College 1&2 FH-TBIO: introductie in motion tracking
Wat is motion tracking?
Om een valide en betrouwbare uitspraak te doen over de kwaliteit en kwantiteit van bewegen,
hebben we een objectieve bewegingsregistratie nodig.
Motion tracking: methodes en technieken voor objectieve en kwantitatieve beschrijving van het
menselijk bewegen.
Ontwikkeling van motion tracking
Eerst alleen speculatie, toen kwam Galileo die zich afvroeg hoe een beweging plaatsvindt in plaats
van alleen te speculeren over hoe we bewegen.
Descartes en Huygens kwamen met een wiskundige benadering van bewegen en Newton ging
daarop door in de 17e-18e eeuw.
Newton 16-42-1727
- 1ste: F (kracht) = m- a (versnelling)
- 2de: p = m (massa) x v
- 3de: F action = F reaction
De wetten van mechanica toegepast op het menselijk bewegen: de zwaaifase als een pendulum.
F = kracht
M = massa in kg
A = versnelling
De introductie van fotografie leidde tot een doorbraak in methodes van bewegen van mensen te
registreren.
Met de introductie van de eerste videocamera in 1888 werd het mogelijk om 3D analyses te maken
van bewegen van mensen.
Toen de digitale computer kwam eind jaren 60 konden berekeningen geautomatiseerd worden.
De ontwikkeling van bewegingssensoren met een directe elektronische connectie met een computer
bespaarde tijd en fouten door digitalisatie.
… en omdat we nu virtuele modellen gebruiken om kinematische variabelen te beschrijven sinds eind
1970.
Methodes voor motion tracking
Vijf methodes voor motion tracking:
1. 2D-video analyse.
2. 3D registratie
3. Accelerometrie: meten van versnellingen.
4. Krachtplaat
5. EMG (electromyographie)
, Toepassingsmogelijkheden
Relevantie voor fysiotherapie
Een fysiotherapeut behandeld patiënten met klachten aan het bewegingsapparaat gedurende
dagelijkse activiteiten of sport.
Video opnames van 3D motion tracking maken het voor een fysiotherapeut mogelijk om een
gestandaardiseerde analyse van menselijk bewegen binnen anatomische vlakken te maken. Daarbij is
het mogelijk om objectief factoren te vinden voor overbelasting en behandeling te evalueren.
3D registratie = de gouden standaard, maar dit kost veel geld, ruimte en tijd.
2D video-analyse is klinisch relevant, kostenefficiënt en een makkelijk alternatief.
Methodes van registratie
Methodes van 3D motion tracking:
- Een 3D motion tracking systeem kan accuraat een positie (x,y,z-referentie frame) of een
vooraf bepaald punt in de ruimte definiëren.
- Deze punten moeten overeenkomen met relevante lichaamspunten.
- Vanuit daar kan iemand een gelinkt segment model maken om verdure berekeningen te
maken.
- …Omdat, de afstand tussen alle punten vertaald moet worden naar kinetische variabelen
zoals lichaamssegmenten, gewrichtshoeken, gewrichtssnelheden etc.
- Omdat 3D bewegingsregistratie erg accuraat is, is het niet makkelijk om te bepalen waar een
specifieke marker geplaatst moet worden.
- Beweging van de huid zorgt voor onbetrouwbare metingen: het kan veranderingen van 3-4
cm in de lengte van een bovenbeen geven gedurende een schrede.
- Daarom worden anatomische punten gebruikt waar weinig of geen huidbeweging mogelijk
is.
Verschil tussen ‘fixed-markers’ en ‘huid-markers’ gedurende de standfase tijdens lopen.
Methodes van 2D video registratie
- Videoregistratie neemt een x-aantal beelden van
de werkelijkheid via een lens op een
lichtgevoelige chip. Deze chip (CCD-sensor) zet
licht om in elektrische signalen welke gecodeerd
worden.
- Door de lens die wordt gebruik, wordt de
werkelijkheid verkleind weergegeven op de licht
sensitieve sensor.
Wat is motion tracking?
Om een valide en betrouwbare uitspraak te doen over de kwaliteit en kwantiteit van bewegen,
hebben we een objectieve bewegingsregistratie nodig.
Motion tracking: methodes en technieken voor objectieve en kwantitatieve beschrijving van het
menselijk bewegen.
Ontwikkeling van motion tracking
Eerst alleen speculatie, toen kwam Galileo die zich afvroeg hoe een beweging plaatsvindt in plaats
van alleen te speculeren over hoe we bewegen.
Descartes en Huygens kwamen met een wiskundige benadering van bewegen en Newton ging
daarop door in de 17e-18e eeuw.
Newton 16-42-1727
- 1ste: F (kracht) = m- a (versnelling)
- 2de: p = m (massa) x v
- 3de: F action = F reaction
De wetten van mechanica toegepast op het menselijk bewegen: de zwaaifase als een pendulum.
F = kracht
M = massa in kg
A = versnelling
De introductie van fotografie leidde tot een doorbraak in methodes van bewegen van mensen te
registreren.
Met de introductie van de eerste videocamera in 1888 werd het mogelijk om 3D analyses te maken
van bewegen van mensen.
Toen de digitale computer kwam eind jaren 60 konden berekeningen geautomatiseerd worden.
De ontwikkeling van bewegingssensoren met een directe elektronische connectie met een computer
bespaarde tijd en fouten door digitalisatie.
… en omdat we nu virtuele modellen gebruiken om kinematische variabelen te beschrijven sinds eind
1970.
Methodes voor motion tracking
Vijf methodes voor motion tracking:
1. 2D-video analyse.
2. 3D registratie
3. Accelerometrie: meten van versnellingen.
4. Krachtplaat
5. EMG (electromyographie)
, Toepassingsmogelijkheden
Relevantie voor fysiotherapie
Een fysiotherapeut behandeld patiënten met klachten aan het bewegingsapparaat gedurende
dagelijkse activiteiten of sport.
Video opnames van 3D motion tracking maken het voor een fysiotherapeut mogelijk om een
gestandaardiseerde analyse van menselijk bewegen binnen anatomische vlakken te maken. Daarbij is
het mogelijk om objectief factoren te vinden voor overbelasting en behandeling te evalueren.
3D registratie = de gouden standaard, maar dit kost veel geld, ruimte en tijd.
2D video-analyse is klinisch relevant, kostenefficiënt en een makkelijk alternatief.
Methodes van registratie
Methodes van 3D motion tracking:
- Een 3D motion tracking systeem kan accuraat een positie (x,y,z-referentie frame) of een
vooraf bepaald punt in de ruimte definiëren.
- Deze punten moeten overeenkomen met relevante lichaamspunten.
- Vanuit daar kan iemand een gelinkt segment model maken om verdure berekeningen te
maken.
- …Omdat, de afstand tussen alle punten vertaald moet worden naar kinetische variabelen
zoals lichaamssegmenten, gewrichtshoeken, gewrichtssnelheden etc.
- Omdat 3D bewegingsregistratie erg accuraat is, is het niet makkelijk om te bepalen waar een
specifieke marker geplaatst moet worden.
- Beweging van de huid zorgt voor onbetrouwbare metingen: het kan veranderingen van 3-4
cm in de lengte van een bovenbeen geven gedurende een schrede.
- Daarom worden anatomische punten gebruikt waar weinig of geen huidbeweging mogelijk
is.
Verschil tussen ‘fixed-markers’ en ‘huid-markers’ gedurende de standfase tijdens lopen.
Methodes van 2D video registratie
- Videoregistratie neemt een x-aantal beelden van
de werkelijkheid via een lens op een
lichtgevoelige chip. Deze chip (CCD-sensor) zet
licht om in elektrische signalen welke gecodeerd
worden.
- Door de lens die wordt gebruik, wordt de
werkelijkheid verkleind weergegeven op de licht
sensitieve sensor.
