Ronald Dlapka, Jakob Doppler und Brian Horsak, FH St. Pölten
Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer automatisierten Kamerabewegungssteuerung zur bildbasierten Ganganalyse. Motivation dieser Arbeit ist, Bildmaterial ohne die Nachteile einer stehenden Kamera für die ebenfalls an der Fachhochschule St.Pölten entwickelte Ganganalyse- und Bewertungssoftware GAITScore zu liefern. In diesem Werk wird geklärt ob es möglich ist eine stabile und auf Sensorbasis automatisierte Kamerabewegungssteuerung zu entwerfen die sowohl kostengünstig als auch mobil ist. Der erste Schritt ist beschäftigt sich mit derzeit verfügbaren Systemen und deren Fehlern. Im zweiten Teil werden Anforderungen für die verschiedenen Komponenten der GAITCam festgelegt. Der letzte Teil bewertet verschiedene Sensoriken, Antriebe und Schienenkonzepte anhand dieser Anforderungen und dokumentiert den während dieser Arbeit entstandenen Prototypen.
Durch diese Arbeit stellte sich heraus, dass es möglich ist ein automatisiertes, kostengünstiges, mobiles und modulares Kamerasystem für die Ganganalyse zu entwickeln. Im Zuge dieser Arbeit wurde der Umgang mit verschiedenen Sensortechnologien, sowie deren Vor- und Nachteile kennen gelernt. Bei der Sensortechnik eignen sich Infrarotsensoren nicht für den Einsatz in hellem Tageslicht. Desweiteren stellte sich heraus, dass sich Schrittmotoren des unteren und mittleren Preissegmentes nicht für Fahrtantriebe eignen. Im Bereich des Schienensystems wurde erkannt, dass ein Zukauf fertiger Bauteile, durch den geringeren Einsatz an Arbeitszeit, einen finanziellen Vorteil bringen kann. Mögliche Erweiterungen des Systems beinhalten:
* Erhöhung der Geschwindigkeit – Eine mögliche Erhöhung der Geschwindigkeit wäre durch die Verwendung von größeren Laufrädern und einem dadurch nötig werdenden stärkeren Motor möglich. Dabei muss jedoch bedacht werden, dass sich durch größere Laufräder die Genauigkeit der GAITCam verringert.
* Verbesserung der Bildqualität – Durch den Einsatz einer digitalen Spiegelreflexkamera könnte die Bildqualität des Systems erhöht werden. Diese lässt flexiblere Einstellungen des Bildausschnittes durch die Verwendung verschiedener Objektive zu. Heutige Spiegelreflexkameras sind sehr Lichtstark, was eine zusätzliche Beleuchtung durch Scheinwerfer überflüssig machen würde.
* Drahtlose Videoübertragung – Eine drahtlose Bildübertragung würde das derzeitige kabellose Design der GAITCam vervollständigen. Beispiele für eine Kabellose HDMI Übertragung beschreiben die folgenden Punkte
– Philips SWW1800 Eine kabellose HDMI-Lösung, die eine maximale Bildqualität von 1080p30 unterstützt. Ihre ungefähre Einsatzreichweite beträgt 20 Meter, welche für die GAITCam vollkommen ausreichend ware. Da die Stromversorgung über 5V Netzteile realisiert ist wäre eine Spannungskonvertierung der Bordspannung von 12V auf 5V notwendig.
– Zyxel WHD6215 Eine weitere drahtlose HDMI-Lösung mit einer maximalen Bildqualität von 1080p-3D. Der Zyxel unterstützt auch bereits den derzeit aktuellen HDMI-Standard 1.4a. Der große Vorteil im Vergleich zum SWW1800 ist jedoch, dass der Sender mit 12V arbeitet, was eine Konvertierung der Spannung erspart.
Die im Rahmen dieser Arbeit gezeigte prototypische Kamerasteuerung wird im Rahmen des GAITScore-Projektes weiter ausgebaut und auf seine Praxistauglichkeit evaluiert.
Link zum Vortrag: https://vimeo.com/56999065