Vicon運動捕捉分析系統

    Vicon系統簡介

      Vicon系統是一組網絡連接的Vicon運動捕捉攝像機和其它設備以提供實時光學數據，這些數據可以被應用于實時在線或者離線的運動捕捉、分析，應用領域涉及生命科學、工程學以及娛樂媒體制作等方面。

Vicon構架要素

Vicon構架主要組成要素包含：

• 攝像機
• Vicon Bonita、V兩款攝像機以進行實時專有圖像處理。

組件 :

       Giganet，及模數采集卡模塊組成Vicon系統的分布式構架以適應系統所含不同個數的攝像機以及來自第三方的硬件設備。

軟件 :

• Vicon系統支持Nexus，Polygon以及BodyBuilder軟件以應用于生命科學，工程學以及娛樂媒體制作業。現有的Vicon客戶會發現熟悉的原有工作流程以及Vicon系統所獨特開發的新特性。
• PC主機
• Vicon系統需要一臺含有以太網絡端口的PC主機已實現系統內數據交流（這一端口須是該PC主機其它網絡端口以外的端口），所有應用于Vicon系統的Vicon軟件都將安裝于該PC主機。

外圍套件 :

• Vicon系統包含了一套用于精確校正系統的校準套件和一套用于系統使用初始化的標準配件。以及貼在被測物體表面的反光球。
• Vicon系統構架
• 最基本的Vicon系統構架包含1-10個攝像機，一臺Giganet和一臺PC主機，如下圖1所示

圖1：基本Vicon系統構架

      Vicon系統的分布式構架使得客戶能夠自己決定系統組件的數量以及第三方設備來適合客戶自身的應用需要。

 Vicon 產品參數及比較 :

       Vicon攝像機有統一的硬件設計，攝像機包括捕捉特殊波長區域光波的攝像機、發光器以及鏡頭、光學過濾器以及連線，如下圖2所示。

圖2： Vicon攝像機

• 攝像機
• 攝像機提供高速以及低延遲運動的捕捉，是應用中需要大捕捉范圍和高分辨率的客戶首選。
•   Giganet

       Giganet是Vicon系統的必備組件，它提供電源供給以及數據交流給1-10個與之相連接的攝像機（或者其它設備），然后將數據傳回PC主機。Giganet與PC主機之間路由所有數據，與攝像機之間交換同步信息。          

      Giganet同時提供Vicon系統與第三方設備之間的接口，這些第三方設備包括測力板、肌電設備、音頻、數據手套、眼球跟蹤器或者其它數字設備。Giganet可以包含其它附加的模數轉換板卡以增強Vicon系統的功能。

圖3： Vicon Giganet

Nexus數據采集操作軟件特點 :

• 窗口目錄

      提供各個使用者起動窗口目錄及數據庫，儲存所有測試檔案及筆記；可與其它軟件連接整合。

軟件仿真影像監視器

      實時顯示2D影像于個人計算機上，或顯示已儲存各個影像于個人計算機上，并可顯示線性校正范圍、被偵測之反光球、及放大縮小分析模式。

• 動態系統校正

       運用最新系統校正方式，適用于大區域、小區域、分段區域

•  影像數據擷取

      實時以100兆位網絡傳輸上載數據至擷取系統軟件，無反光球數量限制，確保數據存入擷取系統硬盤。

• 模擬數據擷取

      模擬數據同上以快速上載至擷取系統。

• 影像重建數學運算

      自動影像重建數學運算，自我幾何辨識，無須任何手動操作直接進入三維重建；重建參數可依各種實驗狀況適定之。

•   窗口工作空間

1. 完全三唯窗口工作空間，以鼠標滑動360度旋轉，萬倍放大縮小；
2. 定格地板顯示含軸心校正軸，測力板及反作用力距顯示，或使用者自行設定之工作設施；
3. 動作反復顯示可以實時、特定速度或特定格執行；
4. 顯示或隱藏反光點、軌跡；選擇反光點顯示大小， 顯示重建空間范圍；
5. 察看軌跡標示含鼠標求救，安插對象于特定位置；觀看多窗口動作顯示。

• 運動學編輯

1. 立體式插入法修補間隙
2. 平滑過濾
3. 分離、重組軌跡
4. 去除、填補點或軌跡
5. 復制、交換軌跡

• 自動標示

1. 經使用者初創，可自動執行軌跡自動標示。
2. 集合式人體模塊軟件語言設定
3. 人體工學模塊使用軟件語言設定，使用者自行程序或引用通用之人體工學模塊。
4. 一次完成流程 (含Plug-in Gait)
5. 一次完成流程如三維重建、自動標示及人體工學模塊可離手一次完成整個執行流程至完畢, 其中包含反動力學分析功能

• 連續性窗口

      顯示軌跡連續圖及各個攝影重建貢獻點。

• 模擬窗口

      顯示原始模擬數據，可滑動、增益調整、零值設定。

• 模擬設定

     選擇各別頻道按測力板參數設定幅度大小、零值設定

• 同步參考影像

    擷取數字影像至硬盤,可同步瀏覽,不需另一臺計算機執行之

• 立即式圖形輸出

      立即顯示或打印選擇點之平均或標準誤差值

Polygon多媒體軟件

•  多媒體觀察、報告、輸出分析報告軟件

1. 接受測力板, 肌電圖, 影像及3D動畫之數據,并展現同步顯像及儲存于單一檔案
2. 運動學分析包括重心,關節點位移,速度,加速度, 角度?角速度,角加速度
3. 動力學分析包括肌電,肢節與關節之力量,力矩與轉矩
4. 本軟件可由彩色打印機輸出報告
5. 可直接傳輸報告至電子表格 (如 Excel), 文書處理 (如 Word).
6. 能提供完整多媒體報告,包括3D動畫及表面圖可視化仿真,同步影像, 運動學&動力學分析圖表及超級鏈接文字圖面
7. 可輸出多媒體報告至壓縮文件,電子郵寄或光盤給任一PC窗口使用者
8. 免費軟件可觀看此多媒體報告
9. 可輸入其它可供參考數據
10. 可顯示兩筆不同時間測試或不同測試者之3D動畫及分析報告(如與其它受測者之比較)
11. 可自行發展新模塊,包括運動學與動力學,新發展模塊可在此單一軟件完成
12. 可于采樣動作結束20秒內完成上述多媒體報告

•   BodyBuilder身軀生物力學建構軟件

此軟件建議由具計算器程序編程基礎高級使用者采用

1. 運動學與動力學模塊重建, 并可在上述工作平臺軟件批次成一次完成流程
2. 可以上述多媒體分析報告軟件整合多媒體報告并輸出
3. 模塊重建以文字敘述完成, 不需其它程序語言資源完成之
4. 提供多種模塊參考使用, 公開網站可下載多種此文字型模塊

為什么選購Vicon系統

      越來越多真正了解運動捕捉系統的制作公司和工作室參與了Vicon的技術革新，他們切身地感受到Vicon所帶來的技術以及服務的優勢。促使他們選擇甚至從另外系統轉為使用Vicon的原因如下：

• 您的系統可以捕捉越來越遠

      Vicon攝像機是國際市場的第一款采用四百萬像素感應芯片之運動捕捉專用攝像機，更多的像素意味著您可以捕捉更大的動作空間，捕捉多角色的復雜相互動作，并且可以同時捕捉面部和身體的數據。Vicon攝像機只是Vicon構架系統的攝像機型號之一，針對非常高速的運動分析， Vicon攝像機可提供給您高至每秒一萬幀的捕捉速度。另外Vicon攝像機具有超值性價比，同樣擁有Vicon自主設計的攝像機內置之實時智能圖像處理功能，將提供給客戶更快和更精確的數據。

• 智能的系統

      從每個攝像機內置的強大數據處理器，到軟件中所運用之確保高精確度處理所捕獲數據的智能算法，每個系統組件都為實現更快和更精確地提供數據而設計。具有五百萬像素感應度以及高級灰度處理方式獨特技術組合的Vicon系統是目前國際市場上的首選。

• 系統以客戶的應用為導向專門定制

      Vicon公司將根據客戶的應用需要幫助您選擇最佳配置的運動捕捉系統。無論客戶應用范圍如何，我們都將提供您所確切需要的系統配置。四種類型的捕捉專用攝像機，匹配于不同捕捉范圍，速度，攝像機占地大小以及動作特性。MX系統的硬件構架提供給客戶完全的兼容性和可升級性。一系列的Vicon iQ、Polygon以及Bodybuilder軟件模塊讓客戶自制工作流程，不論客戶是來自于娛樂傳媒制作業，生命科學或者科研工程學領域。

• 系統能非常便捷地整合到客戶的工作環境里面

      是您的Vicon系統成為您日常運營的核心部分，不管是電影工作室，步態分析室還是科學研究單位。Vicon系統很便捷地于已有網絡連接，您不再需要配置額外的電腦和復雜的路由設置。系統方便您自己制定任何捕捉環境下的整合方案，并且允許第三方的捕捉設備如測力臺，time code,gen lock,音頻，肌電，數據手套，眼球跟蹤器以及其它數字設備。

• 永不過時的系統

      Vicon系統架構非常好的可擴展性，因此客戶的投資不會流失。事實上，全世界所安裝最大的200余個攝像機運動捕捉系統就是Vicon的系統。然而即使是三個攝像機的Vicon系統也享有同樣的技術，輸出同樣高質量的數據，同樣便捷操作。任何時候客戶想捕捉更大的空間，或者更復雜的運動，您都可以毫不費力地對系統進行升級、再升級。

• 我們將更好地支持客戶更多

       每一套出貨的Vicon捕捉系統都伴隨著長期的客戶支持服務。這樣的服務意味著一個禮拜的每一天，每天的二十四小時。不管客戶位于世界何處，都有與之毗鄰的系統支持工程師。Vicon公司已經習慣于客戶們處于運動捕捉應用的前沿，我們同樣提供前沿的技術支持以保持客戶的領先狀態。

• Vicon公司的企業實力和商譽保障

       作為運動捕捉業界的上市公眾公司，Vicon公司具有一流的運營管理機制，雄厚的研發資本和創新能力。公司二十年的對業界客戶的服務經驗，驕人成長業績和技術的不斷創新對Vicon的員工而言僅僅是個開始。當客戶選擇了Vicon的系統，您知道您的投資很安全。

•  客戶會一直保持業界的前沿

      Vicon的產品和技術一直處于業界的前沿。二十年的成長過程中，Vicon是世上首家基于標準化操作系統(standard operating system)設計并生產運動捕捉系統的公司；首家設計出針對步態分析應用的便攜式系統；首家為娛樂傳媒制作業專門定制捕捉系統；首家推出百萬像素感應度的捕捉專用攝像機；首家研發出運動數據的自動智能處理軟件；首家提供64個捕捉攝像機系統；首家研制出四百萬像素感應芯片的捕捉專用攝像機……Vicon公司會一直保持創新。

• 系統穩定性歷經考驗

      如果小問題即可使系統崩潰，那么再領先的技術也會失去價值。因此Vicon非常關注產品質量細節，以確保客戶群體可以全天安心使用系統。系統連接纜線的品質、連接器組件的牢固程度、度身定制的便攜搬運箱，諸如此類的細節增加了Vicon系統的實用性以及可靠性。

•  與客戶共同成長

      選購Vicon系統的客戶是世界上各領域的業界領先企業。這些公司包括波音、索尼、任天堂、微軟以及神會兒童醫院。為什么？因為他們都致力于創建優秀的企業，他們選擇工具時同樣使用優秀的系統。Vicon公司廣泛的產品系列以及獨特運動技術優勢協助以上類似的客戶進行設計創新，影視制作和研究未來技術。Vicon的系統同樣可以協助您的公司。

三維測力臺

AMTI三維測力臺

      AMTI三維測力臺是美國AMTI公司生產的專業運動生物力學產品，該產品在國際上和Vicon系統有大量的共用用戶。測力臺的信號可以直接輸入到Vicon系統中，由Vicon系統做標定及數據采集，進而進行數據處理及分析。

      在國際生物力學科研領域上，AMTI公司一直是行業的領導者。自1987年發成立后，全球各地的生物力學實驗室已累積安裝了超過2000臺。AMTI測力平臺經已成為生物力學實驗室，步態分析實驗室不可缺少的儀器。

* 用于步態分析、運動技術分析、矯形康復、神經康復、工業設計、工程測試等。

* 高精度、低干擾、優良的可重復性和高強度耐久性、簡單易用等特點

* 每種型號都有1000, 2000或 4000磅(4450, 8900, 或17,8000 N)三種負載類型可選。

* 直接和Vicon等三維運動分析系統連接進行生物力學分析

適用范圍：

適用于各醫院、專業院校、科研機構、造船行業、汽車制造行業、矯形器具工廠等

原理：應變式，尺寸400*600（mm）

重量：32Kg

Fz軸最大承載：8900N

Fx,Fy軸最大承載：4450N

Mz最大力矩：1300Nm

Mx最大力矩：2700Nm

My最大力矩：1800Nm

Fz頻率： 400Hz

Fx，Fy頻率： 370Hz

Fz靈敏度：0.08μV[V*N]

Fx,Fy靈敏度：0.34μV[V*N]

Mz靈敏度：1.634μV[V*Nm]

Mx靈敏度：0.697μV[V*Nm]

My靈敏度：0.888μV[V*Nm]

放大器有三種負載類型可調

六導信號調節放大

每導具有2.5V、5V或10V的電壓輸出選擇

每導具有1000HZ截止頻率的低通濾波

表面肌電采集分析

      在所有的表面肌電測量儀器里，均會發現具國際專利的信號處理技術。獨有的信號處理技術能克服干擾或噪音（稱為後生現象），另外儀器并沒有采用陷波濾波器，使測試數據非常可靠、淮確和具重復性，此等純正的表面機電數據讓研究員和臨床醫生能對肌肉條件和表現作出準確的評估。巳被確認為環球卓越的標準。

應用包括:

• 
  運動醫學
• 生物力學
• 步態分析
• 復康
• 肌肉疲勞研究
• 人體工學
  肌電/動作分析
• 運動訓練
• 神經肌研究
• 工作危險評估
• 慢性痛癥研究
• 人體運動學  

四、DTS系統

DTS表面肌電無線發射系統

· 電極端直接發射數據

· 去掉電極連接線使得測試更加簡便

· 可以測量表面肌電以及其他生物力學傳感器

· 有線測量作為可選參數

· 接收發射器更加小巧便于攜帶

· 有效測試距離100米

· 可以通過存儲卡存儲數據

· 肌電數據可選4-32導

· 可以很好的兼容以前的軟件和硬件

產品總覽

系統將肌電信號以及其他傳感器信號直接從電極端發射到接收器。這種直接傳輸方式使得原有的通過有線進行放大的方式得以簡化。對于測試兒童和小動物，DTS系統小巧輕便的優勢得以突出。

接收器可以以三種模式工作：

• 通過USB數據線和計算機直接相連(傳輸距離10米)
• 無線實時傳輸 (傳輸距離最大至100米)
• 數據存儲在存儲卡中

      DTS系統和肌電接收系統有良好的兼容性。通過藍牙進行數據的二次發射至接收系統，可以整合最多10導模擬數據的輸入（等速、測力臺數據等）并且可以輸出（與3D運動學分析系統相連接）。

       DTS 系統可以連接2-20導（20導需要兩個系統并連起來）。標配系統自帶前置放大器并且還可以連接其它的生物力學傳感器，像角度計、傾角儀、足底壓力開關和加速度計等。通過無線同步裝置可以準確的將DTS系統和其它的生物力學系統同步。

•  接收器操作模式

DTS系統有三種操作模式：

      通過USB連接線將接收器和計算機直接相連

       這種模式下DTS電極將信號直接傳輸給連接在計算機上的接收器。通過軟件直接進行實時顯示和信號處理。傳輸距離最大為10米。

•    無線傳輸至計算機

這種模式通過藍牙將數據實時傳輸到Noraxon桌面接收器（PC表面接收器、迷你接收器、無線網卡或模擬數據輸出接收器）。這種模式的直線傳輸距離可以達到100米。如果使用迷你接收器的話，還可以連接10導模擬數據輸入，如等速裝置以及測力臺等。

•    通過數據存儲卡存儲數據

存儲卡容量最大可以擴充為8G，存儲卡和軟件之間的數據傳輸、交換更為方便

•  桌面接收和WST系統

特點

• 較高的信號質量
• EMG完全兼容ISEK 以及 SENIAM標準
• 2-20導隨意擴充 (通過兩個DTS接收器并聯可擴充至20導系統)
• 鋰電池可以提供8小時以上的續航時間
• 完全使用無線傳感器
• 帶寬范圍內可選擇放大倍數
• 支持模擬信號輸入輸出（最大20導）功能
• 具有精確并且彈性化的同步觸發功能
• 安裝簡便，無需網絡設置

 信號發射源規格

• 供電

      可更換的鋰電系統，提供8小時以上的續航時間

• 輸出 & 發射頻率 

1. 最大100mw
2. DSSS 2412-2464 MHz在11個可選的發射頻段上
3. 最遠100m發射距離

• EMG 傳感器

1. 16-bit 分辨率
2. 采樣頻率1,500 (for 16-channels) or 3,000 (for 8 Channels)
3. 可選的低通濾波 500, 1000, 1500 Hz

• EMG 前置放大

1. 50/60 Hz) 可選濾波
2. 10 Hz +/- 10% 1st高通濾波
3. 基線噪聲 < 1 uV RMS
4. Input 阻抗 > 100 Mohm
5. CMR > 100 dB 
6. 電壓輸入范圍 +/- 10 mV
7. 基礎增益 50

• 尺寸

1. 放大器尺寸 3.4 cm L x 2.4 cm W x 3.5 cm H
2. 放大器重量: 小于 14 g. 
3. DTS 接收器尺寸: 12.6 cm L x 6.75 cm W x 2.38 cmH 
4. DTS 接收器重量:小于 185 g

上一篇：兒童康復管理平臺

下一篇：0～6歲小兒五項神經心理發育測查軟件