Analysis of human motion with vision systems: kinematic and dynamic parameters estimation

This work presents a multicamera motion capture system able to digitize, measure and analyse the human motion. Key feature of this system is an easy wearable garment printed with a color coded pattern. The pattern of coloured markers allows simultaneous reconstruction of shape and motion of the subject. With the information gathered we can also estimate both kinematic and dynamic motion parameters. In the framework of this research we developed algorithms to: design the color coded pattern, perform 3D shape reconstruction, estimate kinematic and dynamic motion parameters and calibrate the multi-camera system. We paid particular attention to estimate the uncertainty of the kinematics parameters, also comparing the results obtained with commercial systems. The work presents also an overview of some real-world application in which the developed system has been used as measurement tool.

In questo lavoro viene presentato un sistema mutlicamera per la misura e digitalizzazione del moto umano. Caratteristica peculiare di questo sistema è l’indumento che deve essere indossato dal soggetto del quale si vuole ricostruire il moto. Su tale indumento è stampato un pattern di marker colorati che permette simultaneamente una digitalizzazione della forma e del moto del soggetto. Con queste informazioni è possibile ottenere una misura dei parametri cinematici e dinamici del moto umano. Nel corso della ricerca sono stati sviluppati algoritmi per: la realizzazione del pattern di marker colorati, la ricostruzione di forma, l’analisi dei parametri cinematici e dinamici del moto e la calibrazione del sistema stesso. Particolare attenzione è stata dedicata alla analisi dell’incertezza della misura dei parametri cinematici e la comparazione con sistemi commerciali. Vengono inoltre presentati alcuni progetti in cui il sistema realizzato è stati utilizzato come strumento di misura.