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Enregistrement W4391609218 · doi:10.36950/2024.2ciss047

Optimizing wearable motion tracking by assessing sagittal joint angle accuracy with minimal sensor use

2024· article· en· W4391609218 sur OpenAlexaff
Brett C. Hannigan, Mohamed Elgendi, Gholami Mohsen, Carlo Menon

Notice bibliographique

RevueCurrent Issues in Sport Science (CISS) · 2024
Typearticle
Langueen
DomainePsychology
ThématiqueErgonomics and Musculoskeletal Disorders
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWearable computerTracking (education)Sagittal planeJoint (building)Computer scienceComputer visionMatch movingMotion (physics)Artificial intelligenceMotion sensorsEngineeringMedicinePsychologyEmbedded system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction Wearable motion tracking technology often focuses on reducing the number of sensors to simplify design and lower costs. Research has shown that single IMUs can reconstruct leg kinematics (Gholami et al., 2020; Hossain et al., 2022; Lim et al., 2020) and ground reaction forces (Jiang et al., 2020) effectively. Additionally, model-based methods have demonstrated the feasibility of using fewer gyroscopes to estimate stride length and motion range in healthy individuals and patients with coxarthritis (Salarian et al., 2013). In this study, we aim to assess the precision of sagittal joint angle estimations using strain sensors while minimizing sensor count. Methods We conducted a study with ten participants based on our previous work that involved collecting single-leg treadmill running data to monitor lower limb joint angles with piezoresistive strain sensors. Subjects ran on an instrumented treadmill at 8-10 km/h, wearing athletic pants embedded with nine strain sensors located on the hip, knee, and ankle. Optical motion capture provided reference kinematics. Our prior research achieved less than 1.5° error in the sagittal plane using a machine-learning approach. The current study explores the extent to which sensor reduction is possible without meaningful loss of accuracy. Three evaluation measures were used for assessment: Pearson correlation, dynamic time warping, and root-mean-squared error. Results The results from our correlation analysis will be used to develop a model that optimally balances between accuracy and minimizing the number of sensors. This has practical implications in sports science, where athletes could benefit from less intrusive and more comfortable performance monitoring, and in healthcare, for remote monitoring of patients with mobility issues. References Gholami, M., Napier, C., & Menon, C. (2020). Estimating lower extremity running gait kinematics with a single accelerometer: A deep learning approach. Sensors, 20(10), Article 2939. https://doi.org/10.3390/s20102939 Hossain, M. S., Bin, Dranetz, J., Choi, H., & Guo, Z. (2022). DeepBBWAE-Net: A CNN-RNN based deep superlearner for estimating lower extremity sagittal plane joint kinematics using shoe-mounted IMU sensors in daily living. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(8), 3906-3917. https://doi.org/10.1109/jbhi.2022.3165383 Jiang, X., Napier, C., Hannigan, B., Eng, J. J., & Menon, C. (2020). Estimating vertical ground reaction force during walking using a single inertial sensor. Sensors, 20(15), Article 4345. https://doi.org/10.3390/s20154345 Lim, H., Kim, B., & Park, S. (2020). Prediction of lower limb kinetics and kinematics during walking by a single IMU on the lower back using machine learning. Sensors, 20(1), Article 130. https://doi.org/10.3390/s20010130 Salarian, A., Burkhard, P. R., Vingerhoets, F. J. G., Jolles, B. M., & Aminian, K. (2013). A novel approach to reducing number of sensing units for wearable gait analysis systems. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 60(1), 72–77. https://doi.org/10.1109/TBME.2012.2223465

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,052
Tête enseignante GPT0,370
Écart entre enseignants0,319 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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