高速相機在三維運動康復中的應(yīng)用

　　運動康復學是一門獨立的學科，它涉及了醫(yī)學、體育、健康學等多方面的內(nèi)容。在“全民奧運”精神的鼓舞下，體育在我們生活中所占的比重越來越大。運動康復學的服務(wù)對象不僅針對專業(yè)運動員，對普通市民也是廣泛適用的。

　　運動康復中所必備的實驗儀器之一就是三維圖像解析系統(tǒng)。盡管人體信息可以用數(shù)值、曲線、圖像等多種形式表示，但是圖像所包含的信息量遠遠超過數(shù)值和曲線。三維圖像解析系統(tǒng)實現(xiàn)方式有四種：光學式、機械式、聲學式和電磁式。其中機械式、聲學式和電磁式方法或者非常影響被試者行動，或者儀器價格過于昂貴。

　　光學式方法利用計算機視覺原理，采用高速相機通過對被測者身上特定標志點的監(jiān)視和跟蹤完成圖像采集。從理論上說，對于空間中的一個點，只要它能同時為兩部相機所見，則根據(jù)同一時刻兩部相機所拍攝的圖像和相機參數(shù)，可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當高速相機以足夠高的速率連續(xù)拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。光學式方法的優(yōu)點是非接觸式測量、使用方便、采樣速率較高。

　　技術(shù)指標要求

　　高速相機在獲取運動康復研究中特性參數(shù)的時候，我們要達到的技術(shù)指標有：

　　(1)檢測距離4~8 m

　　(2)檢測精度為2 mm

　　(3)幀速至少在200 fps

　　(4)待測者運動速度在0.5 m/s

　　技術(shù)難點

　　首先，如何有效識別與跟蹤標志點。這是光學式方法進行三維重建的基礎(chǔ)，它可以通過人工設(shè)置標志點和自動識別跟蹤標志點兩種途徑實現(xiàn)。

　　其次，如何對多臺相機進行同步控制。單臺相機所做的圖像解析是二維的，只能分析關(guān)節(jié)的屈伸狀態(tài)，無法分析關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)和扭曲、以及非常復雜的動作。要想獲得關(guān)節(jié)的任意狀態(tài)需要三維圖像解析。要實現(xiàn)三維圖像解析，必須使用多臺相機同步工作，難點在于多臺相機間的同步控制問題。

　　*后，如何解決高速傳輸和存儲大容量數(shù)據(jù)的問題。醫(yī)學所用圖像解析數(shù)據(jù)量非常大，一般**要達到幾百G的容量，這就帶來數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲的問題。傳統(tǒng)的PCI插槽和硬盤存儲不能滿足需要。

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