DETECCIÓN, RASTREO Y RECONSTRUCCIÓN TRIDIMENSIONAL DE MARCADORES PASIVOS PARA ANÁLISIS DE MOVIMIENTO HUMANO. CINEMED III - Detection, tracking and 3D reconstruction of passive markers for human gait analysis

Christian Andrés Diaz, Maria Luisa Toro, Johana Carolina Forero, Andrés Torres

Resumen


Uno de los desafíos más importantes cuando se desarrolla un sistema de análisis de movimiento es la reconstrucción tridimensional, ya que este proceso involucra una serie de algoritmos que tienen que trabajar de forma sinérgica con el fin de reconstruir el movimiento correctamente y aminorando el número de intervenciones del usuario. Por esta razón en este artículo, se realiza una descripción detallada de un esquema para la reconstrucción tridimensional del movimiento humano mediante la integración de diferentes algoritmos que a su vez minimizan la intervención del usuario durante el proceso (Sistema de análisis de movimiento CineMED III). Para probar el desempeño del esquema propuesto se realizaron tres pruebas experimentales; un marcador estático, barra con dos marcadores en movimiento y dispositivo de medición de errores. Obteniendo finalmente que CineMED III posee un desempeño cercano al de los sistemas comerciales, mostrando en las pruebas realizadas con la barra un error absoluto medio menor respecto al sistema Vicon, pero mayor con respecto al sistema Elite y en las pruebas con el dispositivo un valor de RMS mayor respecto al sistema Ariel, pero un error máximo menor respecto a este último sistema, sin embargo la aproximación propuesta presenta problemas cuando se ocluyen marcadores por largos periodos de tiempo y cuando se cruza la trayectoria de dos marcadores. Para resolver dichos problemas se propone adicionar algunas cámaras al sistema y así obtener información redundante de la captura del movimiento.

Abstract—One of the most important challenges when a movement analysis system is been developed is the three-dimensional reconstruction. This process involves several algorithms that must work synergistically in order to reconstruct the movement correctly and decreasing the user interventions. For this reason this paper describes in detail a new methodology to carry out the three-dimensional reconstruction of the human movement through the join of different algorithms decreasing the user input during the process (movement analysis system CineMED III). To analyze and evaluate the performance achieved using the methodology proposed, three experimental tests were carried out; a static marker test, bar with two markers in motion and using an error measurement device. CineMED III finally has a performance close to that of commercial systems, showing in the tests performed with the bar a lower average absolute error for the Vicon system, but higher with respect to the Elite system and testing the device with a value of RMS more about the Ariel system, but a smaller maximum error on the latter system., However, the proposed approach presents problems when markers are occluded for long periods of time and when the paths of two markers intersect. To solve these problems, it is proposed to add some cameras into the system to obtain redundant information from the motion capture.

Palabras clave


Análisis de movimiento, Digitalización de marcadores, Rastreo de marcadores, Reconstrucción tridimensional de marcadores. Keywords— Movement analysis, Markers digitization, Markers tracking, Markers tridimensional reconstruction.



DOI: https://doi.org/10.24050/19099762.n6.2009.77

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