三维步态分析仪器的原理主要基于以下几个核心技术:
运动捕捉技术
通过多个红外摄像头或结构光传感器,追踪人体身上安装的标记点(反光球或主动发光标记)的三维空间位置。系统实时捕捉这些标记点的运动轨迹,计算出各个关节的三维运动角度和位移。
惯性测量单元(IMU)技术
利用加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器,测量身体各部分的加速度、角速度和方向,实现对人体动作的三维动态捕捉,尤其适合无需外部摄像头的移动环境。
力学测量技术
通过力平台或压力传感器测量人体在行走或站立时脚底的受力分布及地面反作用力,为步态动力学分析提供数据。
表面肌电(EMG)技术
检测皮肤表面肌肉的电活动信号,反映肌肉的收缩状态与协调性,辅助分析步态的肌肉控制机制。
数据融合与分析技术
将上述多源传感器数据进行同步采集和融合处理,通过算法计算出关节角度、步态周期、步幅、力量分布等关键参数,并生成三维模型和动态可视化图像,辅助临床和运动分析。
三维步态分析仪通过多种传感器技术联合捕捉人体运动与受力信息,经过数据处理,全面呈现人体步态的空间动态特征。