Caractérisation des mouvements en escalade sportive par mesure vidéo

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1 Caractérisation des mouvements en escalade sportive par mesure vidéo Simon COURTEMANCHE Tuteurs : Lionel REVERET, Edmond BOYER 3 novembre 2011

2 1 Problématique 2 3

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4 Problématique diagnostique objectif de la performance, pour le sport analyse des contraintes biomécaniques liées à l escalade caractérisation exhaustive des variations de la forme et du mouvement

5 Implémentation Problématique outils pour l entrainement > utilisation de la vidéo étude biomécaniques > utilisation d un modèle biomécaniques type squelette articulé caractérisation du mouvement en escalade > utilisation des connaissances théoriques sur le sujet

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7 Suivi de mouvements par vidéo Entrée : vidéo 4 caméras Sortie : mouvement 3D (+) prise en compte de l environnement (-) pas de squelette : analyse biomécanique impossible (-) 4 caméras : pas pratique en sport [Markerless Motion Capture with Unsynchronized Moving Cameras, H.-P. Seidel et al., CVPR 2009]

8 Suivi de mouvements par vidéo Entrée : vidéo + modèle 2D Sortie : mouvement 3D (+) 1 caméra (+) modéle physique : analyse biomécanique possible (-) modèle très simple : applicable qu à la marche [Physics-Based Person Tracking Using the Anthropomorphic Walker, A. Hertzmann et al., IJCV 2010]

9 Suivi de mouvements par vidéo - 1 caméra mise en correspondance vidéo < > modèle 3D réduction de l espace de recherche : utilisation d un modéle spécifique à l activité

10 3 composantes en escalade : l énergie : capacités physiques le mentale : motivation, concentration, peur,... la qualité gestuelle : capacités motrices permettant de réaliser le "schéma gestuel précis permettant de franchir un passage le plus économiquement possible" [Escalade et Performance, Laurent Guyon, Olivier Broussouloux, Éd. Amphora, 2004]

11 Le geste en escalade tend à s approcher d un mouvement optimal. Notre modèle spécifique : le mouvement optimal La recherche de correspondances avec la vidéo se fera autour de ce modèle.

12 Mouvement optimal - en Robotique Entrée : points de contacts Sortie : mouvement 2D (+) multi-contact (-) contact point/plan (-) optimisation par "essai-erreur" [Generation of Dynamic Multi-Contact Motions : 2D case studies, S. Lengagne et al., Int. conf. on Humanoid robots, 2010]

13 Mouvement optimal - en Graphisme 3D Entrée : mouvement initial Sortie : mouvement optimisé (+) optimisation itérative (-) couteux en caluls : difficilement applicable à un modèle complexe [Spacetime constraints, A. Witkin, M. Kass, SIGGRAPH 1988]

14 Mouvement optimal - en Biomécanique Entrée : activation musculaire Sortie : mouvement squelette (+) modèle réaliste (-) simulation dynamique directe : activation > mouvement [OpenSim : Open-Source Software to Create and Analyze Dynamic Simulations of Movement, S. L. Delp et al., Trans.on Biomedical Engineering, 2007]

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16 Mouvement optimal - Entrée : points de contact Sortie : mouvements + efforts optimaux étude préliminaire : position optimale (v = 0, a = 0) 1) pour une pose donnée, quel est l effort minimum pour tenir la pose ambiguïté : efforts dans les bras / dans les jambe? > 1ère minimisation : multiplicateurs de Lagrange

17 Mouvement optimal - 2) pour une configuration de prise donnée, quel est la position optimale > 2ème minimisation : descente de gradient (+) multi-contact (+) optimisation 1 directe (pas d essai-erreur) (+) optimisation 2 itérative à faire évoluer : (-) modèle peu réaliste (-) mouvement statique