Ein Röntgenblick durch Kleidungsstücke – Bewegungsanalyse bekleideter Personen aus Videodaten

Auf der CeBIT 2007 in Hannover wird Dr. Rosenhahn am 16. März um 12.00 Uhr sein Projekt im Future Talk (Halle 9, Stand A 60) präsentieren und anschließend am BMBF-Forschungsstand (Halle 9, B 35) vorstellen.

Mit Motion Capture bezeichnet man die Aufnahme menschlicher Bewegungen und deren Analyse. Anwendungsbeispiele findet man in der Medizin, um orthopädische Krankheiten zu diagnostizieren oder den Heilungsverlauf zu dokumentieren, in der Sportwissenschaft, um die Leistung von professionellen Sportlern zu verbessern oder in der Filmindustrie um Avatare zu animieren. Zurzeit werden dabei meistens sogenannte markerbasierte Verfahren verwendet, d.h. an eine Person werden (reflektierende) Marker angebracht, die in speziellen Aufnahmevorrichtungen (z.B. unter Stroboskoplicht) in Kameras verfolgt werden.

Für viele Anwendungen z.B. im Außenbereich, im Schwimmbad oder bei hochdynamischen Szenen sind solche Marken ungeeignet, zumal sich (gerade ältere) Patienten mit künstlichen Marken unwohl fühlen und bei Aufzeichnungen kein natürliches Bewegungsmuster zeigen. Die markerfreie Verfolgung von Personen in Bildsequenzen ist ein aktuelles und attraktives Forschungsgebiet welches am Max-Planck Institut für Informatik in einer Reihe von offenen Problemstellungen erforscht wird. In diesem Projekt werden zunächst Personen in einem Laser-Scanner rekonstruiert. In das rekonstruierte Modell wird ein virtuelles Skelett mit Gelenken eingebaut, so dass dieses animiert werden kann. Eine Person wird dann von verschiedenen synchronisierten Kameras beobachtet. Um das Modell an die Bilddaten anzupassen wird zunächst das Bild segmentiert.

Segmentierung des Bildes durch Evolution einer Levelsetfunktion.

Hierzu werden sogenannte Levelsetfunktionen eingesetzt, die mit einem 3D-Shape Prior versehen werden. Anschließend wird die Oberfläche an die Bild-Konturen mittels eines Registrierungsverfahren angepasst. In einer Reihe von Experimenten konnte gezeigt werden, das unser markerfreies Motion Capture System die gleiche Fehlertoleranz aufweist wie markerbasierte Verfahren. Zusätzlich haben wir die Möglichkeit auch Personen im Außenbereich zu verfolgen.

Bewegungsanalyse bekleideter Personen

Das bisherige Verfahren erfordert, dass die Person enge Ganzkörperanzüge trägt um die Körperkonturen möglichst gut an Bilddaten anzupassen. Dies ist ungünstig, da bei der Analyse von Sportbewegungen (z.B. Fußballspieler) Trikots getragen werden, oder sich ältere Personen in Ganzkörperanzügen genauso unwohl fühlen wie mit angebrachten Markern. Aus diesem Grunde wird in einem der Forschungsprojekte eine Kleidungssimulation in den Optimierungsprozess integriert, um durch die Erscheinung der Kleidung und die sichtbaren Teile des Körpers auf die verdeckten Bereiche zurückschließen zu können.

Dabei werden sowohl geometrische Kleidungssimulationen eingesetzt, als auch physikalische (über Mass-spring-Modelle). In dem Optimierungsverfahren ist es dadurch möglich auf die Konfiguration der Gelenke zurück zu schließen um quasi durch die Kleidung zu sehen.