The impact of technical parameters such as video sensor technology, system configuration, marker size and speed on the accuracy of motion analysis systems



Document title: The impact of technical parameters such as video sensor technology, system configuration, marker size and speed on the accuracy of motion analysis systems
Journal: Ingeniería mecánica, tecnología y desarrollo
Database: PERIÓDICA
System number: 000382380
ISSN: 1665-7381
Authors: 1
1
2
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1
1
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Institutions: 1University of New Brunswick, Faculty of Mechanical Engineering, Fredericton, New Brunswick. Canadá
2University of New Brunswick, Faculty of Kinesiology, Fredericton, New Brunswick. Canadá
Year:
Season: Sep
Volumen: 5
Number: 1
Pages: 265-272
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Aplicado, descriptivo
Spanish abstract El objetivo de los sistemas de captura de movimiento es la disminución de los errores y la representación exacta de los movimientos humanos. A pesar de que la captura 3D de los movimientos basada en cámaras de video es efectiva, su desempeño es dependiente de varios parámetros. Este artículo examina como impactan en la precisión de las mediciones cinemáticas la tecnología de las cámaras y sus configuraciones, el tamaño de los marcadores y la velocidad. Se propuso un método para la evaluación de la exactitud y precisión de los sistemas de captura mediante la medición de la media de los errores de la distancia inter-marcadores absoluta y la desviación estándar. Se implementó un protocolo de medición dinámico con el cual se estudiaron tres sistemas de captura del movimiento; dos con diferentes tecnologías de la firma Vicon y un sistema de bajo costo desarrollado en el Hospital de Santiago de Cuba que emplea cámaras de video convencionales. Los efectos individuales y de interacción entre parámetros fueron obtenidos en los dos laboratorios Vicon. Por el contrario, en el laboratorio de Santiago no fue posible determinar con precisión el efecto de pequeños cambios inducidos en los parámetros de los elementos del sistema de medición por lo que no se recomienda la evaluación de pequeños rangos de movimientos humanos con este sistema. El laboratorio de Santiago es significativamente menos preciso que los otros dos de la firma Vicon, obteniéndose los menores errores inter-marcadores en la porción central del volumen de captura. Esta información es esencial en la implementación y uso de este sistema como herramienta para la asistencia clínica, factor que pudiera tenerse en cuenta en los sistemas de bajo costo
English abstract In biomechanical assessments, minimizing errors and achieving accurate representations of human movements are the main goals of motion capture systems. Although 3D camera-based motion capturing systems are effective for accurate acquisition of motion, their performance is highly dependent on various parameters. This paper examines the how variations in independent technical parameters such as video camera sensor technology, system configuration, marker size and speed influence the accuracy of the kinematic measurements. A method was developed to systematically assess accuracy and precision of motion capture systems by measuring the mean absolute inter-marker distance errors and standard deviations respectively. A custom-made dynamic measurement protocol was used to test the performance of three motion capture systems; two different Vicon motion capture systems and a low-cost motion capture system implemented in the Santiago de Cuba Hospital (SCH) using common video cameras. For the two Vicon labs, the individual effects and interactions between the parameters and the spatial measurements of the motion analysis systems were able to be determined. However, the Santiago lab was unable to accurately track small changes in the elements of the measurement system and therefore was not recommended for small human movements. Although the Santiago lab reported to be significantly less accurate than the two other labs, results showed that the mean absolute inter-marker distance error was minimized in the center of the capture volume. This information is essential in the implementation of this system as a clinical assessment tool and is a factor that should be considered for low accuracy systems
Disciplines: Ingeniería,
Medicina
Keyword: Traumatología y ortopedia,
Ingeniería biomédica,
Biomecánica,
Movimiento,
Sistemas de captura de video,
Precisión
Keyword: Engineering,
Medicine,
Traumatology and orthopedics,
Biomedical engineering,
Biomechanics,
Movement,
Video capture systems,
Accuracy
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