[发明专利]用于人体上身多关节三维运动测试分析的标记系统

说明书

本发明公开一种用于人体上身多关节三维运动测试分析的标记系统，包括头部标记点簇系统、颈部标记点簇系统、上臂标记点簇系统、前臂标记点簇系统、手部标记点簇系统、肩部标记点簇系统、胸椎标记点簇系统、腰椎标记点簇系统、胸腔标记点簇系统和骨盆标记点簇系统，本发明可以较为全面地研究人体上身重要关节和节段的运动。对每个节段都设计了一种具有较好人体贴合性的夹具或基板，可根据不同的测试对象的体形调节其夹具或基板的大小，具有一定的普适性。本发明采用单头、双头和三头球头螺栓结合使用方案，能有效地减少丢点或掉点，提高捕捉精度，且方便拆卸，可多次重复利用。

技术领域

本发明涉及三维运动捕捉分析技术领域，具体涉及用于人体上身多关节三维运动测试分析的标记系统。

背景技术

对人体自身运动数据的采集与分析，是仿生机器人、运动康复等领域的重要研究内容。人体结构复杂，运动自由多变，身体各个部分之间能保持高度协调运动，而对运动起重要作用的是人体的关节及其运动调控。其中，人体上身包括几大重要关节，如肩关节、肘关节、腕关节，是仿生手臂、仿生机器人设计的天然蓝本；再如颈椎、腰椎、髋关节等，是康复医学、关节置换等领域重要研究对象。因此研究人体上身关节和节段在不同运动状态下的三维运动具有重要价值。

文献调研表明，目前多是基于远红外光的三维运动捕捉技术和多节段模型来解析人体运动，此方法的原理是通过在皮肤上贴标记点(球)，通过标记点的运动轨迹来解析骨骼或关节的空间运动特征。然而，人体运动灵活，而且各个部位的皮肤是形状不规则且各不相同的曲面，这就给人体运动的准确测试带来了一定的难度。例如，人的手臂运动灵活，自由度较大，单个标记点在运动过程中容易产生掉点，尤其在炎热的夏季，伴随皮肤的汗液，粘贴皮肤表面的标记点容易自然脱落；再如颈椎、胸椎和腰椎，椎体较小，捕捉单个椎体的运动有一定难度，而且由于人体其他部位遮挡易产生在采集视频或图像中丢点的问题，需要额外进行补点操作，这就给试验带来了不便和较大的误差。

因此，亟需一套与人体上身各部位皮肤表面有较好贴合性的标记系统，能有效地减少丢点或掉点，以减小实验误差和方便实验操作，进而对人体上身的关节和节段进行全面分析。

发明内容

本发明提出了一种用于人体上身多关节三维运动测试分析的标记系统，可以较为全面地研究人体上身重要关节和节段的运动，本发明对每个节段都设计了一种具有较好人体贴合性的标记点簇，能有效地减少丢点或掉点，提高捕捉精度，方便实验操作。

根据运动医学和生物力学领域的划分规则，本发明把人体上身划分为头部、颈部、上臂、前臂、手部、肩部、胸椎、腰椎、胸腔和骨盆共10个节段。据此，本发明用于人体上身多关节三维运动测试分析的标记系统，包括头部标记点簇系统、颈部标记点簇系统、上臂标记点簇系统、前臂标记点簇系统、手部标记点簇系统、肩部标记点簇系统、胸椎标记点簇系统、腰椎标记点簇系统、胸腔标记点簇系统和骨盆标记点簇系统；

所述头部标记点簇系统由弓架、额头圈、左壳体、右壳体和单球头螺栓组成，用于标记头部的运动；弓架连接左壳体和右壳体，左壳体、右壳体均是中空结构，用于罩住双耳，外侧中心有连接柱，用于连接单球头螺栓。额头圈两侧设有插孔，与弓架两侧相适配，以调节额头圈在上下方向的位置，因此，弓架和额头圈所组成的头罩结构，可以方便调节大小，适应不同的实验对象；弓架和额头圈用弹性塑料制作，弓架顶部和额头圈的前侧中心与后侧中心各有一个连接柱，用于连接单球头螺栓。单球头螺栓的头部为一个反光球，螺栓的外螺纹与连接柱的内螺纹相适配。