專利名稱:一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及生物力學領域與計算機仿真,尤其涉及一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法及系統(tǒng)。
背景技術:
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)包括質量、質心和轉動慣量,是建立人體模型、進行人體運動分析的基礎數(shù)據(jù),其準確程度直接影響運動分析結果的精度。因而,對人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的測量研究一直是運動生物力學的一個重大的基礎性課題,同時也是工效學、人類學以及人體科學研究的重要組成部分,具有重要的學術價值和應用背景。多年來,科學工作者探索多種方法來測算人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),例如尸體解剖法、基于力學的測量法、幾何模型法、醫(yī)學掃描法以及回歸方程法等。
尸體解剖法是指通過尸體解剖的方法,將人體肢解后,分別對各個環(huán)節(jié)進行質量、質心及轉動慣量等慣性參數(shù)進行測定。尸體的來源有限,特別是缺乏健壯的青少年尸體,使得尸體解剖法有很大局限性。基于力學的測量法則是通過建立人體環(huán)節(jié)的力學模型,采用力學裝置對人體環(huán)節(jié)的慣性參數(shù)進行測量。在這些參數(shù)中,人體環(huán)節(jié)的質量和質心參數(shù)測量簡便且測量精度較高,但是人體環(huán)節(jié)的轉動慣量參數(shù)較難測定。幾何模型法通過構建人體各環(huán)節(jié)的三維幾何模型,結合人體密度信息來估測慣性參數(shù)。三維幾何模型與人體密度信息的精度對估測結果有很大影響。醫(yī)學掃描法則是通過使用射線成像技術對人體進行掃描,從而得到人體內(nèi)部的信息,進而得到各環(huán)節(jié)的慣性參數(shù)。醫(yī)學掃描法需要專門的醫(yī)學設備以及專門的計算軟件,而且這種方法對人體有一定的輻射,不利于普遍應用?;貧w方程法則是根據(jù)已有的樣本數(shù)據(jù),將待測樣本的其他參數(shù)作為自變量根據(jù)回歸方程近似估計人體各環(huán)節(jié)的慣性參數(shù)。回歸方程法需要建立精確的回歸模型,這就需要有大量的樣本數(shù)據(jù),但是該方法樣本大多來源于對正常成年人的測量,不適用于其他群體。
現(xiàn)有的這些方法,不能簡單快捷地對特定個體進行估測,得到精確的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。二十世紀九十年代以來,隨著運動捕獲技術的興起,以及設備技術的進步,大量的三維人體運動捕獲數(shù)據(jù)生成,并被廣泛應用在計算機動畫,醫(yī)學仿真以及運動分析等領域。在此背景下,能否利用人體運動捕獲數(shù)據(jù),估測得到精確的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),是一個值得研究并具有實際應用價值的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術問題,提供了一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法及系統(tǒng),其目的在于,得到精確的環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
本發(fā)明提供了一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,包括 步驟1,獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù); 步驟2,測量被測個體的總質量; 步驟3,建立被測個體的人體模型; 步驟4,依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
步驟3中,以被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各人體環(huán)節(jié);人體環(huán)節(jié)被視作剛體,從而為被測個體建立基于多剛體動力學方程的人體模型。
步驟4包括 步驟41,建立目標函數(shù)
步驟42,給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值; 步驟43,確定約束條件; 步驟44,按照下式計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù); |mi-mi_ini|<α|mi_ini|, |ci-ci_ini|<β|ci_ini|, |Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|, |xj-xj_ini|<χ|xj_ini|, M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In, X=xI…xN; 其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,(F(t))i為其第i個方向的分量;n為人體環(huán)節(jié)的數(shù)量,N為運動自由度的數(shù)量;mi,ci,Ii分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù),mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心、轉動慣量和運動數(shù)據(jù)對應的初值,M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),Mtotal為被測個體的總質量,α,β,γ,χ為控制參數(shù),其中α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10。
步驟42中,根據(jù)被測個體的總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中被測個體的各人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計方法計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。
步驟44中,(F(t))采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算。
本發(fā)明提供了一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),包括 運動捕獲數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù); 質量測量模塊,用于測量被測個體的總質量; 人體模型建立模塊,用于建立被測個體的人體模型; 人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
人體模型建立模塊,用于以被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各人體環(huán)節(jié);人體環(huán)節(jié)被視作剛體,從而為被測個體建立基于多剛體動力學方程的人體模型。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于建立目標函數(shù)
確定約束 條件;給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值;按照下式計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù); |mi-mi_ini|<α|mi_ini|, |ci-ci_ini|<β|ci_ini|, |Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|, |xj-xj_ini|<χ|xj_ini|, M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In, X=xI…xN; 其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,(F(t))i為其第i個方向的分量;n為人體環(huán)節(jié)的數(shù)量,N為運動自由度的數(shù)量;mi,ci,Ii分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù),mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心、轉動慣量和運動數(shù)據(jù)對應的初值,M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),Mtotal為被測個體的總質量,α,β,γ,χ為控制參數(shù),其中α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值時,根據(jù)被測個體的總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中被測個體的各人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計系統(tǒng)計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)時,(F(t)))采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算。本發(fā)明的有益效果在于 (a)無需使用人體密度信息庫,適用于任何民族,性別以及群體,如運動員。
(b)捕獲三維人體運動數(shù)據(jù)操作簡便、快捷。
(c)給定運動捕獲數(shù)據(jù),不需要經(jīng)過復雜的測量過程或者人工操作,就能夠直接得到人體各環(huán)節(jié)的慣性參數(shù),簡化了人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測過程。
(d)在估測人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的同時,運動捕獲數(shù)據(jù)也得到了校正。優(yōu)化得到的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),能夠直接應用于人體運動分析。
基于上述優(yōu)點,利用本發(fā)明所公開的方法,能夠估測任何個體的環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。在簡化了估測過程的同時,也能夠得到精確地環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
這種慣性參數(shù)的估測方法不但可以應用于各種群體,同樣也適用于動物的慣性參數(shù)估測。
圖1是為人體模型的環(huán)節(jié)劃分圖; 圖2是為基于運動捕獲數(shù)據(jù)的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)優(yōu)化估測流程圖。
具體實施例方式 下面參照附圖介紹本發(fā)明的方法的具體實施過程。圖1為人體模型的環(huán)節(jié)劃分圖,圖2為基于運動捕獲數(shù)據(jù)的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)優(yōu)化估測流程圖。
本發(fā)明公開的是一種基于運動捕獲數(shù)據(jù)的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)估測方法。在得到個體的運動捕獲數(shù)據(jù)與總質量后,采用優(yōu)化的方法得到人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),使得其與運動捕獲數(shù)據(jù)盡可能的滿足牛頓運動規(guī)律。具體來講 1)采集被測個體的運動,得到其運動捕獲數(shù)據(jù) 本步驟所涉及的運動捕獲技術是成熟的現(xiàn)有技術,例如可以采用VICON運動捕獲設備。相關設備與技術參見http://www.vicon.com/。
2)測量個體的總質量 3)建立人體模型 將人體按運動特性分割成若干段,每段稱為人體環(huán)節(jié)。建立人體模型的具體過程為,以運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各環(huán)節(jié),例如可以劃分為頭頸,上、中、下軀干,左、右上臂,左、右前臂,左、右大腿,左、右小腿,左、右足共14部分。為便于進行力學計算,人體環(huán)節(jié)被視作剛體,這樣人體被視作一個多剛體系統(tǒng),可以對其建立多剛體動力學方程。
4)將運動捕獲數(shù)據(jù)與人體慣性參數(shù)作為優(yōu)化變量,進行優(yōu)化求解 41)建立目標函數(shù) 由于任何運動物體都需要滿足牛頓運動定律,所以選擇人體慣性參數(shù)與運動捕獲數(shù)據(jù)對牛頓運動定律的破壞程度作為優(yōu)化的目標函數(shù)。優(yōu)化時,應使得此目標函數(shù)盡可能地接近于零。根據(jù)本發(fā)明一個實施例,目標函數(shù)為人體多剛體系統(tǒng)中根剛體上六個方向的廣義力的平方和在整個運動過程中的積分。
42)給出人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的優(yōu)化初值 由步驟2),已經(jīng)測量得到人體總質量。根據(jù)人體總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計方法,計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為優(yōu)化模型中人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。相關技術可見參考文獻1現(xiàn)代運動生物力學,鄭秀瑗等,國防工業(yè)出版社,2002。
43)確定約束條件 約束條件包括以下兩類一類是自變量的邊界約束,給出自變量取值范圍;一類為人體各環(huán)節(jié)的質量之和等于人體總質量的約束。
44)優(yōu)化求解 由于運動捕獲數(shù)據(jù)本身也帶有噪聲,所以在優(yōu)化中,也將運動捕獲數(shù)據(jù)加入到優(yōu)化變量當中。最后的優(yōu)化模型如下 |mi-mi_ini|<α|mi_ini|, |ci-ci_ini|<β|ci_ini|, |Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|, |xj-xj_ini|<χ|xj_ini|, M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In, X=xI…xN; 其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,共有6個分量,(F(t))i代替其第i個方向的分量。(F(t))各個分量的平方和在整個運動過程中的積分
用于描述人體慣性參數(shù)與運動捕獲數(shù)據(jù)對牛頓運動定律的破壞程度。人體模型被分為n個環(huán)節(jié),共具有N個運動自由度。mi,ci,Ii為第i個環(huán)節(jié)的慣性參數(shù),即質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù)。mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini為對應的初值。M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù)。Mtotal為人體總質量。α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10為優(yōu)化控制參數(shù)。
在上述優(yōu)化模型中,可以采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算根剛體上的廣義力。相關計算公式可以參見文獻Rigid Body DynamicsAlgorithms.Roy Featherstone.Springer.2007. 求解此優(yōu)化模型,能夠得到滿足牛頓運動定律的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)與人體運動數(shù)據(jù)。數(shù)值優(yōu)化方法可采用例如逐步二次規(guī)劃方法、內(nèi)點法等。利用逐步二次規(guī)劃方法、內(nèi)點法求解優(yōu)化問題的具體實現(xiàn)可見參考文獻最優(yōu)化理論與方法,袁亞湘、孫文瑜,科學出版社1999。
本發(fā)明提供了一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),包括 運動捕獲數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù); 質量測量模塊,用于測量被測個體的總質量; 人體模型建立模塊,用于建立被測個體的人體模型; 人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
人體模型建立模塊,用于以被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各人體環(huán)節(jié);人體環(huán)節(jié)被視作剛體,從而為被測個體建立基于多剛體動力學方程的人體模型。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于建立目標函數(shù)
確定約束條件;給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值;按照下式計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù); |mi-mi_ini|<α|mi_ini|, |ci-ci_ini|<β|ci_ini|, |Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|, |xj-xj_ini|<χ|xj_ini|, M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In, X=xI…xN; 其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,(F(t))i為其第i個方向的分量;n為人體環(huán)節(jié)的數(shù)量,N為運動自由度的數(shù)量;mi,ci,Ii分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù),mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心、轉動慣量和運動數(shù)據(jù)對應的初值,M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),Mtotal為被測個體的總質量,α,β,γ,χ為控制參數(shù),其中α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值時,根據(jù)被測個體的總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中被測個體的各人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計系統(tǒng)計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)時,(F(t))采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算。
本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下,還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明,而是由權利要求書的范圍來確定的。
權利要求
1.一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,其特征在于,包括
步驟1,獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù);
步驟2,測量被測個體的總質量;
步驟3,建立被測個體的人體模型;
步驟4,依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
2.如權利要求1所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,其特征在于,步驟3中,以被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各人體環(huán)節(jié);人體環(huán)節(jié)被視作剛體,從而為被測個體建立基于多剛體動力學方程的人體模型。
3.如權利要求2所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,其特征在于,步驟4包括
步驟41,建立目標函數(shù)
步驟42,給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值;
步驟43,確定約束條件;
步驟44,按照下式計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù);
|mi-mi_ini|<α|mi_ini|,
|ci-ci_ini|<β|ci_ini|,
|Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|,
|xj-xj_ini|<χ|xj_ini|,
M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In,
X=x1…xN;
其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,(F(t))i為其第i個方向的分量;n為人體環(huán)節(jié)的數(shù)量,N為運動自由度的數(shù)量;mi,ci,Ii分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù),mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心、轉動慣量和運動數(shù)據(jù)對應的初值,M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),Mtotal為被測個體的總質量,α,β,γ,χ為控制參數(shù),其中α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10。
4.如權利要求3所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,其特征在于,步驟42中,根據(jù)被測個體的總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中被測個體的各人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計方法計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。
5.如權利要求3所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法,其特征在于,步驟44中,(F(t))采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算。
6.一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),其特征在于,包括
運動捕獲數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù);
質量測量模塊,用于測量被測個體的總質量;
人體模型建立模塊,用于建立被測個體的人體模型;
人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。
7.如權利要求6所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),其特征在于,人體模型建立模塊,用于以被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)中具有運動自由度的關節(jié)為分界點,將人體分為各人體環(huán)節(jié);人體環(huán)節(jié)被視作剛體,從而為被測個體建立基于多剛體動力學方程的人體模型。
8.如權利要求7所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),其特征在于,人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于建立目標函數(shù)
給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值;確定約束條件;按照下式計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù);
|mi-mi_ini|<α|mi_ini|,
|ci-ci_ini|<β|ci_ini|,
|Ii-Ii_ini|<γ|Ii_ini|,
|xj-xj_ini|<χ|xj_ini|,
M=m0,…mn,c0,…cn,I0,…In,
X=x1…xN;
其中,(F(t))為t時刻根剛體上的廣義力,(F(t))i為其第i個方向的分量;n為人體環(huán)節(jié)的數(shù)量,N為運動自由度的數(shù)量;mi,ci,Ii分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心和轉動慣量,xj為第j個自由度上的運動數(shù)據(jù),mi_ini,ci_ini,Ii_ini,xj_ini分別為第i個人體環(huán)節(jié)質量、質心、轉動慣量和運動數(shù)據(jù)對應的初值,M,X為全部的慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),Mtotal為被測個體的總質量,α,β,γ,χ為控制參數(shù),其中α=0.5,β=0.5,γ=0.5,χ=10。
9.如權利要求8所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),其特征在于,人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在給出被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值時,根據(jù)被測個體的總質量和運動捕獲數(shù)據(jù)中被測個體的各人體環(huán)節(jié)的幾何參數(shù),參照生物力學中的統(tǒng)計系統(tǒng)計算出一組人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù),作為被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的初值。
10.如權利要求8所述的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測系統(tǒng),其特征在于,人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)計算模塊,用于在計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)時,(F(t))采用遞歸的牛頓-歐拉多剛體動力學方程計算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測方法及系統(tǒng)。該估測方法包括步驟1,獲取被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù);步驟2,測量被測個體的總質量;步驟3,建立被測個體的人體模型;步驟4,依據(jù)被測個體的運動捕獲數(shù)據(jù)、被測個體的總質量以及被測個體的人體模型計算被測個體的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)。本發(fā)明無需使用人體密度信息庫,適用于任何民族,性別以及群體,如運動員;給定運動捕獲數(shù)據(jù),不需要經(jīng)過復雜的測量過程或者人工操作,就能夠直接得到人體各環(huán)節(jié)的慣性參數(shù),簡化了人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的估測過程;在估測人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)的同時,運動捕獲數(shù)據(jù)也得到了校正,優(yōu)化得到的人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)與運動數(shù)據(jù),能夠直接應用于人體運動分析。
文檔編號G01M1/12GK101738292SQ20091023715
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者魏毅, 趙建軍, 夏時洪, 王兆其 申請人:中國科學院計算技術研究所