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德国基尔大学运动分析实验室的深度运动科学研究

德国基尔大学(University of Kiel, CAU)的Motion Analysis Lab(运动分析实验室)使用OptiTrack光学运动捕捉技术和生物力学测量技术,专注研究人体运动姿态,很好地帮助了体育教育事业中的预备教师加深对人类肢体运动复杂性的认知与理解。


今日人物

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Stefan Kraztenstein

德国基尔大学Motion Lab的技术总监,曾经的三项全能爱好者,现长途单车骑行及马拉松爱好者。在与MoCapLab的YouTube访谈中,他为大家解读了Motion Lab的研究侧重点及应用领域。

Stefan在访谈中强调,当我们用肉眼观看运动员演示时,很难从极快速的运动轨迹中辨认出每个细微动作。而人类在进行全身运动时,至多会有四百多块肌肉同时发力,学生需要在短时间内判断每个细小动作涉及的生物力学理论基础,是非常有挑战性的。运动捕捉技术将体育运动动作可视化,学生看得更清楚,并且能获得计算机给出的数据参考,这对于体育研究和体育教育领域无疑有着巨大帮助。

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Credit: uni-kiel.de   © Jennifer Ruske




动捕设备

CAU Motion Lab内安装了18个OptiTrack Flex 3红外运动捕捉摄像机。由这些摄像机组成的运动捕捉系统通过录下多个被动标记点(Passive Marker)的运动轨迹,既可以捕捉记录全身运动姿态轨迹,也能根据需求选取标记部位,记录人体特定部位的运动轨迹(如有必要,亦可追踪设备或物体),并且几乎不会丢失任何信息。光学运动捕捉系统的原理在于,动捕摄像机向活动区域发射红外光,遇被动标记点反射,被摄像机上的红外光接收器识别。因为OptiTrack运动捕捉系统以亚毫米级精度记录运动轨迹,因此通常被认为是运动轨迹参考的“黄金标准(Van der Kruk & Reijne, 2018)”。

由于反射标记点的灵活使用,不仅仅是人体运动,该系统可以用于几乎所有可想象到的测试/实验类别,并且即便是极度复杂的肢体动作也能被捕捉并分析(如多人同时绕身体轴进行多次旋转)。


应用实例

通过分析单杠运动回顾已有技术模型:上下移动、向前倾斜及前后摆动。



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Credit: kielmotionlab.com


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[…],[3] 最大下摆角度[°],[4] 髋角最大下摆角度 [°],[5] 最大髋屈曲的下摆角度[%max Vorschwungwinkel] ,[6] 下穿后摆时髋部的角度[°]

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骨盆的运动过程(上方)和取决于骨盆水平位置的髋关节角度变化(下方)。当在后摆中横越垂直夹角时,最高(蓝色)与最低(绿色)的前摆和最大(紫色)与最低(红色)的髋关节角的比较。

Credit: kielmotionlab.com

„Das Tutorium [Dein Labor] hat […] auf jeden Fall ein bisschen die Angst genommen, mit solchen Geräten zu arbeiten und mich noch neugieriger gemacht, wie man die Bewegung […] einfangen könnte.“  (Studentin, 4. Semester BA Sportwissenschaft).

“教程(Dein Labor)[…]无疑减少了我对于使用类似复杂电子设备的担忧,并且让我对如何捕捉动作感到更加好奇了[…]。”(来自本科运动科学专业第4学期的学生)


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