Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial -
Laboratório de Óptica e Mecânica Experimental
Relatório Interno
Breve Apresentação dos Softwares Simi Motion
e do Simi Twinner Pro
Daniela Sofia S. Sousa
João Manuel R. S. Tavares
Trabalho realizado no âmbito do projecto:
ACTIDEF - Avaliação Computacional e Tecnológica Integrada do Desempenho e Funcionalidade de Cidadãos com Incapacidades Músculo-esqueléticas
Parceria CRPG / FEUP / INEGI / INEB. Financiado pelo programa POS-Conhecimento.
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Resumo
Este relatório tem por objectivo apresentar o estudo realizado sobre o software da Simi Reality Motion Systems tendo em conta as necessidades do CRPG – Centro de Reabilitação Profissional de Gaia para a análise da marcha. Assim, são apresentadas as características do software existente no CRPG e dos possíveis módulos Simi com interesse futuro para o mesmo Centro.
Abstract
This report presents a brief synthesis about the Simi Reality Motion Systems’ software for clinical analysis of gait. Thus, it is made a study of some software modules that CRPG – Centro de Reabilitação Profissional de Gaia has now and about some others modules of Simi that could have future interest.
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Índice
1. INTRODUÇÃO ...6 2. SIMI MOTION...6 2.1MÓDULOS EXISTENTES...7 2.1.1 Modo de Operação ...72.2MÓDULOS COM INTERESSE FUTURO...9
2.2.1 Modo de Operação ...9
2.3FUNCIONALIDADES BASE...11
3. SIMI TWINNER PRO ...13
3.1HARDWARE/SOFTWARE NECESSÁRIOS...13
3.2MODO DE OPERAÇÃO...13
3.3RESULTADOS DISPONIBILIZADOS...14
4. CONCLUSÃO ...14
Relatório Interno: Breve Apresentação dos Softwares Simi Motion e do Simi Twinner Pro FEUP/INEGI
Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 6
1. Introdução
A Simi Reality Motion Systems é uma empresa especializada na oferta de software e de hardware para a análise de movimento (humano/animais/objectos) e apresenta soluções para áreas como a medicina, indústria, biomecânica, entretenimento, sociologia, psicologia, etc.
Dentro dos sistemas de análise de movimento são apresentados pela empresa os seguintes pacotes de software: Simi Motion, Simi MoCap 3D, Simi MoStill, Simi TwinnerPro, Simi MotionTwin, Simi Matchi, Simi VidBack e Simi BioCell [1].
Presentemente, o software existente no CRPG – Centro de Reabilitação Profissional de Gaia tem alguns módulos do Simi Motion (Simi Motion Basic, parte do Data Analysis and Report, Capture DV, Data Force Basic, Data Force: Force Plate) e o Simi TwinnerPro.
Possivelmente o CRPG terá interesse em adquirir mais módulos do Simi Motion, nomeadamente os módulos: Data Force: EMG, EMG Wavelet Analysis, 3D Kinematics, Inverse Dynamics, Insole Measurements, Capture High Speed Control e completar as restantes funcionalidades do módulo Data Analysis and Report.
Seguidamente, no restante documento, são apresentadas as características do actual software existente no CRPG e dos módulos com futuro interesse para o mesmo centro.
2. Simi Motion
O Simi Motion é um software constituído por um conjunto de módulos, a sua selecção depende dos requisitos da aplicação em causa. Os módulos base do pacote são o Simi Motion Basic, o Capture DV e o Data Analysis and Report.
O primeiro módulo, o Simi Motion Basic, é o software de integração e suporte dos restantes. Por sua vez, o módulo Capture DV permite o tratamento da informação visual e o sincronismo entre as diferentes câmaras vídeo digitais usadas no sistema de aquisição de imagem, e o módulo Data Analysis and Report possibilita o tratamento dos dados recolhidos (usando-se, por exemplo, FFTs, filtros, etc.) e a sua visualização sob a forma de gráficos, animações 2D/3D, relatórios, etc.
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 7 Relativamente a cada módulo, é possível adquirir apenas algumas das funcionalidades disponibilizadas pelos mesmos. Por exemplo, no caso do CRPG, o módulo Data Analysis and Report possui apenas parte das suas funcionalidades; neste caso, o suficiente para tratar e representar a informação recolhida a partir da plataforma de forças.
2.1 Módulos Existentes
Para além dos módulos base já referidos, o CRPG possui actualmente os módulos Data Force: Force Plate e Data Force Basic.
As características dos módulos existentes estão indicadas na Tabela 1. Na referida tabela, na coluna resumo, é apresentada uma breve introdução a cada módulo. Por seu lado, a coluna output mostra a informação disponibilizada pelo sistema após recolha e tratamento das medições efectuadas pelos sensores usados (câmaras e plataforma de forças), informação esta a ser usada pelos profissionais de reabilitação do movimento. Já a coluna software/hardware extra, refere-se ao software/hardware necessário ao suporte dos diferentes módulos e tem por objectivo principal salientar a compatibilidade dos sistemas Simi com sistemas de outros fabricantes. Por último, a coluna preço contêm o custo do respectivo módulo com todas as funcionalidades incluídas (módulo completo).
2.1.1 Modo de Operação
Para a captura e posterior análise dos dados obtidos a partir das plataformas de forças, EMGs (dispositivos de electromiografia), dispositivos medidores de pressões, etc., é necessário fornecer ao software as propriedades dos dispositivos de entrada (sensor em causa, duração da medição, etc.), e iniciar o respectivo processo de medição [1, 2]. As medições obtidas são guardadas no sistema da Simi e tratadas de forma a serem visualizadas e analisadas através de gráficos, imagens vídeo editadas, etc.
No que diz respeito à captura e posterior análise 3D de imagens vídeo é preciso [1, 2]: especificar os pontos a seguir, ajustar as propriedades das diferentes câmaras a usar no processo de aquisição de imagem, calibrar as mesmas, gravar o movimento envolvido,
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 8 seguir os pontos especificados ao longo dos vários quadros da sequência de imagens obtida, calcular as coordenadas 3D e, por fim, apresentar os resultados.
O primeiro passo, para a captura e posterior análise 3D de imagens vídeo, consiste em definir os pontos que posteriormente se vão querer seguir (como por exemplo, em zonas do pescoço, da anca, etc.) e as respectivas conexões entre os mesmos. Ou seja, criam-se variáveis para guardar, na memória do computador, as coordenadas dos pontos a seguir. No passo seguinte, configura-se o Simi Motion quanto às opções de captura das imagens: tamanho a reservar para a sequência de imagens, número de quadros por segundo, etc. No terceiro passo, captam-se uma ou mais imagens para calibrar o sistema de aquisição de imagem. A operação de calibração é efectuada usando um objecto conhecido, como, por exemplo, um cubo para calibrações 3D. Seguidamente, o utilizador tem de assinalar os diferentes pontos de calibração a usar na imagem adquirida, indicar as respectivas coordenadas 3D e as correspondências entre os diversos pontos. É necessário repetir este procedimento para todas as câmaras do sistema de aquisição de imagem. Note-se que, a origem do sistema de referência para as diferentes câmaras tem de coincidir com a origem do referencial da plataforma de força, caso esta seja usada na análise a efectuar. O Simi Motion apresenta algoritmos para verificar a efectividade deste passo.
Note-se que para uma maior precisão das medições obtidas o movimento deve ser efectuado dentro da área (ou volume) calibrada(o). Assim, quanto mais espaço ocupar o objecto de calibração nas diferentes imagens usadas para calibrar o sistema tanto melhor. Caso haja mais do que duas câmaras, a sua disposição no laboratório deve ser de maneira a que pelo menos duas câmaras captem simultaneamente o mesmo ponto, Por exemplo, para duas câmaras, é necessário um ângulo de 60º a 120º entre as mesmas. Seguidamente, após o processo de calibração, grava-se o movimento pretendido. No quinto passo, seguem-se manualmente ou automaticamente os pontos especificados ao longo dos vários quadros da sequência de imagens adquirida. Em ambos os
procedimentos, antes de o sistema iniciar o processo de seguimento, é necessário, por
parte do utilizador, indicar na primeira imagem todos os pontos a considerar, e indicar ao sistema a primeira imagem do movimento a usar para sincronizar as diferentes câmaras usadas na aquisição do movimento.
No seguimento manual é necessário identificar nos vários quadros da sequência de imagens os diferentes pontos a seguir. Já para o seguimento automático é necessário configurar alguns parâmetros do algoritmo de seguimento: tempos de procura, tamanho das marcas, número máximo de tentativas falhadas, etc.; depois o software encarrega-se
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 9 de seguir de forma automática os diferentes pontos. No caso de haver um ponto que não seja localizado automaticamente, o processo pára e o respectivo ponto tem de ser identificado manualmente pelo utilizador.
O seguimento automático só é possível através do uso de marcas exteriores ao objecto a seguir. A Simi aconselha a verificar a correcta identificação dos diversos pontos após o processamento automático de seguimento em cada quadro.
Depois do processamento do conjunto de sequências de imagens obtidas por todas as câmaras do sistema de aquisição e da identificação dos pontos especificados na primeira etapa, é possível ao sistema apresentar as coordenadas 3D do movimento. Assim, o utilizador terá de seleccionar os dados a usar e o software determina as coordenadas 3D pretendidas. Por fim, pode-se analisar, sob a forma de gráficos, etc., os resultados obtidos, como: posições, ângulos, velocidades, etc.
Note-se que para a obtenção das coordenadas 3D apenas são precisas duas câmaras; no entanto, com o aumento do número de câmaras usadas na aquisição do movimento envolvido diminuem-se os problemas associados ao seguimento dos pontos em estudo como, por exemplo, de oclusão.
Como actualmente o CRPG não possui os módulos 2D Kinematics ou 3D Kinematics não é possível calcular as coordenadas 2D/3D dos pontos especificados ao sistema. Assim, o sistema actual do CRPG (Tabela 1), com a informação obtida a partir das câmaras de imagem, apenas permite ver as sequências de imagens obtidas pelas mesmas, editadas ou não, com as informações obtidas através da plataforma de forças, como as forças envolvidas, os centros de pressões, etc.
2.2 Módulos com Interesse Futuro
Na Tabela 2 são apresentados os módulos identificados como tendo interesse futuro para o CRPG: Data Force: EMG, EMG Wavelet Analysis, 3D Kinematics, Inverse Dynamics, Insole Measurements, Capture High Speed Control.
2.2.1 Modo de Operação
R e la tó ri o I n te rn o : B re v e A p re se n ta çã o d o s S o ft w a re s S im i M o ti o n e d o S im i T w in n e r P ro F E U P /I N E G I D a n ie la S o fi a S . S o u sa , Jo ã o M a n u e l R . S . T a v a re s 1 0 M Ó D U L O S R E S U M O O U T P U T S O F T W A R E /H A R D W A R E E X T R A P R E Ç O S im i M o ti o n B a si c P la ta fo rm a d e su p o rt e d o s re st an te s m ó d u lo s. _ M ic ro so ft W in d o w s 2 0 0 0 o u W in d o w s X P ; In te l P en ti u m I V P C ; M ic ro so ft D ir ec tX 8 .1 o u s u p er io r; 2 5 6 M B R A M ; E sp aç o e m d is co p ar a d ad o s v íd eo ; In te rf ac es F ir ew ir e (I E E E 1 3 9 4 ) 1 . 2 9 0 0 € 2 8 9 0 0 € C a p tu re D V A q u is iç ão d e im ag em e si n cr o n is m o e n tr e câ m ar as . P A L ( 7 6 8 x 5 7 6 p ix el s, 2 5 H z) ; N T S C ( 6 4 0 x 4 8 0 p ix el s, 3 0 H z) 3 . C âm ar as v íd eo d ig it ai s P A L o u N T S C ( d a S IM I o u o u tr as ) 4 o u câ m ar as d e v íd eo a n al ó g ic as 5 . 1 8 0 0 € 6 3 6 0 0 € D a ta A n a ly si s a n d R ep o rt (e x is te n te n o C R P G ) G er aç ão d e re la tó ri o s, ap re se n ta çã o d a an ál is e ef ec tu ad a, f er ra m en ta s d e tr at am en to e m an ip u la çã o d o s d ad o s. A lg o ri tm o s d e tr at am en to e a n ál is e d as m ed iç õ es ; G rá fi co s, r el at ó ri o s e se q u ên ci as d e im ag en s (v íd eo ) 7. _ 2 9 0 0 € D a ta F o rc e B a si c A q u is iç ão d e d ad o s an al ó g ic o s e d ig it ai s d e p la ta fo rm a d e fo rç as , E M G s, g o n ió m et ro s, e tc . _ P la ta fo rm as d e fo rç a (K is tl er , A M T I, B er te c, e tc .) , E M G s, g o n ió m et ro s, e tc ; C o n v er so r A /D ( D a ta T ra n sl a ti o n , N a ti o n a l In tr u m en ts , et c. ). _ 8 D a ta F o rc e: F o rc e P la te A q u is iç ão e a n ál is e d o s d ad o s d a p la ta fo rm a d e fo rç as . F o rç a d e re ac çã o , ce n tr o s d e p re ss ão , m o m en to s. P la ta fo rm as d e fo rç a (K is tl er , A M T I, B er te c, e tc .) ; C o n v er so r A /D ( D a ta T ra n sl a ti o n , N a ti o n a l In tr u m en ts , et c. ). 2 9 0 0 € T a b el a 1 .M ó d u lo s d o S im i M o ti o n i n cl u íd o s n o S is te m a d e A n á li se d a M a rc h a a ct u a lm e n te e x is te n te n o C R P G [ 1 , 2 ]. 1 A d im e n sã o m á x im a d o s ca b o s F ir ew ir e es tá l im it ad a a 4 .5 m , n o e n ta n to , é p o ss ív el c o lo ca r at é 1 6 c ab o s em l in h a (~ 7 2 m ). 2 2 9 0 0 € é o p re ço d o S im i M o ti o n B a si c ca p az d e su p o rt ar o S im i M o ti o n 2 D , 8 9 0 0 € é o p re ço d o S im i M o ti o n B a si c n ec es sá ri o a o s u p o rt e d o S im i M o ti o n 3 D . 3 E m a m b o s o s fo rm at o s (P A L e N T S C ) g ra v a m -s e n u m p ri m ei ro i n st an te d e te m p o a s li n h a s p ar es d a im a g e m e n u m s e g u n d o i n st a n te d e te m p o a s li n h a s ím p ar es , o s o ft w a re d a S im i p er m it e a u m e n ta r a fr eq u ên ci a (5 0 H z e 6 0 H z) d es ta s câ m ar as i n te rp o la n d o p ar a o s re sp ec ti v o s in st a n te s d e te m p o a s li n h as q u e fa lt a m ( n o p ri m e ir o c as o a s ím p ar es , n o s eg u n d o c as o a s p ar es ). 4 P ar a a an ál is e 2 D é a p en as n e ce ss ár io u m a câ m ar a, p ar a 3 D n o m ín im o d u as . 5 P ar a as c âm ar as v íd eo a n al ó g ic as n ão é p o ss ív e l a ca p tu ra s ín cr o n a d as i m a g e n s v íd eo . 6 1 8 0 0 € é o p re ço d o m ó d u lo C a p tu re D V c ap az d e su p o rt ar 4 c â m ar as v íd eo , 3 6 0 0 € é o p re ço d o m ó d u lo C a p tu re D V c ap az d e su p o rt ar 6 c âm ar as v íd e o . 7 N o c as o d o m ó d u lo D a ta A n a ly si s a n d R ep o rt e st ar c o m p le to é p o ss ív el a p re se n ta r a in fo rm aç ão s eg u n d o q u at ro f o rm at o s: d ia g ra m a s d e li n h a 2 D e 3 D ( tr aj ec tó ri a te m p o ra l d e p o n to s/ li n h as ( st ic k d ia g ra m s) , im a g en s te m p o ra is s o b re p o st as d o s o b je ct o s em a n ál is e ( sh a d o w d ia g ra m s) ), g rá fi co s (g ra n d ez as m ed id as n o t e m p o , fr eq u ên ci a) , m o d el o s es q u el et iz ad o s 3 D e i m a g e n s v íd eo ( ed it ad as c o m v ec to re s d e fo rç a, e tc ., i m a g en s si m u lt â n ea s d as m ú lt ip la s câ m ar as , et c. ). N o s al g o ri tm o s d e tr at a m e n to e a n á li se é p er m it id o , [2 ], o c ál cu lo d e ân g u lo s e d is tâ n ci as , F F T , d er iv ad as , in te g ra is , n o rm al iz aç õ e s, m éd ia s, m ín im o s, m á x im o s, o p er aç õ es a ri tm ét ic a s en tr e si n ai s, i n te rp o la çõ es , fi lt ro s, d es v io s p ad rã o , ce n tr o d e m as sa , et c. 8 O p re ço d es te m ó d u lo e n co n tr a-se r ep ar ti d o p el o s p re ço s in d ic ad o s p ar a o s m ó d u lo s q u e su p o rt a (D a ta F o rc e: F o rc e P la te , D a ta F o rc e: E M G , In so le M ea su re m en ts ).
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 11 relatório, assim como o procedimento para a medição de sinais analógicos obtidos por EMG ou a partir de dispositivos para medição de pressões. A seguir explica-se o procedimento relativo ao módulo Inverse Dynamics.
Para o cálculo da dinâmica inversa, isto é, para o cálculo de forças e binários internos, é necessário colocar marcas no sujeito em análise, de acordo com um determinado protocolo definido pela Simi [2]. As marcas devem ser colocadas de forma a permitirem a posterior identificação da orientação e posição de cada segmento do corpo a partir das sequências de imagens adquiridas. Para apoiar os cálculos da dinâmica inversa obtidos é aconselhado o uso de pelo menos uma plataforma de forças.
Após a especificação dos pontos a seguir, do ajuste das propriedades e calibração das diferentes câmaras usadas na aquisição do movimento, é preciso recolher dois tipos de dados: sequencias de imagens com o sujeito estático - captura estática - e sequencias de imagens com o sujeito em movimento - captura dinâmica.
Para a primeira, captura estática, devem ser usadas 11 marcas em cada perna, no caso se querer analisar o corpo inteiro devem ser usadas, no total, 45 marcas. Também é necessário colocar 4 marcas na plataforma de forças, caso esta seja usada.
Já para a captura dinâmica, apenas se deixam ficar as marcas necessárias a esta etapa: 8 marcas por perna e retiram-se as marcas colocadas na plataforma de forças. Na sequência dinâmica é possível recorrer ao seguimento automático das marcas.
Depois passa-se para a etapa de obtenção das coordenadas 3D das marcas usadas. Para finalmente usar-se a funcionalidade da dinâmica inversa é preciso fornecer ao sistema a altura, peso, género do indivíduo, etc. Por fim, analisam-se os dados cinéticos obtidos pelo sistema, Tabela 2.
2.3 Funcionalidades Base
O Simi Motion [1, 2] permite guardar as características do espaço de trabalho existente num determinado momento, como o tamanho de janelas, as propriedades dos dados, etc., assim como fórmulas e cálculos efectuados, para posterior reutilização. Os diagramas e as imagens obtidas podem ser gravados sob os formatos BMP, JPG e PNG. Pode-se ainda criar relatórios pré-definidos, imprimi-los ou gravá-los como ficheiro HTML. Também é possível importar dados de outros fabricantes (TekScan, Novel, Medilogic,
R e la tó ri o I n te rn o : B re v e A p re se n ta çã o d o s S o ft w a re s S im i M o ti o n e d o S im i T w in n e r P ro F E U P /I N E G I D a n ie la S o fi a S . S o u sa , Jo ã o M a n u e l R . S . T a v a re s 1 2 M Ó D U L O S R E S U M O O U T P U T S O F T W A R E /H A R D W A R E E X T R A P R E Ç O D a ta F o rc e: E M G P er m it e a v is u al iz aç ão e a a n ál is e d a ac ti v id ad e m u sc u la r. T en sõ es , fr eq u ên ci as d o s si n ai s. E M G ( S im i o u o u tr o s) . 2 9 0 0 € E M G W a ve le t A n a ly si s P er m it e a v is u al iz aç ão e a a n ál is e d a ac ti v id ad e m u sc u la r. A n ál is e d e w a ve le t. E M G ( S im i o u o u tr o s) . 2 9 0 0 € 3 D K in em a ti cs R ec eb e e tr at a in fo rm aç ão v is u al d e m o v im en to s 3 D ( co m /s em m ar ca s) . P o si çõ es , d is tâ n ci as , ân g u lo s (e m c o o rd en ad as g lo b ai s) ; V el o ci d ad es , ac el er aç õ es l in ea re s e an g u la re s; C en tr o d e g ra v id ad e g lo b al e p ar ci ai s. D u as o u m ai s câ m ar as (e q u ip am en to S im i o u o u tr o ). 2 9 0 0 € In ve rs e D yn a m ic s 9 F er ra m en ta p ar a o b te r fo rç as i n te rn as . V el o ci d ad es , ac el er aç ão e p o si çõ es an g u la re s (c o o rd en ad as an at ó m ic as , o u s ej a, l o ca is 1 0 e c o o rd en ad as g lo b ai s) ; C en tr o d as a rt ic u la çõ es ; M o m en to s, f o rç as e b in ár io s in te rn o s/ ex te rn o s 1 1 ; C en tr o d e g ra v id ad e g lo b al e p ar ci ai s. R ec o m en d ad o o u so d e u m a o u m ai s p la ta fo rm as d e fo rç a. 5 9 0 0 € In so le M ea su re m en ts V is u al iz aç ão e a n ál is e d e p re ss õ es . C en tr o d e p re ss ão , d is tr ib u iç ão d as p re ss õ es . S is te m as d e A q u is iç ão d e P re ss õ es (T ek S ca n , N o ve l, M ed il o g ic , P a ro m ed e o u tr o s) . 2 0 0 0 € C a p tu re H ig h S p ee d C o n tr o l A q u is iç ão d e im ag em c o m c âm ar as d e al ta v el o ci d ad e. 1 0 0 q u ad ro s p o r se g u n d o e u m a re so lu çã o d e 6 5 6 x 4 9 2 p ix el s, a re so lu çã o n o t em p o p o d e au m en ta r re d u zi n d o o t am an h o d a im ag em : m ai s d e 2 0 0 H z p ar a 4 0 0 x 3 0 0 o u m ai s d e 3 0 0 H z p ar a 4 0 0 x 2 0 0 . _ 3 0 0 0 € 1 2 6 0 0 0 € T a b el a 2 . M ó d u lo s ex tr a ( n ã o e x is te n te s a ct u a lm en te n o C R P G ) d o S im i M o ti o n [ 1 , 2 ]. 9 O m ó d u lo I n ve rs e D yn a m ic s in cl u i o m ó d u lo I n ve rs e K yn em a ti cs . 1 0 É d ef in id o u m s is te m a d e co o rd en ad as l o ca is p ar a ca d a se g m en to a rt ic u la d o c o m o ri g e m n a p o si çã o d a m ar ca . 1 1 A s fo rç as e x te rn as s ão a s fo rç as d e re ac çã o d o s o lo a p li ca d as n a p er n a es q u er d a e d ir ei ta . A s fo rç as i n te rn a s sã o a s fo rç a s q u e ac tu a m e n tr e d o is s eg m e n to s ar ti cu la d o s. 1 2 3 0 0 0 € é p re ço d o m ó d u lo C a p tu re H ig h S p ee d C o n tr o l p ar a 2 c âm ar as v íd eo d e al ta v el o ci d ad e, 6 0 0 0 € é p re ço d o m ó d u lo C a p tu re H ig h S p ee d C o n tr o l p ar a 4 c âm ar as v íd eo d e al ta v el o ci d ad e.
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 13 Paromed, etc.) nos seus formatos originais ou em ficheiros de texto. Todos os dados podem ser exportados para outras aplicações: Excel, AutoCAD, Character Studio, LightWave, Maya, SPSS, Origin, MatLab, etc.
O Simi Motion permite a sincronização entre informação adquirida pelos diferentes sensores usados como câmaras de vídeo, EMG, plataformas de forças, etc. O software suporta ainda conversores analógicos/digitais de Data-Translation, National-Instruments e Adlink. Estes conversores A/D podem ser ligados ao computador de diferentes maneiras: PCI, USB, FireWire (IEEE- 1394).
3. Simi Twinner Pro
O Simi Twinner Pro permite captar e extrair informação a partir de sequências de imagem (vídeos) de uma maneira fácil e rápida. Assim, através da edição, da sobreposição, e da visualização simultânea das imagens adquiridas, permite o cálculo expedito de ângulos, distâncias, análise de posturas, etc.
3.1 Hardware/Software Necessários
Uma ou mais câmaras vídeo digitais ou analógicas, computador com hardware extra para ligação das câmaras do sistema de aquisição de imagem (FAST AV Master para câmaras analógicas e IEEE1394 para câmaras digitais) e, por fim, o software da Simi [3].
3.2 Modo de Operação
Em primeiro lugar, é necessário adquirir e gravar o movimento pretendido. De seguida, calibra-se o sistema para o plano próximo do plano do movimento. Note-se que, o vídeo usado para calibração das câmaras pode conter também o movimento a analisar [3]. Para calibrar, selecciona-se um segmento de recta na imagem, indica-se o respectivo comprimento e especifica-se o tipo de câmara usado, DV-NTSC ou DV-PAL. Por fim, o sistema encontra-se preparado para efectuar as medições pretendidas [3].
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 14 A seguir, qualquer medição pretendida, como ângulos, distâncias, etc., é determinada assinalando na imagem os pontos respectivos. Por exemplo, para medir uma distância assinala-se a posição inicial e a final e o Simi Twinner Pro calcula a distância envolvida [3].
3.3 Resultados Disponibilizados
O sistema permite [3] o cálculo de ângulos, distâncias e velocidades médias. Para facilitar a análise da postura de um dado indivíduo é permitida a visualização sobreposta de grelhas sobre a imagem adquirida.
O programa pode também mostrar duas sequências de vídeo simultaneamente, sobrepor imagens, alterar a velocidade de apresentação do vídeo, etc., facilitando assim a comparação entre dois movimentos em estudo.
É ainda possível a geração de relatórios com a sequência de uma selecção de imagens, com sequências de imagens sobrepostas, com as medições efectuadas, com os tempos correspondentes a cada quadro, etc.
O Simi Twinner Pro possui todas as funcionalidades base do Simi Motion.
4. Conclusão
Futuramente, o CRPG pretende analisar os dados cinemáticos e cinéticos do movimento de sujeitos com incapacidades músculo-esqueléticas, que serão apoiados pela informação recolhida da actividade muscular e da distribuição de pressões durante o movimento de marcha. Assim sendo, os módulos identificados como tendo maior interesse futuro para o CRPG são: EMG, 3D Kinematics, Inverse Dynamics, Insole Measurements e ainda completar as restantes funcionalidades do módulo Data Analysis and Report já existente.
O módulo Capture High Speed Control não será necessário porque basta usar câmaras DV para a análise clínica da marcha. Com uma câmara digital PAL, com resolução de 768x576 pixels e taxa de aquisição de 50 Hz, para a captura do movimento ao longo de 3 m, e tendo em conta que a velocidade de uma pessoa com limitação nos membros inferiores não ultrapassará os 2 m/s, entre cada captura ter-se-á um deslocamento de
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Daniela Sofia S. Sousa, João Manuel R. S. Tavares 15 cerca de 3,6 cm, considerando um tempo de captura de 0,002 s [2] cada pixel representa assim 3,9 mm. Crê-se que os respectivos erros não são significativos nos cálculos da biomecânica da marcha. Em [6] reafirma-se que a captura de dados para a análise clínica do movimento pode ser efectuada com câmaras DV.
A análise wavelet [5] é uma ferramenta poderosa para representar o sinal medido em electromiografia (EMG) numa combinação linear de funções, permitindo a separação dos sinais relativos a cada músculo. No entanto, esta análise poderá ser feita em Matlab com software disponível em domínio público [7], não sendo assim uma prioridade adquirir o módulo EMG Wavelet Analysis.
Bibliografia
[1] Simi Reality Motion Systems GmbH, www.simi.com, acedido em Fevereiro 2006.
[2] Simi Reality Motion Systems GmbH, Simi Motion Manual, 2006. [3] Simi Reality Motion Systems GmbH, Simi Twinner Pro Manual, 2006.
[4] High-speed and DV video, www.highspeed-video.com/, acedido em Fevereiro 2006.
[5] D. Moshou , I. Hostens, G. Papajoannou, H. Ramon, Wavelets and Self-Organising Maps in Electromyogram (EMG) Analysis, Laboratory of Kinesiology, Katholieke Universiteit Leuven, 2000.
[6] Ariel Dynamics, www.arielnet.com, acedido em Fevereiro 2006.
[7] Biomch-L Home, Wavelet analysis of EMG - Summary,
http://isb.ri.ccf.org/biomch-l/archives/biomchl2002-02/00001.html, acedido em Fevereiro 2006.
