Recognition of Forward Head Posture Through 3D Human Pose Estimation With a Graph Convolutional Network: Development and Feasibility Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Prolonged improper posture can lead to forward head posture (FHP), causing headaches, impaired respiratory function, and fatigue. This is especially relevant in sedentary scenarios, where individuals often maintain static postures for extended periods-a significant part of daily life for many. The development of a system capable of detecting FHP is crucial, as it would not only alert users to correct their posture but also serve the broader goal of contributing to public health by preventing the progression of chronic injuries associated with this condition. However, despite significant advancements in estimating human poses from standard 2D images, most computational pose models do not include measurements of the craniovertebral angle, which involves the C7 vertebra, crucial for diagnosing FHP. OBJECTIVE: Accurate diagnosis of FHP typically requires dedicated devices, such as clinical postural assessments or specialized imaging equipment, but their use is impractical for continuous, real-time monitoring in everyday settings. Therefore, developing an accessible, efficient method for regular posture assessment that can be easily integrated into daily activities, providing real-time feedback, and promoting corrective action, is necessary. METHODS: The system sequentially estimates 2D and 3D human anatomical key points from a provided 2D image, using the Detectron2D and VideoPose3D algorithms, respectively. It then uses a graph convolutional network (GCN), explicitly crafted to analyze the spatial configuration and alignment of the upper body's anatomical key points in 3D space. This GCN aims to implicitly learn the intricate relationship between the estimated 3D key points and the correct posture, specifically to identify FHP. RESULTS: -score (macro) of 77.54%, compared to the baseline feedforward neural network (FFNN) model's 75.88%. Specifically, the GCN model showed a more balanced precision and recall between the classes, suggesting its potential for better generalization in FHP detection across diverse postures. Meanwhile, the baseline FFNN model demonstrates a higher precision for FHP cases but at the cost of lower recall, indicating that while it is more accurate in confirming FHP when detected, it misses a significant number of actual FHP instances. This assertion is further substantiated by the examination of the latent feature space using t-distributed stochastic neighbor embedding, where the GCN model presented an isotropic distribution, unlike the FFNN model, which showed an anisotropic distribution. CONCLUSIONS: Based on 2D image input using 3D human pose estimation joint inputs, it was found that it is possible to learn FHP-related features using the proposed GCN-based network to develop a posture correction system. We conclude the paper by addressing the limitations of our current system and proposing potential avenues for future work in this area.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».