Оценка точности трёхмерного безмаркерного захвата движений с использованием OpenPose и нескольких видеокамер

В области наук о движении человека существует потребность в простой в использовании и достаточно точной системе безмаркерного захвата движений для оценки двигательной деятельности. Цель этого исследования — разработать методику трёхмерного безмаркерного захвата движений с использованием OpenPose и нескольких синхронизированных видеокамер, а также оценить её точность в сравнении с оптической системой захвата движений с маркерами. Участники выполняли три двигательные задачи: ходьбу, прыжок с противодвижением и бросок мяча. Эти движения регистрировали с помощью оптической системы захвата движений с маркерами и безмаркерной системы на основе OpenPose. Различия в соответствующих положениях суставов, рассчитанные по данным двух методов на протяжении всего анализа, выражали через среднюю абсолютную ошибку (MAE). Качественный анализ показал, что трёхмерная оценка позы при безмаркерном захвате движений корректно воспроизводила движения участников. Количественно около 47% всех рассчитанных средних абсолютных ошибок были менее 20 мм, а 80% — менее 30 мм. Однако в 10% случаев ошибка превышала 40 мм. Основной причиной средней абсолютной ошибки более 40 мм были сбои OpenPose при отслеживании позы участника на двумерных изображениях: например, распознавание объекта как сегмента тела человека или подмена одного сегмента другим в зависимости от изображения на конкретном кадре. Таким образом, если в систему встроить алгоритм коррекции всех явно ошибочных результатов отслеживания, безмаркерный захват движений на основе OpenPose можно использовать в науках о движении человека при точности 30 мм или менее.