优化MIMU安装位置的树在姿势估计,考虑到肌肉突起

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 人类运动分析分析
• 可穿戴式传感器技术

背景情况:

• 准确的姿势估计对于生物力学分析和临床应用至关重要.
• 磁性惯性测量单元 (MIMU) 的位置显著影响着姿势估计的准确性.
• 最佳的MIMU放置在树上,特别是考虑到解剖特征,需要进一步调查.

研究的目的:

• 为了确定MIMU在树上的最佳安装位置,以准确地估计姿势.
• 为了比较使用MIMU放置在常用的 (侧面,正面) 和建议的 (中) 位置的树姿势估计的准确性.
• 评估肌肉收缩和解剖结构对MIMU定向和姿势估计的影响.

主要方法:

• 进行比较的实验设计,涉及三种MIMU安装位置在上:侧侧,前侧和中侧部.
• 实验一:脚关节的足部背部曲和坐姿的放松,以评估因肌肉收缩而导致的MIMU方向变化.
• 实验2:行走分析,将基于MIMU的树姿势估计与光学运动捕捉进行比较,以评估不同安装位置的准确性.

主要成果:

• 由于肌肉收缩,中位置呈现出明显较小的方向变化 (80%的减少与背部曲期间的前相比).
• 中部腿位置实现了最高的姿势估计准确度,与前部位置相比,RMSE (根平均平方误差) 低13%.
• 在没有底层肌肉的中间骨上放置MIMU显示了对肌肉突起效应的敏感性降低.

结论:

• 中间腿位置被确定为MIMU安装在腿部的最佳位置,以获得更高的姿势估计准确度.
• 在中部骨上安装MIMU可以最大限度地减少与肌肉活动和解剖学变异相关的错误.
• 这一发现有助于提高基于可穿戴传感器的运动分析在各种应用中的可靠性.