目前，人体运动分析的黄金标准是基于标记点的摄影测量系统，它提供了一种测量运动身体数据的方式。毫无疑问，这些测量方式已经成为评估关节生物力学，计算肢体运动或量化肌肉骨骼性能的有效方法。
但是，当身体体块移动并影响动力相互作用时，软组织会发生什么呢？在下一代4D扫描仪中，结合3D人体数字化技术和运动分析创新技术的新方法正在协同工作。
MOVE 4D 是国际领先的人体研究中心IBV全新推出的一代高速动态人体扫描系统，采用图像识别技术，无需标记点，通过多个扫描相机模组同步对人体进行高速扫描，获得4D人体数据，包括人体的3D点云数据和体表彩色纹理，同时获得运动数据。
MOVE4D六大特点
无标记点 – MARKERLESS
不需要任何标记点，实时扫描运动中的人体目标。每一帧都逼真呈现无伪迹的高密度的“点对点”的人体结构模型，全身超过5万个的3D点身体点云数据。
高速扫描 – ULTRA FAST
180帧/秒的高速扫描，为您提供超高的空间与时间分辨率，并可以生成逼真的体表3D彩色纹理。
自动处理 – AUTOMATIC PROCESSING
MOVE 4D的自动处理软件内置精确的人体模型和姿势模型，让研究人员使用前所未有的技术进行人体测量和运动研究
数据及设备同步 – EASY SYNCHRONIZATION
MOVE 4D与第三方设备整合十分便捷，并可以提供技术支持。
定制化解决方案 – CUSTOMIZABLE
针对不同应用场景提供定制化解决方案，提供12~18（支持定制更多相机模组）个扫描相机模组，包括安装框架和闪光灯。
系统标定 – EASY CALIBRATION
标定快速、简单、精确！
系统特征
MOVE4D采用模块化扫描相机模组进行4D捕捉与分析，整个系统包含4D同步扫描模组和处理分析软件。
硬件
MOVE 4D的主要硬件是4D同步扫描模组，模组由3个摄像机和一个红外摄像机组成，捕获速度高达180帧/秒(Fps)，该模组可以高速进行人体区域的临时扫描（下图）。模组的最佳布置可覆盖从任何角度捕获整个身体的扫描空间。
4D扫描模组的设计
4D相机扫描模组
- 红外摄像机可以同时获取所有帧的三维点云和纹理，保证网格序列数与帧数匹配；
- 模组系统配备专用电脑用于图像处理和外部信号同步；
- 红外摄像机的近红外光对人完全无害，对被测试对象和操作者都没有不良影响；
- 同步的RGB相机捕捉点云的颜色和UV地形图；
- 每个模块的捕获可通过外部输入/输出同步标准3.5V的TTL脉冲与其他器件同步；
- 摄影专用的闪光灯与4D扫描模块同步，以提高人体表面彩色纹理的质量。
软件
测量系统辅以软件来管理测量以及进行数据处理和分析，Move4D采集分析软件集成了在人体扫描的3D处理领域中开发了多年的算法，并结合了经过大型数据库训练的人工智能算法。该软件可以进行系统配置、系统校准、数据采集、数据可视化数据处理和数据输出，使用户可以更轻松地进行测量和对测量数据进行管理，从而帮助研究。
通过4D扫描计算关节运动
Move4D采集分析软件
采集配置设置
分辨率(mm)、速度(Fps)和扫描时间；
系统标定
使用T型标记杆在测试空间内进行空间标定与校准，并使用L型标定器进行坐标系定义和标定。软件可以反馈标定结果相关信息，让标定更精确、更快速，通常标定时间在5~10分钟之间；
数据可视化
- 显示摄像机的视图；
- 显示每个模记录的点云数据；
- 不同的可视化模式（点，网格，阴影，阴影+网格和纹理）；
- 通过滑动鼠标可以可视化观察每一帧的3D点云/网格数据。
数据处理
- 点云数据
o 软件为捕获的每一帧数据创建点云文件，最小密度为50,000个3D点；
o PLY点云文件包含顶点的颜色信息。 - 3D网格数据
o 精确的身体模型和姿势模型嵌入在处理软件中，为每一帧数据创建干净(密封、无噪、无伪)的OBJ网格文件。每个OBJ拓扑结构是每帧99,000个三面/50,000个顶点的密集网格。这个过程是自动的，不需要任何交互标记或修改；
o 3D的OBJ网格数据与身体模型“点对点”逐帧对应（＞50K点），点云的密度超过了任何其它的人体扫描与运动解析技术，能够从一个全新的角度研究任何类型的运动；
o 23块骨骼的人体生物力学模型用于以A姿势扫描以及运动计算；
o 输出文件可以由后处理API处理。 - 身体测量
o 软件还可以在标准姿势下的从单帧3D数据上自动提取一组人体测量结果，默认配置提供93个自动测量数据。
o 体表纹理: 每个OBJ文件都有一个标准图像格式（JPG、PNG、BMP）的附带表面纹理文件，分辨率最小400万像素，并附带MTL文件。
数据输出
- 软件会存储每个测试对象的原始数据（S4D）和处理后的数据（HMOD4D），为了使文件最小化，所有数据（即不同的运动和姿势、人体测量）都存储在压缩的本地文件中。软件通过这些本地文件可以创建以下标准文件：
o 包括颜色的标准格式（PLY）的点云数据。
o 以标准格式（OBJ）处理后的干净网格数据文件，包括纹理文件（JPG、PNG、BMPMTL）。
o 身体测量数据 (TXT 格式)。 - 数据的输出可以批量进行。
通过这种处理，可以将所得的测量结果直接用于研发，并在“可穿戴设备”设计、运动生物力学、肌肉骨骼系统评估和数字化生产过程中得到多种应用。
第一套MOVE 4D系统已安装在IBV人体分析实验室（下图）中，在此实验室中，MOVE 4D系统与许多其他用于生物力学分析的技术相结合，例如用于运动分析的单眼相机、热像仪、力平台或用于监测和研究各种类型人类生理信号的表面肌电图传感器等。
应用领域
MOVE 4D的革命性技术为研究创造了无限的可能，它了打破传统技术的限制，适用于运动科学研究、生物力学研究、工效学研究、医疗及康复研究、工业领域研究等。除此之外，研究人员也可以开拓思维，将其应用于更广阔的领域，使其完全摆脱技术的束缚！
在MOVE 4D的开发过程中确定的应用程序如下，这些应用程序的初始要求和开发路线图是重点：
- 通过精确捕捉的数据生成更加逼真的人类数字模型，以设计出高度适合人体的产品，如服装、防护设备及需配备传感器的产品等；
- 在设计阶段对目标人群进行数字化分析，以验证产品对身体的适宜程度；
- 基于动态形态计量学的体育和健康科学的新评估方法；
- 虚拟现实产品动态测试；
- 研究身体与产品的交互作用；
- 生成用于虚拟现实应用程序、动画和数字行业的新型4D高精度模型。
在人体运动分析领域，MOVE 4D在以下方面开辟了新的研究可能性：
- 通过使用不同的生物力学模型重新询问数据来减少实验次数；
- 研究软组织动力学；
- 计算身体各部位的体积；
- 更准确地估计关节位置；
- 研究和验证逆动态模型（例如自然阻尼）。
关于IBV
IBV是国际领先的人体研究中心，尤其是在人体测量学和生物力学领域。自成立以来，它一直使用最先进的技术来研究人类的身体差异性、健康状况下的运动方式以及与某些病理学相关的运动模式。通过这些研究，IBV迈向了由理论知识向技术研发的发展转移道路。
