3D运动捕捉系统/ IMU

发布时间:2019-12-11 作者: 来源: 浏览量:203
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MyoMotion是一款运动学测试设备,可以捕获人体关节的三维运动角度。通过特制的绑带简单的将三维传感器绑在患者的肢体上,就可以快速的获得动态关节角度数据。由于采用蓝牙的数据传输方式,而不是通过外置的红外摄像头来捕捉关节点,因此 没有摄像死角,保证数据采集的完整性。

7个传感器可以获得下肢步态过程中,髋关节、膝关节和踝关节的角度信号。每一个三维传感器都可以单独设置,每两个传感器测量一个关节。

有两种型号可选,分别是临床级Clinical和研究级Research Pro。

区别在于:

1、Research Pro的精度比Clinical更高。

2、Research Pro可选择16个传感器测试全身关节,Clinical只能选择9个传感器测试半身。

◎ MyoMotion Research Pro

  规格与参数:

·非常适合高性能运动和精细电机控制分析

·200Hz采样率                         

·自动接触检测(虚拟脚踏开关)

·“无损”机载数据恢复技术

·增强磁变形免疫力

·可选的数据记录器

·无需测量空间校准

·方向角精度:

- > 0.25度(俯仰/滚转)

- > 1.25度(航向)

·解剖角度精度:

- > +/- 1.0度(静态)

- > +/- 2.0度(动态)

·3轴模拟和数字传感元件组:

- >加速度计

- >陀螺仪

- >磁力计

·用于动画和VR的低延迟模式

·固定选项:肩带/腰带或双面胶带

◎ MyoMotion Clinical

  规格与参数:                   

·非常适合标准运动和步行步态分析

·100 Hz采样率 - 最多9个传感器

·自动接触检测(虚拟脚踏开关)

·“无损”机载数据恢复技术

·无需测量空间校准

·方向角精度:

- > +/- 1.0度(俯仰/滚转)

- > +/- 2.0度(航向)

·解剖角度精度:

- > +/- 2.0度(静态)

- > +/- 4.0度(动态)

·3轴数字传感元件组:

- >加速度计+/- 16g 400Hz

- >陀螺仪+ / - 2000°每秒400 Hz

- >磁力计+/- 1.9高斯   70Hz

·用于动画和VR的低延迟模式

·固定选项:肩带/腰带或双面胶带

光学捕捉系统和3D IMU捕捉系统的比较:

使用传统的基于实验室的视频捕获运动数据,可以根据标记为单平面运动提供非常精确的位置信息。要确定速度,必须区分位置信号。首先,获得速度所需的微分运算放大原始位置信息中的少量噪声,导致大的速度误差,尤其是在快速运动期间。其次,获得加速所需的双导数运算将噪声放大到导出的加速度值可能无用的程度。

相比之下,Noraxon的3D运动捕捉惯性测量单元(IMU)系统采用不同的方法,提供多平面运动学和旋转数据。使用每个传感器的机载陀螺仪直接测量身体部分的角速度,而不是测量标记位置。为了确定身体位置,该角速度信号被积分。在进行这种集成的同时,传感器的板载加速度计被过滤,以便精确地将[向下]重力矢量与传感器的线性加速度矢量分开。然后使用重力矢量来校正在陀螺仪积分操作期间累积的漂移,而线性加速度用作分段加速度的(几乎直接的)测量。借助IMU,加速度,角速度和角度方向测量都是精确的。Noraxon的Notion Capture IMU提供与视频捕获系统相同的角度方向估计,并且即使在非常快速的运动中也能显着提高速度和加速度的精度。

什么是惯性测量单位?

IMU 是微机电系统(MEMS),通常由3个加速度计和3个陀螺仪组成。更先进的系统还包括3个磁力计。这些三轴传感器通常被称为“3 自由度”(3 DoF)IMU传感器。3 DoF表示传感器仅在3轴上提供方向(或倾斜)数据。更高级的IMU能够支持6个DoF; 这些系统还提供指示传感器位于自由空间中的位置的平移或移动数据。许多IMU制造商滥用这些术语并将传感器的数量计为DoF,这是对IMU固有特性的误解。其中一个例子就是将包含3个陀螺仪,3个加速度计和3个磁力计的传感器吹捧为9个DoF系统。

什么时候是IMU动作捕捉的正确选择?    

·实时可视化:

→惯性运动跟踪系统提供实时运动跟踪可视化,几乎不需要后处理。   

·在任何环境中使用:

→惯性传感器可以在任何地方,内部或外部使用,对捕获量没有限制。   

·保证数据捕获:

→惯性传感器不会受到任何视线遮挡或数据丢失的影响。

·高抽样率:

→IMU 传感器具有非常高的内部采样率,通常至少为800Hz。

·直接测量:

→惯性传感器直接测量线性加速度和角速率变化,无需区分位置数据。这允许直接估计力数据。

IMU 的一些缺点是什么?

·限制活动:

→具有多个传感器的IMU系统限制和影响了受试者在某些活动中的移动。

随着最近小型无线惯性测量系统的发展,抑制运动变得不再成为问题。

·全球定位:

→不提供全局位置数据,必须使用额外的 GPS 传感器或更先进的系统计算,这些系统具有非常精确的磁力计和高级卡尔曼滤波程序。

·位置数据:

→由于需要数学估算过程,位置数据通常不如光学或磁性跟踪系统准确。   

·漂移:

→由于技术的性质,惯性传感器通常会随着时间的推移有一定程度的位置漂移。

必选工具——校准调整工具(Noraxon最新专利申请)

校准调整工具可用于调整或校正使用myoMOTION传感器执行的静态校准。

校准调整工具允许用户直接测量对象的姿势并将该姿势应用于myoMOTION骨架。系统还会自动测量和调整受试者的骨骼长度。

校准调整工具通常用于两种情况:

·当患者/受试者无法将其身体定位在所需的myoMOTION校准位置时,可以使用该系统。

·该系统可用于获取高精度校准而无需采用特定姿势。

 


 

专用3D运动捕捉软件模块myoMOTION™:

myoMOTION™软件模块具有医学上准确的化身,配有强大的工具集,用于分析预处理的动作记录。实时数据在一体化分析中自动同步,实现详细的人体运动洞察力,以提高性能,恢复伤害或研究指标。数据导出格式和HTTP流也允许与第三方研究和动画程序兼容。

特点:

·实时捕获3D运动数据

·全身运动学

·医学上准确的头像

·“无损”数据功能

·接触检测

·步态分析

·运行分析

软件界面:

应用:

 无线和便携式

Noraxon运动捕捉系统能够以无线方式在行业领先的200Hz下以三自由度(3-DOF)捕捉人体运动。一个非常紧凑和轻便的惯性测量单元(IMU)放置在身体的任何部分,精确地跟踪该身体部分的3D角度方向。

全身

这个概念很容易从一个感兴趣的关节扩展到所有主要关节的同时全身测量,而不会牺牲速度或准确性。

获得专利的创新

所有Noraxon系统的核心都是获得专利和FDA批准的技术,为我们世界一流的数据采集系统提供动力。结果是可靠,可重复和纯净的数据,可以精确研究人体运动。

活动范围

通过将各个IMU传感器定位在两个连续的主体段上,可以确定介入的关节ROM,用作虚拟测角器。通过双重集成的转换数据非常简单,可通过我们的内置数学工具包实现。

 多才多艺

捕获最精确的加速度,角速度和角度方向的测量值。将myoMOTION与肌电图,视频,压力或力量相结合,实现完全同步的生物力学分析。

一体化生态系统

myoMOTION是我们的3D Motion Capture特定数据分析和收集软件模块,是myoRESEARCH软件平台的一部分。通过整个平台的完全集成和同步,您的所有人体运动数据都在您的指尖。

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