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第 17 回日本バイオメカニクス学会大会 オーガナイズドセッション バイオメカニクスにおける 最新の計測法 コーディネーター 藤 井 範 久. 身体運動を 『 簡便,正確,迅速 』 に計測する. Muybridge や Marey によるフィルムへの記録 ゴニオメータなどの機械式計測 高速度カメラ,ビデオの開発 DLT 法の開発 自動動作計測システム開発 GPS ,加速度計などの利用. バイオメカニクスにおける最新の計測法. 身体運動を 『 簡便,正確,迅速 』 に計測する. Muybridge や Marey によるフィルムへの記録
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第17回日本バイオメカニクス学会大会 オーガナイズドセッション バイオメカニクスにおける 最新の計測法 コーディネーター 藤 井 範 久
身体運動を『簡便,正確,迅速』に計測する • MuybridgeやMareyによるフィルムへの記録 • ゴニオメータなどの機械式計測 • 高速度カメラ,ビデオの開発 • DLT法の開発 • 自動動作計測システム開発 • GPS,加速度計などの利用 バイオメカニクスにおける最新の計測法
身体運動を『簡便,正確,迅速』に計測する • MuybridgeやMareyによるフィルムへの記録 • ゴニオメータなどの機械式計測 • 高速度カメラ,ビデオの開発 • DLT法の開発 • 自動動作計測システム開発 • GPS,加速度計などの利用 バイオメカニクスにおける最新の計測法
VICONシステムによるスポーツ動作の計測 バイオメカニクスにおける最新の計測法
身体運動を『簡便,正確,迅速』に計測する • MuybridgeやMareyによるフィルムへの記録 • ゴニオメータなどの機械式計測 • 高速度カメラ,ビデオの開発 • DLT法の開発 • 自動動作計測システム開発 • GPS,加速度計などの利用 バイオメカニクスにおける最新の計測法
DLT法による三次元計測 • Abdel-Aziz & Karara による発表(1971) • レンズ歪みの補正 • パンニングDLT法(高松ら,1997) • Localized DLT法 (Kwonら, 2000) • Double Plane法 (http://kwon3d.com/) • ダイナミックキャリブレーション法 バイオメカニクスにおける最新の計測法
Localized DLT法 計測空間を分割してDLTパラメータを算出 バイオメカニクスにおける最新の計測法 (Kwonら, 2000)
Double Plane法 二次元DLT法を組み合わせることで精度向上を図る⇒水中運動計測に効果あり バイオメカニクスにおける最新の計測法
DLT法による三次元計測 • Abdel-Aziz & Karara による発表(1971) • レンズ歪みの補正 • パンニングDLT法 • Localized DLT法 • Double Plane法 • ⇒計測点に応じてDLTパラメータを使い分けることで計測精度を向上させる. • ダイナミックキャリブレーション法 バイオメカニクスにおける最新の計測法
DLT法による三次元計測 • Abdel-Aziz & Karara による発表(1971) • レンズ歪みの補正 • パンニングDLT法 • Localized DLT法 • Double Plane法 • ⇒計測点に応じてDLTパラメータを使い分けることで計測精度を向上させる. • ダイナミックキャリブレーション法 バイオメカニクスにおける最新の計測法
動作分析システム比較検討会(2002年7月) バイオメカニクスにおける最新の計測法
キャリブレーション作業 三次元座標系の原点を設置 座標軸を決めるために,水平面内の2軸それぞれに2点のコントロールポイント(CP)を設置(原点を利用することも可) 両端にCPを取り付けた棒(wand)を計測空間内で無作為に移動させ,2台以上のビデオカメラで同期撮影 バイオメカニクスにおける最新の計測法
DLTパラメータ算出方法 それぞれのカメラについて暫定的なDLTパラメータを決める. DLTパラメータを用いてCPの三次元座標値を算出する. 原点,座標軸,棒に取り付けたCPの距離の誤差,三次元座標算出に関する誤差の和を評価関数とする. 評価関数が最小になるようにDLTパラメータを最適化する. バイオメカニクスにおける最新の計測法
ダイナミックキャリブレーションの利点 • CPを正確に設置する必要がない. • キャリブレーションが簡便,短時間. • 従来のキャリブレーション法と併用することで,CPを正確に設置できなかった場合のDLTパラメータを補正することも可能. バイオメカニクスにおける最新の計測法
キャリブレーション作業 従来の方法(SC法) ワイヤーを用いており,コントロールポイント(CP)が揺れる ダイナミックキャリブレーション法(DC法) バイオメカニクスにおける最新の計測法
後方1回半宙返り1回半捻り バイオメカニクスにおける最新の計測法
キャリブレーション結果 バイオメカニクスにおける最新の計測法
ダイナミックキャリブレーションの欠点 • wandの振り回し方によってDLTパラメータの算出精度が悪くなる場合がある. • 最適化処理を含むため,必ずしも高精度のキャリブレーションを行えるとは限らない. →CPを正確に設置できる場合にはSC法,他の場合はDC法やDC/SC併用法などのように,状況に合わせてキャリブレーション法を使い分ける必要がある. バイオメカニクスにおける最新の計測法
身体運動を『簡便,正確,迅速』に計測する • MuybridgeやMareyによるフィルムへの記録 • ゴニオメータなどの機械式計測 • 高速度カメラ,ビデオの開発 • DLT法の開発 • 自動動作計測システム開発 • GPS,加速度計などの利用 バイオメカニクスにおける最新の計測法
GPS(Global Positioning System) • 4個以上のGPS衛星との距離 • SA(Selective Availability)の解除 • DGPS:メートル単位の精度 • RTK-GPS:ミリメートル単位の精度 • 小型化 • 日本独自のGPS衛星の打上げ計画 →将来的には動作計測に適用できるかも バイオメカニクスにおける最新の計測法
その他にも,加速度センサー,磁気センサー,ジャイロセンサー,音響センサー,フレキシブルゴニオメータなど,様々なセンサーが動作計測に利用可能になってきている.その他にも,加速度センサー,磁気センサー,ジャイロセンサー,音響センサー,フレキシブルゴニオメータなど,様々なセンサーが動作計測に利用可能になってきている. 信号を電気的に扱うため,ディジタイズの際に混入するような人為的ノイズが少なく,身体運動を精度よく計測でき,今後は映像を用いない動作計測システムが主流となる可能性もあろう. バイオメカニクスにおける最新の計測法
これからの動作計測システムは? • 実験環境下では自動計測システムや各種センサーを利用できる. • 競技会の分析は,画像処理技術と組み合わせて半自動処理も可能だが,基本的には手作業によるディジタイズ. • しかし,人はマークをつけなくても動きを認識できる.究極(?)の動作計測システムとは? バイオメカニクスにおける最新の計測法
コンピュータ内に構築したモデルと 映像とのマッチングによる動作計測 コンピュータモデル ビデオ映像との重ね合わせ バイオメカニクスにおける最新の計測法
連続した25コマの自動処理 12コマ目 25コマ目 バイオメカニクスにおける最新の計測法
モデルを組み合わせた半自動ディジタイズ バイオメカニクスにおける最新の計測法
モデルマッチング法 これからの動作計測システムとして,継続的な研究・開発が行われることを期待する. Thank you for your attention! バイオメカニクスにおける最新の計測法
第17回日本バイオメカニクス学会大会 オーガナイズドセッション バイオメカニクスにおける 最新の計測法
小林一敏:振動ジャイロと発光ダイオードによる水中運動測定法の開発小林一敏:振動ジャイロと発光ダイオードによる水中運動測定法の開発 松田繁樹:GPSを利用したサッカー選手の各ポジションにおける移動距離 梅垣浩二:ハンマー投げの曲率半径計測システムの作製 川本竜史:3次元運動力学解析と有限要素解析を併用した走行時の脛骨捻り応力の定量 山田憲政:関節スティフネス測定器の開発