Ein generisches, datenbasiertes Modell der quadrupedalen Bewegung

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Krüger; Professor Dr. Andreas Weber (†)
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing ; Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244622883

In der Computergrafik wie auch in der Biomechanik ist Motion Capturing eine Standardtechnik geworden. Tierbewegungen wurden in unterschiedlichen Umgebungen aufgenommen und in biomechanischen Experimenten verwendet. Insbesondere erfährt die Wirbelsäulenbewegung im Moment besondere Aufmerksamkeit. Faktoren wie Krafttransfer von den Beinen in den Kopf und den Nacken, die die Bewegung beeinflussen, wurden noch nicht untersucht. Eine vergleichende Methode die unterschiedliche Wirbelsäulen untersucht, erlaubt komplexere und generellere theoretische Modelle zu erstellen. Diese bieten eine einheitliche Theorie der Mechanismen des Bewegungsapperates.Das langfristige Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, generische, datengetriebene und Biomechanik-basierte Methoden zu identifizieren die für die Aufnahme, Analyse und Synthese von Bewegungen vierbeiniger Säugetiere verwendet werden können. Die vielen Korrelationen und Schleifen in den Beziehungen dieser Aufgaben, sind von primärem Interesse im Bereich der Computergrafik, Biomechanik Forschung und Veterinärmedizin.Basierend auf der Hypothese, dass die Flexibilität der Wirbelsäule von essentieller Bedeutung für vierbeinige Bewegungen ist, wird die Entwicklung eines generischen vierbeinigen Bewegungsmodells das zentrale Ziel für das Gesamtprojekt sein.Die Untersuchung der gesamten Bewegung in Bezug auf Wirbelsäulenkrümmung und Flexibilität durch Modellierung kann die aktiven und passiven Beiträge der vierbeinigen Wirbelsäule quantifizieren. Die Veränderung von Parametern wie Krümmung und Flexibilität der Wirbelsäule wird daher Einfluss auf die Bewegungsmuster haben. Die Entwicklung eines solchen biomechanischen Modells ist notwendig, um die statische und dynamische Stabilität vollständig zu charakterisieren. Sobald diese grundlegende Beziehung zwischen spinaler Form und Funktion identifiziert wurde, können durch eine dynamische Simulation die Kräfteund Momente, die auf die Wirbelsäule in verschiedenen Formen im Schritt, Trab und Galopp wirken, quantifiziert werden. Eine relationale Datenbank wird angelegt, in der die im Rahmen des Projektes aufgenommenen Motion-Capture-Daten verschiedener Säugetier-Vierbeiner, die mit Hilfe von optischen Motion-Capture-Systemen, Beschleunigungssensoren und Video erfasst wurden, frei zur Verfügung gestellt werden. Die Genauigkeit der Modelle in der Darstellung der Reaktion auf die Kräfte bestimmt ihre Nützlichkeit für Anwendungen, wie die Reproduktion von Mechanismen, die mit einer bestimmten Reaktion verbunden sind. Die Optimierung solcher Systeme erfordert ein quantitatives Maß für die Genauigkeit. Daher werden Vergleiche der gemessenen Daten mit der Simulation der Bewegung unter Verwendung des in dieser Studie entwickelten generischen Modells, als auch mit alternativen Modellen durchgeführt. Schließlich ermöglicht dies eine Bewertung der Confidence, mit der eine bestimmte Genauigkeit unter definierten Bedingungen für das Modell erreicht werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Beteiligte Institution: Veterinärmedizinische Universität Wien ; Universitätsklinik für Pferde
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Beteiligte Person: Dr. Rebeka Zsoldos