고주파 적외선 모션 캡처는 빠른 해부학적 변화를 정확하게 매핑하는 데 필요한 높은 공간 해상도를 제공하기 때문에 하지 추적에 필수적입니다. 다수의 고정밀 카메라를 사용하여 반사 마커를 추적함으로써 연구자들은 최소한의 오차로 신체 분절 및 관절 각도의 정확한 좌표를 캡처할 수 있습니다.
이 시스템의 중요한 가치는 운동학적 좌표와 힘판 데이터를 동기화하는 능력에 있습니다. 이러한 통합을 통해 3D 디지털 모델을 구축할 수 있으며, 움직임 중 동적 관절 스트레스를 정밀하게 계산할 수 있습니다.
고충실도 운동학 달성
하지의 생체 역학을 이해하려면 단순한 비디오 관찰만으로는 부족합니다. 정량화 가능하고 고해상도 데이터가 필요합니다.
다중 카메라 삼각 측량을 통한 정밀도
적외선 시스템은 캡처 영역 주위에 배치된 여러 대의 카메라를 사용합니다. 여러 각도에서 반사 마커를 감지함으로써 시스템은 높은 공간 해상도로 3D 위치를 계산하여 피험자의 움직임에 대한 디지털 프레임워크를 만듭니다.
해부학적 랜드마크 매핑
뒤꿈치 또는 첫 번째 및 다섯 번째 중족골지절 관절과 같은 특정 해부학적 랜드마크에 반사 마커가 부착됩니다. 이를 통해 시스템은 단순한 일반적인 움직임이 아닌 특정 신체 분절의 공간적 위치를 정의할 수 있습니다.
3D 디지털 모델 구축
마커의 좌표 데이터를 사용하여 소프트웨어는 하지 또는 신발의 가상 모델을 재구성합니다. 이 재구성은 발 움직임 궤적 및 보행 특성에 대한 업계 표준 기본 데이터를 제공합니다.
움직임을 생체 역학적 부하와 연결
이러한 정교한 시스템을 사용하는 주된 이유는 사지가 어떻게 움직이는지 보는 것뿐만 아니라 사지에 작용하는 힘을 이해하는 것입니다.
질량 중심(COM) 추적
시스템은 질량 중심 궤적을 정밀하게 매핑할 수 있습니다. 정확한 COM 추적은 균형, 안정성 및 이동 효율성을 분석하는 데 기본입니다.
힘판과의 통합
고주파 적외선 시스템은 힘판과 완벽하게 동기화되도록 설계되었습니다. 카메라는 *움직임*(운동학)을 캡처하는 반면, 힘판은 *지면 반력*(운동 역학)을 캡처합니다.
동적 관절 스트레스 계산
사지 분절의 3D 위치와 힘 데이터를 결합함으로써 연구자들은 관절 스트레스의 동적 변화를 분석할 수 있습니다. 이는 부상 예방 연구, 재활 모니터링 및 신발 디자인에 중요합니다.
제약 조건 이해
적외선 시스템은 실험실 작업에 대해 뛰어난 정밀도를 제공하지만 한계가 없는 것은 아닙니다. 어디에서 뛰어나고 어디에서 실패하는지 이해하는 것이 중요합니다.
환경 민감성
이 시스템은 빛 반사에 의존하며 일반적으로 통제된 실험실 환경으로 제한됩니다. IMU 기반 슈트와 달리 적외선 카메라는 실외 조명 조건, 그림자 또는 나무와 같은 물리적 장애물의 영향을 받을 수 있습니다.
시선 요구 사항
카메라가 추적하려면 마커를 "봐야" 하므로 가려짐이 위험합니다. 사지가 카메라 시야에서 마커를 차단하면 데이터 공백이 발생할 수 있지만, 관성 센서(IMU)는 시선이 필요하지 않습니다.
실험에 대한 올바른 선택
기술 선택은 특정 환경과 필요한 데이터의 세분화 수준에 따라 결정되어야 합니다.
- 정밀한 관절 스트레스 분석이 주요 초점이라면: 통제된 실험실 환경에서 내부 부하를 정확하게 계산하기 위해 힘판과 동기화된 고주파 적외선 시스템을 사용하십시오.
- 현장 기반 인체 공학이 주요 초점이라면: IMU가 장착된 고정밀 모션 캡처 슈트를 사용하여 가려짐 문제 없이 복잡한 실외 환경에서 전신 궤적을 캡처하십시오.
궁극적으로 관절 부하가 요인인 하지의 상세한 생체 역학 프로파일링의 경우 고주파 적외선 캡처가 확실한 도구로 남아 있습니다.
요약 표:
| 기능 | 고주파 적외선 시스템 | IMU 기반 캡처 슈트 |
|---|---|---|
| 최적 사용 사례 | 실험실 기반 관절 스트레스 분석 | 현장 기반 인체 공학/실외 |
| 데이터 정밀도 | 높은 공간 해상도 (3D 좌표) | 방향 및 가속도 |
| 동기화 능력 | 힘판과의 직접 통합 | 제한된 운동 역학 동기화 |
| 요구 사항 | 명확한 시선 필요 | 시선 불필요 |
| 출력 | 정밀한 3D 디지털 골격 모델 | 전신 움직임 궤적 |
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참고문헌
- Noor Arifah Azwani Abdul Yamin, Hiroshi Takemura. Correlation between Postural Stability and Lower Extremity Joint Reaction Forces in Young Adults during Incline and Decline Walking. DOI: 10.3390/app132413246
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