Joint angle estimation during shoulder abduction exercise using contactless technology
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Tele-rehabilitation, also known as tele-rehab, uses communication technologies to provide rehabilitation services from a distance. The COVID-19 pandemic has highlighted the importance of tele-rehab, where the in-person visits declined and the demand for remote healthcare rises. Tele-rehab offers enhanced accessibility, convenience, cost-effectiveness, flexibility, care quality, continuity, and communication. However, the current systems are often not able to perform a comprehensive movement analysis. To address this, we propose and validate a novel approach using depth technology and skeleton tracking algorithms. METHODS: Our data involved 14 participants (8 females, 6 males) performing shoulder abduction exercises. We collected depth videos from an LiDAR camera and motion data from a Motion Capture (Mocap) system as our ground truth. The data were collected at distances of 2 m, 2.5 m, and 3.5 m from the LiDAR sensor for both arms. Our innovative approach integrates LiDAR with the Cubemos and Mediapipe skeleton tracking frameworks, enabling the assessment of 3D joint angles. We validated the system by comparing the estimated joint angles versus Mocap outputs. Personalized calibration was applied using various regression models to enhance the accuracy of the joint angle calculations. RESULTS: The Cubemos skeleton tracking system outperformed Mediapipe in joint angle estimation with higher accuracy and fewer errors. The proposed system showed a strong correlation with Mocap results, although some deviations were present due to noise. Precision decreased as the distance from the camera increased. Calibration significantly improved performance. Linear regression models consistently outperformed nonlinear models, especially at shorter distances. CONCLUSION: This study showcases the potential of a marker-less system, to proficiently track body joints and upper-limb angles. Signals from the proposed system and the Mocap system exhibited robust correlation, with Mean Absolute Errors (MAEs) consistently below [Formula: see text]. LiDAR's depth feature enabled accurate computation of in-depth angles beyond the reach of traditional RGB cameras. Altogether, this emphasizes the depth-based system's potential for precise joint tracking and angle calculation in tele-rehab applications.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».