Investigation of wearable motion capture system towards biomechanical modelling Biyomekanik modellemeye yönelik giyilebilir hareket yakalama sisteminin araştırılması

Özet:Hareket Yakalama (MOCAP), biyomedikal mühendisliği alanında implant, ergonomi ve fizyoterapi tasarımında biyomekanik modeller oluştururken önemli bir adımdır. MOCAP sistemleri çıktı olarak kinematik veri sağlar. Biyomekanik modeller bu çıktıyı insan vücudunun eklemlerindeki hareket aralığını (ROM) ölçerek kinetik çıktı üretmek için bir girdi olarak kullanır. Biyo-aslına uygun modelleme için doğru günlük yaşam verileri gereklidir. Burada veriyi biyomekanik bir modelleme yazılımına beslemek için Smartsuit Pro'ya (Rokoko, Kopenhag, Danimarka) işaretleyici olmayan giyilebilir yeni bir MOCAP sistemi sunuyoruz. Giysiden normalde MOCAP sistemi olarak dijital eğlence alanında faydalanıyor. OptiTrack (LEYARD, Corvallis, ABD), optik kızılötesi işaret tabanlı hareket yakalama sistemidir. Bu teknoloji, kızılötesi ışık yayan diyotlarla donatılmış kameralar kullanır. Kameralardan gelen kızılötesi ışık yansıtıcı işaretlerle yansıtılır ve her kamera tarafından 2B nokta görüntüleri yakalanır. Bu 2B görüntülerin birkaçını birleştirerek, sistem yakalama alanı içindeki tüm işaretleyicilerin 3B konumunu hesaplar. Kameraların birbirleriyle ve küresel bir koordinat sistemi ile olan ilişkilerini belirlemek için önceden bir kalibrasyon işlemi kullanıcı tarafından tanımlanır. Bu çalışmada Rokoko ve OptiTrack'in üst ekstremite ROM ile ilgili in vitro ve in vivo deneyler arasındaki karşılaştırılması incelenmiştir.Summary:Motion Capture (MOCAP) is frequently used to study in the field of biomedical engineering, while building biomechanical models in the design of implants, in the field of ergonomics, and also in physiotherapy. MOCAP systems provide kinematic data as an output. Biomechanical models use this output as an input for producing kinetic output by measuring the range of motion (ROM) on the joints of human body. For high bio-fidelity modelling, accurate daily life data are required. Here, we asses a novel marker-less wearable MOCAP system. Smartsuit Pro (Rokoko, Copenhagen, Denmark) for feeding in data to a biomechanical modelling software. The suit is utilised out of its intended use, which is utilized normally in the field of digital entertainment as a MOCAP system. OptiTrack (LEYARD, Corvallis, USA) is an optical infrared marker-based motion capture system. This technology uses several cameras, equipped with infrared light-emitting diodes. The infrared light from the cameras is reflected by reflective markers and captured by each camera as 2D point display images. By combining several of these 2D images

the system calculates the 3D position of all the markers within the capture space. A calibration process is needed beforehand to determine the position of the cameras in relation to each other, and in relation to a global coordinate system defined by the user. In this study, comparison between a wearable MOCAP system SmartSuit Pro and marker based system OptiTrack was completed in vitro and in vivo experiments to collect evidence about the ROM of the upper extremities of human body.