传感器对细分校准方法的可行性研究,以增强上肢运动分析,使用基于IMU的系统用于临床和家庭环境
Alessandra Favata1,2, Arnau Marzabal-Gatell1, Josep M Font-Llagunes1,2
1Department of Mechanical Engineering and Institute for Research and Innovation in Health (IRIS), Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), Barcelona, Spain.
PloS one
|October 24, 2025
概括
对于惯性测量单位 (IMU) 来说,一种新的基于图像的校准方法简化了上肢运动分析. 这种方法在临床和家庭环境中提高了准确性,使IMU技术更容易获得动力学评估.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 康复工程 康复工程
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 惯性测量单位 (IMU) 为上肢动力学评估提供了传统临床尺度的可行替代方案.
- 精确的传感器到分段校准对于可靠的IMU数据至关重要,但对于临床和家庭使用通常是复杂的.
研究的目的:
- 为了验证一个用户友好的,基于图像的传感器到分段校准方法,用于IMU在上肢的上下文.
- 将拟议的校准方法的准确性与既有技术进行比较.
主要方法:
- 十个健康的受试者执行日常活动,而上肢动力学被捕获使用光电子系统和基于IMU的系统.
- 应用和比较了四种不同的传感器到分段校准方法,包括基于图像的新方法.
- 使用根平均平方偏差 (RMSD) 和交叉相关性 (XCORR) 的指标量化精度.
主要成果:
- 基于图像的校准方法证明了肩关节旋转的高精度 (RMSD < 15°,XCORR > 0.75).
- 所有测试的校准方法,包括拟议的方法,都提供了精确的肘部关节旋转测量 (RMSD < 15°,XCORR > 0.95).
- 与传统的校准技术相比,这种新方法提高了上肢运动数据的准确性.
结论:
- 提出的基于图像的校准方法是准确的,并适合临床和家庭环境,因为它的简单性.
- 这种方法提高了使用IMU用于可访问和可靠的上肢动力学评估的可行性.
