美国motionmonitorTM 一站式动作实时捕捉与多源数据完全实时同步分析系统
整合能力强、的实时3D运动捕捉分析系统，可集成各捕捉分析硬件，数据实时同步分析，用于涉及复杂运动分析的临床、生物力学、神经控制和运动医学应用。
美国MotionMonitor是套一站式交钥匙3D运动捕捉系与分析统，旨在集成各种硬件，包括但不限于运动**、EMG（肌电图）、测力台、仪器式跑步机、仪器式楼梯、手传感器、EEG脑电图、定量脑电图(quantitative EEG,qEEG)系统、数字视频、事件标记和其他模拟设备、虚拟现实和触觉设备，同时完全实时同步采集、分析多源数据。
动作数据挖掘分析系统,人体动作生物力学综合分析系统,步态同步数据采集分析系统,各种运动动作捕获分析装置,人体运动动作捕捉合成系统,人身动作运动捕获分析系统,动作所有数据同步分析系统,手和上肢力学测试分析系统,运动/动作捕捉系统,身体动作捕捉系统
从丰富分析工具集合中生成的数据可立即通过所有数据输出的图形显示进行回放。令人惊叹的3D计算机渲染对象动画可以被视为骨架、简笔画或人形。集成使用市场上广泛硬件实现对人体运动、大脑活动、眼球运动、肌肉募集和作用在身体上的外力实时测量。
MotionMonitor可以集成和准确.市场上运动、运动所有主流厂家硬件，数据完全同步。确保您选择的组件协同工作，并使用的计算机渲染和图形显示实时呈现。数据输出包括关节力和力矩，以及从虚拟环境同步接收的用户定义变量，以及所有运动和动力学数据，包括用自上而下或自下而上的逆动力学模型计算的联合力和矩。为您独特的研究需求提供全面、系统化、高质量的数据。
数据可在不需要编程的直观下拉菜单中使用。用户可编写脚本定义额外的数据和事件，并与统计模块一起扩展固有功能。
使用该系统您可以集成各种硬件，并实时同步动作分析所有方面：
·自定义全面解决方案，以确保您实现研究目标......
确定哪种技术和配置对于您的独特需求是的
·集成市面上任何动作捕捉分析硬件，以利用每种技术的优势，确保性比价。
·避免处理多个供应商的麻烦，MotionMmonitor支持团队一键式呼叫将解决硬件和软件相关问题。
·便捷、强大、的分析：
系统内置的下拉菜单，一键式按钮进行全面、系统化的高质量数据分析，也可以自定义界面，创建图标驱动接口，便于快速和简单的设置，集合和分析过程。图标确保以所有运算符以一致方式收集数据，从而减少了过程中的错误引入。
该系统是动作运动捕捉分析业界集成能力强的平台，包含但不仅限于如下品牌：
- 美国Ascension的 trakSTAR位置**
- Polhemus 的 Fastrak位置**
- Polhemus 的Polhemus 的Patriot位置**
- Polhemus 的Liberty 位置**
- Polhemus 的G4位置**
- Motion Analysis Corp的Haw动作捕捉相机
- Motion Analysis Corp的Eagle动作捕捉相机
- Motion Analysis Corp的Osprey 动作捕捉相机
- Motion Analysis Corp的Kestrel 动作捕捉相机
- Qualisys 的 Oqus动作捕捉相机
- Qualisys 的 Miqus相机
- VICON 的 Vero相机
- VICON 的 Bonita相机
- VICON 的 Vantage相机
- VICON 的 T 系列相机
- VICON 的 MX 相机
- Natural Point 的 Optitrak Flex 动作捕捉相机
- Natural Point 的 OPrime 动作捕捉相机
- PhaseSpace 的 Impulse 和 Impulse2动作捕捉手套、相机和捕捉系统
- Phoenix Technologies Incorporated 的 Visualeyez 3D动作捕捉系统
- Northern Digital 的 Optotrak 3020 和 Certus
- Metria Innovation 的 MPT 莫尔相位跟踪系统
- Xsens惯性测量单元
- Delsys惯性测量单元
- APDM惯性测量单元
- InterSense惯性测量单元
- Bertec测力台
- AMTI 测力台
- Kistler 测力台
- Bertec仪表式楼梯
- AMTI 仪表式楼梯
-bertec仪表式跑步机(提供跑步机的实时动态控制)
-ATI微型称重传感器
-AMTI微型称重传感器
-Bertec 微型称重传感器
为什么选择该系统？
-集各家之长为我所用，系统化全面的数据及分析、整合
- ●一套交钥匙3D动作与运动捕捉、分析系统，平台旨在分析各种动作与运动的所有方面
- ●集各家之长为我所用：支持并提供广泛市面上几乎所有动作、运动硬件
- ●能够将您的研究转化为您自己的临床、教学、人体工程学或运动应用
- ●全套、完整的多多尺度的生物力学研究和康复软件
- ●根据需求一站式灵活选配，满足各种运动与动作捕捉、监测、分析
- ●提供更加全面化、系统化的运动动作捕获分析数据（包括骨骼、肌肉、血管、神经以及外部刺激等）
- ●完整的一站式交钥匙3D动作捕捉分析系统：集成所有市面主流动作、运动硬件之长，全面系统化的数据深挖、分析、整合。
- ●支持从广泛的硬件（所有市面主流动作、运动硬件）进行实时采集。
- ●使用测力台、手传感器、EMG、眼动追踪、视频、EEG、虚拟现实、触觉和模拟数据同步采集运动数据，简化采集和分析。
- ●通过原始或处理数据的图形显示提供即时回放。
- ●无需编程工作——从设置到数据收集再到分析，操作可以通过单选按钮和下拉菜单完成。
- ●提供跨各种硬件系统的通用软件平台，可取各家之长、更高性价比。
- ●广泛的功能和能力的多样性，支持各种应用程序。
- ●市场上的数据采集、分析和可视化系统可测量人体运动、动作的所有方面。
基础硬件：motionmonitor可集成各种捕捉硬件的系统装置及完全同步采集分析多源数据的软件
据您的需求量身定制的方案帮助您确定合适的motionmonitor系统配置(台式机或各种便携式笔记本配置中选择)
基于动作捕捉数据的人体运动合成系统,三维动作追踪系统,平衡评估动作捕捉分析系统,运动动作数据处理软件,人身动作捕捉系统,多源运动数据分析系统,动作数据挖掘分析系统,虚拟现实测试分析系统,3d动作捕捉系统,3D运动动作捕捉系统
支持各种捕捉技术：确保技术性价比
我们帮助您应用选择、配置和测试佳运动学技术或技术混合、组合。
包括电磁**、莫尔相位**、惯性测量单元、无标记光学相机、主动光学相机、被动光学捕捉相机、无源光学相机等等
支持各种外围设备：实现人体动作捕捉分析所有方面
我们帮助您选择并集成外围系统，确保实现您独特的目标。
各种捕捉相机、位置**、EMG（肌电图）、测力台、仪器式跑步机、仪器式楼梯、手传感器、EEG脑电图、定量脑电图(quantitative EEG,qEEG)系统、数字视频、事件标记和其他模拟设备、虚拟现实和触觉设备等等。
一站交钥匙式服务：避免处理多个供应商的麻烦，MotionMmonitor支持团队一键式呼叫将解决硬件和软件相关问题：
我们进行现场安装和培训，旨在专注于您的特定应用，目标是收集有意义的数据。
典型应用简介：
MotionMonitor在涉及人体运动研究的广泛应用中提供实时解决方案。旨在分析人体运动的所有方面，从可能影响人体运动的外部刺激开始；响应该模拟的大脑活动的测量和可视化；然后测量和分析影响运动所需的肌肉募集；报告标准运动 学和由此产生的联合力。刺激以各种格式进行监控，从一维目标到在WorldViz和Unity中创建的3D沉浸式虚拟。视觉刺激呈现在简单的平面屏幕、头戴式显示器、立体投影屏幕和的Bertec沉浸式穹顶上。大脑活动从 3 个不同的 EEG 系 统同步捕获，提供轻松识别事件和关联运动的能力。所有的 EMG 系统都对肌肉募集进行了物理测量。此外，可以使用具有用户定义的优化程序的集成肌肉模型对单个肌肉活动进行建模。反向动力学来自 10 个不同的动作捕捉系统和所有的测力台生产商收集的数据。 软件在用于捕获数据的技术的广度和它所包含的分析深度方面。
1、生物力学与生命科学
我们的方案装置支持从骨科到运动机能学、运动科学、运动训练、力量与调节和运动医学的生命科学研究。功能包括：
多种可视化方法，以有效的方式显示您需要的数据，包括文本；条形图或时间序列图；动画；或 3D 可视化。
无需编程即可从下拉菜单中获取原始和处理过的数据，例如运动学和动力学。用户定义的公式和脚本允许对步态分析、平衡、伸手和抓握等进行特定于应用程序的分析。
各种生物力学建模功能，包括自定义关节中心定义和局部坐标系的能力。支持标准方法，例如国际生物力学协会 (ISB) 的建议和用户定义的模型。可以跟踪、分析和可视化手、足和脊柱的各个骨骼。
CT-MRI 配准，用于创建具有特定主题骨骼几何形状的 3D 渲染。解剖标志可以从扫描中自动提取并用于定义生物力学模型。
集成肌肉建模，使用用户定义或导入的 OpenSim 模型，直接从运动捕捉数据中可视化和分析肌肉力和力矩。
支持多种运动捕捉技术，包括相机、惯性和电磁传感器。多种运动学技术可以组合成一个实时混合运动捕捉系统，以同时利用每种技术的优势。
二、神经科学与运动控制
不同人体运动系统互联互通整合,完整的三维运动捕捉系统,全身体动作运动抓捕分析系统,三维动作数据分析系统,运动/动作捕捉系统,人身动作运动抓捕分析系统,步态报告采集分析系统,人体运动合成系统,人体动作测量分析系统,全部动作捕捉分析系统
帮助科学家解决神经系统、感觉和肌肉骨骼系统以及身体在物理中的运动之间的功能联系问题
人体运动动作综合捕捉分析系统,三维动作捕捉分析系统,动作综合力学特性分析系统,APDM惯性测量单元同步数据采集分析系,人体运动合成系统,综合人体运动捕捉分析系统,Bertec测力台同步数据采集分析系,3D动作数据整合分析系统,不同运动力学系统互联互通整合,肩胛骨运动动作测试分析系统
人体运动源于神经、肌肉和骨骼系统之间的协调互动。尽管了解运动神经肌肉和肌肉骨骼功能的潜在机制，但目前还没有对复合神经肌肉骨骼系统中神经机械相互作用的相关实验理解。这是理解人类运动的主要挑战。
为了解决这个问题，MotionMonitor开发了综合多尺度建模平台，包括肌肉、骨骼和神经模型等等。我们使用先进的高密度肌电图 (HD-EMG) 与盲源分离相结合，将干扰 HD-EMG 信号识别到由同时控制许多肌肉纤维的脊髓运动神经元放电的尖峰列车集合中。我们开发了由体内运动神经元放电驱动的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于计算所得肌肉骨骼力的高保真估计。这将使神经控制的肌肉组织如何与骨骼组织相互作用的分析能力前所未有，因此将为了解神经肌肉/骨科疾病的病因、诊断和治疗开辟新的途径。
神经科学和运动控制的研究受益于内置于我们方案的各种硬件和分析。
使用任何 Tobii 头戴式眼动追踪系统来捕捉与其他数据同步的实时 3D 眼动数据。分析视线交叉点。
使用 Biosemi 或 AntNeuro 硬件捕获 EEG 数据。适用于坐姿、站立和活跃的任务。根据其他运动学数据在 EEG 数据中创建用户定义的兴趣点。
实时呈现视觉、听觉和触觉提示。可以使用简单的几何形状、条形图或时间序列图或特定于应用程序的视觉效果（如红绿灯）以多种方式呈现用户定义的视觉提示。
使用 监视器r 与 Unity 和 World Viz 的双向通信将视觉反馈扩展到虚拟现实。 3D 可视化可以以多种方式呈现。一些例子包括：
手部实验室：专为上肢研究设计的立体屏幕和桁架系统。为主体提供与屏幕上或屏幕前呈现的 3D 虚拟对象进行交互的能力。
沉浸式显示器：一个完整的硬件和软件解决方案，当手臂的可视化被隐藏或扰动时，使用同位半镜屏幕进行研究。
综合研究环境系统 (IRES)：与 Bertec 合作创建的研究质量环境。配备带 3D 动作捕捉系统和仪表跑步机的沉浸式 VR 圆顶。
三、康复与人体工程学：
我们的方案装置可以协助师、运动训练师和人体工程学好进行评估、筛查和再培训：
实时信息提供了评估绩效并向工作人员或患者提供即时反馈的能力。
同步的外围数据，例如 EMG 和测力台，允许对可能导致运动的其他因素进行运动学之外的研究。
用户定义的、图标驱动的界面为您独特的协议提供定制，以确保可靠和简单的数据收集和分析。
实时生物反馈和虚拟现实，使用多种方式显示数据，将评估扩展到训练和行为改变。
原始的、处理过的或用户定义的数据允许评估康复技术或工作场所环境的有效性。可以立即生成自定义报告以与临床医生、风险管理人员和其他人共享此数据。
在数据收集过程中，可以跟踪、动画和分析真实的物体，例如工具或茶杯，以监控工人或患者与周围环境的互动。
定制的交钥匙解决方案，包括便携式系统，使用各种动作捕捉技术，允许在任何环境下收集数据。
四、运动生物力学
我们的方案装置通过许多独特的功能提供监控运动员和提高表现的能力，包括：
使用佳的运动跟踪技术来跟踪、动画和分析运动员的运动和运动对象，如高尔夫、击球、投球、网球、保龄球、骑自行车等。
执行运动特定分析以进行评估、筛选和重返赛场。
以各种方法访问和可视化数据，包括报告摘要、条形图和时间序列图、自定义动画和跟踪。
使用音频反馈为培训和性能增强提供实时反馈。使用虚拟现实扩展实时反馈，为运动员创造身临其境的体验。
使用我们的运动监视器特殊用途应用程序对特定运动或与运动相关的运动进行简化的数据收集和分析，例如：
运动监视器跳跃版： PT、AT 和教练的理想工具，可使用反向运动、深蹲或俯冲快速评估生物力学和神经肌肉性能。
棒球运动监视器：研究质量的动作捕捉解决方案，具有用于跟踪和分析球员投球和击球动作的简化流程。
更多详细配置方案，请咨询产品顾问：李经理，18618101725
我公司另外同一站式细胞组织材料生物力学和生物打印等生物医学工程科研服务-10年经验支持,
动作捕捉技术
1.2.1步态分析的技术分类
目前主流的步态分析技术主要有以下几种：基于计算机视觉的人体步态捕捉与分析、基于惯性传感器的人体步态捕捉与分析、基于无线信号的人体步态捕捉与分析。基于计算机视觉的人体步态捕捉又分为基于红外摄像头、基于2D摄像头、基于3D深度摄像头等多种。上个世纪的技术路线还有基于机械式的步态捕捉。其他的技术路线还有基于电磁式的步态捕捉。
1.2.1.1基于红外摄像头的光学步态捕捉
红外光学动作捕捉技术经历数十年的持续发展，目前常用的红外光学动作捕捉技术都是基于计算机视觉原理[4]。红外摄像头的光学步态捕捉主要分为被动式和主动式。被动式是在人体关键部位粘贴反光标记点，主动式是在人体主要部位佩戴上可发射红外线的主动式摄像头。本节主要说明被动形式的光学步态捕捉。在人体的主要骨骼部位以及关节处粘贴反光标记点，利用架设好的红外摄像头追踪反光标记点（Markers），从而计算出反光标记点在空间中的位置。反光标记点和红外摄像头分别如图1-1和图1-2所示。
反光标记点既不会接收无线信号也不会向外发射任何无线信号，它的表面涂抹了一种特殊荧光材料，可以很好地让红外摄像头识别到并反射回高质量的图像信号。
红外摄像头一般采用RJ45接口，通过网线连接汇聚到交换机，再由交换机统一将数据转发到计算机。
计算机的上位机软件经过一系列的算法识别还原出人体的步态。
基于红外摄像头的光学步态动作捕捉系统优点是技术成熟度高，采样频率高，加之目前的高性能计算机数据处理速度极快所以延迟很低，且精度很高，使用范围广，应用领域众多。主要缺点是对光照特别敏感，不能在光变化较大的环境下使用，周围不能有和光学标记点相近的物体或光斑，所以光学步态捕捉一般只在室内使用。由于摄像头的视场角有局限性，且人在运动时有的标记点很容易受到其他物体及自身的遮挡，这就造成被遮挡部位数据的丢失。后期数据处理工作量很大，由于数据量大且需要处理丢失、跳帧等问题，需要较长的后期处理时间。缺点还在于需要架设相机，相机一般架设到钢架结构上，这就造成使用场景一般比较固定，不能轻易的挪动。一般的场景至少需要6个摄像头，如果需要追踪更大的场景，需要的摄像头数量高达几十个，且单个摄像头价格十分价贵，比如Vicon公司生产的单个摄像头价格高达十万元，这就造成红外光学式步态捕捉还是应用到科学研究方面，无法走进大众。
目前市面上生产红外摄像头的光学步态捕捉的公司有英国的Vicon公司、美国NaturalPoint公司、美国MotionAnalysis公司、中国的青瞳视觉公司等。NaturalPoint公司生产的Optitrack系统如图1-5所示。
1.2.1.2基于3D深度摄像头的动作捕捉
随着3D深度相机技术的成熟，有许多研究者开始研究基于深度相机的动作捕捉系统[5][6]。3D深度摄像头与2D摄像头的区别在于，除了能够获取平面图像外还可以获得深度信息。3D深度技术目前广泛应用在人体步态识别、三维重建、SLAM等领域。目前主流的3D深度摄像头的技术路线有：（1）双目立体视觉；（2）飞行时间（Timeoffly，TOF）；（3）结构光技术等。
双目立体视觉即使用两个2D平面摄像头。两个平面摄像头获得两幅图像，通过两幅图像算出深度信息。飞行时间即由雷达芯片发射出红外激光散点，照射到物体后反射回雷达芯片的时间，由于光速已知，发射返回时间已知即可测量出摄像头距物体的距离， 。结构光是摄像头发出特定的图案，当被摄物体反射回这一图案时，深度摄像头再次接收这一图案，通过比较发射出的图案和接收的图案从而测量出摄像头距离被摄物体的深度信息。3D深度摄像头方案对比如表1-1所示。
表1-1 3D深度摄像头方案对比
利用结构光方案的产品有微软公司推出的Kinect，其广泛的应用在体感交互、人体骨架识别、步态分析等领域。
基本原理是首先找到图像中移动的物体，然后会对移动的物体进行深度评估，识别出人体的部位，然后将其从背景环境中分割出来。分割之后要做的工作就是模式匹配，将其匹配到骨骼系统上。算法流程如图1-7所示。
以上三种方案的3D深度摄像头方案大部分用在娱乐级别方面，比如脸部识别解锁、人机互动，且由于其探测距离较近，很难用在大空间上。目前基于3D深度摄像头的芯片在不断地研究改进中。其硬件芯片仍是目前的难点，再其次是算法的复杂度，大量的图像计算对硬件的主控芯片的计算能力有较高的要求，在功耗上很难做到低功耗的工作，受制于目前的电池技术，单个传感器的工作时间比较短。其优势在于不需要用户穿戴任何传感器和粘贴标记点。利用Kinect进行人体下肢骨架识别如图1-8所示。
1.2.1.3基于2D摄像头的动作捕捉
利用2D摄像头实现3D运动轨迹的捕捉是目前的技术研究。2D摄像头即平面摄像头，没有深度信息。目前基于2D摄像头的动作捕捉主要采用卷积神经网路（CNN）将稀疏的2D人体姿态凸显检测的原理。但是此种捕捉方案需要长时间的运算，并不适合实时的运动分析，且输出精度低。基于2D摄像头的动作捕捉目前可以捕捉人体局部的运动姿态，且捕捉之间需要采集大量的数据样本作为训练数据集。2D摄像头在深度信息的预测上存在着偏差，任何一点错误的数据都会导致很大的偏差，稳定性极差。的挑战在于摄像头的遮挡以及快速的运动都是2D摄像头很难追踪到的。其优点在于不需要任何的穿戴，且所需要的2D摄像头触手可得，成本极低，这对大众化的应用是一个不错的选择。利用2D平面摄像头的姿态捕捉应用如图1-9所示。
1.2.1.4基于MEMS惯性传感器的惯性动作捕捉系统
基于MEMS惯性传感器的动作捕捉系统在各个领域都有应用，包括虚拟现实[7]、运动训练[8]、生物医学工程[9]和康复[10][11]。因为它们体积小、重量轻、价格合理[12][13][14]。
惯性动作捕捉系统主要是将惯性传感器绑定在人身体主要骨骼上，如足、小腿、大腿，实时测量出每段骨骼的旋转，利用正向运动学（Forward kinematics，FK）和反向运动学（Inverse kinematics，IK）实时推导计算出整个人身体的运动参数。惯性动作捕捉系统的优势在于他是一种无源的动作捕捉系统，不需要借助任何外部信息，即不受外界环境的干扰。缺点则是由于惯性传感器普遍存在累计漂移会使惯性系统无法测量出运动的位移。其全身穿戴效果如图1-10所示。
惯性传感器主要包括加速度计、陀螺仪、磁力计。其中加速度计、陀螺仪、磁力计多采用MEMS形式，所以称之为MEMS惯性传感器。三轴加速度计可以测量载体的三个轴向上的加速度，是一矢量，通过加速度我们也可以计算出载体静止时的倾角。三轴陀螺仪可以测量出载体的三个轴向上角速度，通过对角速度积分我们可以得到角度， 。三轴磁力计可以测量出周围的磁场强度及与地球磁场的夹角。通过融合加速度、角速度、磁力值的数据我们可以精准的得到载体的旋转。融合后的数据一般用四元数或欧拉角来表示。其中四元数形式如 ，欧拉角包含俯仰角（Pitch）、横滚角（Roll）、偏航角（Yaw）。得到载体的旋转后再拟合各个骨骼的运动，从而计算出穿戴部位的运动姿态。通过对加速度、角速度的积分可以测量出穿戴者的步速、步距、步长等参数。上的MEMS惯性动作捕捉系统研发生产公司国外有荷兰Xsens、国内的北京孚心科技公司等。综述其原理如图1-11所示。
基于MEMS惯性传感器的动作捕捉系统的步态分析有很大的优势，主要体现在由于惯性动作捕捉系统采用的是MEMS芯片，成本较低，每个芯片只需要十元左右，整套系统的价格在几万元级别。由于惯性动作捕捉系统是一种无源的系统，整套系统的重量在几千克的范围内，所以便于携带，且不需要架设繁杂的相机。惯性传感器只需要开机后就可以使用，没有繁杂的校准、标定等操作步骤，所以使用十分便捷。惯性动作捕捉系统不受使用环境的影响，不管在室内、还是室外都可以正常使用。 但是MEMS传感器的精度相比于光学动作捕捉系统来讲，精度较低，但对于大众人群已经完全满足其需求。由于MEMS式陀螺仪存在零偏且在动态情况下积分累计误差会随着时间的推移而产生较大的漂移。MEMS加速度计在不同的状态下也存在误差，特别是在高动态下。磁力计很容易受到强磁环境的干扰。但是这一系列的误差问题都可以通过算法来补偿。MEMS式惯性传感器补偿后的静态精度一般可达到：俯仰角/横滚角≤0.2°,偏航角≤1°；动态精度：俯仰角/横滚角≤0.5°, 偏航角≤2°，步态位移误差可达5%。已满足步态参数计算的精度要求。
1.2.1.5其他技术路线
机械式动作捕捉依靠穿戴在人身体的机械装置来测量关节角度以及位移。人体运动带动机械装置的运动，从机械装置上的角度传感器可以知道运动角度，根据角度和机械部位的长度从而计算出移动位移。这一技术早出现在20世纪，由于机械结构的笨重，在步态分析方面机械动作捕捉早已退出发展的主流。但利用机械外骨骼的搬运发展成了主流。其形状如图1-12所示。
其他的技术路线还有基于声学式的动作捕捉，基于电磁式的动作捕捉等。
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