Vicon动作捕捉系统操作手册.pdf

《Vicon动作捕捉系统操作手册.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Vicon动作捕捉系统操作手册.pdf（53页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 2 目录 目录 目录 2 目录 2 1.1 仪器简介.3 1.2 仪器主要部件4 1.2.1 硬件设施.4 1.2.2 硬件的连接6 2.1 摄像机设置和采集区域选择.9 2.2 标定.17 2.2.1 定位 MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项17 2.2.2 标定 MX cameras ，使用“Calibrate MX cameras”选项.19 2.2.3 设定拍摄区域的原点.23 2.3 数据采集25 2.3.1 粘贴标志点及形态学测量.25 2.3

2、.1.1 两套方案优缺点比较26 2.3.1.2 注意事项26 2.3.1.3 操作步骤26 2.3.2 动作采集.31 2.3.2.1 建立新的 database31 2.3.2.2 建立静态模型34 2.3.2.3 采集实验动作41 3.1 数据的处理.43 3.2 数据的输出.50 3.2.1 查看处理后的数据.50 3.2.2 输出处理后的数据.51 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 3 1. 仪器的主要介绍 1. 仪器的主要介绍 其中包括，仪器的基本信息，主要部件组成，硬件的安装和设置（应包括硬件的连线说 明等） ，仪器的应用等。 如果仪器配有相关的工具附件也在此节进行说明。 1.

3、1 仪器简介 1.1 仪器简介 英国 Oxford Metrics Limited 公司是世界上一家非常著名的光学动作捕捉（Motion Capture）系统供应商，它的这项技术在 70 年代服务于英国海军，从事遥感、测控技术设备 的研究与生产。进入 80 年代他们将自己在军事领域里的高新技术，逐渐用于民用方面，在 医疗、运动、工程、生物等诸多领域生产制造用于动作捕捉的 Motion Capture 系统。80 年 代末，OML 又将动作捕捉系统技术应用于影视的动画制作领域。 Vicon 是英国 OML 公司生产的光学动作捕捉 motion capture 系统。它是世界上第一个 设计用于运动

4、捕捉的光学系统，它以自己非凡的技术性能在 motion capture 系统硬件制造 领域赢得了极高的声誉，并且改写了 motion capture 系统传统意义上涵盖的内容。它由一 组网络连接的 Vicon MX 运动捕捉摄像机和其它设备， 建立起一个完整的三维运动捕获系统， 以提供实时光学数据，这些数据可以被应用于实时在线或者离线的运动捕捉、分析，应用领 域涉及动画制作、虚拟现实系统、机器人遥控、互动式游戏、体育训练、人体工程学研究、 生物力学研究等方面。 功能 Vicon 系统是非常准确和可靠的光学动作捕捉系统， 它所提供的实时光学数据， 可 以被应用于实时在线或者离线的运动捕捉、分析

5、特点 Vicon 公司开发了自己专利的 Vicon Vegas 传感器， 可以实现高分辨率与高捕捉频 率的同时性，实时捕捉三维效果好，功能强 MX Control 提供 Vicon MX 系统与第三方设备之间的接口， 包括测力板、 肌电设备、 音频、数据手套、眼球跟踪器或者其它数字设备，也可以包含其它附加的板卡以 增强 Vicon MX 系统的功能 捕捉摄像机精度高，得到数据非常稳定，捕捉距离也更远 局部捕捉标记点即使被身体挡住，经过软件处理后仍然可以得到令人满意的输出 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 4 数据 MX 系统安装、调试方便，脱离了旧系统的数据服务器，运输携带更方便； 软件界面

6、人性化，数据处理能力强，批处理功能十分方便； 1.2 仪器主要部件 1.2 仪器主要部件 1.2.1 硬件设施 1.2.1 硬件设施 图 1-1 Vicon MX 系统硬件的主要组成部分 图 1-2 Vicon MX 系统校准套件及标准配件 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 5 Vicon MX 系统硬件的主要组成部分包含 MX 摄像机 图 1-3 Vicon MX 摄像机 包括捕捉特殊波长区域光波的红外拍摄器、发光器、镜头、光学过滤器及连线等。 MX 组件 由 MX NET、MX Link 和 MX Ultranet HD 组成 Vicon MX 系统的分布式构架以适应 系统中的 MX 摄

7、像机以及来自第三方的硬件设备。 PC 主机 需要注意的是，系统中使用的 PC，在安装 Vicon 软件之前，必须把 IP 地址设为 192.168.10.1 ， 子网掩码设为： 255.255.255.0 ， 同时需要关闭 Windows 防火墙， 才能保证软件正常安装和使用。 Vicon Datastation ADC Patch Panel 信息转换盒 图 1-4 Vicon Datastation ADC Patch Panel 信息转换盒 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 6 用于 Vicon 系统和第三方测试系统硬件设备的信息 MX 专用连接线 种类包括： 摄像机摄像机发光器部分之

8、间的连接线 摄像机或者 MX Ultranet HDMX Net 之间的连接线 MX NetMX Link 之间的连接线 MX LinkMX Link 之间的连接线 MX Net 或者 MX LinkPC 主机之间的连接线 校准套件 校准套件即包含 5 个 Marker 点的 T 形校正架，用于精确校准 Vicon MX 系统。 标准配件 Vicon MX 系统标准配件通常包含： 粘贴反光球用的胶 捕捉时穿着的紧身服 软件加密狗 Vicon MX 系统捕捉用反光球，直径分别 9.5 毫米、14 毫米两种规格 1.2.2 硬件的连接 （1）MX 摄像机的调试 1.2.2 硬件的连接 （1）MX

9、摄像机的调试 Vicon 系统中共 12 台摄像机，应保证安装使用前进行以下调试：光圈一般设置为 2.02.5，焦距一般设置为，特别注意外侧的红外线发光圈尽量与镜头外缘保持平齐。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 7 图 1-5 摄像机的调试 （2）MX 摄像机与 MX Ultranet HD 盒的连接 （2）MX 摄像机与 MX Ultranet HD 盒的连接 系统中的 12 台摄像机，通过摄像机后方的“net connect”接口，由数据线分别连接到 MX Ultranet HD 盒后方左边最上部的十个“Vicon Cameras”接口上。注意连接线接口上的 红点对齐相机标号数字插入。

10、由于每个 MX Ultranet HD 盒只有 10 个“Vicon Cameras”接 口，因此 12 台摄像机需要两个 MX Ultranet HD 盒。 图 1-6 摄像机的连接 （3）两个 MX Ultranet HD 盒之间的连接 （3）两个 MX Ultranet HD 盒之间的连接 由于系统使用 12 台摄像机，需要两个 MX Ultranet HD 盒，两个 MX Ultranet HD 盒之 间通过后方中部的“Ultanet Links”接口由网线相连接。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 8 图 1-7 两个 MX Ultranet HD 盒的连接 （4）MX Ultra

11、net HD 盒与 PC 的连接 （4）MX Ultranet HD 盒与 PC 的连接 两个 MX Ultranet HD 盒相接好后，找到下方 MX Ultranet HD 盒后方左下部的一排 “GIGABIT ETHERNET CAMERAS”接口中最右边的一个白色标识的“PC”接口，用网线与 PC 连接。 图 1-8 MX Ultranet HD 盒后部接口 （5） MX Ultranet HD 盒与第三方测试系统的连接（5） MX Ultranet HD 盒与第三方测试系统的连接 （通过 Vicon Datastation ADC Patch Panel 盒实现连接） 如测试过程中需

12、要与测力台，肌电等第三方测试系统同步，则需要通过 MX Ultranet HD 盒后方中部的“ANALOG”接口由一根 64 针的连接线与 Vicon Datastation ADC Patch Panel 信息转换盒的一端相连，第三方测试系统的数据线则通过另一端的接口直接连接到 Vicon Datastation ADC Patch Panel 线路板上。具体的连接方法见下图： Vicon 动作捕捉系统 操作手册 9 图 1-9 MX Ultranet HD 盒与第三方测试系统的连接 图 1-10 Vicon MX 系统硬件连接示意图 2. 仪器的基本操作说明 2. 仪器的基本操作说明 使用

13、 Vicon 光学运动捕捉系统采集，处理和演示测试数据，主要用到的软件有两个，分 别是 Vicon Nexus 和 Vicon Polygon 。 Nexus 这个软件的主要功能包括校准传感器、采集数据和智能数据处理，并用于和其它 的第三方测试手段（如测力平板，肌电等）进行同步。Polygon 软件是一个多媒体的演示软 件，它可以把测试数据通过多种手段（如图表，视频，三维等）全方位而直观的显示给观看 者， 并可以结合第三方测试手段得到的数据进行同步演示， 便于更好的理解和处理测试结果。 2.1 摄像机设置和采集区域选择 2.1 摄像机设置和采集区域选择 （1）将 T 形校正架置于预定的动作采集

14、区域，并用数个反光球圈定大致的运动范围， 便于下一步调整摄像机位置（注意：T 形校正架上，带有把手的那一根对应 y 轴方向，y 轴 与 x 轴交点位置的反光点则设为原点）。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 10 以 Vicon 系统与四块测力台同步测量的测试为例， 校正架、 反光球和测力台的位置关系 如下图所示： 图 2-1 运动范围标定示意图 在运动范围的不同水平线上摆上不同数量的反光球， 可以方便我们在后面的操作中， 正 确的找到运动方向， 并相应的调节相机位置。 在标定时应注意移除或遮盖拍摄范围内其它可 能反光的物品遮光，避免阳光、灯光和其它反光物品可能对识别产生的影响。 （2）将密

15、码狗插入 PC 的 USB 接口，打开两个 MX Ultranet HD 盒上的开关， “STANDBY” 指示灯熄灭，说明 MX Ultranet HD 打开。 （3）鼠标左键双击桌面上的图标，打开 Vicon Nexus 程序，如下图所示，一个 数据采集的界面将会显示出来。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 11 图 2-2 Nexus 软件界面 在窗口左上方的“Rescources”栏里，依次找到“system”“local vicon system” “MX cameras”，可以看到全部 12 台摄像机，如果硬件连接正确无误，则所有摄像机前 方的均显示绿色。 图 2-3 MX ca

16、meras （4）下一步操作是设定系统中的摄像机，单击选中其中一台相机，此时被选中的摄像 机上，会亮起蓝色指示灯。在“Perspective”窗口选择“camera”（如图 ），则可以看到 该摄像机所识别的反光点（如图 ）。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 12 图 2-4 “Perspective”窗口 图 2-5 在“Perspective”窗口选择“camera” 图 2-6 “camera”界面 在 “properties” 工具栏所显示的摄像机拍摄区域， 可以通过以下操作进行视角的调整， 以便更好的观察和调整反光点：按住鼠标左键移动鼠标，可以进行视角的旋转；按住鼠标右 键上下移动

17、鼠标，可以进行视角的远近缩放；同时按住左右键移动鼠标，可以进行视角的移 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 13 动。以上操作也同时适用于“properties”工具栏在动作采集及数据分析过程中所有的观看 模式下的视角调整。 在“camera”界面下，可以看到选中的摄像机识别到的反光点，这时应通过左下方 “properties”工具栏对摄像机参数进行调整，保证能正确识别需要的反光点。 图 2-7 “properties”工具栏 “properties” 工具栏中， 需要调整的参数按从上到下的顺序包括 （注意 “properties” 工具栏中第一项“Identification”中的“Name

18、”不需要输入）： AStrobe Intensity 取值范围一般是 0.951 ，在地面反光强或相机离标志点过 近的情况下，可适当调低，但一般也不要低于 0.8。 BThreshold 此选项用于调整显示识别点的灰度比例，数值小，则灰色部分多，识 别点显示较大，反之，则白色部分多，识别点显示较小。参考取值范围是 0.20.4。 CGain 一般选择 1。 DGrayscale mode 灰度模式选项，建议在进行标定时，选择“all”选项，这样可 以防止软件把两个距离过近的点识别成干扰点而导致错误。 在完成标定并调整好相机， 开始 正式采集数据时，则应把该选项改为“Auto”，这样可以时采集到

19、的数据量不至于过大。 EMninmum Circularity Ratio 选择 0.5。 FMax blob height 选择 50。 GEnable LEDs 选中。 HLens 不需要输入，由系统自动调节。 IStatus 第二项 Enable 选中。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 14 我们可以通过按住“Ctrl”键单击或按住“Ctrl”键拖拽同时选择多个摄像机进行观察 调整。选择后，“properties”窗口中会显示所有选中摄像机的拍摄情况，而在“Setting” 工具栏中，可以同时对所有选中摄像机的参数进行设定，也可以通过打开下拉列表，对每一 个摄像机的参数进行分别设定。

20、 图 2-8 同时选中多个摄像机 图 2-9 同时选中多个摄像机后的设定 通过参数设定，反光点符合以下几个标准时，说明设别效果较好： A 反光点在屏幕上显示稳定； B 反光点外围正好被完全圈住，不会过大或过小； C 反光点的中心部分呈白色， 边缘有一小圈灰色部分包裹， 且中心和边缘的形状均比 较规则。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 15 图 2-10 识别成功的反光点 （5）摄像机的参数设定完成后，则可以通过手动调节每个摄像机的位置，保证每个相 机都可以完全拍摄到框架和运动的主要范围。具体操作时，应注意以下几点： A应在地面上方留出必须的拍摄范围，尤其应注意受试者身高和动作类型，如需采集

21、 跳跃，上肢鞭打等动作时，更应加以注意。 B应尽量保证每个相机都能看到活动的整个范围，但也要兼顾到摄像机位置关系和上 面提到的活动空间问题， 尤其是活动范围较大时， 可以使上方前部相机主要拍摄运动范围后 方，上方后部相机主要拍摄运动范围前方，左右侧相机主要拍摄活动中心区域（如与测力台 同步时，主要拍摄测力台范围内） ，通过拍摄区域的侧重不同和交互交叉重合，实现对整个 运动范围的覆盖。 C通过调节摄像机位置，避开拍摄环境中明显的干扰点和其它相机的干扰。 所有的摄像机均完成参数设定和位置调节后， 应把以上设置进行保存以便在今后的测试 中快速调出使用。单击“system”栏最右侧带有黑色向下箭头的“

22、configuration menu”键， 选择“Save as” ，为该设定状态命名，完成保存。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 16 图 2-11 保存摄像机设定状态 （5）保存设定状态后，要去除拍摄范围内的干扰点（大多来源与地面反光） ，在 “properties”工具栏上部，有三个按钮（如下图） ，从左至右分别是： “Paint a mask onto the camera”(用于遮蔽干扰点)、 “Erase a mask from the camer”(取消对屏幕上某点的 遮蔽)和“Clear the mask from the camer”(清除对屏幕上所有点的遮蔽)。 图 2

23、-12 “Paint a mask onto the camera”、“Erase a mask from the camer”和“Clear the mask from the camer” 图 2-13 遮蔽干扰点 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 17 2.2 标定 2.2 标定 每次测试前，需要对系统进行标定，标定分为三个步骤： 2.2.1 定位 MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项 2.2.1 定位 MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项 该操作的目的是是系统初步识别摄像机的空间位置，在初次架设摄像机时进行。 首先我们来进行“A

24、im MX cameras”的操作： 将 T 形校正架放置在拍摄区域的中心，选中系统中的所有摄像机，使用 2D 模式，确认 所有摄像机都可以看到 T 形校正架， 没有干扰点， 并尽量保证 T 形校正架位于所用相机拍摄 区域的中心位置之后，在“tool”工具栏中选中第一项 “System Preparation” 。在 “L-Frame”下拉列表中选择我们使用的“5 Marker Wand & L-Frame” 。 图 2-14 选择“T-Frame” 选择 3D 观看模式，此时“properties”窗口中会显示如下空间： 图 2-15 3D 观看模式下的“properties”窗口 点击“A

25、im MX cameras”选项下的“start”键，此时“properties”窗口中会显示出 摄像机的大致位置关系，如下图： Vicon 动作捕捉系统 操作手册 18 图 2-16 点击“Aim MX cameras”后的“properties”窗口 然后在最上方菜单栏里的“Window”选项下选择“Options” 图 2-17 “Window”选项下选择“Options” 在弹出的“Options”窗口中，选择“Camera Positions”项，在“Extended Frustum” 下拉列表中，选择最后一项“Select Cameras Only” ，如下图： 图 2-18 “O

26、ptions”窗口的操作 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 19 由于刚才选择了系统中所有的摄像机，此时的“properties”窗口中会显示所有摄像机 的拍摄区域，如下图： 图 2-19 所有摄像机的拍摄区域 此时如果选择系统中的某一台摄像机， “properties”窗口中会显示该摄像机的拍摄区 域，如下图： 图 2-20 所有摄像机的拍摄区域 确认无误后，第一步“Aim MX cameras”的操作完成。 2.2.2 标定 MX cameras ，使用“Calibrate MX cameras”选项 2.2.2 标定 MX cameras ，使用“Calibrate MX camera

27、s”选项 通过在拍摄区域内挥动 T 形校正架， 由摄像机采集标志点的运动数据来取得摄像机的位 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 20 置和线性信息。 在“Wand”和“L-Frame”下拉列表中均选择“5 Marker Wand & L-Frame”项，如下图： 图 2-21 “5 Marker Wand & L-Frame”选项 选中所有的摄像机，使用“properties”窗口右上方的分屏按键进行分屏，在 “Options”窗口中，选择“Camera Positions”项，在“Extended Frustum”下拉列表中， 选择最后一项“Off”项，显示如下图的界面： 图 2-22 “

28、properties”窗口 由测试人员手拿 T 形校正架，在整个拍摄范围内挥动，此时“properties”窗口会显示 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 21 出每个摄像机采集到的标志点轨迹，点击“Calibrate MX cameras”选项下方的“Start” 键，开始标定。 图 2-23 开始标定 标定开始后，摄像机不断采集标志点的数据，并把采集到的有效数据显示在“tool”窗 口下方的“MX Cameras Calibration Feedback”工具栏里，随着采集到的数据量增加， “Wand Count”列显示采集到的有效数据，每个摄像机至少需要采集到 1000 帧的有效数据。此

29、时每 台摄像机上的标志灯会显示该相机的采集情况：黄色指示灯在采集时开始闪烁并越来越快， 当该相机采集到足够的数据后，绿色灯亮起。采集全部完成后，系统自动停止采集，并开始 计算， 此时工具栏上方的进度条会显示计算进度。 当计算完成后， 进度条恢复到 “0%， “Image Errer”列会显示计算出的数值。整个过程如下图： 图 2-24 摄像机采集标志点的轨迹 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 22 图 2-25 标志点数据采集中 图 2-26 数据采集完成后，计算过程开始 图 2-27 计算过程结束，显示结果 此时需要检查“Image Errer”列显示出的计算出的数值，一般要实现比较成功的

30、标定， 要求所有数值之间差异较小， 并均小于 0.3 （一般情况下， 我们计算出的结果都在 0.1 以下） 。 至此，标定操作的第二步完成。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 23 2.2.3 设定拍摄区域的原点 2.2.3 设定拍摄区域的原点 第二步完成后，系统会把其中一台摄像机放置在原点的位置，显示如下图： 图 2-28 设置原点前的“properties”窗口 此时， 需要设定 T 形校正架上的原点为拍摄范围的原点， 点击 “Tool” 窗口中 “Set Volume Origin”项下的“Start”键，此时拍摄空间里会出现一个小的坐标系，说明标定操作无误， 否则需要检查在“Wand

31、”和“L-Frame”下拉列表中是否均选择“5 Marker Wand & L-Frame” 项，或者重新标定。 图 2-29 Set Volume Origin 选项 出现小坐标系后，点击“Tool”窗口中“Set Volume Origin”项下的“Set Origin” Vicon 动作捕捉系统 操作手册 24 键，设定原点。 图 2-30 Set Origin 选项 此时“properties”窗口会显示出所有摄像机和拍摄范围及原点的位置关系，如下图： 图 2-31 标定完成后的“properties”窗口 至此标定操作结束，系统已经为数据采集做好了准备。 Vicon 动作捕捉系统 操

32、作手册 25 2.3 数据采集 2.3 数据采集 2.3.1 粘贴标志点及形态学测量 2.3.1 粘贴标志点及形态学测量 以上的准备工作完成后， 就可以准备在受试者身上粘贴标志点了。 标志点固定部位可以 选用两套方案： A第一套测试方案（一共 39 个点） ： 图 2-32 第一套测试方案标志点示意图 头部（4 个） ：左、右头前，左、右头后； 躯干（5 个） ：第 7 颈椎、第 10 腰椎、胸骨柄上端、胸骨柄下端和右肩胛骨中部； 上肢（14 个，左右侧各 7 个） ：肩峰端、上臂、肘关节、前臂、腕关节内侧、腕关节外 侧和第一指趾关节； 骨盆（4 个） ：左、右髂前上棘，左、右髂后上棘； 下肢

33、（12 个，左右侧各 6 个） ：膝关节、大腿、小腿、踝关节、脚趾、足跟。 B第二套测试方案（一共 16 个点） ： Vicon 动作捕捉系统 操作手册 26 骨盆（4 个） ：左、右髂前上棘，左、右髂后上棘； 下肢（12 个，左右侧各 6 个） ：膝关节、大腿、小腿、踝关节、脚趾、足跟。 2.3.1.1 两套方案优缺点比较 2.3.1.1 两套方案优缺点比较 优点 缺点 第一套 全面了解受试者各环节运动情况，并 能通过模型推算人体重心运动。 要贴的标志点太多，容易遗漏或者 发生掉点。 第二套 标志点少，仅限骨盆和下肢，贴点时 间减少，不容易遗漏。 只能测试受试者下肢运动情况，不 能推算人体重

34、心位置。 可根据试验人数和实验目的，对两套测试方案进行选择。 2.3.1.2 注意事项 2.3.1.2 注意事项 A不管选择第一套贴点方案还是第二套贴点方案，左侧大腿小腿上的点都应低于右侧大腿 小腿上的点，以便后期分析的时候能清楚的区分左右侧。 B贴标志点应严格按照 Plugs-in-gait 要求粘贴。 C测试标志点（marker）应选用同一尺寸 14mm 或者 9mm，不要两个尺寸混用。 D选择第二套方案时，可以让受试者在下身穿着紧身裤，在紧身裤上直接粘贴标志点。 2.3.1.3 操作步骤 2.3.1.3 操作步骤 A第一套方案（全身） 图 2-33 第一套方案-正面 Vicon 动作捕捉

35、系统 操作手册 27 图 2-34 第一套方案-背面 图 2-35 第一套方案-侧面 注注： 一共 39 个点，头部 4 个点，躯干 5 个点，左右上肢 14 个点，骨盆 4 个点，左 右下肢 12 个点，注意不要遗漏。 在粘贴标志点之前应该先测量一些受试者身体的尺寸， 这些尺寸数值是构建骨 架模型时必不可少的，其中包括： （1）下肢长度-髂前上棘到内踝的长度 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 28 （2）膝宽-膝内外侧宽度 （3）踝宽-内外踝之间的距离 （4）肘宽-肘内外侧宽度 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 29 （5）腕宽-腕关节内外侧宽度 （6）掌厚-手掌掌骨最厚部位厚度 （7）

36、肩峰端与肩关节活动中心之间距离 实验开始后，需要在 Vicon Nexus1.4.116 软件界面的“properties”工具栏里中输入 这些数值，在软件中需要左右侧的双侧数值，但实际测量中，为了节约时间，可以选择只测 单侧肢体的尺寸，根据左右侧基本一致的原则，在对侧填上同样的数值即可。 B第二套方案（下半身） Vicon 动作捕捉系统 操作手册 30 图 2-38 第二套方案-正面 图 2-39 第二套方案-背面 图 2-40 第二套方案-侧面 注： 注： 第二套（一共 16 个点）： 骨盆（4 个）：左、右髂前上棘，左、右髂后上棘； 下肢（12 个，左右侧各 6 个）：膝关节、大腿、小腿

37、、踝关节、脚趾、足跟。 测试受试者尺寸过程可以参照第一套方案进行。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 31 2.3.22.3.2 动作采集 2.3.2.1 建立新的 database 动作采集 2.3.2.1 建立新的 database 开始采集动作之前，首先要根据需要打开一个现存的 database 或新建一个 database，单 击打开 “data manegement” 窗口， 以新建一个 database 为例， 单击“new database”按键，弹出如下窗口： 图 2-41 “new database”窗口 选择保存路径“Location”，注意路径中不能包含中文字符。然后输

38、入 database 的名 称“Name”，也可输入相关的描述“Description”，然后根据实际情况在“Based on”窗 口下选择对应的模式。一般选择“Clinical Template”即可。完成后，点击“Create”创 建新的受试者 database。此时弹出如下图窗口，选中需要的受试者 database 名称，单击 “open”打开。 图 2-42 打开新的 database 在弹出的窗口中，分别使用“New patient classification” 、“New patient” 、 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 32 “New session”按键创建受试者类型

39、，受试者姓名和不同的动作状态等信息。 图 2-43 编辑新的 database 注意，在实验开始时，必须选中“session” ，才可进行采集。 回到 Nexus 窗口，在左边的工具栏里，点击“Subjects” ，此时使用“new subject” 新建一个 subject，可以根据实验需要进行重命名。 图 2-44 新建一个 subject 下一步，使用“create a new subject from a template”选择一个测试用模型， 一般使用的是“PlugInGait Fullbody”和“PlugInGait”两种模式，分别用于全身及下肢， 对应于第一套和第二套测试方案。

40、以下以下肢使用的第二套方案为例，介绍操作过程。 图 2-45 选择测试用模型 选择模型后，输入模型名称。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 33 图 2-46 输入模型名称 图 2-47 下肢模型标志点示意图正面 图 2-48 下肢模型标志点示意图侧面 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 34 图 2-49 下肢模型标志点示意图背面 2.3.2.2 建立静态模型 2.3.2.2 建立静态模型 点击窗口左侧工具栏里 subject 项下相应的 subject 名称，此时会出现一个 Properties 窗口， 用于输入此前测量的形态学测量值 （只需输入粉色栏的必填项即可， 其它数据在生成模型后

41、，可由软件计算得出） 。 图 2-50 Subject 选项 图 2-51 Properties 窗口 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 35 图 2-52 输入形态测量数据 当标志点贴好后，让受试者两臂稍微张开站于测试区域中(如下图所示)，用 Vicon 摄像头拍摄其静态标准姿势。 测试人员应快速识别各个标志点， 并建立受试者的骨架模 型。 图 2-53 采集静态标准姿势 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 36 点击“live”键进入采集模式，开始采集静态数据。选择窗口右侧工 具栏的“subject preparation”项，在该项下找到“subject capture”选项， 单击下

42、方的“start”键开始采集静态数据。整个采集过程中，受试者应保持静止在拍 摄区域中，采集 100200 帧图像即可，点击“stop”键停止。此时可在“perspective” 窗口看到反光点的采集情况。 图 2-54 “perspective”窗口下采集静态标准姿势 点“live”退出采集模式，点击“run the “Recontstruct” pipeline”重建采集的反光点数据。选择右侧工具栏 “lable”项，出现如下图的 标志点列表，开始进行标志点识别。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 37 图 2-55 标志点列表界面 鼠标选中最上一个“LAST”左髂前上棘，按顺序识别，即把

43、光标边显示的标签选中 对应的标志点点击即可。如果识别出错，在“Manual labeling”窗口点击该点并重新 识别即可。 识别完成， 单击键盘上的 “Esc” 键退出。 识别完成后， 点击左上角菜单栏 “Save”键保存。 图 2-56 标志点识别 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 38 标志点识别结束后，需要运行静态模式模板，选择“subject preparation” 项，找到“Subject Calibration”项，在下拉列表中选择“Static Plug-in Gait”项， 如下图： 图 2-57 选择“Static Plug-in Gait”项 此时在下方的窗口中出现两

44、个选项，选中第一项后，在下方出现的“Frame Range” 项中点击“option” ，弹出窗口选中“left foot”和“right foot” ，如下图： Vicon 动作捕捉系统 操作手册 39 图 2-58 “Frame Range”项 图 2-59 弹出窗口 完成后，单击“Frame Range”项下方的“start”键运行。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 40 图 2-60 点击“start”键运行 运行完成后，出现如下图的窗口，静态模板运行完成，点击左上角菜单栏 “Save”键保存。 图 2-61 静态模板运行完成 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 41 2.3.2.

45、3 采集实验动作 2.3.2.3 采集实验动作 完成静态模型后，点“live”键，进入采集模式，出现如下窗口，在 右侧工具栏里选择“capture”采集，就可以开始试验测试动作的采集了。 图 2-62 动作采集窗口 在图 2-62 的窗口上，从上到下依次选择“Trial type” ， “Session” ，填写“trial name” （选择下方的“Auto increment trial number”后，软件可按一定规律模式自动 生成名称） ，可以选择填写“Description”项。 填写完成后，单击最后一项“Capture”下的“start”键开始采集，采集完成后点 击“stop”结

46、束采集。多次测试重复以上步骤即可。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 42 图 2-63 动作采集窗口全景 如下图，在采集过程中，可以在“Perspective”窗口看到采集到的动作过程。 图 2-64 采集过程的“Perspective”窗口 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 43 3. 实验数据处理 3. 实验数据处理 3.1 数据的处理 3.1 数据的处理 测试完成后， 要对数据进行检查和处理， 打开 “data management” 窗口。 双击 “files” 项下的图标，即可在 Nexus 主界面打开刚刚采集的数据图像。 图 3-1 “data management”窗口 此

47、时，标志点数据还不可见，需要点击“run the “Recontstruct” pipeline and labels”键，重建标志点位置和名称数据，等待重建结束，即可在“Perspective” 窗口看到采集的动作视频。此时可以通过“Perspective”窗口下方的“Play”键播放 采集的视频。 拖动“Perspective”窗口下方进度条开始结束部分的三角形指针，设置需要分析 的视频的开始结束时间。 为了减少不必要的工作量和提高数据质量， 应选择所有点均能 识别的运动阶段， 设置开始结束阶段， 把光标放在进度条范围内， 单击邮件， 选择 “Zoom to Region-of-Inter

48、st”项，将需要分析的视屏片段放大到新窗口。 图 3-2 “Zoom to Region-of-Interst”项 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 44 图 3-3 选择视频开始帧 图 3-4 选择视频结束帧 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 45 图 3-5 需要分析的视屏片段被放大到新窗口 此时应当点击“lable”键，进行标志点的识别和检查，识别的步骤同静态识 别过程。尤其要结合运动方向注意检查足部脚趾和足跟（全身的话包括手部）的识别是 否反转。 有必要时要对某些识别不全的标志点进行补点。 可通过观察每个点的运动轨迹判断 识别是否完全。 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 46 图

49、 3-6 标志点识别轨迹 下一步是删除识别过程中的干扰点， 通过键盘上的上下键逐帧播放视屏片段， 找到 干扰点出现的画面， 选中任一个干扰点， 单击鼠标右键， 再弹出选项中选择 “Delete all unlabled”,即可删除所有未命名的干扰点。 图 3-7 选中干扰点 Vicon 动作捕捉系统 操作手册 47 图 3-8 删除干扰点 识别完成后，保存。此时应在“Subject Calibration”项下选择运行一个动态模 板，如下图： 图 3-9 选择一个动态模板 此时在下方的窗口中出现两个选项，选中第一项后，在下方出现的“Frame Range” 项中点击“option” ，弹出窗口选中“left foot”和“right foot” ，如下图： Vicon 动作捕捉系统 操作手册 48 图 3-10 弹出窗口选中“left foot”和“right foot” 完成后，单击“Frame Range”项下方的“start”键运行。运行完成后，出现如下 图的窗口，关节上出现坐标系，说明运行成功。动态模板运行完成后，点击左上角菜单 栏“Save”键保存