Naslov
Estimacija pokreta glave s ciljem poboljšanja međudjelovanja čovjeka i računala uporabom stohastičkih iterativnih algoritama
(Head motion estimation for improved human-computer interaction using stochastic iterative algorithms)

Autori
Musić, Josip

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Split

Datum
28.04

Godina
2010

Stranica
139

Mentor
Dr. sc. Cecić, Mojmil

Ključne riječi
procjena stanja sustava; Kalmanov filtar; čestični filtar; Monte Carlo postupci; međudjelovanje čovjeka i računala; rehabilitacija; korisničko sučelje; propusnost
(state estimation; Kalman filter; particle filter; Monte Carlo methods; human-computer interaction; rehabilitation; computer interface; throughput)

Sažetak
U ovom je radu razmotren problem međudjelovanja paraliziranih osoba i računala primjenom sustava baziranog na inercijskim i magnetskim senzorima, te iterativnom stohastičkom estimacijskom algoritmu dvorazinske arhitekture. Dan je pregled dvaju područja na kojima se temelji rad: sustavi za međudjelovanje paraliziranih osoba i računala te estimacijski algoritmi za procjenu ljudskih pokreta, pri čemu su prezentirani radovi koji najbolje ilustriraju trenutačne istraživačke pravce i trendove. Predložena je dvorazinska arhitektura estimacijskog algoritma koja svoj rad zasniva na proširenom Kalmanovu i čestičnom filtru, čiji vektor stanja sadrži Eulerove orijentacijske kutove (okret, nagib, zakret) i bias komponente žiroskopa. Problem singularnosti Eulerovih kutova nije bio posebno razmatran zbog anatomskih ograničenja vratne kralježnice i s njome povezanog opsega pokreta. Ispitane su četiri inačice dvorazinske arhitekture primjenom simulacije te stvarnih mjerenja u off-line režimu rada, nakon čega je odabrana najbolja arhitektura u smislu točnosti i računske efikasnosti, a čije su kvalitete potvrđene i u real-time ispitivanjima. Referentna mjerenja bila su ostvarena putem XSensova komercijalnoga estimacijskog algoritma isporučenog s MTx senzorima. Nadalje, u radu je predložen sustav za poboljšano međudjelovanje paraliziranih osoba i računala, koji je razvijen kroz tri koraka. U prva dva koraka definirane su i ispitane funkcionalnosti i načini upravljanja sustavom, dok je u trećem koraku sustav ispitan s prethodno predloženom dvorazinskom estimacijskom arhitekturom. Performanse sustava ispitane su na 15 zdravih osoba, pri čemu su upotrijebljene eksperimentalne postavke i mjerni parametri temeljeni na ISO 9241-9 standardu. Ostvareni rezultati propusnosti kao objektivnog parametra performansi usporedivi su sa standardnim korisničkim sučeljima kao što su joystick, trackball i touchpad, dok rezultati anketa kao subjektivnog parametra performansi pokazuju nepostojanje značajnih psihofizičkih zahtjeva pri uporabi sustava kao i niskog stupnja umora. Nadalje, razvijeni sustav za međudjelovanje ispitan je u nekoliko praktičnih primjena s dobrim rezultatima: unos teksta putem virtualne tipkovnice, prepoznavanje gesta/pokreta glave temeljem dinamičkih primitiva pokreta i upravljanje kretnjama robotskog manipulatora. Prilikom izrade ovoga rada korištena su Matlab i Visual C# razvojna okruženja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Računarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA