Analyse de la précision d’un nouveau système de capture du mouvement optique : cas du Mokam

Analysis of the accuracy of a new optical motion capture system : the case of Mokam

• Auteur / Autrice : Félix Marcellin
• Direction : Frédéric Marin, Khalil Ben Mansour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique : Unité de Recherche Biomécanique et Bio-ingénierie (UMR-7338)
• Date : Soutenance le 21/06/2021
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomécanique et Bioingénierie / BMBI

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Capteurs (technologie)

Cinématique

Mouvement

Mécanique humaine

Biomécanique

Capture de mouvements

Mesure

Mots clés libres

Métrologie

Capture du mouvement

Précision

Mokam

Metrology

Motion capture

Accuracy

Mokam

Human mechanics

Biomechanics

Kinematics

Résumé

De nombreux systèmes de capture du mouvement voient le jour chaque année. Pourtant bien que ces systèmes entrent dans la famille des outils métrologiques, les informations sur la précision de mesures sont hétérogènes et leur champ d’application est à la discrétion de l’utilisateur. Dans ce contexte, la question de recherche que je me suis posée est : comment comparer les précisions des systèmes d’analyse du mouvement de technologie différente et comment définir une application compatible ? Dans cette thèse, je me suis intéressé aux systèmes d’analyse du mouvement optique avec marqueurs. Les deux systèmes de capture du mouvement que j’ai utilisés sont le système Mokam (Kinestesia, Verton, France) et le système Vicon (Oxford Metrics, Oxford, United Kingdom). Ce dernier est considéré comme référence. Pour obtenir les informations de précision d’un système, j’ai proposé un protocole expérimental permettant d’évaluer la précision en statique et lors de la réalisation de mouvement. Puis j’ai identifié des applications pour le contrôle postural ou l’analyse quantifiée de la locomotion réalisable par un système en fonction de ses capacités de précision. Ce travail de recherche a permis, dans un premier temps d’évaluer la précision spatiale de localisation tridimensionnelle de ces deux systèmes transposables à tous les systèmes de capture du mouvement avec marqueur. Dans un deuxième temps, il a été montré que la précision de mesure est un point crucial pour déterminer l’application d’usage de ces systèmes. En d’autres termes, tout système de capture du mouvement ne peut être dédié à toute application.

Many motion capture systems emerge each year. However, although these systems are part of the family of metrology tools, the information on measurement accuracy is heterogeneous and their scope is at the discretion of the user. In this context, the research question I asked myself was : how to compare the accuracy of motion capture systems of different technologies and how to define a compatible application ? In this thesis, I was interested in optical motion analysis systems with markers. The two motion capture systems I used are the Mokam system (Kinestesia ,Verton, France) and the Vicon system (Oxford Metrics, United Kingdom). The latter is considered as the reference. In order to obtain the precision information of a system, I proposed an experimental protocol to evaluate the precision in statics and during the realisation of movement. Then I identified applications for postural control or quantified analysis of the locomotion achievable by a system according to its precision capabilities. This research work aloud, in a first step, to evaluate the spatial precision of three-dimensional localisation of these two systems transposable to all marker-based motion capture systems. Secondly, it was shown that measurement accuracy is a crucial point in determining the application of these systems. In other words, not every motion capture system can be dedicated to every application.