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高速相機(jī)醫(yī)療康復(fù)中的應(yīng)用

  高速相機(jī)醫(yī)療康復(fù)中是如何應(yīng)用的?運(yùn)動康復(fù)是一門獨(dú)立的學(xué)科,涉及醫(yī)學(xué)、運(yùn)動、健康科學(xué)等諸多方面。 在“全民奧林匹克”精神的啟發(fā)下,體育在我們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。 運(yùn)動康復(fù)的服務(wù)對象不僅是專業(yè)運(yùn)動員,也廣泛適用于普通市民。

  運(yùn)動康復(fù)中必備的實(shí)驗(yàn)儀器之一是三維圖像分析系統(tǒng)。 雖然人類的信息可以用數(shù)值、曲線、圖像等多種形式來表示,但圖像所包含的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)值和曲線。 3D圖像分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式有四種:光學(xué)、機(jī)械、聲學(xué)和電磁。 其中,機(jī)械、聲學(xué)和電磁方法要么極大地影響了受試者的行為,要么儀器過于昂貴。

  光學(xué)方法使用計(jì)算機(jī)視覺的原理。 高速攝像頭,通過監(jiān)測和跟蹤主體上的特定地標(biāo)來完成圖像采集。 理論上來說,對于空間中的一個(gè)點(diǎn),只要能夠被兩臺攝像機(jī)同時(shí)看到,就可以根據(jù)兩臺攝像機(jī)在 同時(shí) 。 當(dāng)高速攝像機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時(shí),可以從圖像序列中獲得該點(diǎn)的軌跡。 光學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是非接觸式測量、易于使用和更高的采樣率。

  技術(shù)指標(biāo)要求

  在運(yùn)動康復(fù)研究中獲取特征參數(shù)時(shí),我們想要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)有:

  (1) 檢測距離 4~8 m

  (2) 檢測精度為2mm

  (3) 幀率至少 200 fps

  (4)被測人的移動速度為0.5m/s

  技術(shù)難點(diǎn)

  首先,如何有效地識別和跟蹤地標(biāo)。 這是光學(xué)方法3D重建的基礎(chǔ),可以通過手動設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)和自動識別和跟蹤標(biāo)記點(diǎn)兩種方式來實(shí)現(xiàn)。

  二、如何同步控制多臺攝像機(jī)。 單個(gè)攝像頭進(jìn)行的圖像分析是二維的,只能分析關(guān)節(jié)的屈伸狀態(tài),而不能分析關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn),以及非常復(fù)雜的運(yùn)動。 要獲得關(guān)節(jié)的任意狀態(tài),需要進(jìn)行 3D 圖像分析。 實(shí)現(xiàn)3D圖像分析需要多臺攝像機(jī)同步工作,難點(diǎn)在于多臺攝像機(jī)的同步控制。

  **后,如何解決大容量數(shù)據(jù)的高速傳輸和存儲問題。 醫(yī)學(xué)上使用的圖像分析數(shù)據(jù)量非常大,一般**達(dá)到數(shù)百G,帶來了數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲的問題。 傳統(tǒng)的 PCI 插槽和硬盤存儲是不夠的。


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