1. 目的与应用场景
本文定义了一种文档格式，描述了人体骨骼的尺寸，以及用运动解剖学术语描述的一套动作流数据。
该格式的文档内容，通常是通过bvh文件转换过来。
2. 数据格式
2.1 解剖学简介
在解剖学里，是按照人体各个骨骼活动的方式来进行定义和描述。
2.1.1 人体解剖学姿势
人体标准解剖学姿势为身体直立，双眼平视，手臂下垂，掌心向前，两足并拢，脚尖向前。
上述的姿势是人体解剖学的标准姿势，但在实际的使用中，有一个小区别，即：掌心向内朝向大腿，称之为A-pose。因此后续的数据，均按照A-Pose来做为标准姿势。
2.1.2 常用方位术语
以人体解剖学姿势为基准，定出下列一些解剖学方位术语。
- 上：靠近头之部为上。
- 下：靠近足之部为下。
- 前：靠近腹之面为前。
- 后：靠近背之面为后。
- 浅：靠近体表或器官表面之部为浅。
- 深：远离体表或器官表面之部为深。
- 内侧：靠近身体正中面为内侧。
- 外侧：远离身体正中面为外侧。
- 近端：指四肢的近躯干端。
- 远端：指四肢的远躯干端。
- 桡侧：指前臂的外侧。
- 尺侧：指前臂的内侧。
- 腓侧：指小腿的外侧。
- 胫侧：指小腿的内侧。
2.1.3 人体基本面
按照人体解剖学方法，可将人体作三个互相垂直的切面，即基本面。
- 矢状面：沿身体前后径所作的与地面垂直之切面，其中通过正中线的切面称为正中面。
- 额状面：沿身体左右径所作的与地面垂直之切面，亦称冠状面。
- 水平面：横断身体，与地面平行之切面，亦称横切面。
2.1.4 人体基本轴
按照人体解剖学方位，可有三个互相垂直的基本轴。各关节和环节的运动大都是围绕这些轴而进行的。
- 额状轴：横贯身体，垂直通过矢状面的轴，又叫冠状轴。
- 矢状轴：前后贯穿身体，垂直通过额状面的轴。
- 垂直轴：纵贯身体，垂直通过水平面的轴。
以上信息引自：《运动解剖学》第5页，绪论五，人民体育出版社，2000年6月第2版。ISBN 7-5009-1939-5
2.1.5 关节运动
下表显示了人体各个关节的运动说明，以下运动说明均以人体解剖学姿势为基准。
| 关节 | 运动 | 解释 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 头 | 屈伸 | 低头为屈（+），仰头为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 头 | 旋转 | 左旋为正，右旋为负 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 头 | 侧屈 | 左侧屈为正，右侧屈为负 | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 躯干 | 屈伸 | 向前弯腰为屈（+），向后为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 躯干 | 旋转 | 左旋为正，右旋为负 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 躯干 | 侧屈 | 左侧屈为正，右侧屈为负 | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 肩关节 | 屈伸 | 大臂向前抬起为屈（+），向后为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 肩关节 | 内旋/外旋 | 右臂：从近端往远端看逆时针旋转为内旋（+），反之为外旋（-）；左臂：跟右臂相反 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 肩关节 | 内收/外展 | 右臂，左臂：均往内侧旋转为内收（+），反之为外展（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 肘关节 | 屈伸 | 向前弯曲折肘为屈（+），向后为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 肘关节 | 内收/外展 | 右臂，左臂：均往内侧旋转为内收（+），反之为外展（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 前臂 | 旋前/旋后 | 右臂：从近端往远端看逆时针旋转为旋前（+），反之为旋后（-）；左臂：旋前（+），旋后（-） | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 腕关节 | 屈伸 | 手心向小臂方向弯曲为屈（+），手背向后伸展为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 腕关节 | 内旋/外旋 | 右手：从近端往远端看逆时针旋转为内旋（+），反之为外旋（-）；左手：跟右手相反 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 腕关节 | 尺偏/桡偏 | 尺偏：手掌往小拇指方向转动（+）；桡偏：手掌往大拇指方向转动（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 髋关节 | 屈伸 | 大腿向前抬起为屈（+），向后为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 髋关节 | 内旋/外旋 | 右大腿：从近端往远端看逆时针旋转为内旋（+），反之为外旋（-）；左大腿：跟右大腿相反 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 髋关节 | 内收/外展 | 右大腿，左大腿：均往内侧旋转为内收（+），反之为外展（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 膝关节 | 屈伸 | 小腿向后弯曲为屈（+），反之为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 膝关节 | 内旋/外旋 | 右小腿：从近端往远端看逆时针旋转为内旋（+），反之为外旋（-）；左小腿：跟右小腿相反 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 膝关节 | 内收/外展 | 右小腿，左小腿：均往内侧旋转为内收（+），反之为外展（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
| 踝关节 | 屈伸 | 脚背下压绷直为屈（+），反之为伸（-） | 绕额状轴在矢状面内旋转 |
| 踝关节 | 内旋/外旋 | 右脚：从近端往远端看逆时针旋转为内旋（+），反之为外旋（-）；左脚：跟右脚相反 | 绕垂直轴在水平面内旋转 |
| 踝关节 | 内翻/外翻 | 内翻：脚掌外沿着地的方向（+）；反之为外翻（-） | 绕矢状轴在额状面内旋转 |
- 上述的左和右，均以运动者本体的标准解剖学姿势为基准。
- 上述的屈伸，旋转，侧屈为标准的运动解剖学术语。参考《运动解剖学》第47页
- 数值的正负来表示运动的方向。
- 对于肘关节，膝关节，理论上只有屈伸，但也定义了内外旋和内收/外展的动作
- 对于前臂的旋前/选后，其实等同于肘关节的旋转。注意：前臂的传感器需要穿戴在离手腕的附近，才能保证前臂旋前/旋后数据采集的正确性。
2.2. 运动解剖学数据格式
2.2.1 解剖学数据格式示例
SIZE
Head,Truncus,Hip,LeftCollar,LeftUpArm,LeftLowArm,LeftHand,RightCollar,RightUpArm,RightLowArm,RightHand,LeftUpLeg,LeftLowLeg,LeftFoot,RightUpLeg,RightLowLeg,RightFoot
9.83,61.21,13.23,14.07,30.38,25.22,17.78,14.07,30.38,25.22,17.78,46.58,44.12,8.79,46.58,44.12,8.79
MOTION
Frames: 2
Frame Time: 0.033333
head-fle-ext,head-rot,head-lat,truncus-fle-ext,truncus-rot,truncus-lat,lshoulder-fle-ext,lshoulder-med-lat,lshoulder-add-abd,rshoulder-fle-ext,rshoulder-med-lat,rshoulder-add-abd,lelbow-fle-ext,lelbow-add-abd,relbow-fle-ext,relbow-add-abd,lforearm-pro-sup,rforearm-pro-sup,lwrist-fle-ext,lwrist-med-lat,lwrist-uln-rad,rwrist-fle-ext,rwrist-med-lat,rwrist-uln-rad,lhip-fle-ext,lhip-med-lat,lhip-add-abd,rhip-fle-ext,rhip-med-lat,rhip-add-abd,lknee-fle-ext,lknee-med-lat,lknee-add-abd,rknee-fle-ext,rknee-med-lat,rknee-add-abd,lankle-fle-ext,lankle-med-lat,lankle-inv-eve,rankle-fle-ext,rankle-med-lat,rankle-inv-eve
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
结构说明 解剖学数据格式分为两个部分：
- SIZE：定义了身体各个主要骨骼的尺寸（单位是厘米）
- MOTION：定义了帧数，帧率，以及每一帧中各个关节的转动角度
2.2.1.1 SIZE说明
这部分定义了身体主要骨骼的尺寸，骨骼与关节之间的对应关系如下表：
| 骨骼 | 关节 |
|---|---|
| 左肩（LeftCollar）与左上臂（LeftUpArm）的连接 | 左肩关节（LeftShoulder） |
| 左上臂（LeftUpArm）与左下臂（LeftLowArm）的连接 | 左肘关节（LeftElbow） |
| 左下臂（LeftLowArm）与左手（LeftHandle）的连接 | 左腕关节（LeftWrist） |
| 右肩（RightCollar）与右上臂（RightUpArm）的连接 | 右肩关节（RightShoulder） |
| 右上臂（RightUpArm）与右下臂（RightLowArm）的连接 | 右肘关节（RightElbow） |
| 右下臂（RightLowArm）与右手（RightHandle）的连接 | 右腕关节（RightWrist） |
| Hip（骨盆）与左大腿（LeftUpLeg）的连接 | 左髋关节（LeftHip） |
| 左大腿（LeftUpLeg）与左小腿（LeftLowLeg）的连接 | 左膝关节（LeftKnee） |
| 左小腿（LeftLowLeg）与左脚（LeftFoot）的连接 | 左踝关节（LeftAnkle） |
| Hip（骨盆）与右大腿（RightUpLeg）的连接 | 右髋关节（RightHip） |
| 右大腿（RightUpLeg）与右小腿（RightLowLeg）的连接 | 右膝关节（RightKnee） |
| 右小腿（RightLowLeg）与右脚（RightFoot）的连接 | 右踝关节（RightAnkle） |
2.2.1.2 MOTION说明
这部分定义了帧数，帧率，以及每一帧中各个关节的转动角度
字段缩写说明
| 字段 | 全称 | 说明 |
|---|---|---|
| head-fle-ext | head-flexion-extension | 头-屈伸 |
| head-rot | head-rotation | 头-旋转 |
| head-lat | head-latexion | 头-侧屈 |
| truncus-fle-ext | truncus-flexion-extension | 躯干-屈伸 |
| truncus-rot | truncus-rotation | 躯干-旋转 |
| truncus-lat | truncus-latexion | 躯干-侧屈 |
| lshoulder-fle-ext | left-shoulder-flexion-extension | 左肩关节-屈伸 |
| lshoulder-med-lat | left-shoulder-medial-lateral | 左肩关节-内旋/外旋 |
| lshoulder-add-abd | left-shoulder-adduction-abduction | 左肩关节-内收/外展 |
| rshoulder-fle-ext | right-shoulder-flexion-extension | 右肩关节-屈伸 |
| rshoulder-med-lat | right-shoulder-medial-lateral | 右肩关节-内旋/外旋 |
| rshoulder-add-abd | right-shoulder-adduction-abduction | 右肩关节-内收/外展 |
| lelbow-fle-ext | left-elbow-flexion-extension | 左肘关节-屈伸 |
| lelbow-add-abd | left-elbow-adduction-abduction | 左肘关节-内收/外展 |
| relbow-fle-ext | right-elbow-flexion-extension | 右肘关节-屈伸 |
| relbow-add-abd | right-elbow-adduction-abduction | 右肘关节-内收/外展 |
| lforearm-pro-sup | left-forearm-pronation-supination | 左前臂-旋前/旋后 |
| rforearm-pro-sup | right-forearm-pronation-supination | 右前臂-旋前/旋后 |
| lwrist-fle-ext | left-wrist-flexion-extension | 左腕关节-屈伸 |
| lwrist-med-lat | left-wrist-medial-lateral | 左腕关节-内旋/外旋 |
| lwrist-uln-rad | left-wrist-ulnar-radial | 左腕关节-尺偏/桡偏 |
| rwrist-fle-ext | right-wrist-flexion-extension | 右腕关节-屈伸 |
| rwrist-med-lat | right-wrist-medial-lateral | 右腕关节-内旋/外旋 |
| rwrist-uln-rad | right-wrist-ulnar-radial | 右腕关节-尺偏/桡偏 |
| lhip-fle-ext | left-hip-flexion-extension | 左髋关节-屈伸 |
| lhip-med-lat | left-hip-medial-lateral | 左髋关节-内旋/外旋 |
| lhip-add-abd | left-hip-adduction-abduction | 左髋关节-内收/外展 |
| rhip-fle-ext | right-hip-flexion-extension | 右髋关节-屈伸 |
| rhip-med-lat | right-hip-medial-lateral | 右髋关节-内旋/外旋 |
| rhip-add-abd | right-hip-adduction-abduction | 右髋关节-内收/外展 |
| lknee-fle-ext | left-knee-flexion-extension | 左膝关节-屈伸 |
| lknee-med-lat | left-knee-medial-lateral | 左膝关节-内旋/外旋 |
| lknee-add-abd | left-knee-adduction-abduction | 左膝关节-内收/外展 |
| rknee-fle-ext | right-knee-flexion-extension | 右膝关节-屈伸 |
| rknee-med-lat | right-knee-medial-lateral | 右膝关节-内旋/外旋 |
| rknee-add-abd | right-knee-adduction-abduction | 右膝关节-内收/外展 |
| lankle-fle-ext | left-ankle-flexion-extension | 左踝关节-屈伸 |
| lankle-med-lat | left-ankle-medial-lateral | 左踝关节-内旋/外旋 |
| lankle-inv-eve | left-ankle-inversion-eversion | 左踝关节-内翻外翻 |
| rankle-fle-ext | right-ankle-flexion-extension | 右踝关节-屈伸 |
| rankle-med-lat | right-ankle-medial-lateral | 右踝关节-内旋/外旋 |
| rankle-inv-eve | right-ankle-inversion-eversion | 右踝关节-内翻外翻 |
- 数值的单位为度，取值范围（-360，360），数值的正负代表转动的方向，具体如下：
- 屈为正，伸为负
- 左旋（内旋）为正，右旋（外旋）为负
- 左侧屈为正，右侧屈为负
- 内收为正，外展为负
- 旋前为正，旋后为负
- 尺偏为正，桡偏为负
- 内翻为正，外翻为负
- 示例中的所有字段全部是0，代表被测人员的解剖学标准位，详见章节“人体解剖学姿势”
- 字段的顺序和数量都不做强制要求，确保按照逗号（半角符号）分割，且数值和字段的顺序保持一致即可。
- 输入数据是标准的BVH格式数据，输出数据为上面表格中定义的解剖学数据
3. 附录
中英文对照-专业用语
| 中文 | 英文 |
|---|---|
| 头 | head |
| 躯干 | truncus |
| 肩关节 | shoulder |
| 肘关节 | elbow |
| 前臂 | forearm |
| 腕关节 | wrist |
| 髋关节 | hip |
| 膝关节 | knee |
| 踝关节 | ankle |
| 屈 | flexion |
| 伸 | extension |
| 旋转 | rotation |
| 侧屈 | latexion |
| 旋内 | medial rotation |
| 旋外 | lateral rotation |
| 内收 | adduction |
| 外展 | abduction |
| 旋前 | pronation |
| 旋后 | supination |
| 尺偏 | ulnar deviation |
| 桡偏 | radial deviation |
| 内翻 | inversion |
| 外翻 | eversion |
参考《运动解剖学》第345页