本发明涉及人体运动捕捉技术领域，特别涉及一种关节运动测试系统及方法。
背景技术：
在进行人工关节和医疗器械的研发过程中，对人工关节进行生物性能评价是不可或缺的一个过程。传统的关节运动测试系统是基于电信号的，每个传感器通过信号线与检测设备相连，不同的线代表不同的通道，通过通道来区分传感器的不同，检测设备将测得的数据再通过信号线传给外接电脑。
随着计算机视觉技术的发展，出现了基于视觉捕捉的关节运动测试系统，每个传感器上都包有一层反射红外线的膜，测试设备上有两个装有滤光片的镜头，通过滤光片只透过一定波段的红外光，从而达到检测传感器运动的目的。同样的，检测设备也是通过数据线将测得的数据传给外接电脑。
做关节运动测试实验需要一个干净整洁的环境，而无论是传统的，还是目前流行的关节运动测试系统，它们与外接电脑之间的通讯都是有线的，使得测试现场的连线很多，在地上踩来踩去的很容易脏掉，影响测试现场的整洁环境；给使用和维护带来很大的不便；电源线(强电)和信号线(弱电)都混在一起，容易造成工作人员触电。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种关节运动测试系统，减少了测试现场的连线，使测试现场环境整洁，使系统的使用和维护更方便，且不会造成工作人员触电，包括：
摄像模块，用于捕捉固定在关节上的光学传感器反射的红外光；
模数转换单元，用于对摄像模块捕捉到的红外光信息进行模数转换；
中央处理单元，用于根据模数转换后的红外光信息，计算获得光学传感器的空间位置；
无线通信模块，用于通过无线通信方式将光学传感器的空间位置发送给其它设备。
在一个实施例中，所述无线通信模块还用于接收其它设备发来的启动指令，将所述启动指令提供给中央处理单元；
中央处理单元还用于通过根据所述启动指令，启动摄像模块和模数转换单元。
在一个实施例中，所述摄像模块包括两个红外摄像头，两个红外摄像头成预设角度放置，用于捕捉光学传感器从不同角度反射的红外光。
在一个实施例中，所述红外摄像头的镜头上装有滤光片。
在一个实施例中，所述摄像模块包括一个双目摄像机。
在一个实施例中，所述系统提供两个无线通信模块，其中一个安装于所述系统内部，另一个安装于与所述系统进行无线通信的、本身不带无线通信功能的其它设备中。
本发明实施例提供了一种关节运动测试方法，减少了测试现场的连线，使测试现场环境整洁，使系统的使用和维护更方便，且不会造成工作人员触电，包括：
摄像模块捕捉固定在关节上的光学传感器反射的红外光；
模数转换单元对摄像模块捕捉到的红外光信息进行模数转换；
中央处理单元根据模数转换后的红外光信息，计算获得光学传感器的空间位置；
无线通信模块通过无线通信方式将光学传感器的空间位置发送给其它设备。
在一个实施例中，所述无线通信模块还接收其它设备发来的启动指令，将所述启动指令提供给中央处理单元；
中央处理单元还通过根据所述启动指令，启动摄像模块和模数转换单元。
在一个实施例中，所述摄像模块包括两个红外摄像头，两个红外摄像头成预设角度放置，用于捕捉光学传感器从不同角度反射的红外光。
在一个实施例中，所述摄像模块包括一个双目摄像机。
在本发明实例中，采用无线传输方式实现关节运动测试系统和其他设备之间的通讯，减少了测试现场的连线，使得测试现场环境整洁；使得关节运动测试系统的使用和维护方便；测试现场只有电源线，不会造成工作人员触电。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种关节运动测试系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种关节运动测试方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
发明人发现，无论是传统的，还是目前流行的关节运动测试系统，都是使用数据线与其他设备进行通讯，使得测试现场的连线很多，在地上踩来踩去的很容易脏掉，影响测试现场的整洁环境；给使用和维护带来很大的不便；电源线(强电)和信号线(弱电)都混在一起，容易造成工作人员触电。而如果使用无线替换有线来完成关节运动测试系统与其他设备之间的通讯，就能够解决现有技术的上述问题。基于此，本发明实施例中提出一种关节运动测试系统。
图1是本发明实施例提供的一种关节运动测试系统结构示意图，如图1所示，该系统包括：
摄像模块101，用于捕捉固定在关节上的光学传感器105反射的红外光；
模数转换单元102，用于对摄像模块101捕捉到的红外光信息进行模数转换；
中央处理单元103，用于根据模数转换后的红外光信息，计算获得光学传感器105的空间位置；
无线通信模块104，用于通过无线通信方式将光学传感器105的空间位置发送给其它设备106。
具体实施时，光学传感器105被固定在人体的关节上，且该光学传感器105只反射特定波长的红外光。在本发明中光学传感器105采用球状传感器，使其可以从不同的角度或方向反射红外光。
对于空间中的一个点，只要它能同时被两部摄像机所见，则根据同一时刻两部摄像机的图像和对应参数，就能确定这一时刻该点在空间的位置。所以本发明中的摄像模块101可以采用两个红外摄像头，这两个红外摄像头的镜头上装有滤光片，只能捕捉到光学传感器105反射的红外光。且这两个红外摄像头按照预设的角度放置，可以捕捉到光学传感器105从不同角度反射的红外光。摄像模块101也可以用一个双目摄像机来替代两个红外摄像头，双目摄像机的镜头上同样装有滤光片，只用来捕捉光学传感器105反射的红外光。
模数转换单元102接收摄像模块101捕捉到的红外光信息，而红外光信息是模拟信号，模数转换单元102就是负责将红外光信息(模拟信号)进行模数转换。
中央处理单元103负责对整个系统的控制和数学运算，中央处理单元103根据模数转换后的红外光信息，计算获得光学传感器105的空间位置；还用于根据其它设备106发送来的启动指令，启动摄像模块101和模数转换单元102。
本发明系统提供两个无线通信模块104，其中一个安装于系统内部，通过无线通信方式将光学传感器105的空间位置发送给其它设备106，还用于接收其它设备106发来的启动指令，并将其提供给中央处理单元103。另一个无线通信模块104根据需要安装，当其它设备106没法与本发明系统进行无线通信时，即其它设备106本身不带无线通信功能，则可将其安装于其它设备106中，通过这一对无线通信模块104，实现其它设备106和本发明系统的相互通信；若其它设备106能进行无线通信，即其本身自带蓝牙功能或WIFI功能，则另一个无线通信模块104可以不使用。
其它设备106可以是电脑，也可以是手机。当需要采集数据时，电脑或手机端发出的控制命令通过无线通讯模块104发送给无线关节测试系统，当采集到有效数据后，无线关节测试系统把关节的空间位置坐标数据无线传送给电脑或手机，供实验者后期分析使用。
具体的，本发明系统可以不通过其它设备106发送控制指令来启动，可以直接在该系统上安装一个开关。当需要采集数据时，打开开关启动本发明系统，当采集到有效数据并传送给其它设备106后，按下开关关闭本发明系统。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种关节运动测试方法，如下面的实施例所述。由于关节运动测试方法解决问题的原理与关节运动测试系统相似，因此关节运动测试方法的实施可以参见关节运动测试设备的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是本发明实施例的一种关节运动测试方法流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤201：摄像模块捕捉固定在关节上的光学传感器反射的红外光；
步骤202：模数转换单元对摄像模块捕捉到的红外光信息进行模数转换；
步骤203：中央处理单元根据模数转换后的红外光信息，计算获得光学传感器的空间位置；
步骤204：无线通信模块通过无线通信方式将光学传感器的空间位置发送给其它设备。
具体实施时，无线通信模块还可以接收其它设备发来的启动指令，将启动指令提供给中央处理单元；
中央处理单元还通过根据所述启动指令，启动摄像模块和模数转换单元。
综上所述，本发明采用无线传输方式实现关节运动测试系统和其他设备之间的通讯，减少了测试现场的连线，使得测试现场环境整洁；使得关节运动测试系统的使用和维护方便；测试现场只有电源线，不会造成工作人员触电。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。