[发明专利]一种计算运动中乳房相对于躯干的三维坐标的方法

权利要求书

1.一种计算运动中乳房相对于躯干的三维坐标的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选择用于建立人体直角坐标系的参考点：在人体上定义A、B、C、D四个点作为参考点，其中，点A为胸骨上切迹，点B为从点A沿人体表面垂直向下与胸骨柄下端的交点，点C为胸骨柄下端最右侧，点D点为胸骨柄下端最左侧；

S2、建立实验室直角坐标系，并根据选择的参考点建立人体直角坐标系：

S21、建立实验室直角坐标系：

设定跑步机为实验对象的运动场所，将跑步机左后顶点定义为坐标原点O，从坐标原点沿跑步机边缘向右为+X，从坐标原点沿跑步机边缘向前方向为+Y，从坐标原点竖直向上方向为+Z，从而建立起实验室直角坐标系；

S22、建立人体直角坐标系：

连接步骤S1中定义的点C和点D，形成CD线，从点A向CD线作垂线，垂足记为点N；将点N定义为人体直角坐标系原点O′；连接点N和点A，形成NA线，NA线的方向为+Z′；连接点N和点C，形成NC线，NC线的方向为+X′；沿坐标原点O′垂直于X′0′Z′平面向前方向为+Y′，从而建立起人体直角坐标系；

S3、使用三维运动捕捉系统测量实验对象在某一运动状态下所有参考点及乳房运动标记点在实验室直角坐标系中的三维绝对坐标，乳房运动标记点为左乳点L和右乳点R；

S4、计算从实验室直角坐标系到人体直角坐标系的转换矩阵：

S41、在python中读入所有参考点及乳房运动标记点的实验室直角坐标系坐标数据；

S42、求垂足N在实验室直角坐标系中的坐标矩阵；

S43、计算两个向量和在实验室直角坐标系中的矩阵；

S44、计算第三个向量在实验室直角坐标系中的矩阵；

S45、设置点A、N和C在人体直角坐标系中的坐标；

S46、计算两个向量和在人体直角坐标系中的矩阵；

S47、计算第三个向量在人体直角坐标系中的矩阵；

S48、将以上求得的三个向量组成的矩阵带入矩阵公式，得到转换矩阵；

S5、基于转换矩阵计算乳房运动标记点在人体直角坐标系中的三维相对坐标：

S51、读入点L和点R在实验室直角坐标系中的坐标；

S52、计算向量和在实验室直角坐标系中的矩阵；

S53、计算向量和在人体直角坐标系中的矩阵；

S54、列出向量和在两个坐标系中矩阵的关系式；

S55、求得点L和点R在人体直角坐标系中坐标；

S6、计算乳房运动标记点从实验室直角坐标系转换到人体直角坐标系产生的误差：

计算点L和点N之间的距离：

将使用点L和点N在实验室直角坐标系中的坐标计算出的距离记为D_NL，使用点L和点N在人体直角坐标系中的坐标计算出的距离记为D′_NL，D_NL和D′_NL差值的绝对值DD_NL即为坐标转换时产生的误差：

DD_NL＝|D_NL-D′_NL|；

计算点R和点N之间的距离：

将使用点R和点N在实验室直角坐标系中的坐标计算出的距离记为D_NR，使用点R和点N在人体直角坐标系中的坐标计算出的距离记为D′_NR,D_NR和D′_NR差值的绝对值DD_NR即为坐标转换时产生的误差：

DD_NR＝|D_NR-D′_NR|；

其中，DD_NL和DD_NR小于0.5mm时，在允许误差范围内。