Scene modelling for vision-based interactive systems in rehabilitation contexts

Resum en catala Introduccio L'objectiu d'aquesta tesi es millorar la interaccio basada en visio en sistemes de rehabilitacio. Per aquest motiu hem construit i avaluat un nou metode de modelat d'escenes en l'espai RGBD, per tal de generalitzar l'us d'aquests sistemes en entorns reals. Aquest proces s'ha dut a terme mitjancant el disseny i desenvolupament d'un sistema interactiu basat en visio per computador en el context d'una aplicacio de rehabilitacio. Contingut de la investigacio En primer lloc, hem definit un sistema d'interaccio basat en visio, en segon lloc hem desenvolupat un videojoc motivacional. Despres d'una primera fase de proves, els terapeutes varen concloure que el sistema implementa la terapia de rehabilitacio de l'equilibri que es volia transferir. Els resultats preliminars tambe varen mostrar que els usuaris duien a terme l'activitat de rehabilitacio amb un 13,5 % menys de temps. Amb l'us el videojoc presentat, cap dels usuaris va abandonar la terapia i tots es mostraren interessats a continuar el proces de rehabilitacio amb el nostre sistema. A continuacio, es va dissenyar un experiment per posar a prova la viabilitat i el benefici d'incloure el mecanisme de retroalimentacio de mirall en els sistemes de rehabilitacio basats en visio. Aquest experiment, va ser motivat per que durant el desenvolupament del sistema abans descrit, ens adonarem que els usuaris no podien equiparar els seus moviments amb el que succeia a la pantalla. Definim retroalimentacio de mirall com la representacio visual dels usuaris dins l'aplicacio. Els resultats d'aquest experiment varen confirmar que en cas de persones amb discapacitat, la retroalimentacio de mirall facilita la interaccio. Finalment, es va avaluar clinicament el sistema de rehabilitacio proposat. L'avaluacio va consistir en un programa d'intervencio de fisioterapia durant 24 setmanes. Va ser realitzat amb 9 adults d'un centre de paralisi cerebral, realitzant sessions setmanals de 20 minuts. Els resultats varen demostrar un augment significatiu en les puntuacions d'equilibri i funcio de la marxa indicant una major independencia per als pacients. Les puntuacions varen millorar de 16 a 21 punts en una escala de 28, d'acord amb l'Escala de Tinetti per al risc de caigudes, passant de risc alt de caiguda a risc moderat de caiguda. Durant el proces abans descrit, ens adonarem que les condicions ambientals tenen una gran influencia en el rendiment del videojoc, per aquest motiu, hem desenvolupat un algoritme de modelatge d'escenes utilitzant informacio RGBD per tal de segmentar l'usuari de l'escena. Hem desenvolupat un nou enfocament no parametric (KDE) que unifica els diversos canals d'informacio del dispositiu. Tambe s'ha desenvolupat un model probabilistic que permet manejar aquella informacio inexistent en la imatge de profunditat. Finalment s'ha creat un algorisme per detectar aquelles zones de la imatge en les que un objecte de l'escena es mogut i d'aquesta manera evitar errors de classificacio. Despres d'avaluar l'algorisme proposat utilitzant dos conjunts de dades, els resultats han mostrat que obte bons resultats en tots els casos provats. Conclusio Dels resultats obtinguts l’avaluacio del sistema de rehabilitacio es pot concloure que el nostre sistema experimental es viable per a la terapia de rehabilitacio de la marxa i l'equilibri. Despres d'avaluar l'algorisme de modelatge d’escenes utilitzant dos conjunts de dades, els resultats mostraren que l'algorisme pot manejar un gran ventall de situacions practiques i obte bons resultats en tots els casos provats.