Præsentationen blev holdt ved InfinIT-konferencen SummIT 2013, der blev afholdt den 22. maj 2013 på Axelborg i København. Læs mere om konferencen her: http://www.infinit.dk/dk/arrangementer/tidligere_arrangementer/summit_2013.htm

1. Computer Vision:
Fysisk rehabilitering i eget hjem
Kim Steenstrup Pedersen
Datalogisk Institut, Københavns Universitet
&
DigiCorpus ApS
D E P A R T M E N T O F C O M P U T E R S C I E N C E
U N I V E R S I T Y O F C O P E N H A G E N
1image.diku.dk/kimstp

2. Hvem er jeg?
Kim Steenstrup Pedersen
• Image sektionen, Datalogisk
institut, Københavns Universitet:
– Lektor, Ph.D. i Datalogi
– Forsker i computer vision,
billedanalyse, mønstergenkendelse
(machine learning)
• DigiCorpus ApS:
– Medstifter, forskning og udvikling
– Spin-out fra Københavns Universitet
2image.diku.dk/kimstp

3. Slagplan
• Forskning i tracking og modellering af menneskelig
bevægelse:
– Hvad går det ud på?
– Hvor langt er forskningen kommet?
• Velfærdsteknologisk anvendelse:
– DigiCorpus: Computer-assisteret fysisk træning og rehabilitering
3image.diku.dk/kimstp

4. Hvad er Computer Vision?
(På dansk - datamatsyn)
• Def.: Handler om at opbygge modeller af verden (scenen) set
gennem billeder fra et eller flere digitale kameraer, og fortolke
scenen gennem modellerne.
4

5. Modellering af menneskelig bevægelse:
DIKU forskningsinitiativ startet i efteråret 2007
http://humim.org/
• Tracking:
– Opmåling af bevægelse vhj. af
kamera og sensorer
• Modellering:
– Fra simple kinematiske modeller
af krop og dynamik til komplet
fysisk simulering inklusiv muskler
og interaktion med omgivelserne
• Feedback:
– Fra kvantitativ beskrivelse af
bevægelse til let forståelig
kvalitativ opsummering af
bevægelse.
MS Kinect sensor
image.diku.dk/kimstp 5

6. Motiverende case: Interaktiv fysioterapi
image.diku.dk/kimstp 6

7. Tracking: Visuel opmåling af bevægelse
image.diku.dk/kimstp 7

8. Det her dur ikke hjemme hos Fru Jensen!
(Markør-baseret system fra Vicon - www.vicon.com)
http://www.youtube.com/watch?v=2uDnW4AtFiE&feature=player_embedded

9. Et kamera og ingen markører – hvad gør man så?
3D via stereo eller struktureret lys
Point Grey Bumblebee2
stereo kamera
MS Kinect sensor
9
Asus Xtion sensor

10. Model af kroppen
• Det kinematiske skelet
(Tændstik manden):
– Knogler repræsenteret ved
stive pinde forbundet med
led.
– Lemmer har ingen masse
eller volumen.
• Skin model giver volumen:
– Cylindre
– Ellipser
– …
Θ = θ1,…,θD[ ]
T
image.diku.dk/kimstp 10

11. Tracking: Visuel opmåling af bevægelse
Dybde “video” Positur estimater
€
It
€
Θt
€
t −1
€
t
€
t +1
Θt
€
p(Θt | I1:t )
Undgå jitter ved filtrering
(dynamisk model)
Bayesiansk filtrering

12. Tracking: Visuel opmåling af bevægelse
image.diku.dk/kimstp 12

13. State-of-the-art indenfor tracking
• Hardware:
– Microsoft Kinect for Xbox 360 (nov. 2010)
– Microsoft Kinect for Windows (feb. 2012)
– Asus Xtion (2011)
– PrimeSense Carmine (2011)
• Tilgængeligt software biblioteker:
– Microsoft Kinect SDK (Windows)
– OpenNI og PrimeSense NITE tracker (Windows, Mac, Linux)
– Open source: OpenKinect
• Du kan også skrive din egen tracker!
Kan være nødvendigt i visse tilfælde.
13image.diku.dk/kimstp

14. Motiverende case: Interaktiv fysioterapi
image.diku.dk/kimstp 14

15. Eksempel på knæøvelse: Glide til siden
Fysioterapeutens fokusområder:
• Udgangsposition:
– Stående med ryggen i
neutralstilling. Placér en tæppeflise
under det raske ben.
• Træning:
– Lav kortfod
– Hold ryggen i neutral stilling
– Når du bøjer det operede knæ skal
knæet "følge” anden tå og du skal
undgå at ”tabe” hoften.
– Obs: Under øvelsen skal du forsøge
at opretholde en stilling, hvor
hoften, knæet og foden er på en
linie.
15image.diku.dk/kimstp

16. Øvelsesmodel: Hvad skal den kunne?
image.diku.dk/kimstp 16
• Detektion er ikke nok (der er et problem)
• Kausalitet er vigtigt (hvor på kroppen er den gal)
• Vi vil efterligne fysioterapeutens feedback til patienten

17. DigiCorpus:
Computer-assisteret fysisk træning
Fra forskning til en velfærdsteknologisk løsning
17image.diku.dk/kimstp

18. Udspringer af forskning på Datalogisk Institut, Københavns Universitet
DigiCorpus: Hvem er vi?
Jon Sporring
Datalog, Ph.D.
Kim Steenstrup
Pedersen
Datalog, Ph.D.
Claus Lorents
Sørensen
Cand.merc. &
E-MBA
Forskning og
Udvikling
Ledelse, Salg &
Økonomi
Forskning og
Udvikling
Mission
Levering af computer-
understøttet velfærdsteknologi
der giver enkel, hurtig og smidig
genoptræning både i
genoptrænings-centre og i eget
hjem.
Vision
Udvikle en betydende
international virksomhed, der
arbejder bredt med
genoptræning,
velfærdsteknologi og
telemedicin.Vi
er
inds)llede
på
at
levere
en
LANGSIGTET
indsats
i
tæt
samarbejde
med
fysioterapeuter
og
borgere
hen
imod
at
skabe
en
dynamisk
vækstvirksomhed
!
18image.diku.dk/kimstp

19. Mindre opdrift i offentlige budgetter…….
Og stigende andel borgere med behov for behandlingstilbud
1. Befolkningen bliver ældre - Andel af over 64 årige
Forventning: 16,8 % (2011) til 24,6% (2042) *)
2. Andel af moderat og svært overvægtige stiger
Forventning: (mænd) 50% (2000) til 59% (2020) **)
3. Borgers forventning til individuel behandling stiger
Vil behandles som speciel og helt unik - også udenfor åbningstiden
Praktiske løsninger der virker med det samme og ikke tager tid
Dokumentation og succesrater skal være på plads ***)
*) Landsdækkende befolkningsfremskrivning. Danmarks Statistik (DST) og DREAM. 4. maj 2011
**) KL samt Statens Institut for folkesundhed marts 2009
***) Center for fremtidsforskning
image.diku.dk/kimstp

20. Ældreområdet
Pleje og Træning
Serviceloven
(§§ 79, 83, 84, 85, 86.1, 86.2, 117)
Sundhed/
Forebyggelse
Sundhedslovens (§140)
Job/Beskæftigelse
Lov om sygedagpenge, (§ 24-29)
(Sygedagpenge +52 uger)
Målgrupper
20image.diku.dk/kimstp

21. Fysioterapeut får redskab der sikrer kvalitetstræning i borgerens eget
hjem.
1. Eksakt feedback både under øvelsen og efter øvelsen. Sikrer at
borger træner på en forsvarlig måde.
2. Rapport til fysioterapeut, borger samt andre interessenter.
3. Nem betjening. Standard hardware som tilsluttes borgers egen
computerskærm eller tv – kvalitetsprodukt der blot vejer 3,5 kg og
derfor kan hentes af borger eller af borgers pårørende.
løsning - ‘more with less’
21image.diku.dk/kimstp

22. DigiCorpus
Dashboard
Funktion
Center
Trainer
Home
Trainer
• Forløb med progression over flere sessioner
• Fys kan se antal udførte øvelser og kvalitet
• Patient kan registrere smerte (NRS skala)
• Fysioterapeut retter øvelsesforløb online.
• Rapporter med relevant info.
• Borger kan deltage på virtuelle hold og samtale med andre
om hvordan det går.
• Fordeler træning over flere sessioner
• Hjælper borger til at udføre øvelse korrekt
• Indgå i cirkeltræning – Større hold
22image.diku.dk/kimstp

23. Sådan bruges DigiCorpus Home Trainer
23image.diku.dk/kimstp

24. Opsummering
• Computer vision forskning er moden til nye innovative
anvendelser i industrien.
– MS Kinect er blot ét eksempel
– Tracking teknologi er moden til nye spændende anvendelser –
det er blot at komme i gang
• Velfærdsteknologisk anvendelse:
– Fysioterapeutisk træning i eget hjem.
24image.diku.dk/kimstp

25. Tak for jeres opmærksomhed
Spørgsmål?
25image.diku.dk/kimstp