Generische Modelle zur Bewegung von Vierbeinern
Abstract
In der Computergrafik wie auch in der Biomechanik ist Motion Capturing eine Standardtechnik geworden. Tierbewegungen wurden in unterschiedlichen Umgebungen aufgenommen und in biomechanischen Experimenten verwendet. Insbesondere erfährt die Wirbelsäulenbewegung im Moment besondere Aufmerksamkeit. Faktoren wie Krafttransfer von den Beinen in den Kopf und den Nacken, die die Bewegung beeinflussen, wurden noch nicht untersucht. Eine vergleichende Methode die unterschiedliche Wirbelsäulen untersucht, erlaubt komplexere und generellere theoretische Modelle zu erstellen. Diese bieten eine einheitliche Theorie der Mechanismen des Bewegungsapparates. Das langfristige Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, generische, datengetriebene und Biomechanik-basierte Methoden zu identifizieren die für die Aufnahme, Analyse und Synthese von Bewegungen vierbeiniger Säugetiere verwendet werden können. Die vielen Korrelationen und Schleifen in den Beziehungen dieser Aufgaben, sind von primärem Interesse im Bereich der Computergrafik, Biomechanik Forschung und Veterinärmedizin. Basierend auf der Hypothese, dass die Flexibilität der Wirbelsäule von essentieller Bedeutung für vierbeinige Bewegungen ist, wird die Entwicklung eines generischen vierbeinigen Bewegungsmodells das zentrale Ziel für das Gesamtprojekt sein. Die Untersuchung der gesamten Bewegung in Bezug auf Wirbelsäulenkrümmung und Flexibilität durch Modellierung kann die aktiven und passiven Beiträge der vierbeinigen Wirbelsäule quantifizieren. Die Veränderung von Parametern wie Krümmung und Flexibilität der Wirbelsäule wird daher Einfluss auf die Bewegungsmuster haben. Die Entwicklung eines solchen biomechanischen Modells ist notwendig, um die statische und dynamische Stabilität vollständig zu charakterisieren. Sobald diese grundlegende Beziehung zwischen spinaler Form und Funktion identifiziert wurde, können durch eine dynamische Simulation die Kräfte und Momente, die auf die Wirbelsäule in verschiedenen Formen im Schritt, Trab und Galopp wirken, quantifiziert werden. Eine relationale Datenbank wird angelegt, in der die im Rahmen des Projektes aufgenommenen Motion-Capture-Daten verschiedener Säugetier-Vierbeiner, die mit Hilfe von optischen Motion-Capture-Systemen, Beschleunigungssensoren und Video erfasst wurden, frei zur Verfügung gestellt werden. Die Genauigkeit der Modelle in der Darstellung der Reaktion auf die Kräfte bestimmt ihre Nützlichkeit für Anwendungen, wie die Reproduktion von Mechanismen, die mit einer bestimmten Reaktion verbunden sind. Die Optimierung solcher Systeme erfordert ein quantitatives Maß für die Genauigkeit. Daher werden Vergleiche der gemessenen Daten mit der Simulation der Bewegung unter Verwendung des in dieser Studie entwickelten generischen Modells, als auch mit alternativen Modellen durchgeführt. Schließlich ermöglicht dies eine Bewertung der Confidence, mit der eine bestimmte Genauigkeit unter definierten Bedingungen für das generische Modell erreicht werden kann.
Bewegung Modell Bioinformatik Tier
Publikationen
Novel Methods for Surface EMG Analysis and Exploration Based on Multi-Modal Gaussian Mixture Models.
Autoren: Vögele, AM; Zsoldos, RR; Krüger, B; Licka, T; Jahr: 2016
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Mitarbeiter*innen
Rebeka Zsoldos
Rebeka Zsoldos Ph.D.
rebeka.zsoldos@boku.ac.at
BOKU Projektleiter*in
15.02.2014 - 14.02.2017
BOKU Partner
Externe Partner
Veterinärmedizinische Universität Wien
Prof. Theresia F. Licka
Partner
AG Multimedia, Simulation, Virtuelle Realität; Computer Graphik, Institut für Informatik II.; Universität Bonn
Dr. Björn Krüger
Partner
AG Multimedia, Simulation, Virtuelle Realität; Computer Graphik, Institut für Informatik II.; Universität Bonn
Prof. Andreas Weber
Partner