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Movements assessment and analysis for IMU based wearable networks

Steri, Gary (2011) Movements assessment and analysis for IMU based wearable networks. [Doctoral Thesis]

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Abstract

Movements assessment and analysis based on Inertial Measurement Units (IMUs) is becoming a common feature for many kinds of applications, such as industrial, videogames, sports and medical. The approach predominantly used is the processing of sensors output as a waveform in which a pattern can be recognized or the initial and the final positions of the movement detected. Not only does this approach lack in precision of the measurement but also yields results that are not readily understandable, especially visually. On the other hand, visual interaction alone can be restricted by the difficulties in capturing some body positions and evaluating them. Using six degrees of freedom IMUs and similarly to techniques that rely on optical devices, but obviously without employing them, we tried to view the sensors output as a representation of the movement in space, in order to obtain the actual trajectory of the whole movement. We also gave a suitable representation of the movements and efficient analysis and comparison techniques for evaluating them. In this thesis we will describe how our approach was realized, the experiments performed and the solutions proposed, even comparing them with other solutions proposed in literature. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- La valutazione e l’analisi di movimenti basata su dispositivi di misurazione inerziale (IMUs) sta diventando caratteristica comune in molti tipi di impieghi, come quelli industriali, video-ludici, sportivi e medici. L’approccio maggiormente utilizzato è il processamento dell’output dei sensori visto come una forma d’onda nella quale riconoscere un pattern o individuare le pose iniziali e finali del movimento. Questo approccio non solo è carente nella precisione della misurazione ma fornisce risultati di difficile lettura e comprensione, specialmente dal punto di vista visivo. D’altro canto la sola interazione visuale può essere limitata dalla difficoltà nel rilevare alcune posizioni del corpo e quindi valutarle. Utilizzando IMUs a sei gradi di libertà e in maniera simile alle tecniche basate su dispositivi ottici, ma ovviamente senza impiegarli, abbiamo cercato di interpretate l’output dei sensori come rappresentazione del movimento nello spazio, al fine di ottenere la reale traiettoria dell’intero movimento. Inoltre, abbiamo fornito un’adeguata rappresentazione dei movimenti e efficienti tecniche per la loro analisi e il loro confronto. In questa tesi descriveremo come il nostro approccio è stato realizzato, gli esperimenti condotti e le soluzioni proposte, effettuando anche dei confronti con altre soluzioni proposte in letteratura.

Item Type:Doctoral Thesis
Date:24 February 2011
Tutor:Fenu, Gianni
PhD classes:Ciclo 23 > Informatica
Coordinator:Pinna, Michele
Institution:Universita' degli Studi di Cagliari
Divisions:Dipartimenti (fino a dicembre 2011) > Dipartimento di Matematica e informatica
Subjects:Area 01 - Scienze matematiche e informatiche > INF/01 Informatica
Uncontrolled Keywords:Wearable sensor networks, inertial measurement units, wearable computing, ubiquitous and pervasive computing, movement assessment and tracking, accelerometer, gyroscope
ID Code:514
Deposited On:28 Feb 2011 17:56

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