——應用于幼兒行走動作解析,輕松可知行走能力發(fā)育程度——

花王一直以來致力于從多個角度開展有關幼兒、老年人等各年齡段人群行走動作相關的研究。近年來,更是積極采用“動作捕捉技術”※1 對幼兒的步行動作進行解析,力求開發(fā)出更能詳細解析行走動作的新技術。

近日,日本花王株式會社的衛(wèi)生用品研究所及個人護理研究所公布,花王開發(fā)出了全新的“mGCC技術”※2 。通過該技術的運用,可以將使用智能手機等設備拍攝的二維視頻轉(zhuǎn)換成三維行走動作數(shù)據(jù),并進行詳細解析。花王計劃今后將此技術率先應用于幼兒發(fā)育發(fā)展的研究領域,為相關產(chǎn)品的開發(fā)提供支援與服務。

本次研究成果已于2021年6月11至13日在線召開的日本嬰兒學會第21次學術集會中發(fā)表。

將使用智能手機等設備拍攝的二維步行視頻轉(zhuǎn)換成三維行走動作信息

※1 2020年10月9日新聞通稿:花王運用動作捕捉技術揭示幼兒行走能力發(fā)育的內(nèi)在機制

https://www.kao.com/content/dam/sites/kao/www-kao-com/jp/ja/corporate/news/2020/pdf/20201009-001-01.pdf

※2 全稱:mobile Gait Change Capture技術,中文譯為:移動步態(tài)變化捕捉技術。

研究詳情

一、將拍攝二維視頻自動轉(zhuǎn)換成三維行走動作數(shù)據(jù),并進行詳細解析的“mGCC技術”的開發(fā)

目前常用于動作解析研究的“動作捕捉技術”具有精準度高、能夠正確解析三維行走動作的優(yōu)勢。但在另一方面,“動作捕捉技術”的運用由于需要提前設置安裝多臺紅外線相機等設備,容易受到場地和時間的制約。此外,還需要在測試對象身上貼上多個測量用的反射標記,對測量技巧以及整個測量過程的時間要求都較高。

在這樣的背景下,花王開始著手開發(fā)可更加便捷且有效的分析行走動作的方法,由此成功開發(fā)出了全新的只需使用智能手機拍攝二維視頻便可詳細解析三維行走動作的“mGCC技術”(移動步態(tài)變化捕捉技術)。該技術能夠?qū)σ话阒悄苁謾C內(nèi)置常用的普通數(shù)碼相機(RGB相機※3)所拍攝的二維視頻進行機器學習,計算并解析出人體骨骼點的三維動作。

※3 一款運用圖像傳感器把可見光范圍的紅、綠、藍光轉(zhuǎn)化為電信號,并通過取得三波長數(shù)據(jù)以成像的相機。

二、將技術應用于幼兒行走動作解析,可推算行走能力發(fā)育程度(即日齡變化)

花王運用“動作捕捉技術”對99名13至37個月幼兒的步行實況進行了測量,并用普通數(shù)碼相機對幼兒步行過程進行了拍攝。之后,從通過“動作捕捉技術”獲得的三維數(shù)據(jù)中提取多個與幼兒日齡具有高度相關性的行走參數(shù)(圖1)進行多元回歸分析※4,由此推算出幼兒的日齡。

同時,花王使用“mGCC技術”對由普通數(shù)碼相機所拍攝的二維視頻轉(zhuǎn)換而來的三維數(shù)據(jù)進行解析,并使用與上述相同的多個行走參數(shù)進行分析,推算出幼兒日齡。

最后,花王比較了以上兩種方式推算出的幼兒日齡,對通過拍攝二維行走視頻來定量推算幼兒行走能力發(fā)育程度的有效性進行了驗證。

※4 統(tǒng)計學中常用多變量分析的一種,通過與多個變量的相關關系推測目標變量的分析方法。

圖1 與幼兒日齡具有高度相關性的行走參數(shù)

驗證結(jié)果表明,運用“mGCC技術”推算出的幼兒日齡,與測量精準度高的“動作捕捉技術”所推算出的幼兒日齡具有高度的相關性(圖2)。由此可以證明“mGCC技術”與“動作捕捉技術”在推算日齡方面擁有幾乎同等的精準度。而運用“mGCC技術”可以直接通過拍攝二維行走視頻就能定量推算出幼兒行走發(fā)育程度,有效且更便捷。

圖2 運用動作捕捉技術與“mGCC技術”進行日齡推算算比較效果圖

本測試在日本十條兒童診療所巖崎博之醫(yī)師、順天堂大學運動健康科學研究院內(nèi)藤久士教授和上海體育學院陸大江教授的指導和協(xié)力下完成。

今后的展望

通過運用此次新開發(fā)的“mGCC技術”,實現(xiàn)了無需安裝專業(yè)的測量裝置,僅使用智能手機等設備拍攝幼兒日常行走的視頻,就能便捷、有效地監(jiān)測其行走發(fā)育程度的效果。今后,花王計劃將此技術進一步應用于幼兒的發(fā)育發(fā)展的研究領域,希望為嬰幼兒紙尿褲的產(chǎn)品開發(fā)以及育兒相關服務的發(fā)展提供有力的支援。