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基于高速摄像技术的上臂运动特征检测-第三军医大学学报
基于高速摄像的上肢运动参数检测
吴小鹰 侯文生 郑小林 杨琴 彭承琳 薛春光
(重庆大学生物工程学院,重庆,400044)
摘要:目的 利用高速摄像技术记录分析上肢运动特征对运动生理学和运动功能评价有重要意义。方法 本文利用高速摄像技术记录原地踏步时右上肢运动的动态过程,并通过图像处理和标记关节点坐标的提取,计算出腕关节、肘关节相对于肩关节的运动角速度和角加速度。结果 通过高速摄像技术,经计算和分析实现了对腕关节和肘关节运动特征参数的检测。结论 在原地踏步运动中,上肢的摆动具有一定的周期性和规律性,腕部和肘部的摆动角速度都周期性地经历慢-快-慢的过程;腕关节和肘关节运动呈现非平稳性。高速摄像是一种可选择的上肢运动参数检测方法,也为上肢运动特征的描述提供了运动学证据。
关键词:高速摄像;动态测量;上肢运动;视频图像分析
中图分类号 文献标识码 文章编号
Detection of Upper Limbs Movement Parameters
With High-speed Video Camera
WU Xiao-Ying, HOU Wen-Sheng, ZHENG Xiao-Lin, YANG Qin,PENG Cheng-Lin, XUE Chun-Guang
(Boiengineering College of Chongqing University,Chongqing,400044,China)
Abstract:The detections of the movement characteristics of upper limb are important to sports physiology and motor function evaluation by the high-speed video camera. Method The high-speed video camera was employed to record the time course of upper limb movement during paced stepping. Based on the video images, through measuring the coordination of the upper limb joints frame by frame, the angular displacements with respect to shoulder joint have been obtained, and the angular velocities and angular accelerations of elbow and wrist have been calculated accordingly. Result The high-speed video camera can characterize the upper limb motion through
electing and analyzing the video imagings.Conclusion The experiments show that the upper limb moves unevenly during paced stepping, and the angle acceleration of wrist and elbow joint goes through a slow-fast-slow course periodically. Moreover, the present study indicate that high-speed camera can be a candidate approach to detect and analyze the limb movement, and can put more insights on how to characterize the upper limb motion.
Key words:high-speed camera;dynamic measurement;upper limb movement; video image analysis
1. 引言
上肢运动模式的检测是步态分析中的重要研究内容,在临床医学的运动功能评价、运动医学中的运动姿势校正以及机器人的机械手运动控制设计等方面都有非常重要的应用价值[1][2]。上肢运动参数主要采用电磁跟踪系统[3]、多维摄像系统[4]、惯性传感器[5]等方法。上肢运动参数主要包括运动学参数(如速度、加速度、运动轨迹)和动力学参数(如力量、力矩),研究的主要内容涉及动力学协调
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