Segments/pt

O modelo do Visual3D consiste de um conjunto de segmentos rígidos, cada um correspondente a um segmento do corpo (maior estrutura óssea) do indivíduo ao qual o movimento está sendo estudado.Nós usamos o termo modelo do segmento e segmento do corpo quando é necessário distinguir entre o segmento conceitual/matemático do modelo do Visual3D e do segmento físico do corpo correspondente ao indivíduo. Muitas das vezes, nós iremos dizer apenas segmento quando a distinção é clara no contexto.

A posição instantânea e orientação de todos os segmentos é chamada pose do segmento. A função central do Visual3D é transladar a posição dos alvos-marcas (como reportado pelo sistema de rastreamento de movimento) na pose do modelo correspondente. Dois fatores complicam este processo:

O sistema de rastreamento de movimento não rastrea os segmentos; rastrea as marcas alvos fixas nos vários pontos escolhidos no ou próximo do corpo do indivíduo. Os segmentos são definidos pelas (entre outras coisas) sus proximidades distal e final, as quais estão localizadas dentro do corpo, mas marcas alvos são geralmente colocadas externas ao corpo.

Para lidar com esta complicação, Visual3D faz uso da noção do sistema relativo de coordenadas (usualmente chamado simplesmente sistema de coordenadas do segmento ou SCS). A idéia é, embora o aparato de rastreamento de marca reporta a posição das marcas pelo laboratório ou coordendas LCS, e em geral todas as marcas estão movendo, é seguro assumir que as marcas alvos movem com o segmento do corpo as quais elas estão fixadas, por exemplo, cada coordenadas de marcas no seu sistema próprio de coordenada (SCS) não muda durante o movimento. Contando que pelo menos três marcas sejam fornecidas, não posicionadas em uma linha, e rastreadas para cada segmento do corpo, Visual3D terá informação suficiente para determinar a pose do modelo.

Para lidar com a segunda complicação, Visual3D permite você definir a relação espacial precisa entre cada proximidade distal e proximal do segmento e a posição das marcas alvos. Este processo é normalmente facilitado capturando a posição de marcas de calibração extras posicionadas em pontos que, embora não adequados para uso no rastreamento do movimento, fornecem informação clara sobre a localização dos centros das articulações dentro do corpo. Note que a escolha de onde e como colocar as marcas alvos é sozinho um assunto importante.

A ilustração acima mostra o que você deve ver quando definir apenas um segmento—a coxa direita. A imagem gráfica, a qual foi ampliada na região direita da coxa, revela 3 marcas de calibração (amarelo) as quais são usadas para definir as proximidades distal e proximal do segmento da coxa direita. Na proximidade proximal (em cima), a posição da marca (quadril direito) é usada com um raio de 0.081m (medido no laboratório para o primeiro indivíduo) para definir a proximidade proximal do segmento. Na proximidade distal, tanto as marcas medial e lateral do joelho (RMK, RLK) estão disponíveis, e juntas definem tanto a proximidade distal e o raio distal do segmento da coxa. Para as computações relacionadas de massa e momento-o segmento é modelado como um cone truncado (esta é um dos vários detalhes que você fornece na guia Segment Properties) e então ambos o raio proximal e distal são necessários.

Segmentos

Standard Anatomical Conventions

A ferramenta do Visual3D model-building usa terminologia médica padrão para definir a localização e configurações dos segmentos.

Default Segment Names

Visual3D fornece ferramentas de modelos gerais que permitem a criação de qualquer segmento rígido. Por conveniência, nós pré-definimos as propriedades de segmentos comuns, como o pé, coxa e etc. A propriedade desses segmentos estão explícitas, e o usuário pode modificar as propriedades.

Default Joint Names

Visual3D cria articulações automaticamente para os padrões de segmentos.

Visual3D contém um número padrão de nomes de segmentos que são fornecidos para a conveniência do usuário. Estes segmentos padrões contém a geometria, as propriedades inerciais e o modelo em forma de fio do segmento. Os usuários que criam seus próprios nomes de segmentos precisam adicionar essa informação na guia segment properties no modo Model Builder.

Virtual Segments

Nós crescemos acostumados a referir Kinematic Only Segments como segmentos virtuais (Virtual Segments). O critério de definição para distinguir um segmento virtual de outro segmento em Visual3D é que estes segmentos não são incluídos nos cálculos de dinâmica inversa (Inverse Dynamics). Esses segmentos não podem ser assinalados a forças externas e não terão articulações criadas nas proximidades distal e proximal.

Constructing the Segment Coordinate System

Marker Sets

Visual3D pode criar um modelo à partir de qualquer marca, mas existem algumas sugestões.

Model Metrics

Modelo métrico são valores estáticos que podem ser usados como parâmetros na definição de segmentos e marcas.

Esses valores métricos incluem a massa (MASS) e altura (HEIGHT) do indivíduo, valores do raio proximal e distal do segmento que são computados durante a construção dos segmentos.

Usando o modelo métrico numa expressão

Usando o raio distal computado de um segmento como o rádio proximal para outro segmento. O modelo métrico pode ser representado como expressões e armazenados nos dados métricos do indivíduo (subject data/metrics).

Segment Properties

As propriedades dos segmentos incluem as propriedades inerciais do segmento e suas decorações:

Pelve

Existem várias maneiras de como definir o segmento em Visual3D, o que significa que existem várias maneiras de definir o segmento pelve.

Visual3D Pelvis

A pelve no Visual3D refere a um segmento pélvico definido como segmento padrão no Visual3D segments. Marcas na crista ilíaca definem a proximidade proximal do segmento. Marcas no trocânter maior definem a proximidade distal do segmento. O comprimento do segmento da pelve é definido como a distância da proximidade proximal à distal.

Coda Pelvis

A pelve CODA refere-se ao modelo do segmento da pelve usado por Charnwood Dynamics que eles solicitam que nós implementemos. O segmento da pelve é definido usando localizações anatômicas da ASIS (Espinha Ilíaca Ântero Superior) e a PSIS (Espinha Ilíaca Póstero Superior). Essas marcas são protuberâncias ósseas nos ossos da pelve que podem ser palpadas na maioria (mas não todos) indivíduos.

Create CODA pelvis relative to anatomical landmarks

O sistema de coordenadas para a pelve CODA é o ponto médio entre as marcas ASIS. As marcas anatômicas são atualmente posterior as marcas na ASIS porque o sistema de captura de movimento rastrea o centro da marca.

Esse é um erro modesto, mas pode ser corrigido criando-se marcas que são posteriores as marcas na ASIS pelo raio da marca do sistema de captura.

Helen Hayes (Davis) Pelvis

A pelve Helen Hayes refere-se ao modelo de segmento pélvico definido por Davis et. at. (1991) e usado por muitos fabricantes, incluindo o modelo VCM da Vicon. O segmento da pelve é definido usando posições anatômicas da ASIS (Espinha Ilíaca Ântero Superior) e o ponto médio entre a PSIS (Espinha Ilíaca Póstero Superior) comumente referida como a marca do Sacro. Essas marcas são protuberâncias ósseas no osso da Pelve que podem ser palpadas na maioria (mas não em todos) os indivíduos.

Pelvis Animation Models (obj, v3g, wrl)

Existem dois arquivos obj usados para animar os ossos da pelve.

Normalizing the Pelvis Angle

Normalizando o Ângulo do Segmento da Pelve. A pelve Coda e Helen Hayes estão inclinadas para frente aproximadamente 20 graus da horizontal. Para descrever a orientação da pelve ou para descrever o ângulo articular do quadril, é sempre conveniente definir o ângulo da pelve que tem um plano frontal paralelo ao chão (por exemplo, um segmento vertical com uma inclinação zero).

Thigh

Thigh using Greater Trochanter

Definindo o segmento da coxa usando o trocânter maior como a marca proximal-lateral.

Using the Knee Alignment Device

Segment : Construindo o segmento Direito da Coxa usando o KAD. O dispositivo de alinhamento do joelho é manufacturado pelo Laboratório de Sistemas de Movimento e é descrito aqui [motion lab systems].

Shank

Example: Shank

Foot

Orthotrack Foot

Esqueleto não parece correto?

Eu imagino que você deve estar estimando aonde a superfície da plataforma deve ser baseada na grade de ossos do segmento do pé; você não deveria confiar nos ossos. Os ossos são definidos relativo ao sistema de coordenadas do segmento e escalados uniformemente em todas as direções do comprimento do segmento.

Para sistemas de coordenadas de segmentos que são colineares com o longo eixo do segmento, o escalonamento funciona bem. Para o pé, entretanto, o sistema de coordenadas do segmento é usualmente definido à partir do ponto médio das marcas do tornozelo ao ponto médio dos metatarsos distalmente. À medida que o comprimento do segmento muda a orientação do modelo do pé irá mudar, de forma que o modelo parece bom para alguns indivíduos e não tão bom para outros indivíduos. A grade modelo não é dado, portanto você pode modificar a orientação da grade do modelo, de forma que a animação "fica melhor" sem afetar os dados.

Trunk

Example: Trunk

Upper Arm

Upper Arm And Forearm

Forearm

Upper Arm And Forearm

Other Objects

Construindo uma Caixa

1. um marca de rastreamento foi fixada na caixa.
2. a caixa irá rodar quando for elevada pelo indivíduo.
3. a caixa foi omitida da coleta estática

Examples

Rotate a segment coordinate system

Rodando o sistema de coordenadas do segmento no seu eixo longo.

Example: Missing Tracking Marker in Static Trial

O seguinte exemplo é artificial, mas acontece.

Considere o seguinte segmento da coxa direita construído usando as marcas estáticas RPPT, RAPT, RPDT e RADT. Essas marcas de rastreamento são salvas num arquivo modelo (template), mas para o próximo indivíduo a coleta estática está faltando a marca RAPT. Se o arquivo modelo é aplicado nessa coleta, o segmento da coxa direita não será construído.

A solução óbvia para esse problema é simplesmente remover a marca RAPT como marca de rastreamento, mas terá algumas ocasiões que as 3 marcas restantes estarão ausentes em muitos arquivos de movimento por causa de oclusão. A solução é substituir a marca de rastreamento que falta com uma marca que é colocada no local esperado.