Využití odhadu postury v obraze pro telerehabilitaci

Abstract

Stárnoucí populace a nynější koronavirová pandemie urychlily potřebu snadno použitelných a cenově přijatelných telerehabilitačních služeb. Systémy, které odhadují pozici těla, jsou založené na počítačovém vidění a jsou perspektivní pro rehabilitační aplikace. Umožňují analýzu a kontrolu cvičení klientů, čímž snižují jejich potřebu osobně navštěvovat fyzioterapeuty. Open-Pose je jedním z takových systémů, který zpracovává každý příchozí snímek z videa, následně lokalizuje klouby lidského těla, které reprezentují klíčové body. Cílem této studie je prokázat vliv zpětné vazby na výkon cvičící osoby. Za tímto účelem byl proveden experiment, ve kterém 18 účastníků cvičilo před kamerou a získávalo vizuální zpětnou vazbu na obrazovce počítače. Zpětná vazba byla poskytována detekčním systém Open- Pose a speciální aplikací v reálném čase. Vliv zpětné vazby na výkon cvičícího byl následně prokázán po srovnání výsledků, kdy účastníci prošli jak cvičením, kdy dostávali zpětnou vazbu a kdy nikoliv. Naměřená data byla vyhodnocena pomocí programu MATLAB®, The MathWorks, Inc., Natick, MA) a dotazníku, ve kterém účastníci anonymně odpovídali na své zkušenosti s aplikací zpětné vazby. Získané výsledky potvrzují, že mezi jednotlivými variantami zpětné vazby nebyla nalezena statistická významnost v metrice vzdálenosti keypointů mezi cvičícím a cvičitelem. Avšak odpovědi z dotazníku ukázaly, že dotazovaní byly ochotnější cvičit se zpětnou vazbou.

The aging population and the recent corona pandemic have accelerated the need for easy-to-use and cost-effective telerehabilitation services. Computer vision-based pose estimation systems are promising for rehabilitation applications, as they enable the analysis and supervision of clients’ exercises and reduce clients’ need for visiting physiotherapists in person. Open-Pose is one of the computer vision-based pose estimation systems that processes each incoming frame from the video to localize human body joints, also known as key points. This study aims to demonstrate the effect of feedback on exercise performance. For this purpose, the experiment was designed in which 18 participants exercise in front of a camera and get three different visual feedback modes on the computer screen. The visual feedback was provided by the Open-Pose detection system and a special real-time application. In this study, the effect of feedback on exercise performance was shown by comparing exercises with feedback and without feedback. The measured data was evaluated by MATLAB®, The MathWorks, Inc., Natick, MA). In addition, a questionnaire in which participants responded anonymously about their experience with the feedback application was evaluated. Statistical differences were not found in the computed trainer and trainee distance between the feedback mode. However, the responses from the questionnaire showed that subjects were more willing to exercise with feedback.