[发明专利]一种基于人体运动捕捉的足底力测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，包括步骤：

S1：构建足底力与人体运动之间的定量关系方程；

S2：通过视频记录人体运动过程，获得运动视频；

S3：通过运动视频获取人体的质心位移；

S4：通过质心位移基于有限差分法计算获得人体的质心加速度；

S5：将质心加速度代入定量关系方程，计算获得足底力。

2.根据权利要求1所述的基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，所述定量关系方程的表达式为：

F_GRF(t_i)＝ma(t_i)+G

其中，F_GRF(t_i)为人体的足底力，单位为N；t_i为时刻，i为照片帧数；m为人体的质量，单位为kg；a(t_i)为人体的质心加速度，单位为m/s²；G为人体的静态体重，单位为N。

3.根据权利要求1所述的基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，步骤S2具体为：

S21：在人体的后腰位置粘贴并固定标志点；

S22：通过摄像装置拍摄并记录人体节律性运动视频。

4.根据权利要求1所述的基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S31：对运动视频进行分帧处理，获得多帧照片；

S32：构建相机坐标系、图像坐标系和空间坐标系；

S33：将第i帧照片放入图像坐标系中，获取标志点在图像坐标系中的像素坐标q(x_i,y_i)，i为照片帧数；

S34：以相机坐标系的中心为起点将像素坐标q映射在空间坐标系中，获得标志点的空间坐标Q(X_i,Y_i,Z_i)；

S35：重复步骤S33-S34，获得各帧照片的标志点的空间坐标，将Z_i作为t_i时刻的质心位移u(t_i)。

5.根据权利要求4所述的基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，空间坐标Q(X_i,Y_i,Z_i)的计算公式为：

其中，l_i为转换因子，i＝1,2,...,12。

6.根据权利要求1所述的基于人体运动捕捉的足底力测量方法，其特征在于，所述质心加速度的计算过程为：

v(t_i)＝(u(t_i+1)-u(t_i))/Δt

a(t_i)＝(v(t_i+1)-v(t_i))/Δt

t_i＝i*Δt

式中：u(t_i+1)和u(t_i)分别为t_i+1和t_i时刻的质心位移；v(t_i+1)和v(t_i)分别为t_i+1和t_i时刻的质心速度；a(t_i)为t_i时刻的质心加速度；t_i为时刻，i为照片帧数；Δt为视频的采样时间间隔。

7.一种基于人体运动捕捉的足底力测量系统，其特征在于，包括：

定量关系方程构建模块，用于构建足底力与人体运动之间的定量关系方程；

运动视频获取模块，用于通过视频记录人体运动过程，获得运动视频；

质心位移获取模块，用于通过运动视频获取人体的质心位移；

质心加速度获取模块，用于通过质心位移基于有限差分法计算获得人体的质心加速度；

足底力计算模块，用于将质心加速度代入定量关系方程，计算获得足底力。