Medisin, offshorevirksomhet, spillindustri og toppidrett. Behovene for å fange og analysere menneskelige bevegelser i sanntid finnes innen de fleste områder og bransjer. Men utstyret for et enkelt oppsett har en kostnad på halvannen til to millioner kroner og er dermed ikke tilgjengelig for hvem som helst. Det vil HiST endre på.

Tar opp konkurransen

Sammen med StatoilHydro, Kongsberg SIM (Systems in Motion) og Metronor, som har ekspertise på optiske målesystemer, utvikler de nå et nytt sanntids system for tredimensjonal gjengivelse av bevegelser.

- Gjennom dette prosjektet håper vi å utvikle en løsning som kan kommersialiseres og ta opp konkurransen med dagens dyre løsninger. Men vel så viktig er det å bygge kompetanse på 3D-visualisering, sier prosjektleder og førsteamanuensis Jan H. Nilsen ved avdeling for informatikk og e-læring (AITeL) ved HiST.

Bygger miljø og kompetanse

Ifølge Peder Blekken ved samarbeidspartneren Kongsberg SIM, etterspør nemlig stadig flere bedrifter kompetanse i 3D-visualisering. Derfor samarbeider prosjektet med universitetene i København og Weimar, og med høgskolen i Bonn om å utvikle kompetanse og bygge nye fagmiljøer. Sammen med høgskolen i Bonn utvikles det også et nettfag i visualisering.

Tredjeårsstudentene Roar Fløttum, Øivind Hoff Johansen og Jon-Kåre Sørensen er én av fire studentgrupper tilknyttet prosjektet. De jobber med sin studentoppgave innen research og prototyping for 3D-visualiseringsprosjektet sammen med veileder og høyskolelektor Grethe Sandstrak ved AITeL.

 

- I tillegg har vi for tiden knyttet studentoppgaver for i alt elleve HiST-studenter til prosjektet, forteller Jan H. Nilsen. Han deler prosjektledelsen og målsettingen med StatoilHydros Bjørn Sæther. - Dette er svært interessant for oss. Vi har stort behov for å kunne følge og analysere bevegelser – både under farlige operasjoner og under opplæring og trening, og prosjektet er en del av StatoilHydros kontinuerlige satsning på forskning og utvikling.

Fanger og gjengir bevegelse

Visualiseringen krever opptak med minimum seks kamera som fanger inn bevegelsene fra ulike vinkler. Deretter settes bildene sammen til en tredimensjonal gjengivelse som kan studeres fra alle kanter. Nå jobber prosjektet med å teste ulike kameratyper og videreutvikle programvare som skal synkronisere bildene og skape en presis gjengivelse.

 - I dag er både utstyret og programvaren dyr. I hovedsak fordi det brukes svært kostbare kameratyper, og fordi det ikke eksisterer konkurranse for programvaren. Akkurat nå undersøker vi om det er mulig å tilpasse og videreutvikle egenprodusert programvare til webkameraer som koster sju hundre kroner stykket, forteller Nilsen.

Utvikler gratisverktøy

Kongsberg SIM arbeider til daglig med å utvikle programvareløsninger for sanntids 3D grafikkvisualisering for olje- og gassindustrien. De har blant annet utviklet et avansert og internasjonalt anerkjent visualiseringsverktøy til bruk for programvareutviklere, Coin3D. Dette er såkalt open source, det vil si gratis programvare.

- Verktøyet mangler en ”motion capturing”-modul for å fange bevegelser, forteller Blekken. - Jeg håper at vi gjennom HiST-prosjektet kan utvikle en slik modul, som vi kan ta inn i Coin3D. Prosjektet arbeider også tett med programvareekspertise ved NTNU.

Gjennom utviklingen av et sanntids 3D-system for å fange og gjengi bevegelser skal prosjektet bygge fagmiljø og kompetanse både i Trondheim og internasjonalt. Fra venstre: Grethe Sandstrak, HiST AITeL, Bjørn Sæther, StatoilHydro, Ann-Katrin Stensdotter, HiST AHS, Jan H. Nilsen, HiST AITeL og Peder Blekken, Kongsberg SIM. Her sammen med testskjelettet.

Anatomi og teknologi

- Dette prosjektet har flere anvendelsesmuligheter, mener førsteamanuensis Ann-Katrin Stensdotter ved fysioterapeututdanningen ved AHS (avdeling for helse- og sosialfag). Hun har jobbet mye med 3D-systemer, og kjenner fordelen ved å kunne fange, studere og tolke menneskelige bevegelser.

- En arm trenger ikke være strak fordi om det ser slik ut i to dimensjoner. 3D gir mulighet å se kroppen og bevegelsene fra ulike vinkler, og gi informasjon om det virkelige forholdet. Derfor gir det også helt nye muligheter for opplæring og trening, blant annet ved å gi umiddelbar visuell tilbakemelding fra et hvilket som helst perspektiv. Dermed kan du justere utførelsen av bevegelsen hvis du ser at den ikke er hensiktsmessig. Teknologien har naturlig nok fått stor interesse fra idrettshold, som ser fordelen av å kunne trene og studere teknikk tredimensjonalt. Derfor er også Olympiatoppen og Program for bevegelsesvitenskap ved NTNU en del av prosjektet.

Unikt samarbeid

- Prosjektet krever ekspertise innen både teknologi og anatomi, og innebærer et tverrfaglig og svært spennende samarbeid, både internt på HiST, og med eksterne aktører, mener Stensdotter og Nilsen.

Prosjektet startet i september i år, og skal være ferdigstilt i august 2011.  

Les mer om prosjektet Real-time 3D Data Capturing and Visualization of Human Motion in Complex Environments.

 

 

Bildetekst 1:

   Prosjektdeltakerne:
-Bauhaus University Weimar
-HiST AHS
-HiST AITeL
-Kongsberg SIM AS
-Metronor AS
-NTNU Human Movement Science Programme
-NTNU Division of Geomatics
-NTNU Department of Computer and Information Science (IDI)
-Olympiatoppen dept. of Trondheim
-StatoilHydro ASA
-University of Applied Sciences Bonn-Rhein-Sieg
-University of Copenhagen