レトロリフレクティブマーカーは、モーションキャプチャシステムにおける精密な光学アンカーとして機能します。特定の解剖学的ランドマークに配置することで、赤外線カメラがリアルタイムで空間座標を識別できるようになり、人間の物理的な動きを効果的にデジタルデータに変換します。
6自由度（6 DoF）運動モデルの構築を可能にすることで、これらのマーカーは、ウェアラブルテクノロジーの機能性と快適性を客観的に評価するために必要な高次元の定量的データを提供します。
テクノロジーの仕組み
赤外線カメラとの相互作用
これらのマーカーの主な機能は、赤外線光を光源に直接反射することです。
これにより、モーションキャプチャカメラは被写体の皮膚や衣服を無視し、データ収集に必要な主要な解剖学的部位のみを分離することができます。
空間座標の生成
カメラによって識別されると、マーカーは3D空間での正確な位置データを提供します。
このプロセスはリアルタイムで行われ、動き中の被写体の体の各部分の正確な位置を表す座標ストリームが作成されます。
生体力学モデルの構築
6自由度（6 DoF）の確立
マーカーから収集された空間データは、6 DoFモデルを構築するために使用されます。
このモデルは、並進（軸に沿った移動）と回転（軸周りの移動）を考慮し、体が空間をどのように移動するかを完全に数学的に表現します。
四肢セグメントの追跡
複数の解剖学的ポイントにマーカーを配置することで、システムは四肢セグメント全体の相対的な動きを追跡できます。
この詳細な追跡は、単純な点から点への動きだけでなく、複雑な生体力学を理解するために不可欠です。
ウェアラブル製品テストへの応用
製品機能の定量化
膝サポーターや安全靴などの製品では、マーカーはデバイスが意図したとおりに機能しているかどうかを判断するのに役立ちます。
関節の角度と安定性に関する定量的データを提供し、評価プロセスから推測を排除します。
生体力学を通じた快適性の評価
快適性は主観的なことが多いですが、マーカーデータは快適性と特定の運動パターンを相関させることができます。
歩行や四肢の使用の変化を分析することで、エンジニアは時間の経過とともにユーザーの不快感につながる生体力学的な制限を特定できます。
制約の理解
正確な配置の要件
6 DoFモデルの精度は、解剖学的ランドマークへのマーカーの正しい配置に完全に依存します。
マーカーが下の骨に対してわずかにずれて配置されている場合、結果のデータは四肢の実際の動きを誤って表します。
視線制限
このシステムは赤外線カメラに依存しているため、マーカーは常にカメラから見える必要があります。
複雑な動き中にウェアラブル製品や四肢がマーカーを覆ってしまうと、システムはそのセグメントの追跡を失い、データにギャップが生じる可能性があります。
テストプロトコルへの適用
主な焦点が製品検証の場合：
- 正確な機能データをキャプチャするために、ウェアラブルがサポートするように設計された特定の関節セグメントにマーカーが配置されていることを確認してください。
主な焦点がユーザーの快適性の場合：
- 6 DoFモデルを使用して、ウェアラブルが自然な動きを制限していることを示す不自然な補償または非対称な動きを探してください。
主な焦点が高忠実度データの場合：
- 動的な動き中にレトロリフレクティブマーカーの視認性を維持するために、使用するカメラの数を最大化してください。
信頼性の高い生体力学テストは、動きを追跡するだけでなく、これらのマーカーを使用して人間の生理機能の数学的に正確なモデルを構築することにかかっています。
概要表：
| 特徴 | モーションキャプチャにおける機能 | ウェアラブルテストへの影響 |
|---|---|---|
| レトロリフレクション | IR光をカメラに反射する | 皮膚/衣類から主要な解剖学的部位を分離する |
| 3D座標 | リアルタイムの空間データを生成する | 関節角度と安定性の客観的な指標を提供する |
| 6 DoFモデリング | 並進と回転をマッピングする | 四肢セグメントの動きの高忠実度分析を可能にする |
| 解剖学的アンカー | 特定の骨格ランドマークをマークする | 物理的な動きとデジタル生体力学データを相関させる |
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参考文献
- Katerina Doslikova, Michael J. Callaghan. The effects of a sleeve knee brace during stair negotiation in patients with symptomatic patellofemoral osteoarthritis. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2023.106137
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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