被动反射式皮肤标记是连接物理解剖结构和数字分析的基本纽带。通过将它们放置在特定的骨性标志点上，运动捕捉系统可以反射红外光，从而精确定位关键的解剖中心。这个过程使研究人员能够准确地重建人体肢段矢量，从而精确计算评估鞋类性能所必需的关节旋转角度。
将标记放置在特定的解剖标志点上并非随意；这是定义身体肢段（大腿、小腿、脚）几何形状的唯一方法。这会将原始运动数据转化为关于生物力学对齐和支撑的有意义的见解。
运动捕捉的力学原理
建立解剖中心
运动捕捉系统依靠红外光从被动标记反射以识别身体在空间中的位置。
然而，摄像头本身无法区分膝盖和脚踝。
为了解决这个问题，标记被附着在特定的解剖标志点上，例如大转子、股骨髁和踝骨。
创建肢段矢量
一旦系统识别出这些标志点，它就会在数学上将这些点连接起来。
这些连接建立了人体肢段矢量，定义了大腿、小腿和脚的刚体。
没有这些定义的肢段，计算机看到的只是一团点，而不是生物力学模型。
为什么解剖学在鞋类测试中很重要
计算关节旋转
在这种情况下，步态分析的主要目标是测量关节在不同鞋类影响下如何移动。
通过比较肢段矢量之间的角度变化，研究人员计算关节旋转角度。
这些数据揭示了鞋子如何影响运动，例如步态周期中膝盖屈曲或脚踝旋转的程度。
确保数据的有效性
数据只有在准确代表人体生理学时才有价值。
将标记附着在标志点上可确保由此产生的关于支撑和对齐的数据具有解剖学意义。
这区分了有效的生物力学测试和简单的运动跟踪。
理解权衡
对放置的敏感性
整个系统的准确性取决于标志点的精确识别。
如果标记放置不正确——例如，错过了踝骨的真实中心——则计算出的肢段矢量将发生偏移。
视线要求
由于这些标记是被动的，并且依赖于反射红外光，因此它们必须保持对摄像头的可见性。
系统需要清晰的视线才能到达解剖标志点，以在整个步态周期中保持肢段矢量的完整性。
确保步态分析的有效性
为确保您的鞋类测试产生可操作的数据，请考虑以下重点领域：
- 如果您的主要重点是生物力学精度：优先考虑在股骨髁等骨性标志点上精确触诊和放置标记，以定义准确的矢量。
- 如果您的主要重点是产品评估：使用由此产生的关节旋转角度，直接将特定的鞋子特性与穿着者对齐和支撑的变化相关联。
标记放置的精度是得出关于鞋类性能有效结论的先决条件。
总结表：
| 组成部分 | 在步态分析中的作用 | 对鞋类测试的影响 |
|---|---|---|
| 被动标记 | 将红外光反射到摄像头 | 在 3D 空间中定义数字身体模型 |
| 解剖标志点 | 骨性参考点（例如，踝骨） | 确保关节中心的数学精度 |
| 肢段矢量 | 连接已识别的标志点 | 形成用于跟踪运动的刚体（脚/腿） |
| 旋转角度 | 测量矢量之间的角度变化 | 评估鞋子如何影响生物力学对齐 |
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参考文献
- Abdul Aziz Hulleck, Kinda Khalaf. BlazePose-Seq2Seq: Leveraging Regular RGB Cameras for Robust Gait Assessment. DOI: 10.1109/tnsre.2024.3391908
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