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高速相機(jī)在三維運(yùn)動(dòng)康復(fù)中的應(yīng)用
運(yùn)動(dòng)康復(fù)學(xué)是一門獨(dú)立的學(xué)科,它涉及了醫(yī)學(xué)、體育、健康學(xué)等多方面的內(nèi)容。在“全民奧運(yùn)”精神的鼓舞下,體育在我們生活中所占的比重越來越大。運(yùn)動(dòng)康復(fù)學(xué)的服務(wù)對象不僅針對專業(yè)運(yùn)動(dòng)員,對普通市民也是廣泛適用的。
運(yùn)動(dòng)康復(fù)中所必備的實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)值和曲線。三維圖像解析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式有四種:光學(xué)式、機(jī)械式、聲學(xué)式和電磁式。其中機(jī)械式、聲學(xué)式和電磁式方法或者非常影響被試者行動(dòng),或者儀器價(jià)格過于昂貴。
光學(xué)式方法利用計(jì)算機(jī)視覺原理,采用
高速相機(jī)
通過對被測者身上特定標(biāo)志點(diǎn)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(gè)點(diǎn),只要它能同時(shí)為兩部相機(jī)所見,則根據(jù)同一時(shí)刻兩部相機(jī)所拍攝的圖像和相機(jī)參數(shù),可以確定這一時(shí)刻該點(diǎn)在空間中的位置。當(dāng)高速相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時(shí),從圖像序列中就可以得到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。光學(xué)式方法的優(yōu)點(diǎn)是非接觸式測量、使用方便、采樣速率較高。
技術(shù)指標(biāo)要求
高速相機(jī)在獲取運(yùn)動(dòng)康復(fù)研究中特性參數(shù)的時(shí)候,我們要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)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(yùn)動(dòng)速度在0.5 m/s
技術(shù)難點(diǎn)
首先,如何有效識(shí)別與跟蹤標(biāo)志點(diǎn)。這是光學(xué)式方法進(jìn)行三維重建的基礎(chǔ),它可以通過人工設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)和自動(dòng)識(shí)別跟蹤標(biāo)志點(diǎn)兩種途徑實(shí)現(xiàn)。
其次,如何對多臺(tái)相機(jī)進(jìn)行同步控制。單臺(tái)相機(jī)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(fù)雜的動(dòng)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(shí)現(xiàn)三維圖像解析,必須使用多臺(tái)相機(jī)同步工作,難點(diǎn)在于多臺(tái)相機(jī)間的同步控制問題。
*后,如何解決高速傳輸和存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù)的問題。醫(yī)學(xué)所用圖像解析數(shù)據(jù)量非常大,一般**要達(dá)到幾百G的容量,這就帶來數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題。傳統(tǒng)的PCI插槽和硬盤存儲(chǔ)不能滿足需要。
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