運動分析基于計算機(jī)視覺、圖像處理、高速攝影和機(jī)器視覺，研究來自圖像序列的兩個或多個連續(xù)圖像的方法和應(yīng)用，例如由攝像機(jī)或高速相機(jī)捕獲圖像中的明顯運動的信息。

在最簡單的情況下，運動分析處理可以是檢測運動，即找到圖像中物體正在移動的點。更復(fù)雜的處理類型可以是隨著時間的推移，來跟蹤圖像中的特定對象，將場景中移動的同一剛性對象的點進(jìn)行分組，或者確定圖像中每個點的運動幅度和方向。產(chǎn)生的信息通常與序列中特定時間點的特定圖像相關(guān)，這意味著運動分析可以產(chǎn)生關(guān)于運動的時間相關(guān)信息。

運動分析的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，例如監(jiān)視、醫(yī)學(xué)、電影業(yè)、汽車碰撞安全、彈道槍支研究、生物科學(xué)、火焰?zhèn)鞑サ取?/span>

最簡單的運動分析應(yīng)用之一是檢測與場景中運動點相關(guān)的圖像點。這種處理的典型結(jié)果是一個二值圖像，其中與場景中移動點相關(guān)的所有圖像點（像素）都設(shè)置為1，所有其他點都設(shè)置為0，然后對該二值圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，例如，刪除噪聲、對相鄰像素進(jìn)行分組并標(biāo)記對象。分析可以使用多種方法完成：兩個主要方法為差分法和背景分割法。

1.人體運動分析

在醫(yī)學(xué)、運動、視頻監(jiān)控、物理治療、和運動機(jī)能學(xué)等領(lǐng)域，人體運動分析已成為一種調(diào)查和診斷工具。人體運動分析可分為人體活動識別、人體運動跟蹤、身體及身體部位運動分析三類。

人類活動識別最常用于視頻監(jiān)控，特別是用于安全目的的自動運動監(jiān)控。該領(lǐng)域的大多數(shù)努力都依賴于狀態(tài)空間方法，其中對靜態(tài)姿勢序列進(jìn)行統(tǒng)計分析并與建模運動進(jìn)行比較。模板匹配是一種替代方法，可將靜態(tài)形狀模式與預(yù)先存在的原型進(jìn)行比較。

人體運動跟蹤可以在兩個或三個維度上進(jìn)行。根據(jù)分析的復(fù)雜性，人體的表示范圍從基本的簡筆畫到體積模型。跟蹤依賴于視頻連續(xù)幀之間圖像特征的對應(yīng)關(guān)系，同時考慮位置、顏色、形狀和紋理等信息。邊緣檢測可以通過比較相鄰像素的顏色或?qū)Ρ榷葋韴?zhí)行，特別是尋找不連續(xù)性或快速變化。三維跟蹤與二維跟蹤基本相同，但增加了空間校準(zhǔn)因素。

身體部位的運動分析在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。在姿勢和步態(tài)分析中，關(guān)節(jié)角度用于跟蹤身體部位的位置和方向。步態(tài)分析還用于運動以優(yōu)化運動表現(xiàn)或識別可能導(dǎo)致受傷或拉傷的運動。不需要使用光學(xué)標(biāo)記的跟蹤軟件在這些領(lǐng)域尤其重要，在這些領(lǐng)域中使用標(biāo)記可能會阻礙自然運動。

2.制造中的運動分析

運動分析也適用于制造過程。使用高速攝像機(jī)和運動分析軟件，人們可以監(jiān)控和分析裝配線和生產(chǎn)機(jī)器，以檢測效率低下或故障。棒球棒和曲棍球棒等運動器材的制造商也使用高速視頻分析來研究拋射物的影響。此類研究的實驗設(shè)置通常使用觸發(fā)設(shè)備、外部傳感器（例如加速度計、應(yīng)變儀）、數(shù)據(jù)采集模塊、高速攝像機(jī)和用于存儲同步視頻和數(shù)據(jù)的計算機(jī)。運動分析軟件計算距離、速度、加速度和變形角等參數(shù)作為時間的函數(shù)。然后使用這些數(shù)據(jù)來設(shè)計設(shè)備以獲得最佳性能。

3.運動分析的其他應(yīng)用

運動分析軟件的物體和特征檢測能力可用于計數(shù)和跟蹤粒子，如細(xì)菌、病毒、離子聚合物-金屬復(fù)合材料、微米大小的聚苯乙烯珠、蚜蟲等。

【來源：光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】