УДК 612.766; 004.045 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ VICON ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ В OPENSIM. И.В.Рубинштейн, С.И.Кривцова

УДК 612.766; 004.045
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ VICON ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ В
OPENSIM.
И.В.Рубинштейн, С.И.Кривцова
Университет ИТМО, Санкт-Петербург
Научный руководитель – д.т.н., профессор В.М.Мусалимов (Университет ИТМО,
Санкт-Петербург)
Введение. Постановка задачи. Есть исследования, изучающие особенности человек при
движении нижних конечностей, авторы этих исследований DeLisa JA, Bontrager EL,
Федорова В.Н. и др. В этих исследованиях индивидуальные особенности походки не были
приняты во внимание. Объектами исследования являются углы между костями скелета. В
совей работе мы рассмотрим не только технологических использование захвата движения
возможностей для кинематической модели походка человека, но и опорно-двигательного
аппарата имитационного моделирования с помощью программного пакета OpenSim.
Рассмотрим использование движения технологических возможностей захвата для анализа и
синтеза индивидуального походки шаблона (модели человека походка)
Цель работы. Построение мускульно-мышечной модели на основе данных захвата
движения
Базовые положения исследования. Инструменты для исследования в данной работе
являются системы захвата движения Vicon и программная платформа OpenSim.
Трехмерные координаты костей были получены с помощью системы Vicon. Это оптическая
пассивная системой по захвату движения (Motion Capture). Система Vicon использует 10
камер для отслеживания светоотражающих маркеров, размещенные на специальном
эластичном костюме. Инфракрасное излучение с установленных на камерах
высокочастотных стробоскопов, отражаясь от маркера, попадает обратно в камеру, позволяя
определить положение (позицию) маркера в двумерном пространстве.
Vicon Blade является пакет программного обеспечения. Он содержит все необходимые
инструменты для захвата движения: управление камерой Vicon, 2D обработки данных,
поступающих с камер и реконструкции 3D-пространстве, создание кинематической модели
походки, экспорт данных в форматах FBX, BVH и CSM ,
OpenSim позволяет анализировать движение костей и суставов, а также построить
динамическую модель движений конечностей. Эта программа позволяет создавать скелетномышечной модель опорно-двигательного аппарата. Таким образом, можно исследовать
особенности походки разных людей, принимая во внимание не только особенности скелета,
но действие мышц
Промежуточные результаты.
При помощи системы захвата движения Vicon был произведен захват движения человека, с
маркерами установленными согласно скелету в OpenSim, для того, что бы был возможен
анализ движения в OpenSim.
Следующим этапом были преобразованы выходные данные Vicon Blade в формате BVX,
чтобы получить входные данные для OpenSim в формате TRC, используя скрипт. Тогда он
может быть использован в XML файле.
После получения данных в формате, который был возможен для использования в OpenSim,
было воспроизведено захваченное движение и произведен его анализ.
Основной результат. В работе было проведено исследование, как лучше захватить
движение человека и воспроизвести его в программном пакете OpenSim, в дальнейшем будет
произведены исследования динамики движения и работы мышечного скелета человека.
Литература.
1. Rubinshtein I.V., Chachaeva A.V., Khlebushev L.S., Lavrov A.V., Musalimov V.M.,
Smolin A.A., Krivtsova S. Hardware Capturing Analysis and Synthesis of Human Gait //
Proceedings of the 14th International Symposium "Topical problems in the field of electrical
and power engineering, Doctoral School of energy and geotechnology"- Faculty of Power
Engineering, Tallin University of Technology - 2014, №1 (2014), pp. 268-271.
2. Rubinstein I. , Krivtsova S. The usage of Vicon data for motion modeling via OpenSim //
Closing Conference of the Project “DOCTORAL SCHOOL OF ENERGY AND
GEOTECHNOLOGY II” - 2015, pp. 178
3. Bontrager E.L., DeLisa J.A. “RRDS Gait Analysis in the Science of Rehabilitation,”
Monograph 002, Department of Veterans Affairs, 1998.
4. Dubrovsky V., Fedorova V., “Биомеханика: Учеб. для сред, и высш. учеб, заведений.”
— М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. — 672 с.: ил. ISBN 5-305-00101-3.
5. http://opensim.stanford.edu/