背景需求

　　運(yùn)動康復(fù)學(xué)是一門獨(dú)立的學(xué)科，它涉及了醫(yī)學(xué)、體育、健康學(xué)等多方面的內(nèi)容。在“全民奧運(yùn)”精神的鼓舞下，體育在我們生活中所占的比重越來越大。運(yùn)動康復(fù)學(xué)的服務(wù)對象不僅針對專業(yè)運(yùn)動員，對普通市民也是廣泛適用的。

　　運(yùn)動康復(fù)中所必備的實(shí)驗(yàn)儀器之一就是三維圖像解析系統(tǒng)。盡管人體信息可以用數(shù)值、曲線、圖像等多種形式表示，但是圖像所包含的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)值和曲線。三維圖像解析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式有四種：光學(xué)式、機(jī)械式、聲學(xué)式和電磁式。其中機(jī)械式、聲學(xué)式和電磁式方法或者非常影響被試者行動，或者儀器價(jià)格過于昂貴。

　　光學(xué)式方法利用計(jì)算機(jī)視覺原理，湖南科天健采用高速相機(jī)通過對被測者身上特定標(biāo)志點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤完成圖像采集。從理論上說，對于空間中的一個點(diǎn)，只要它能同時(shí)為兩部相機(jī)所見，則根據(jù)同一時(shí)刻兩部相機(jī)所拍攝的圖像和相機(jī)參數(shù)，可以確定這一時(shí)刻該點(diǎn)在空間中的位置。當(dāng)高速相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時(shí)，從圖像序列中就可以得到該點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。光學(xué)式方法的優(yōu)點(diǎn)是非接觸式測量、使用方便、采樣速率較高。

　　技術(shù)指標(biāo)要求

　　在獲取運(yùn)動康復(fù)研究中特性參數(shù)的時(shí)候，我們要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)有：

　　(1)檢測距離4~8 m

　　(2)檢測精度為2 mm

　　(3)幀速至少在200 fps

　　(4)待測者運(yùn)動速度在0.5 m/s

　　技術(shù)難點(diǎn)

　　首先，如何有效識別與跟蹤標(biāo)志點(diǎn)。這是光學(xué)式方法進(jìn)行三維重建的基礎(chǔ)，它可以通過人工設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)和自動識別跟蹤標(biāo)志點(diǎn)兩種途徑實(shí)現(xiàn)。

　　其次，如何對多臺相機(jī)進(jìn)行同步控制。單臺相機(jī)所做的圖像解析是二維的，只能分析關(guān)節(jié)的屈伸狀態(tài)，無法分析關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)和扭曲、以及非常復(fù)雜的動作。要想獲得關(guān)節(jié)的任意狀態(tài)需要三維圖像解析。要實(shí)現(xiàn)三維圖像解析，必須使用多臺相機(jī)同步工作，難點(diǎn)在于多臺相機(jī)間的同步控制問題。

　　最后，如何解決高速傳輸和存儲大容量數(shù)據(jù)的問題。醫(yī)學(xué)所用圖像解析數(shù)據(jù)量非常大，一般一天要達(dá)到幾百G的容量，這就帶來數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲的問題。傳統(tǒng)的PCI插槽和硬盤存儲不能滿足需要。