Histoire de l’analyse phot/vidéo en BM
Georges Demenÿ (1850–1917)
Photographe, inventeur et précurseur du cinéma, gymnaste français
d’origine hongroise considéré comme le fondateur de l’éducation physique scientifique.
Étienne-Jules Marey (1830 - 1904)
Médecin, physiologiste et un inventeur français.
Edward James Muggeridge, (1830 - 1904)
Photographe britannique, renommé pour ses décompositions photographiques du mouvement. Travaux portant sur la « description de la locomotion animale »
Définitions
- Analyse du mouvement
- Systèmes d’analyse du mvt
- Cinématique
Analyse du mouvement ;
« mesure et analyse du mvt d’un corps »
Systèmes d’analyse du mvt;
« système d’enregistrement d’images video ou de films pour mesurer la cinématique du mvt »
Cinématique;
« partie de la mécanique qui étudie le mvt »
Pourquoi utiliser l’analyse du mvt en KIN ?
- Évaluation des mvts anormaux: Détecter et à quantifier les mvts anormaux ou dysfonctionnels, ce qui est essentiel pour Dx et Tx les troubles musculosquelettiques.
- Planification de la réadaptation: Servir de base à la conception de prog de réadaptation et d’X’s personnalisés visant à améliorer la fonction musculosquelettique des patients.
- Évaluation de la performance athlétique: Évaluer la technique sportive, identifier les zones de faiblesse et recommander des ajustements pour améliorer la performance.
- Suivi des progrès: Mesurer objectivement les progrès d’un patient ou d’unathlètea au fil du temps, ce qui est important pour évaluer l’efficacité des interventions et ajuster les plans de traitement ou d’entraînement.
- Recherche scientifique: Recueillir des données précises sur les mouvements humains, ce qui contribue à l’avancement des connaissances dans le domaine de la BM et de la kin.
- Prévention des blessures: Contribue à la prévention des blessures, en particulier dans les contextes sportifs par l’identification des mvts incorrects ou potentiellement nocifs.
Procédures
- Enregistrer :
- Enregistrer par image ou vidéo - Digitaliser :
- Prendre les infos de l’outil de mesure et rendre utilisable par un algorithme d’analyse - Calibrer :
- Déterminer la correspondance entre 1 pixel et 1 mètre - Reconstruire :
- Reprendre le corps et en trouver sa correspondance virtuelle - Analyser :
- Comparer les données (entre diff sujets ou diff conditions)
Chose à considérer lors de l’enregistrement
Formatage
Focus et Profondeur de champ (PDC)
Réglages
Distorsion de la lentille
Note :
- Ne doit pas avoir d’effet de perspective
- La personne ne doit pas être en angle selon la caméra
Formatage
- encodage
- réso
- pixel
- mp4
Existe plusieurs format d’encodage et chaque encodage a ++ format
- Ex : VP9, MPEG4, etc
Résolution :
- Nbr pixel sur l’image (ims) = nbr lignes d’éléments par ligne
- Haute résolution : bcp de pixels par ims
Ex : ims de Iphone X a 2436 lignes et 1125 pts par ligne est d’une résolution de: 2436px*1125px= 2,7Mpx
Chaque pixel = 3 infos (rouge, vert, bleu) Ims en ‘raw’ et non en Jpeg = peut prendre 20 Mo
En vidéo:
si chacune des ims prend 20Mo 5 ims (1/3 secs) = 100Mo
Donc :
30 ims/sec = 30 x 20 Mo = 600Mo/sec= Donc 1.2 Go d’infos pour 2 secs de vidéo.
Format mp4:
* Encode la direction du pixel sur les 10 prochains frames
* Permet de réduire la quantité d’info
* Risque d’image corrompue
* utiliser en BM
Cinématique vs cinétique
Cinématique ;
* Géométrique & aspects temporel
* angle
* Temps
* Vitesse
On ne parle pas de force qui s’exerce sur les articulations
Cinétique : moment de force
Q
Pk est-ce un enjeu d’aug la résolution des images le + possible
- Prend bcp d’espace = bcp de données
- Format Mp4 est intéressant
Focus & PDC
Focus = endroit où les rayons réfléchis de l’autre côté de la lentille, convergent sur le capteur, donnant une image claire et nette
PDC : Distance autour de l’élément focus pour laquelle je peux me déplacer mais rester en focus / est acceptable (clair) autour de ce point
Endroit flou sur une photo = Toutes les rayons qui ne convergent pas dans la lentille
Façon de rester focus = modif sa distance avec sa lentille
Réglages : Facteurs qui influencent la PDC
Distance avec la lentille :
- Éloigner un objet = zone focus aug
- Donc reculer ou avancé de l’objet pour la rendre de la zone focus
Ouverture du diaphragme :
- Objet sera focus lorsque tous les rayons lumineux arrivant sur l’ouverture sont également focus
- Si je prends une image avec un diaphragme + fermé : on va reconfigurer les rayons, mais laisser moins rentrée de lumière au moment où l’on prend la photo
F22 = petite ouverture = grande profondeur de champ, peu de lumière
F2.0 = grande ouverture = petite PDC, bcp de lumière
Pour perdre moins de PDC = prendre une vitesse d’obturation + rapide et ouvrir un peu + le diaphragme
Compromis : quantité de lumière VS PDC
NOTE
Paramètre qui détecte distance du champ = distance avec la lentille
Vitesse d’obturation
= moment où la caméra prend la photo
- T que l’obturateur laisse passer la lumière (syno: le T d’exposition)
Netteté : vitesse d’obturation rapide;
- Définie
- Nette
- Détaillé
- Précise
- Peu de lumière est rentrée
- Ex : 1/3000s
Clarté : vitesse d’obturation lente;
- Lumineuse
- Claire
- Plus de lumière est rentrée
- Ex : 1/60s
- Peu utilisé en BM
Note :
- Si vitesse d’obturation trop lente, image sera + flou
Note ;
- En BM on utilise peu le vitesse à obturation lente, on jour plus avec l’ouverture du diaphragme
Fréquence d’acquisition
(réglage super imp)
- Nbr d’acquisition par unité de temps (Hz)
○ ex ; 60 Hz = 60 acquisitions (images) par secs
- Avantages : permet de mesurer des éléments qu’on ne voit pas à l’œil nu.
- Inconvénients : Prend bcp de place sur un disque sur
Note en BM
- On s’intéresse bcp aux déformations et trajectoires. - Pour les détectés, on a besoin d’une Hz très élevée = bcp images et poids
Longueur focale (zoom)
Distance entre le capteur et la lentille
- Quand on zoom, on modifie la longueur totale de la caméra
- + la longueur focale est grande, = l’image est découpée (zoomée)
- Longueur focale conditionne l’effet de perspective
Si on recule et on zoom, ça va changer l’angle de l’image donc provoqué un effet de perspective (à éviter absolument). On doit éviter d’utiliser le zoom lorsqu’on fait de l’analyse vidéo en 2D.
Note :
Effet de perspective : consiste à créer une illusion de profondeur sur une surface plane.
Note rappel :
- Ouverture du diaphragme peut modifier la …..
- 2 réglages qui permettent de modif lumière : ….
PDC
Vitesse d’obturation et ouverture du diaphragme
- Pourquoi l’image 1 est plus flou ?
- Pourquoi les 3 images ont la même luminosité ?
- Car l’image 1 a une ouverture de diaphragme plus grande, donc la profondeur de champ est réduite
- Car la vitesse d’obturation est de plus en plus lente (plus de lumière) et l’ouverture du diaphragme de plus en plus petite (moins de lumière).
Distorsion de la lentille
- Toutes lentilles distorsionnent la lumière qui passe au travers
- Développement d’algorithmes qui réduisent cet effet (calibration)
RÉSUMÉ
Ouverture du diaphragme permet de modifier la ;
Vitesse d’obstruction permet jouer avec ;
Jouer avec la captation de la lumière avec ;
Ouverture du diaphragme permet de modifier la ;
* Captation de lumière
* PDC : diaphragme + petit = + PDG / diaphragme + grand = moins de PDG
Vitesse d’obstruction permet jouer avec
* la captation de lumière
Jouer avec la captation de la lumière avec ;
- Vitesse d’obstruction (rapide = moins de Lum / lente : + de Lum)
- Ouverture du diaphragme (+ grand = + Lum / -grand = - Lum)
Calibration
Mise en correspondance des distances mesurées (en pixel) avec une dimensions réelles en mètres
- Selon un objet de référence de dimension et de position connues
- Doit faire attention à la perspective ;
○ Trouver la dimension de l’objet de calibration dans le plan d’analyse avec TH de Thalès
Analyse :
- En BM l’analyse permet :
- Méthode :
- But :
En BM l’analyse permet
- D’avoir une compréhension objective plutôt qu’intuitive du geste
- Comparer les techniques entres elles
- Comparer les athlètes
- Comparer un ath par rapport à lui-même (suivi de performance)
○ À diff moment : doit s’assurer d’avoir les mêmes conditions d’expérimentations :
§ effet perspective : le zoom va changer l’effet de perspective
§ Effet de parallaxe : quand je bouche j’ai une vision diff de ce que je vois
□ changement de position de l’observateur, sur l’observation d’un objet. En d’autres termes, la parallaxe est l’effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit.
Méthode
- Comparer les éléments clés (angles et positions)
- Comprendre les paramètres qui influencent la performance de chaque séquence
- Investiguer les interactions entre les séquences
Buts
- Faire des conclusions en lien avec la pratique de KIN
Analyse 2D
Analyse sommaire mais pertinente d’un geste qui peut être réalisée à partir d’images enregistrées avec une caméra vidéo.
Étape 1: Étiquetage des données
Action de nommer certains points sur l’image (repères osseux, articulations, membres, centre de masse, etc.)
* Plusieurs logiciels permettent de le faire (très couteux)
* Kinovea est une alternative gratuite avec un code source libre.
Étape 2: Interprétation des résultats
*Angles et vitesses articulaires
Exemple d’instants clés: Passage de la barre aux genoux, la barre décolle du sol, la barre passe au dessus des épaules
*Position des segments ou articulations
*Position et vitesse de la barre
Source d’erreur :
- Erreur de suivi Mauvais contraste
- Manque de pixel
- Mauvais réglage
- Effet de parallaxe : L’effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit.
- Effet de perspective
NOTE :
- Image est flou a/n de la barre : surement dû à une vitesse d’obturation trop lente
- Éviter de porter des chandail blanc
Retenir :
- Ratio qui se rapproche de 1 fera en sorte qu’on va réduire l’effet de parallaxe et perspective
* aug la distance entre le sujet et moi fera en sorte de réduire l’effet de parallaxe et perspective
* Bref : quand on s’éloigne (pas trop) on a moins de chance d’avoir des effets de parallaxe et perspective
- Mais si on se reculer trop loin on verra moins bien les objets dans la vidéo
NOTE
- Si on calcul le nbr images entre des instants et la variations de l’angle -> on peut trouver des vitesses articulaires
- Doit prendre en compte la fréquence d’acquisition (Hz) car nous allons prendre la diff en terme d’image -> pour calculer les vitesses -> on doit utiliser le nbr d’images. Ça sera bcp + précis vs la variation des angles qu’on aurait vu
- Doit faire la variation d’angle sur la variations du T
* On trouve le T en comptant le nbr d’image selon notre fréquence d’acquisition (Hz)
Analyse 3D
Analyse 3D
Prend en compte l’effet de parallaxe et de perspective en incorporant la profondeur.
Combien de caméras faut-il pour faire de l’analyse en 3D ? => 2
2 caméras min
- 1ère caméra: x, y
- 2ème caméra: y,z
- Ensemble: x,y,z
Le placement des marqueurs
§ Placés sur des repères osseux
Reconstruction des marqueurs (étiquetage)
- Détecter et localiser précisément l’objet sur l’image de la caméra
- Mise en correspondance des vues de plusieurs caméras
- Calcul de la position en 3D
* À partir des projections
* 2 images (ou +) est nécessaire
Évaluation de la cinématique articulaire
- Calcul des angles par une succession de 3 rots
- Nbr de degré de liberté de l’art
Note : séquence des rots ont bcp d’impact sur les mesures obtenues -> peut devenir une source d’erreur
Sources d’erreurs
* Positionnement des marqueurs sur la peau
* Mvt des tissus mous
* Interprétation des angles
