7. Bố cục chung của luận án
4.6 Thí nghiệm đánh giá hoạt động của thuật toán
4.6.6 Đánh giá độ chính xác sử dụng hệ thống Optitrack
Độ chính xác của hệ thống đề xuất cịn được kiểm chứng bằng hệ thống giám sát chuyển động dùng Optitrack qua thí nghiệm thứ ba. Trong đó, sử dụng hai hạt phản quang được gắn trên 2 bàn chân người dùng và một hạt phản quang được bố trí ngay tại tâm của hệ toạ độ BCS để hệ thống camera giám sát được quỹ đạo di chuyển của bàn chân theo thời gian. Việc bố trí của hệ thống camera, việc so khớp dữ liệu và tính tốn sai số giữa quỹ đạo ước lượng và quỹ đạo thực ghi lại bởi hệ thống OptiTrack đã được trình bày ở Mục 3.7.1.
Trang 123
Hình 4.15 Quỹ đạo 3D chuyển động của khung tập đi được ước lượng Bảng 4.13 Sai số ước lượng cho khoảng 2 m di chuyển Bảng 4.13 Sai số ước lượng cho khoảng 2 m di chuyển
Loại chuyển động
Số lượng
bước trung bình (mm) Độ dài bước Sai số (mm)
Đẩy đi liên tục 4 522,60 1,61 4 524,35 2,32 4 519,90 2,32 4 527,07 1,58 4 527,20 2,28 Đẩy đi từng bước 5 421,39 0,99 5 421,65 0,87 5 423,61 0,81 5 420,33 0,72 5 421,83 1,14 Nhấc 2 chân sau 5 427,93 4,61 5 423,65 5,01 5 422,53 5,3 5 415,29 6,81 5 425,39 5,63 Nhấc hoàn toàn 4 523,66 4,97 4 527,02 3,97 4 525,71 6,49 4 526,37 8,11 4 527,50 3,7 Trung bình 473,75 3,46 (0,73%)
Trang 124
Hình 4.14 thể hiện vị trí của khung tập đi (đại diện bởi hạt phản quang gắn tại tâm hệ toạ độ BCS) và sai số của việc ước lượng được trong trường hợp sử dụng khung tập đi thẳng khoảng 2 𝑚 bằng cách nhấc hồn tồn khung tập đi. Ở hình bên trái, đường nét liền màu xanh là vị trí ước lượng trong khi đường nét đứt màu đỏ là vị trí thực ghi lại bởi hệ thống OptiTrack. Ở hình bên phải là sai số của việc ước lượng so với vị trí thực. Theo đó, khi sử dụng bộ lọc Kalman thì sai số vị trí ước lượng cuối cùng khoảng dưới 1 𝑚𝑚. Quỹ đạo 3D của khung tập được thể hiện trên Hình 4.15.
Để đánh giá độ chính xác về mặt định lượng, thí nghiệm trên được lặp lại cho 4 loại chuyển động khác với khoảng cách di chuyển là 2 𝑚 với hệ thống OptiTrack, mỗi loại chuyển động thực hiện 5 lần với kết quả được thể hiện trong Bảng 4.13. Trong đó, độ dài bước trung bình được tính từ hệ thống OptiTrack. Sai số RMSE được tính bằng cách so sánh độ dài mỗi bước ước lượng bởi hệ thống đề xuất với độ dài mỗi bước đi đo được từ hệ thống OptiTrack. Trong đó, sai số trung bình là 7,3 𝑚𝑚 trong 1 bước đi. Đây là sai số hoàn tồn chấp nhận được trong ứng dụng ước lượng thơng số bước đi phục vụ đánh giá tình trạng sức khỏe.
Hình 4.16 Phát hiện thời điểm bước chân sử dụng OptiTrack
Để đánh giá thuật toán phát hiện bước chân trong quá trình đẩy đi liên tục, Hình 4.16 thể hiện kết quả việc sử dụng hệ thống khung tập đi để đi thẳng 2 𝑚 bằng
Trang 125
cách đẩy đi liên tục. Trong đó, tốc độ đẩy và các điểm bàn chân chạm đất được thể hiện trong hình đầu. Ở hình thứ hai, khoảng cách di chuyển của bàn chân trái và phải tương ứng được thể hiện bằng đường màu xanh và nét đứt màu đỏ. Trong đó, đoạn nằm ngang của đồ thị khoảng cách di chuyển thể hiện bàn chân đang chạm đất. Có thể thấy rằng các các điểm đánh dấu bước chân ở hình đầu xuất hiện ngay giữa khoảng thời gian đường khoảng cách nằm ngang ở hình thứ hai. Điều này chứng minh thuật toán phát hiện các bước chân trong trường hợp khung tập đi được đẩy đi liên tục là chính xác.