光学运动捕捉的贴点方式(人体研究)

Xsens动作捕捉 2023-05-05 4704

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通常,我们所讲的贴点方式,是指标记点集(Marker Set),这是使用光学运动捕捉系统时,按照特定方式将反光标记点贴在人体身上。

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在做试验时,需要做静态测试和动态测试。在静态测试时,受试者保持一定姿势,然后使用Qualisys三维运动捕捉系统采集标记点的位置。在动态测试时,标记点在空间中被追踪;然后在数据分析时,软件通过标记点集定义人体环节的姿态和运动。身体的每一个环节需要3个标记点进行定义,但建议使用超过3个标记点。这样,在某个标记点被遮挡后,摄像机还能捕捉到其它标记点,完整的采集运动过程。


在生物力学领域,有许多公认的标记点集应用于不同研究中,也有些实验室研发了特定的标记点集满足自己的研究需要。所以,没有某一个标记点集是通用的金标准,您只要选择得到学术论证、同行认可的标记点集即可。但是,无论使用何种标记点集,都可以参考Serge Van Sint Jan的著作“Color Atlas of Skeleton Landmark Definitions”。该书指导如何精确识别并触诊骨性标记点,从而保证标记点集在使用过程中的一致性。


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CAST、IOR、Conventional Gait Model(现在已经更新到CGM2)都是在生物力学领域得到学术验证并广泛使用的模型。这三种标记点集可以根据研究需求应用在所有人体研究中。但在Qualisys的步态PAF(项目自动化模块)里嵌入了这三种标记点集,您只需要单击鼠标,PAF就会在Visual3D中输出数据并按照标准/自定义的脚本进行运行,输出报告。并且,CGM2不需要Visual 3D即可生成报告,让测试流程更加简单流畅。


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CAST下肢标记点集


CAST标记点集由意大利罗马大学(Università degli Studi “La Sapienza”)的Aurelio Cappozzo和他的团队一起研发的。CAST是为研究应用而开发,因为其结果的可靠性,也广泛应用于临床研究。该标记点集通过使用追踪板尽可能减少标记点在皮肤上移动而带来的影响。


以CAST下肢标记点为例,该标记点集包含两种标记点:解剖标记点(Anatomical marker)贴在特定的解剖标志点,用于定义环节;动态标记点(Dynamic marker)没有解剖学意义,只是为了追踪环节运动。有些标记点既是解剖标志点又是动态标记点,它们同时定义和追踪环节运动。进行静态试验之前,所有标记都被放置在受试者身上,在进行动态试验之前,单独的解剖标记点被取掉。


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IOR下肢标记点集


IOR标记点集由意大利博洛尼亚的骨科诊所(Istituto Ortopedico Rizzoli)的Alberto Leardini、Maria Grazia Benedetti和他们的团队一起研发的。该标记集是专门为临床应用而开发,它精确地定义了环节的三维运动,并得到了国际医学界的认可。


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该标记点集与CAST一样,分为解剖标记点和动态标记点。进行静态试验时,使用所有标记点,在进入动态试验前,取掉单纯的解剖标记点。


Conventional Gait Model(CGM)是临床步态分析中应用最广泛和最易被理解的生物力学模型,也被广泛用于非临床应用。在20世纪80年代,有几个本质上十分相似的临床步态分析模型同时得以发展,比如Newington、Helen Hayes、Kadaba。英国索尔福德大学的Richard Baker教授将CGM作为这些模型的通用名称。通过行业内专家的不同发展和完善,该模型已经升级到CGM2。CGM2广泛适用于具有一系列有/无不同神经肌肉骨骼疾病的成人和儿童(5岁以上)。


该标记点集的所有标记点既用于静态试验中定义解剖标志点,又用于动态试验中跟踪环节的运动。


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以上三种标记点集是常用的模型,在实际应用中研究人员也会根据自己的需求建立自己的模型。Qualisys三维运动捕捉系统适用于所有的标记点集,可以满足您所有测试需求。

The End