Desarrollo de un sistema de captura de movimiento abierto para análisis biomecánico
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32136| Título : | Desarrollo de un sistema de captura de movimiento abierto para análisis biomecánico |
| Autor : | Tejada Portilla, Steven Alexander |
| Director de Tesis: | Villa Rosero, Micaela Nataly |
| Resumen traducido: | This work presents the development of an open motion capture system based on OptiTrack Flex 3 cameras, aiming to reduce proprietary software dependency through an accessible, reproducible, and verifiable workflow. The study was conducted in a controlled environment at the Girón Campus under a quantitative–experimental approach structured into modules: (i) low-level camera communication using the Camera SDK and MEX compilation to initialize the SDK, detect devices, and acquire synchronized infrared frames; (ii) reflective marker acquisition and assessment, identifying practical limitations due to clothing, specular reflections, and occlusions; (iii) intrinsic calibration; (iv) extrinsic parameter estimation and validation to unify the multicamera setup into a common reference frame defined by the calibration board; and (v) 3D reconstruction via triangulation and implementation of measurement modules (2D/3D) to estimate joint angles from three markers. During testing, 3D reconstruction performance was observed to degrade when extrinsic calibration was constrained to a nearly planar motion of the board (e.g., board placed on a table); therefore, a complementary 2D validation strategy was implemented, including angle estimation using a goniometer reference and additional trials for relative distance measurement after planar experimental scale calibration. Preliminary results confirm the technical feasibility of the proposed system for IR acquisition, marker detection, and geometric reconstruction under proper calibration, and provide a solid foundation for future accuracy validation and standardized data export toward environments such as MATLAB. |
| Resumen : | Este trabajo desarrolla un sistema abierto de captura de movimiento basado en cámaras OptiTrack Flex 3, con el objetivo de reducir la dependencia de software propietario y habilitar un flujo de trabajo accesible, reproducible y verificable. El estudio se ejecutó en un entorno controlado del Campus Girón mediante una metodología cuantitativa– experimental, organizada en módulos: (i) comunicación de bajo nivel con el Camera SDK y compilación de funciones MEX para inicializar el SDK, detectar cámaras y adquirir imágenes infrarrojas sincronizadas; (ii) adquisición y evaluación de marcadores reflectivos, identificando limitaciones por vestimenta, reflejos y oclusiones; (iii) calibración intrínseca; (iv) estimación y validación de parámetros extrínsecos para unificar el sistema multicámara en un marco común definido por el tablero; y (v) reconstrucción 3D por triangulación e implementación de módulos de medición (2D/3D) para estimar ángulos articulares a partir de tres marcadores. En la fase de pruebas se observó que la reconstrucción 3D puede degradarse cuando la calibración extrínseca se limita a un plano (p. ej., tablero sobre mesa), por lo que se implementó una validación complementaria en 2D: estimación angular con referencia de goniómetro y pruebas adicionales para medición de distancias relativas tras una calibración experimental en el plano. Los resultados preliminares confirman la viabilidad técnica del sistema para adquisición IR, detección de marcadores y reconstrucción geométrica bajo condiciones de calibración adecuadas, y establecen una base sólida para futuras validaciones de precisión y estandarización de exportación de datos hacia entornos como MATLAB. |
| Palabras clave : | BIOMEDICINA VISIÓN POR COMPUTADORA PROCESAMINETOS DE IMÁGENES DESARROLLO TECNOLÓGICO |
| Fecha de publicación : | 2026 |
| URI : | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32136 |
| Idioma: | spa |
| Pertenece a las colecciones: | Grado |
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