Marker-based Optical Motion Capture (OMC) paired with biomechanical modeling is currently considered the most precise and accurate method for measuring human movement kinematics. However, combining differentiable biomechanical modeling with Markerless Motion Capture (MMC) offers a promising approach to motion capture in clinical settings, requiring only minimal equipment, such as synchronized webcams, and minimal effort for data collection. This study compares key kinematic outcomes from biomechanically modeled MMC and OMC data in 15 stroke patients performing the drinking task, a functional task recommended for assessing upper limb movement quality. We observed a high level of agreement in kinematic trajectories between MMC and OMC, as indicated by high correlations (median r above 0.95 for the majority of kinematic trajectories) and median RMSE values ranging from 2-5 degrees for joint angles, 0.04 m/s for end-effector velocity, and 6 mm for trunk displacement. Trial-to-trial biases between OMC and MMC were consistent within participant sessions, with interquartile ranges of bias around 1-3 degrees for joint angles, 0.01 m/s in end-effector velocity, and approximately 3mm for trunk displacement. Our findings indicate that our MMC for arm tracking is approaching the accuracy of marker-based methods, supporting its potential for use in clinical settings. MMC could provide valuable insights into movement rehabilitation in stroke patients, potentially enhancing the effectiveness of rehabilitation strategies.


翻译:基于标记的光学运动捕捉(OMC)结合生物力学建模目前被认为是测量人体运动学最精确的方法。然而,将可微分生物力学建模与无标记运动捕捉(MMC)相结合,为临床环境中的运动捕捉提供了一种前景广阔的方法,该方法仅需最简设备(如同步网络摄像头)且数据采集工作量极小。本研究比较了15名卒中患者执行饮水任务(一种推荐用于评估上肢运动质量的功能性任务)时,基于生物力学建模的MMC与OMC数据的关键运动学结果。我们观察到MMC与OMC在运动学轨迹上具有高度一致性,具体表现为高相关性(多数运动学轨迹的中位数r值高于0.95)以及中位数RMSE值范围:关节角度为2-5度,末端效应器速度为0.04 m/s,躯干位移为6 mm。OMC与MMC在单次试验间的偏差在参与者测试会话内保持稳定,其偏差的四分位距范围约为:关节角度1-3度,末端效应器速度0.01 m/s,躯干位移约3mm。我们的研究结果表明,用于手臂追踪的MMC正接近基于标记方法的精度,支持其在临床环境中应用的潜力。MMC可为卒中患者的运动康复提供有价值的见解,并可能提升康复策略的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Anomalous Instance Detection in Deep Learning: A Survey
Deep Learning in Video Multi-Object Tracking: A Survey
Arxiv
58+阅读 · 2019年7月31日
VIP会员
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员