多摄像头红外运动捕捉系统是鞋类测试期间记录高精度实时运动轨迹的基础工具。通过以高采样频率跟踪放置在特定解剖标志点上的反光标记，该系统能够量化头部、胸部、骨盆和四肢在三维空间中的角位移。
核心见解：这项技术将复杂的人体运动转化为客观的运动学数据，使研究人员能够精确地分离出特定鞋子设计如何影响身体旋转的协调性和关节稳定性。
该技术如何捕捉生物力学数据
高精度标记跟踪
该系统依赖于附着在受试者身体关键解剖点上的反光标记。
多个高速红外摄像头同时跟踪这些标记，以创建受试者的数字骨架。
量化角位移
该系统的主要输出是测量各个身体部位的角位移。
它专门监测头部、胸部、骨盆和四肢，计算这些部位在三维空间中的相对旋转和相互作用。
高频采样
为确保可靠性，这些系统以高采样频率（通常约为120Hz）运行。
这可以捕捉标准视频可能遗漏的细微运动细节，例如关节角度的快速变化或质心（COM）的细微移动。
在鞋类评估中的作用
评估身体协调性
该系统提供了分析行走协调性所需的运动学基础数据。
通过观察骨盆和胸部对足部撞击的反应而产生的旋转情况，研究人员可以确定鞋子是否促进了自然运动，或者是否引入了生物力学效率低下。
分析微步态特征
除了整体运动外，该系统还提供毫米级的空间精度。
这使得计算关键安全指标成为可能，例如足部离地高度（脚抬起的距离）和质心（COM）速度，这些对于评估安全鞋和训练鞋至关重要。
为模型提供真实数据
该系统生成的精确坐标可作为机器学习模型的可靠训练数据。
这些模型利用这些数据在一致的条件下预测和评估不同鞋类的稳定性性能。
理解局限性和权衡
实验室约束
光学运动捕捉系统通常需要受控的实验室环境。
虽然这可以标准化温度和湿度以消除外部变量，但它无法复制户外环境中不可预测的地形或风况。
光学系统与惯性系统
虽然光学系统提供卓越的精度，但它们受限于摄像机的视野。
惯性测量单元（IMU）通常被用作长距离、真实世界行走测试的替代方案，提供更高的自由度，但缺乏多摄像头红外设置的绝对空间精度。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是精确的生物力学分析：依靠多摄像头红外系统来捕捉关节角度和身体部位协调性的毫米级细节。
- 如果您的主要重点是真实世界的耐用性测试：用IMU补充光学数据，以评估在实验室环境外的长距离稳定性。
- 如果您的主要重点是分离鞋子性能：确保红外系统在严格控制的环境中使用，以便将所有步态变化完全归因于鞋类。
高精度步态分析依赖于红外系统将物理运动转化为可操作的数据，从而推动鞋类创新。
总结表：
| 特征 | 多摄像头红外系统 | 生物力学优势 |
|---|---|---|
| 跟踪方法 | 解剖标志点上的反光标记 | 精确的3D数字骨架映射 |
| 采样率 | 高频（例如，120Hz） | 捕捉快速的关节移动和微小运动 |
| 空间精度 | 毫米级精度 | 详细的足部离地高度和COM速度数据 |
| 数据输出 | 3D角位移 | 身体部位协调性的客观分析 |
| 主要用途 | 受控实验室测试 | 分离鞋子设计对生物力学的影响 |
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参考文献
- Takuo Negishi, Naomichi Ogihara. Functional significance of vertical free moment for generation of human bipedal walking. DOI: 10.1038/s41598-023-34153-4
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .