Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

1

Relatório 2

14.03.2012 a 28.03.2012

Conteúdo

Motion Capture ......................................................................................................................... 2

Sistema mecânico .................................................................................................................. 2

Sistema ótico ......................................................................................................................... 2

Sistema eletromagnético ...................................................................................................... 3

Projetos e empresas da área Mocap ......................................................................................... 4

Kinect e fisioterapia ................................................................................................................... 7

XNA ............................................................................................................................................ 8

Progresso ................................................................................................................................... 9

Referências ................................................................................................................................ 9

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

2

Motion Capture

Motion capture, ou simplesmente mocap, são os termos usados para descrever o

processo de gravação de movimentos humanos ou de objetos e transpô-los num modelo

digital 2D ou 3D. É uma técnica muito usada em produções cinematográficas, aplicações

médicas, jogos, entretenimento, em militarismo, entre outros. A grande vantagem na

reprodução mais realista dos movimentos.

Existem diferentes tipos de sistemas de captura de movimento, que podem ser

divididos em três princípios físicos básicos: mecânico, eletromagnético e ótico.

Sistema mecânico

A pessoa que vai realizar os movimentos veste um equipamento com formato humano

constituído por peças metálicas que acompanha os movimentos da pessoa. Também poderão

ser usadas luvas, braços mecânicos ou modelos articuláveis. As principais vantagens são o

grande intervalo de captura, não existe interferência de luz ou campos magnéticos, o baixo

custo comparado com outros sistemas, captura em tempo real, portabilidade e incorporação

de várias capturas de movimento. No entanto torna-se um sistema complexo devido à

quantidade de detalhes dos equipamentos e necessitam de ser calibrados com frequência,

além de que os movimentos estão limitados.

Sistema ótico

São colocados marcadores refletores, na pessoa que executa os movimentos, que são

seguidos por várias câmaras e a informação é obtida por triangulação entre elas. Estes

marcadores são fontes de luz, geralmente LEDs. Distingue-se pela sua elevada precisão, não

existem cabos logo o utilizador pode executar movimentos mais complexos e permite uma

área de captura maior que outros sistemas. Os seus pontos fracos são principalmente o seu

elevado custo, está propenso a interferência de luz e a captura tem de ser feita em ambiente

controlado sem muitos marcadores de reflexão para evitar interferência nos resultados.

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

3

Sistema eletromagnético

Este sistema utiliza campos magnéticos gerados por emissores localizados nas junções

do corpo. Esses campos são comparados ao campo magnético da Terra no local onde está a ser

medido. Para isso, antes de começar a seção de captura tem-se sempre que calibrar o

equipamento. A informação é obtida em tempo real, é possível capturar movimento de várias

pessoas, a orientação no espaço pode ser determinada e é relativamente mais barato que o

sistema ótico. No entanto não é tão bom como o ótico pois tem menor área de captura, os

movimentos estão limitados por cabos e estão suscetíveis à interferência de campos

magnéticos.

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

4

Projetos e empresas da área Mocap

Qualisys é uma empresa sueca especializada em Motion Capture baseado sobretudo em

câmaras de alta capacidade. Apresenta diversas soluções, desde software a hardware,

aplicáveis em diversas áreas como medicina, desportos, entretenimentos, etc.

Website: http://www.qualisys.com/

Alguns exemplos dos seus produtos

Desporto

Som e música

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

5

Outra empresa na área da captura de movimento é a britânica Animazoo que produz

diferentes tecnologias para a mais vasta área de aplicações. Os seus produtos são

essencialmente baseados no sistema eletromagnético, já aqui referido.

Website: http://www.animazoo.com/

Alguns exemplos dos seus produtos

A Vicon produz uma vasta gama de produtos para diferentes necessidades de captura de

movimento, desde análises 2D a sistemas óticos 3D. Os seus serviços vão desde hardware a

software que podem ser aplicadas em todas as áreas, desde pesquisas cientificas a

entretenimento.

Website: http://www.vicon.com

Alguns exemplos dos seus produtos

Software

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

6

Hardware

Sensores

Uma empresa mais direcionada para filmes, televisão e jogos, é a MOCAP.LT. Esta empresa

da Letónia aluga o seu estúdio altamente equipado e preparado para motion capture de

corpos inteiros ou simplesmente mãos e expressões faciais. Também dizem-se equipados

para pesquisas médicas e científicas. Esta empresa não produz equipamento, mas usa

tecnologia da VICON.

Website: http://www.mocap.lt/

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

7

Kinect e fisioterapia

Com o aparecimento de tecnologias mais acessíveis, como o Kinect, e a

disponibilização das suas API começaram a surgir diversas ideias e projetos em diferentes

áreas de aplicação. Irei focar-me essencialmente na área de aplicação de fisioterapia e no uso

do Kinect, pois é esse o objetivo da minha dissertação.

Algumas aplicações com objetivos idênticos ao projeto que pretendo desenvolver

Uma fundação polaca contra o cancro está a aplicar em sessões de reabilitação e

fisioterapia jogos de interação através do Kinect.

Mais informação em: http://www.fundacjaiskierka.pl/index.php/news/334/30

Vídeo demonstrativo: http://www.youtube.com/watch?v=iZD3YJRJSYY&feature=related

A empresa Avanade, uma junção da Accenture com a Microsoft, desenvolveu uma

aplicação de fisioterapia de doentes. A aplicação chama-se Virtual Healthcare e usa o Kinect

e uma televisão para a reprodução e gravação de movimentos do paciente.

Mais informações em:

http://www.showcase.avanade.com/TopicDetail.aspx?TopicID=6ecbc380-18e0-47d8-87a8-

3f3c6631a446

Vídeo demonstrativo:

http://www.youtube.com/watch?v=kSoEEMEyGww&feature=player_embedded

Na University of Southern California estão a desenvolver um projeto para reabilitação de

pacientes usando o Kinect.

Mais informações em: http://www.isi.edu/research/rerc/

Vídeo demonstrativo: http://www.youtube.com/watch?v=nXtA32sYSlk&feature=relmfu

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

8

XNA

XNA é um framework desenvolvido pela Microsoft direcionado para a criação de jogos,

quer em Windows, Xbox 360 e Windows Phone 7. Está atualmente na versão 4.0 e suporta a

linguagem C#.

Esquema do funcionamento de um jogo em XNA:

Initialize() – Neste método ficam todas as operações de inicialização do jogo, como por

exemplo variáveis e outros objetos.

LoadContent() – É chamado após a execução do método Initialize ou em qualquer outro

momento que seja necessário recarregar objetos gráficos. Neste método deverão ser

carregadas imagens, modelos 3D, sons…

Update() – Este método fica em repetição durante a execução do jogo. É o local ideal para

colocar toda a lógica do jogo, por exemplo, verificar o estado do teclado, mover objetos, etc.

Draw() – Semelhante ao Update(), mas com o objetivo de fazer a apresentação gráfica no

ecrã.

UnloadContent() – Este método “destrói” o conteúdo carregado anteriormente e que já não

seja necessário. No entanto o XNA “destruirá” esses objetos automaticamente quando não são

necessários.

Filipe Daniel Magalhães Vieira | 0603243 Plataforma de apoio à terapia de reabilitação e manutenção de doentes de Parkinson

9

Progresso

Pesquisa sobre captura de movimento (Motion Capture)

Introdução ao XNA;

Utilização do Kinect com XNA:

Utilização das diferentes camaras: Depth e RGB;

Deteção do corpo através do método Skeleton;

Referências

Maureen Furniss, MIT. Motion Capture. Disponível em:

http://web.mit.edu/comm-forum/papers/furniss.html

João Victor Boechat Gomide, David Lunardi Flam, Daniel Pacheco , Arnaldo de Albuquerque

Araújo (2009). Captura de Movimento e Animação de Personagens em Jogos. Faculdade de

Ciências Empresariais, Universidade FUMEC

Wikipedia, Motion capture (2012). Disponível em:

http://en.wikipedia.org/wiki/Motion_capture

Ana Ikeda, TI Medicina, Kinect examina paciente em sessão de fisioterapia (2011). Disponível

em: http://timedicina.blogspot.pt/2011/09/kinect-examina-paciente-em-sessao-de.html

MSDN, Microsoft Developer Network. Disponível em: http://msdn.microsoft.com/en-

us/aa937791.aspx

ElemarJR, Elemar DEV, Vamos aprender XNA? – Parte 1 – Back to Basics. Disponível em:

http://elemarjr.net/2011/02/22/vamos-aprender-xna-parte-1-back-to-basics/

Fernando Birck, Guia Prático para Iniciantes – Microsoft® XNA (2007). Disponível em:

http://www.fergonez.net/files/guia_xna.pdf

Kleber Andrade, Conceitos e Instalação do XNA 4.0 (2011). Disponível em:

http://www.pontov.com.br/site/xna/53-xna/259-conceitos-e-instalacao-do-xna-40