Virtualni Šport

Mentorja projekta: Sebastjan Šprager in Boris Cigale

Predstavitev projekta

Kazalo•Cilji•Predstavitev lanskoletnega dela•Uporabljeni senzorji

•EKG•Pletizmograf•Pospeškometer•Trak za zaznavanje dihanja•Naprava za merjenje pravilnega kota•Giroskop

•Lasten video format•DCT•Podvzorčenje•Shranjevanje razlik•Primerjava formatov

•Delo pri Računalniški grafiki•3D Model človeka

Cilji

Celostna rešitev za pomoč pri treningu:• Izdelava senzorja• Zajem podatkov• Prikaz podatkov• Inteligentni sistem

Predstavitev lanskega dela

Zajemanje signala iz Kinecta, EKG-ja in pospeškometra

Zajeto z napravo Kinect

Predstavitev lanskega dela

Zajemanje signala iz Kinecta, EKG-ja in pospeškometra

Zajeto z medicinsko verificirano EKG napravo Schiller

Predstavitev lanskega dela

Zajemanje signala iz Kinecta, EKG-ja in pospeškometra

Zajeto z ST STEVAL MKI005V1

Predstavitev lanskega dela

Operacije nad signali

Predstavitev lanskega dela

Prikaz podatkov in umetna inteligenca

Senzorji izdelani pri SRDS

• Naprava za zaznavanje srčnega utripa• Pospeškometer• Trak za zaznavanje dihanja• Naprava za merjenje pravilnega kota• Giroskop

EKG

EKG oz. Elektrokardiograf je metoda za zaznavanja srčnega utripa na podlagi razlik v električnih potencialih na različnih delih telesa.

EKGProblemi: •Ta metoda je predvsem problematična ker poizkušamo zaznavati minimalne spremembe v napetosti ki nastanejo med potenciali. (Okoli 100mV).•Kot problem se izkaže:

• 50hz šum iz okolice in napajalnega vira.• Upornost kože• Prevodnost elektrod in površina, ki je v stiku z telesom.

EKG naprava• Baker• Večja površina = boljši kontakt

Pletizmograf

• IR dioda• IR sprejemnik• zaznavanje količine krvi v

prstu

Aplikacija

• Aplikacija vzorči napetost, ki jo dobi na vhodu A/D pretvornika in tvori zaporedje vzorcev z vzorčevalno frekvenco 183Hz.

• Na dobljenem zaporedju uporabimo FFT (Fast Fourier transform), da izločimo koristno frekvenco, ki nam ponazarja srčni utrip (1 - 4Hz).

POSPEŠKOMETER

• Naprava za merjenje pospeškov• Območje -6g do 6g• Vrača 12-bitne vrednosti

Delovanje• Krmilna naprava preko SPI komunicira s pospeškometrom, ki ob

aktivaciji vrača vrednost pospeškov v posameznih oseh

• Implementacija s prekinitvami

• Dobljene vrednosti pretvorimo v človeku razumljivo obliko in preko USB pošljemo na PC

• Namenska aplikacija (C#) izpisuje seštete vektorje vseh osi

Aplikacija in naprava

Trak za zaznavanje dihanja

• Trak nam omogoča, da spremljamo uporabnikovo aktivnost.

• Možno je zaznati število vdihljajev.

• Iz amplitude signala je razvidna tudi količina vdihnjenega zraka.

• Trak se namesti okoli prsnega koša. LED dioda na traku nam pove, če je trak pravilno nameščen.

Delovanje• Trak je sestavljen iz elastičnega

sukanca, ki z raztezanjem spreminja upornost.

• Uporabljen je napetostni delilnik• Čip PIC18F2550 preko AD

pretvornika zajema podatke, jih filtrira in jih pošilja preko USB na računalnik.

Delovanje• Pravilno delovanje je odvisno od več dejavnikov:

• Izbira pravega šiva • Raven šiv se je izkazal najbolje

• Izbira elastičnega traku• Trak ne sme biti preveč elastičen

• Filtriranje podatkov• Uporabljen je nizkopasovni filter, saj je

dihanje počasno

Dobljeni podatki• Iz podatkov ni težko razločiti

hitrosti dihanja

• Podatki se uporabijo, da lahko lažje oz. bolje določimo težavnost vaje.

• V teoriji bi bilo možno zaznavati tudi srčni utrip.

Naprava za merjenje pravilnega kota

• Naprava se namesti na uporabnikovo roko s pomočjo elastičnih trakov

• Z gibanjem spreminjamo upornost potenciometra

• Spremembo napetosti preračunamo v geometrijski kot

• Ta kot v komolcu pomaga pri nadziranju pravilnega izvajanja vaje dvigovanja uteži

Komponente

• Mikrokrmilnik PIC18F2550• Potenciometer z upornostjo 10kΩ• Domača izdelava preprostega mehanizma za uporabo na roki• Povezava na računalnik

Delovanje

• Naprava zajema preko A/D pretvornika

• Dobljene vrednosti nato preko USB sklada in serijskih vrat pošiljamo na računalnik

• Na PC-ju opravimo pretvorbo v geometrijski kot

• Uporabniku se sproti izrisuje graf spremembe kota in trenutni kot

Aplikacija in naprava

Giroskop• Giroskop SparkFun ITG-3205• Meri kotne pospeške

Delovanje• Nadzor pravilnega položaja roke ob vadbi• Komunikacija I2C• Velika občutljivost senzorja

Grafični vmesnik• Pretvorba v kotne stopinje• Opozarjanje uporabnika na pravilnost izvajanja

Delo pri predmetu multimedija

• Pri multimediji smo obravnavali načine zapisa in stiskanja multimedijskih vsebin

• V okviru tega smo naredili za osnovo dct stiskanje slike.• To smo kasneje nadgradili v lasten video format, ki nam služi

kot referenca za iskanje napak v lastni vadbi.

• DCT

Podvzorčenje

• Kot dodaten del stiskanja pretvorimo RGB barvni model v YCbCr model kjer lahko krominanco podvzorčimo.

Format/Lastnosti Format 1 Format 2 Format 3

Vir Kamera Kamera 2D avatar

Podvzorčenje 4:1:1 - -

Barvni model YCbCr RGB RGB

Shranjevanje sprememb Da Ne Da

Kodiranje 1 okvirja 30ms 13ms 3-25ms

Dekodiranje 1 okvirja 30ms 23ms 3-25ms

Velikost pri mirovanju* 0.43% 0.34% 0.75%

Velikost pri gibanju* 2.86% 0.34% 1.25%

*Glede na velikost neskompresiranega videa

Primerjava med formati

REZULTATI OBDELAVE

1.Format

2.Format

3.Format

• Uporaba .NET in ogrodja, ki podpirajo OpenGL (OpenTK, SharpGL,...)

• Druge funkcionalnosti:• Prikaz podatkov o vaji• Scena in pogled iz poljubnega zornega kota• Spremenljiva razpoloženja (obrazi)• Estetsko izmenljivo ozadje• Prikaz nasvetov za izboljšavo

Delo pri računalniški grafiki

3D model človeka

• Modeliranje v Blenderju• UV mapiranje• Risanje teksture v GIMP-u

3D model človeka

Zaključek

• Spremembe predmetnika• Osvojena znanja iz več področij računalništva• Konec dober, vse dobro• Posebna zahvala pa gre koordinatorjema projekta