二维运动图像解析(SIMI)

1、平面运动图象解析步骤打开程序：双击simi motion/creat a new project/create and save选择你要保存的位置-save平面图像解析的步骤：一、建模（creating a sepcification）二、坐标换算（calibrating the camera）三、打点（获取象坐标,capturing the image coordinates）四、数值计算（calculating the scaled 2-D coordinates）五、数据输出（presenting the data）一、 建模（creating a sepcification）建模的目的

2、就是把人体简化为多刚体模型，通过选择相应的关节点并对关节点进行连线，从而形成人体棍图模型。建模块包括2项内容：A编辑坐标点(edit points)；B连接坐标点(connections)A编辑坐标点：操作：Specification-points-(左键按住拖拽至右边黑色区域，或者在上单击右键-edit)a. 把左侧的predefined栏中已设置的点拖拽到右边的uesed points栏中b. 对选择后的坐标点的名称和颜色进行编辑：在所选坐标点上右击-property,进行编辑c. 编辑软件中未设置的关节点：在uesed points栏里的空隙处点击右键，选择add添加新的关节点，并编辑坐

3、标点B 连接坐标点： 两个坐标点连接就会形成一个人体的环节，程序有默认的常规的环节的连线，如大腿是髋关节点与膝关节点的连线。出于分析的需要，需要在某些关节点之间建立连线，此时需要我们添加新的连接，方法如下：操作：将左键按住拖拽到右边的灰色区域（或者在其上右击后选择edit）New connections编辑连接名(例如头-脚跟)选择起始点（starting point）-line to 结束点/apply如果需要在单个点的周围划圈，则只需要选circle with radius，确定圆圈大小即可。二、坐标换算（calibrating the camera）在影片中，我们如何才能知道影片中的人在

4、实际的空间中运动了多长的实际距离？坐标换算就是实现这个功能的。通过一个比例尺，把实际的空间距离与影片内的象坐标统一起来。把影片中的人运动的实际距离还原出来。就好比中国地图一样，在地图上走了1厘米就可能相当于走了1公里。因此做进行坐标换算非常重要。在进行坐标换算时需要注意：1) 坐标换算必须在图片解析之前。2) 被标定的物体必须是预先在运动现场设置的有既定高度和长度的比例尺。3) 运动个体的运动范围都必须在校准后的平面内运动，即比例尺所在的平面必须与运动员的运动平面重合4) 校准系统是根据比例尺的形状进行设置的，最简单的就是确定距离法。5) 校准出现错误会影响到所有影片解析的精确度。6) 比例尺

5、的拍摄一般是在运动前后进行的，二维分析的比例尺拍摄只需要一幅图片即可。在上右击add camera, 在新添加的camera,在左侧的模块栏中出现两个文件夹，原始数据（aw data）和Filtered data(平滑后数据)，第一个文件夹包含了所有坐标点的原始数据，第二个文件夹包含了所有坐标点的平滑后的数据。操作：在上右击add camera在 2d calibration 模块中select file/open existing file/apply/2d calibration/edit选择相应形状的比例尺-填写比例尺的长度或高度等-在比例尺上打点-apply打开一个预先拍摄好的比例尺图

6、象/选择后点击apply注意:Mirror-镜像Swap field order-（改变场序）PAL的有可能会移动一场画面,会造成画面交错，这个功能可以还原回无交错的画面，避免出现锯齿状的数据。Offset correction-偏差校正编辑比例尺形状有四种不同形状的比例尺的设置1、Calibration with horizontal/vertical distance:通过一个水平长度和一个垂直长度来定义比例尺这个需要输入水平比例尺和垂直比例尺的长度。2、Calibration with free distance: 通过空间中任意两点的长度来确定比例尺（需要输入两点之间的长度）3、Cal

7、ibration with four points:通过图象上的四个点来确定比例尺，任意三个点的连线要成一个角度，最好的就是用一个矩形来作比例尺。此时要确定这四个点的坐标，以及把四个点用线连接起来。如：连成一个回环。4、Calibration with grid of points : 用一些点来确定比例尺。Pixel aspect ratio h/v 像素高宽比。如果知道的话可以输入这个数值，使校准结果更加精确，否则不要改动这个数值。Save as default：将这个设置设为默认的设置。、 Calibration with horizontal/vertical distance:把当前

8、设置作为默认模板保存导入其他比例尺模板把当前设定作为模板输出建立点间连线上面两个是垂直线的上下点，下面两个是水平线的上下点输入水平距离和垂直距离平面比例尺的二维坐标两点之间距离三、打点（获取象坐标,capturing the image coordinates）打点的目的就是在运动图象上确定人体的关节点并标记出来，从而把运动的图象数字化，为下面的数值计算打下基础。打点有两种方式，手动打点和自动打点，一般来说，自动打点要事先在运动员的身上设置反光球。在Tracking 模块中选择：select file-open existing file-apply-tracking-apply-tracki

9、ng-开始打点同步点的设置，在三维持图象分析或图象与动力学信号同步分析中具有非常重要的作用通过声音信号同步通过光学信号同步手动设置分析起始点或信号同步点选择开始打点的画面：目的：选择兴趣部分解析（用于二维图象解析）。目的：用于多角度立体拍摄时几个图象文件的同步分析。可以通过拖拉时间条、或者通过预设的光信号或声音信号来同步。打点：根据人体关节点定位的规则进行打点四、数值计算（calculating the scaled 2-D coordinates）A计算人体重心操作：project/center of gravity-选择center of gravity(hanavan)-assign-是

10、-assign-okB.角度计算操作：project-add angle-选择坐标点-ok注意：程序按逆时针方向计算角度，因此在设置角度的时候要小心设置起始的环节与结束的环节的顺序。例如，对膝关节角度进行定义的时候，第1-3个点应分别是 踝关节点-膝关节点-髋关节点。填写关节角度名称第1-3个关节点Project/ add angle从上向下分别为：角度角速度角加速度数据处理与显示：数据的显示方式由三种：、 棍图（line drawing）、 曲线图（graph）、 其他方式（TXT文本方式等）一、 棍图显示：可以形象的表示运动。A 复制棍图，在棍图上右击可以复制棍图到其他的例如OFFICE等

11、程序中。B定点轨迹跟踪（point tracing）有一些特别的点可以用特殊的方式来表示，这种方式就是定点轨迹跟踪。通过定点轨迹跟踪可以很容易的发现该坐标点在运动中的异常数据。操作：在棍图或运动图象上右击，选择trace of points选择跟踪的区域（from which frame to which frame两个框都选择后，除了操作者感兴趣的区域内会有连续的点出现，在该区域前后的部分图片该点的坐标也受到跟踪）、要跟踪的点，以及对所跟踪的坐标点的颜色进行编辑（modify default color）-automatic/default color/apply/close这样就可以在一副

12、图片中显示该点在整个运动过程中的坐标的变化。C 跟踪连接线（tracing of connecting lines） 基本上对连接线的跟踪与定点的轨迹跟踪一致。操作：棍图上又击trace of connection-选择要跟踪的线段点击右边的按纽再次点击要跟踪的线段-在线段名称的左边会出现 A或C的字符，可以尝试改变默认颜色apply-close如果是高速摄像的话，两幅跟踪图片之间间隔的图片要适当增多（frame rate）。注：图片与上边的类似棍图属性设置（properties）操作：在棍图上右击properties调整棍图显示方式特征画面的选择-Static clip多幅连续静态图片演示操

13、作：该功能与shadow 功能混合使用，在棍图上右击，选择static clip, 调整图象之间的宽度，在图象上按F12， 打开第二个棍图，按向右的箭头选择特征图片，在static clip 棍图上点击F12， 每选择一幅图片都要点一次F12。 曲线图显示方式： 计算后的数据列可以以曲线图的方式进行计算或分析。通过拖拽的方式添加或者减少数据列、 通过拖拽左边的数据模块到右边的灰色区域就可以显示相应的曲线图，该曲线图可以拷贝到其他程序例如OFFICE文件中。、 设置时间点（set time position）选择开始点，time=0(从该点开始计算时间)，在特征点（最大值、最小值、交点）附近按就

14、可以得到该处的时间点。、 属性设置（properties） 所有的重要的关于曲线图的设置都在这个窗口完成。设置背景颜色，以百分比的方式显示（ display percentage）Dynamic plotting 同步曲线与运动。 Text-legend 显示图例及其位置的设定曲线图单位更改：操作：在曲线图上右键/property/text/ text of Y axis(更改)/ok单位不正确从这里改数据输出：edit/export/windows clipboard/ 添加数据/export-打开excel 拷入数据导入数据按ctrl+v 粘贴数据，然后把时间添上，如果拍摄速度为50幅/秒

15、，那么两幅图片的时间间隔就是0.02秒。根据数据作成表格，实现数据再现。用这种方法可以输出所有的数据制作avi影片，首先把棍图、运动图象和曲线图拖出来，然后在运动图象上右键-write to clip选择templete 640*480在图里面的四个区域的空白区域中左键单击assign view出现一个带问号的箭头，在棍图或曲线图上单击-选择影片的开始和结束点-选择影片的播放速度ok选择影片播放速度，一般25选择影片开始和结束点在图象上显示棍图:在图上点右键/show stick diagram其他功能4 动画播放（animation）- project animation(或者A start

16、, + - 调整速度) 6 创造连续图象Create sequence of imagesView new sequence of images- -select timetable-选择一个时间点或者选择一系列时间点，interval-两幅图片之间间隔的时间，count-图片的数量-select view-出现问号点击曲线图或者图象或者棍图出现连续图象。如果是影片文件选择的图片上右键选择stroboscope-在同一幅图片上制造连续图象。显示影片图象文件按住拖拽或者右键三维图像解析部分资料进行三维图像分析需要三种设备、 至少有2台摄像机，并且两台摄像机之间的角度在60-120度之间。、 这两

17、台摄像机能够同时开始拍摄（有相应同步信号的能力）。、 三维空间坐标校准系统（三维空间框架）。运动图像解析过程中三个造成误差的主要原因、 关节点不清晰。、 关节点与背景颜色太相近。、 关节点被遮挡。解决方法：、 扎实的人体解剖学基础可以把误差最小化、 事先用与周围环境区分明显的颜色或反光球在关节点上做标记、 正确估计关节中心的位置。3D 图象分析包括以下几步：1 建模（creating a sepcification）3 坐标换算（calibrating the camera）4 打点（获取象坐标,capturing the image coordinates）5 标定后的三维坐标的计算（cal

18、culating the scaled 3-D coordinates）6 数据输出（presenting the data）一、 坐标换算：基本原则：许多运动需要进行空间分析，因为景深也是一个重要的因素。有两个方面是空间分析所必须的。1必须是两台或更多的摄象机从不同的角度拍摄，2 必须要一个三维空间参考体（三维框架）。离标定的空间距离越远的关节点其坐标的精确度就越差。三维空间框架要尽可能的占满整个空间（或者说让物体的运动一直处于标定的空间之内）摄象机的位置可以自由选择，特别的是，摄象机的高度不需要一样高，如果只有两台摄象机的话，那这两台摄象机形成的夹角处于60-120度范围内。使用的摄象机越多，可以降低误差，使数据更加准确。例如，拍摄推铅球的三维图象，一般是1个在左，一个在右，也可以在运动物体的上方加