再培训计划上花费了大量资源，有一些康复机构使用运动捕捉分析来进行品牌或机构营销，但是目前越来越多的康复和体育训练机构将其作为基于干预的真正有治liao效果的康复测评解决方案。
以往的动作捕捉系统设备庞大，不适合团体使用，新一代的IMU动作捕捉技术已经可以提供即时反馈解决方案，而且占地更小，在成本降低的基础上拥有更高的精准度，适合大规模铺设。
较小的应用程序（例如单个IMU传感器解决方案）可以有效利用智能设备进行生物反馈。但是，由于图片不完整，它不是真正的运动捕捉，因此您不应将其与完整的分析相混淆。
像视频分析一样，让运动员有机会以不同的速度和视角在屏幕上看到自己是非常宝贵的。大多数从事奥林匹克运动的精英运动员用到某种形式的动作捕捉，这已日渐成为体育分析和训练的基础工作。
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