[发明专利]一种利用LightHouse的身体关节测量方法

说明书

本发明公开了一种利用LightHouse的身体关节测量方法，包括：测量坐标系的标定和tracker佩戴及动作规范；测量坐标系的标定，利用tracker来标定整个测量坐标系和地面高度；tracker佩戴及动作规范，记录tracker的轨迹数据并进行预处理；基于规范的高质量的tracker的轨迹数据，利用运动关节参数计算模型得到身体运动关节参数。本发明成本仅为计算机视觉摄像测量方法的十分之一，精度也有大幅提高。

技术领域

本发明属于人体运动学参数测量技术领域，更具体的说是涉及一种利用LightHouse的身体关节测量方法。

背景技术

精确和高效的人物测量方法是影视动画，计量生物学，体育科学，运动训练、体育教育、机械工程，医学等领域的重要研究方向。而运动科学领域研究中，全面了解人体运动方式，获取精确的运动数据是十分重要的。例如，高精度关节活动度测量数据是临床康复医学中常见的检测项目，可作为术后恢复、伤残鉴定等领域的重要评价指标；影视动画行业也需要高精度的人体运动学骨骼数据来帮助建模和动画制作。但是，医学康复、体育训练等领域受限于技术条件，早期一般都使用量角器测量关节。近几年计算机视觉的发展，为人体的精确测量提供了可行性，大量的摄影测量方法开始兴起。但是由于摄影技术的固有限制，在实际的影像中，精确的识别和定位生物统计学特征仍然是一种成本高昂的技术形式，环境光，人体体型和外表衣物等因素也限制了摄影测量的普适性，大大降低了摄影测量的表现。

与摄影测量系统不同，Lighthouse的系统有以下特点：

使用不可见大功率激光，最大限度地在保留光学测量高精度的特点同时减小了环境光对测量质量的影响；

测量设备成本低廉，仅相当于摄影测量设备的十分之一，而且测量精度理论上比摄影测量更高；

测量系统非常容易搭建和初始化，相较于摄影测量系统繁琐的相机摆放和安装，场地的设计以及流程复杂的系统标定过程，LightHouse系统仅需要简单的支架基站和标定就可以完成使用。虽然LightHouse系统在场地大小等方面还存在一些缺点，但这些都不影响它作为精准测量的优越性。

因此，如何提供一种利用LightHouse的身体关节测量方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用LightHouse的身体关节测量方法，测量方法简单方便，并且成本仅为计算机视觉摄像测量方法的十分之一，精度也有大幅提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用LightHouse的身体关节测量方法，包括：测量坐标系的标定和tracker佩戴及动作规范；

测量坐标系的标定，利用tracker来标定整个测量坐标系和地面高度；

tracker佩戴及动作规范，记录tracker的轨迹数据并进行预处理；

基于规范的高质量的tracker的轨迹数据，利用运动关节参数计算模型得到身体运动关节参数。

进一步的，测量坐标系的标定的方法为：将3至4个LightHouse基站摆放在定位空间的分散边缘，离地面2～3米，朝向空间中心；将一个tracker放在定位空间中心，执行标定步骤完成测量空间坐标系的标定。

进一步的，tracker的轨迹数据的预处理为：实现错误异常数据的清理，定位轨迹数据在剧烈运动或者是遮挡比较多的情况下会有定位数据丢失或错误定位数据，这种情况下就需要经过预处理清理这些错误数据；并且在计算机数值计算中，一些偏离平均值较大的或者是绝对值非常小的数据会对结果有很大的影响，作为预处理的对象。