2022年4月1日

高效和精确的动作捕捉系统，以帮助理疗和田径

研究人员开发了一种高效而精确的动作捕捉系统，以帮助理疗和体育运动 — ntu开发的动作捕捉技术将帮助医生和物理治疗师为受伤后需要康复或从疾病中恢复的患者提供咨询和诊断。图片来源:南洋理工大学

新加坡南阳理工大学(NTU Singapore)的研究人员开发了一种名为Precise Marker-less的动作捕捉技术，它将帮助医生和物理治疗师为受伤或疾病后需要康复的患者提供咨询和诊断。

通过捕捉和分析150多名受试者的动作机器学习在美国，该技术已被证明比市场上现有的无标记动作捕捉(mocap)系统更精确，能够提供10到15毫米的三维骨骼解剖地标位置，这大约是一个成年人小手指的宽度。

Precise mark -less已经收到了来自The Posture Lab(一家提供运动按摩和物理治疗的公司)和JM Vistec System(一家总部位于新加坡的成像解决方案公司)的兴趣。该研究团队也正在向南洋理工大学的创新和企业公司ntutive申请专利。

传统上，为了捕捉人体动作，大多数动作捕捉实验室使用基于标记的系统。通过将反射标记附着在受试者的身体上，摄像机通过观察标记的运动，在3D中重建运动。

然而，这些物理标记阻碍了该系统在许多医疗保健和商业环境中的应用，因为它们的使用是耗时的，并且需要受过良好训练的人员将标记附加到受试者身上。这些标记也不能捕捉到人体主体最自然的动作，因为主体必须小心不要把标记弄乱。

Precise Marker-less消除了对这些标记的需要，因为它已经通过机器学习“学习”了标记将放置在哪里。

传统的动作捕捉实验室需要技术人员和理疗师进行漫长的设置过程，相比之下，ntu开发的技术将允许患者在几分钟内开始咨询。研究人员说，由于它简化了对受试者动作的分析，省去了标记放置和人工数据后处理，咨询平均也会减少一个小时。

南洋理工大学开发的技术提供了一种改进的工具，以帮助照顾新加坡的老年人口，反映南洋理工大学致力于利用研究和创新来应对健康生活和老龄化的需求和挑战，这是南洋理工大学通过其2025年战略计划寻求解决的人类四大挑战之一。

Precise mark -less是由新加坡康复研究所(RRIS)的研究人员、工程师和数据专家组成的团队开发的。RRIS于2016年由新加坡南洋理工大学、科学、技术和研究机构(A*STAR)和国家保健集团(NHG)成立。

图片来源:南洋理工大学

RRIS旨在开发数据驱动和以患者为中心的健康解决方案，以优先考虑新加坡快速老龄化人口的护理质量，这些人口容易受到中风和膝骨关节炎等固定性疾病和残疾的影响。

RRIS的研究员Prayook Jatesiktat博士领导了Precise mark -less的开发，他说:“我们的工具可以被几个领域的专业人士应用。例如，医生和治疗师可能会使用它来客观地分析病人的动作。这项技术也可以使运动员和教练受益，因为它使他们能够使用一个易于使用的动作捕捉系统来评估他们的运动相关的动作。动画师也可以使用我们的技术来驱动角色的动作。”

谭树云博士为这项技术的临床应用提供了独立的评估家庭医生国家医疗保健集团综合诊所的一位高级顾问说:“这项技术可能被部署在诊所、医院和社区康复中心，为各种病理提供客观评估，特别是那些与运动障碍有关的疾病。”

JM VisTec System的董事总经理Eugene Goh先生从行业的角度说:“在不需要标记的情况下，我们预见到这项创新在市场和商业价值方面有良好的潜力。此外，它的高分析精度肯定是它独特的卖点。”

这项技术的设置很简单

RRIS团队需要一个简单的设置，包括2到4个摄像头，一台计算机，以及一个校准套件，用来处理从分析受试者的动作中得到的数据。这将使它成为基于工业的设置的理想选择，在完全校准和调整后，需要很少的时间和空间来使用。

该团队将其技术的精确度归因于其数据缓存，其中包括超过1000万张受试者运动的图像，截至2022年3月，转换为16tb的数据。

RRIS的执行董事Ang Wei Tech副教授监督了该项目的开发，他说:“为了提高这种模型的精确度，我们利用机器学习的力量来训练一个计算模型，以预测移动对象视频片段中的标记的位置。我们团队开发的技术补充了RRIS的精确康复研究，该研究利用数据分析和计算机模拟使这种研究工作能够转化为实际的临床实践。”Assoc。安教授也来自南洋理工大学机械与航空航天工程学院。