● 摘要
为了实现系统(产品)的人性化设计，需要大量科学、可靠的人体参数测量数据。因此，人体参数的测量方法与手段成为近年来人因工程领域的研究热点。所以，开展简便、可靠的人体参数测量方法研究，对促进系统(产品)的人性化设计，提升产品的可用性具有很强的理论意义与应用价值。
在对现有人体测量手段分析的基础上，结合人体动态参数测量的特点，本论文开展了基于光学摄像测量的人体动态参数测量方法及其应用研究，主要工作内容包括：
(1) 针对现有的运动捕捉系统的特点，对光学摄像测量原理进行了研究分析，找到了一种适用于本论文的标志点空间坐标解算方法。
(2) 在光学摄像测量的目标识别部分，设计制作了一种彩色合作标志点，并提出其相应的识别算法。该标志点具有便于制作和粘贴、通过改变颜色组合而适应不同测量场景等优点，因而适合人体动态参数测量的不同工况。此外，根据人体运动大多为平滑曲线运动和往返运动的动作特点，提出了基于贝塞尔曲线的标志点轨迹预测方法，该方法有效地提高了标志点的识别速度。
(3) 结合上述的原理分析、标志点设计及轨迹预测方法，从系统的硬件和软件两个方面提出了用于人体动态参数测量的光学摄像运动捕捉测量方案。根据该方案，完成了系统的集成、实现以及系统测量精度的验证等工作。验证结果表明系统的空间定位精度≤2cm，识别速度达到3帧/秒。
(4) 以该光学摄像运动捕捉测量系统为依托，论文提出活动空间、可达域和关节活动度等人体动态参数的测量方案，以及对测量数据的分析处理方法。
根据人体动态参数的测量要求，在允许的精度范围内，本测量系统实现了使用简便、数据可靠的设计目标。因此，本论文所提出的光学摄像测量系统可有效地用于人体动态参数测量，具有较好的应用前景。