モーションキャプチャを応用した歯磨き動作の解析およびコンピュータ支援指導法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370713
• Research Institution: Kyushu Dental College
• Principal Investigator: 内藤 徹 九州歯科大学, 歯学部, 助手 (10244782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 聖二 九州工業大学, 工学部, 教授 (90128116) ; 横田 誠 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (40107298) ; 日高 理智 九州歯科大学, 歯学部, 助手 (80118091) ; 金 亨燮 九州工業大学, 工学部, 助手 (80295005)
• Keywords: モーションキャプチャ / 動作解析 / コンピュータ支援指導 / ブラッシング / 口腔清掃 / 歯周疾患

Research Abstract

我々は以前より、モーションキャプチャ法をさまざまな運動解析に応用し、歯磨き動作、歩行動作、負荷作業動作、バスケットボールの動作等の解析に有用な結果を得てきた。しかしながら、これまでの方法は、キャプチャされたモーションの3次元モデル化は十分行えるが、対象に取り付けたマーカ(特徴点)のビデオ映像からの抽出と追跡の自動化が難しく、それらの処理はこれまで手作業または半自動で行っていた。その結果、システムはオフライン動作となり、モーションキャプチャによる3次元モデル化作業は相当の時間を要し、臨床現場に即したものとはなり得なかった。この問題を解決するために、平成14年度は特徴点の自動抽出および自動追跡を行うアルゴリズムを含んだシステムへの改良と臨床応用への可能性の追及を行った。特徴点にはカラーマーカを用い、動作をキャプチャしたビデオ映像の初期フレームから、しきい値処理によってマーカの自動抽出を行い、抽出されたマーカの次のフレームでの位置を、同一フレーム上のマーカ間距離を使って定義される正規化相関関数を用いて、現在のフレーム上のマーカと次のフレーム上のマーカ間で関数値が最大となる対応関係を求め、そのときの対応関係によって、現在のフレームと次のフレームのマーカの対応を決定し、これを反復してマーカの自動追跡を可能にすることができた。特徴点の自動抽出および自動追跡法の開発によって、モーションキャプチャシステムのオンライン化を実現した。そのため、モーションのキャプチャから3次元モデル化まで、従来システムよりもはるかに迅速なシステムが可能になり、臨床に即した動作解析が可能になった。次年度は、歯磨き動作の臨床サンプリングを行い、数値解析による動作の良否の判定アルゴリズムの開発を進める予定である。

Research Products

• [Publications] Tan, J.K., Uchinoumi, M., Ishikawa, S: "On recovering shape of non-rigid objects employing a remote motion capture system"Proc. of SICE Annual Conference. 19.2. 1308-1313 (2002)
• [Publications] 田房友典, タン ジュークイ, 石川聖二: "広範囲の運動の三次元復元と解析法"画像電子学会誌. 31.6. 1175-1182 (2002)
• [Publications] Tou, K.Tan, J.K., Ishikawa, S., Naito, T., Yokota, M: "Development of a remote motion capture system"IMAGE. (印刷中). (2003)