DE19839638C2 - System zur Ermöglichung einer Selbstkontrolle hinsichtlich durchzuführender Körperbewegungsabläufe durch die sich bewegende Person - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Ermöglichung einer Selbstkontrolle hinsichtlich durchzuführender Körperbewe­ gungsabläufe durch die sich bewegende Person.

Das Einüben bestimmter Bewegungen bzw. Bewegungsabläufe spielt beispielsweise im Rahmen der Rehabilitation eine wich­ tige Rolle. Hierbei trainiert der Proband oder Patient be­ stimmte Bewegungsabläufe, um die eigene Körperbeweglichkeit insgesamt zu trainieren oder aber um beispielsweise bestimmte Körperpartien oder Muskelgruppen gezielt zu beeinflussen. Aber auch bei von Grund auf in ihrer Bewegungsmöglichkeit be­ hinderten Personen ist das gezielte Einüben bestimmter Bewe­ gungsabläufe ein wichtiges therapeutisches Element. Beim Ein­ üben dieser Bewegungsabläufe bzw. beim Durchführen der Trai­ ningsübungen ist häufig entscheidend, daß die Bewegungen "richtig" ausgeführt werden, das heißt, daß ein vorgegebener Bewegungsablauf bestmöglichst eingehalten wird. Wünschenswert wäre es dabei, Abweichungen möglichst noch in der Bewegung zu erkennen, um unmittelbar korrigieren zu können, so daß ver­ mieden wird, daß eine Übung mehrfach "falsch" durchgeführt wird, was nicht zum angestrebten therapeutischen Erfolg füh­ ren kann. Im Gegenteil besteht hierbei sogar die Gefahr, daß aufgrund des "falschen" Bewegungsablaufs gar keine Verbesse­ rung oder sogar eine Verschlechterung eintritt.

Die Selbstwahrnehmung der eigenen Bewegungen eines Probanden ist für eine hinreichende Kontrolle häufig nicht ausreichend, da die Selbstwahrnehmung gestört sein kann, zum Beispiel auf­ grund bestimmter gesundheitlicher Störungen des Probanden, ferner ist es häufig nicht möglich, die Bewegungen visuell zu beobachten (Rückansicht, Seitenansicht). Schließlich kann bei Durchführung eines komplexen, dynamischen Verlaufs die Selbstwahrnehmung überfordert werden, das heißt, der Patient kann sich nicht sowohl auf die korrekte Durchführung des kom­ plexen Bewegungsablaufs wie auch auf die Erfassung etwaiger Bewegungsfehler gleichzeitig konzentrieren. Um hier Abhilfe zu schaffen bestünde die Möglichkeit, einen externen Beobach­ ter, also einen Trainer oder Therapeuten beizuziehen, was aufwendig und sehr teuer ist. Ferner besteht die Möglichkeit, Spiegel und ähnliches zur kontinuierlichen Selbstbeobachtung zu nutzen. Nachteilig hierbei ist, daß trotz allem die ei­ gentliche ideale Körperstellung oder der ideale Bewegungsab­ lauf nicht erkannt werden kann, das heißt, auch hiermit läßt sich keine hinreichende Kontrolle erreichen. Schließlich bleibt noch die Möglichkeit, den Bewegungsablauf mittels ei­ ner Videoaufzeichnung festzuhalten und anschließend zu be­ trachten und zu analysieren. Jedoch ist auch hier keine Selbstkontrolle während der Bewegung möglich.

Aus EP 0 700 694 A1 ist ein Trainings- und Diagnoseverfahren bekannt, bei dem der Trainierende eine Bewegung mit einem Trainingsgerät durchführen muß, wobei über Meßaufnehmer die Bewegung erfaßt wird und in Form einer den Bewegungsverlauf darstellenden Kurve an einem Monitor angezeigt wird. Zu die­ ser Kurve kann eine vorgegebene, vom Trainierenden nachzu­ vollziehende Kurve eingeblendet werden.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein System der eingangs genannten Art anzugeben, das für den Probanden eine einfache Selbstkontrolle hinsichtlich des Bewegungsab­ laufs während der Bewegung ermöglicht, so daß noch während der Bewegung ggf. korrigiert werden kann.

Zur Lösung dieses Problems ist ein System der eingangs ge­ nannten Art vorgesehen, erfindungsgemäß umfassend eine Video­ kamera und einen Monitor zum Ausgeben des aufgenommenen Vide­ obildes sowie ein Mittel zum Einblenden wenigstens einer eine vorgegebene Bewegungs- oder Körperposition anzeigenden Mar­ kierung in das Videobild, wobei das Mittel zum Einblenden ei­ ner während der Körperbewegung feststehenden oder einer sich bewegenden, eine vorgegebene ideale Körperbewegung anzeigen­ den Markierung ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäße System nutzt einerseits die Möglichkeit, mittels der Videokamera erfaßte Bilder "live" am Monitor wie­ derzugeben, so daß die Person den Bewegungsablauf unmittelbar am Bildschirm verfolgen kann. Mit dem ferner vorgesehenen Einblendmittel ist es nun mit besonderem Vorteil möglich, in das von der Videokamera gelieferte Livebild eine oder mehrere Markierungen einzublenden, die im Hinblick auf den beispiels­ weise vom Therapeuten vorgegebenen Bewegungsablauf ideale Körperstellung anzeigen. Dem Patienten wird also kontinuier­ lich die Soll-Stellung hinsichtlich des vorbekannten Bewe­ gungsablaufs angezeigt, welche er sofort mit der aktuellen Ist-Stellung, in welcher er sich befindet, und die ihm anhand des Livevideobildes ersichtlich ist, vergleichen kann. Der Proband kann damit Abweichungen von der mittels den Markie­ rungen angezeigten Soll-Stellung erkennen und sofort nachkor­ rigieren. Dies ermöglicht es, daß der Proband die "richtige" Bewegung erkennen und ausführen kann, so daß der mit dem Be­ wegungstraining zu erzielende therapeutische Erfolg auch er­ reicht werden kann. Als Markierung kann beispielsweise ein Punkt oder aber natürlich auch mehrere, beispielsweise ver­ schiedenen Körperextremitäten zugeordnete Punkte eingeblendet werden, aber auch eine oder mehrere Linien, insbesondere in Form eines stilisierten Menschen ("Strichmännchen") oder aber in Form von Umrißlinien oder dgl. Zwischen diesen kann der Benutzer im Bedarfsfall auch wählen, je nach dem, welche An­ zeigeform er persönlich zur Selbstkontrolle bevorzugt.

Das Einblendmittel ist zum Einblenden einer während der Kör­ perbewegung feststehenden Markierung ausgebildet sein. Das heißt, bei dieser Erfindungsalternative wird während der Kör­ perbewegung, bei der beispielsweise gleichzeitig der rechte Arm und das rechte Bein in eine bestimmte Stellung geschwun­ gen werden sollen, die jeweils vom Arm bzw. Bein einzunehmen­ den idealen Endstellungen angezeigt. Der Proband erkennt hierbei, ob er nun seinen Arm oder sein Bein tatsächlich so weit schwingt, daß er die aus therapeutischer Sicht ideale Soll-Stellung erreicht, oder ob er beispielsweise zu kurz oder weit schwingt. Alternativ kann das Einblendmittel auch zum Einblenden einer sich bewegenden, eine vorgegebene ideale Körperbewegung anzeigenden Markierung ausgebildet sein. Bei dieser Erfindungsalternative bewegt sich die Markierung par­ allel zum und gleichzeitig mit dem Körper, das heißt, dem Probanden wird zu jedem Zeitpunkt die ideale Soll-Stellung angezeigt, die er mit der tatsächlichen Ist-Stellung gemäß seinem eigenen Videobild vergleichen kann. Dies ist dann zweckmäßig, wenn es nicht nur auf das Erreichen einer be­ stimmten Körperstellung wie im vorbeschriebenen Fall ankommt, sondern darauf, daß die Körperbewegung einer idealen Bewe­ gungslinie oder -richtung folgt.

Wie beschrieben dient die oder dienen die Markierungen zur Angabe einer idealen Körper-Soll-Stellung. Das heißt, die La­ ge bzw. Größe und dgl. der Markierung muß der Position und der Größe etc. der im Videobild gezeigten Person angepaßt sein und in Relation dazu stehen. Die "Lage und Größe" der im Bild gezeigten Person hängt einerseits von der Größe der Per­ son selbst ab, andererseits von der Einstellung der Videoka­ mera bzw. deren Entfernung zur Person. Ferner auch davon, ob beispielsweise nur ein bestimmter Körperbereich dargestellt werden soll, zum Beispiel nur ein Bein, welches gezielt zu bewegen ist, und welches dann mit einer Zoomeinrichtung der Videokamera in das Videobild gerückt wird. Um eine einfache Anpassung und Korrelation zu ermöglichen kann erfindungsgemäß das Einblendmittel zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umrisse oder dgl. der im aufgenommenen Videobild ge­ zeigten, sich nicht bewegenden Person oder des gezeigten Per­ sonenbereichs und zur automatischen Anpassung der Markierung, insbesondere deren Größe und/oder Einblendposition in Abhän­ gigkeit des Erfassungsergebnisses ausgebildet sein. Das Ein­ blendmittel ist also in der Lage, anhand des Videobildes die relevanten Informationen bzgl. der gezeigten Person oder des Personenbereichs zu erfassen, so daß dann mittels entspre­ chender Verarbeitungstechnik die Markierung, also beispiels­ weise die Größe des "Strichmännchens" in Relation zur Größe der erfaßten Person gesetzt werden kann. Dies geschieht zweckmäßig dann, wenn sich die Person nicht bewegt, da dann deren charakteristischen Punkte einfach zu erfassen sind.

Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, daß das Einblend­ mittel zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umris­ se oder dgl. der eine Bewegungssequenz ausführenden, in einer aufgenommenen Videobildsequenz gezeigten Person oder des ge­ zeigten Personenbereichs und zur automatischen Anpassung der Markierung, insbesondere deren Größe und/oder Einblendpositi­ on in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses ausgebildet ist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung wird also zunächst mittels der Videokamera eine vollständige Bewegungssequenz aufge­ zeichnet. Dies kann beispielsweise unter Aufsicht erfolgen, so daß der Proband die Bewegung in bestmöglicher Weise aus­ führt. Hierbei kann dann gleichzeitig erkannt werden, wozu der Proband momentan in der Lage ist, so daß ggf. in den Dar­ stellungsablauf der Markierung zusätzlich zur automatischen Anpassung noch manuell eingegriffen werden kann, was erfin­ dungsgemäß ebenfalls vorgesehen sein kann. Auf diese Weise kann also nach Art eines "Teach-in" die ideale Bewegungsvor­ gabe, also die Einblenddaten der Markierung entsprechend der tatsächlichen Bewegungsmöglichkeit des Probanden generiert und auf diesen speziell ausgerichtet werden. Der Trainer oder Therapeut kann also für den jeweiligen Probanden den spezifi­ schen Soll-Bewegungsablauf, definiert durch die Markie­ rung(en), generieren.

Für den Fall, daß es bei bestimmten Bewegungsabläufen nicht auf die Geschwindigkeit der Bewegung ankommt, zum Beispiel beim Krafttraining, kann erfindungsgemäß das zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umrisse oder dgl. der eine Bewegungssequenz ausführenden, in einer aufgenommenen Video­ bildsequenz gezeigten Person oder des gezeigten Personenbe­ reichs ausgebildete Einblendmittel zur automatischen Anpas­ sung der Bewegungsgeschwindigkeit einer sich bewegenden Mar­ kierung an die Bewegungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Person bzw. des Personenbereichs ausgebildet sein. Wie be­ schrieben kann neben einer automatischen Anpassung/Variation auch eine manuelle Variierbarkeit der Größe und/oder der Ein­ blendposition und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit der Mar­ kierung vorgesehen sein.

In weiterer Erfindungsausgestaltung kann dem Einblendmittel ein Speichermittel zugeordnet sein, in dem für mehrere ver­ schiedene vorbestimmte Körperbewegungssequenzen die jeweili­ gen Einblenddaten wenigstens einer Markierung abgelegt und bei Bedarf benutzerseitig anwählbar sind. Dies ermöglicht es einem Probanden, der im Rahmen seiner Rehabilitation oder seines Trainings mehrere unterschiedliche Bewegungssequenzen durchführen muß, den für die jeweilige Bewegungssequenz be­ stimmten Markierungsablauf anzuwählen, so daß dieser ange­ zeigt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spiel sowie anhand der Zeichnung.

Das dort gezeigte erfindungsgemäße System besteht aus einer Videokamera 1, mittels welcher die Bewegungen einer Person 2 aufgenommen werden. Die Videokamera 1 ist über eine entspre­ chende Datenleitung mit einem Monitor 3 verbunden, auf dem das aufgenommene Videobild 4 live ausgegeben werden kann. Zwischen Videokamera 1 und Monitor 3 ist ein Einblendmittel 5 geschaltet. Das Einblendmittel 5 dient dazu, in das gezeigte Videobild 4 wenigstens eine Markierung einzublenden, die eine ideale Soll-Körperstellung anzeigt, welche die einen bestimm­ ten Bewegungsablauf durchführende Person 2 im Idealfall ein­ nehmen sollte. Im gezeigten Beispiel werden in das Videobild 4 mehrere Markierungen 6 in Form von Punkten einblendet. Die­ se Punkte 6 sind von der Person 2 visuell wahrnehmbar. Im ge­ zeigten Beispiel sind die Markierungen 6 den verschiedenen Körperextremitäten zugeordnet. Zwei Markierungen 6 sind den Füßen, zwei weitere Markierungen den Knien und die letzten beiden Markierungen den Händen zugeordnet. Anhand der gegebe­ nen oder nicht gegebenen Deckung der Markierungen 6 mit den jeweiligen Körperteilen der Person 2 im Videobild 4 kann die Person 2 erkennen, ob ihre Körperstellung der durch die Mar­ kierungen 6 vorgegebenen Soll-Stellung entspricht oder nicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bewegung insoweit korrekt ausgeführt, als die Stellung und die Haltung des lin­ ken Armes den Bewegungsvorgaben entspricht. Die Haltung des rechten Armes 7 weicht jedoch von der Soll-Stellung ab, da der im Videobild 4 gezeigte Arm 7' nicht deckungsgleich mit der zugeordneten Markierung 6' ist. Die Person 2 kann diese Abweichung von der Soll-Stellung sofort während der Bewegung erkennen und entsprechend nachkorrigieren, so daß der folgen­ de Bewegungsablauf der Soll-Stellung noch weiter angenähert durchgeführt werden kann.

Das Einblendmittel 5 ist in der Lage, innerhalb des Videobil­ des 4 charakteristische Punkte, Linien oder Umrisse der ge­ zeigten Person zu erfassen. Hieraus kann die Größe, Position etc. der gezeigten Person im Videobild 4 erkannt werden, und die Einblendung der Markierungen 6 entsprechend angepaßt wer­ den, da diese in Relation zur Größe der gezeigten Person ste­ hen müssen. Wäre die gezeigte Person im Videobild beispiels­ weise nur halb so groß dargestellt, beispielsweise wenn die Videokamera 1 entsprechend weit entfernt zur Person angeord­ net wäre, so würden ohne Änderung der Einblendpositionen der im Beispiel gezeigten Markierungen 6 diese völlig falsch ein­ geblendet werden, das heißt, ein Ist-Soll-Stellungsvergleich wäre in diesem Fall nicht möglich. Diese Anpassung kann auto­ matisch erfolgen, wobei dies zweckmäßigerweise dann ge­ schieht, wenn sich die Person nicht bewegt.

Ferner ist das Einblendmittel zum Einblenden von feststehen­ den Markierungen, die lediglich ideale Körperendstellungen definieren wie auch zum Einblenden von sich mit der Person bewegenden Markierungen ausgebildet. Für den Fall, daß es bei dem durchgeführten Bewegungsablauf nicht auf die Einhaltung einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit ankommt, ist das Einblendmittel 5 ferner in der Lage, die Bewegungsgeschwin­ digkeit der Markierungen 6 entsprechend der Bwegungsgeschwin­ digkeit der Person anzupassen. Diese Anpassung erfolgt im Falle einer automatischen Anpassung dann, wenn sich die Per­ son bewegt. Daneben ist die Markierung in ihren jeweiligen Parametern auch manuell variierbar, um bei Bedarf von Hand nachkorrigieren oder anpassen zu können. Neben der in dem Beispiel gezeigten Ausführung der Markierungen 6 in Form von Punkten können diese beispielsweise auch in Form von Linien, z. B. in Form eines stilisierten Menschen ("Strichmännchen") oder dgl. einblendet werden. Schließlich kann dem Einblend­ mittel 5 noch ein zweckmäßigerweise integriertes Speichermit­ tel zugeordnet sein, in dem die Einblenddaten der Markierun­ gen für verschiedene vom Probanden durchzuführende Bewegungs­ abläufe abgelegt sind, die bei Bedarf vom Probanden ausge­ wählt werden können.

Claims (8)

1. System zur Ermöglichung einer Selbstkontrolle hinsichtlich durchzuführender Körperbewegungsabläufe durch die sich be­ wegende Person, umfassend eine Videokamera (1) und einen Mo­ nitor (3) zum Ausgeben des aufgenommenen Videobildes (4) so­ wie ein Mittel (5) zum Einblenden wenigstens einer eine vor­ gegebene Bewegungs- oder Körperposition anzeigenden Markie­ rung (6) in das Videobild (4), wobei das Mittel (5) zum Ein­ blenden einer während der Körperbewegung feststehenden oder einer sich bewegenden, eine vorgegebene ideale Körperbewegung anzeigenden Markierung (6) ausgebildet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mittel (5) zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umrisse o. dgl. der im aufgenommenen Videobild (4) gezeigten, sich nicht bewegenden Person (2) oder des gezeigten Personenbereichs und zur auto­ matischen Anpassung der Markierung (6), insbesondere deren Größe und/oder Einblendposition in Abhängigkeit des Erfas­ sungsergebnisses ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (5) zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umrisse o. dgl. der eine Bewegungssequenz ausführenden, in einer aufgenomme­ nen Videobildsequenz gezeigten Person (2) oder des gezeigten Personenbereichs und zur automatischen Anpassung der Markie­ rung (6), insbesondere deren Größe und/oder Einblendposition in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses ausgebildet ist.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mittel (5) zum Erfassen charakteristischer Punkte, Linien, Umrisse o. dgl. der eine Bewegungssequenz ausführenden, in ei­ ner aufgenommenen Videobildsequenz gezeigten Person (2) oder des gezeigten Personenbereichs und zur automatischen Anpas­ sung der Bewegungsgeschwindigkeit einer sich bewegenden Mar­ kierung (6) an die Bewegungsgeschwindigkeit der sich bewegen­ den Person (2) bzw. des Personenbereichs ausgebildet ist.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe und/oder Einblendposition und/oder Bewegungsgeschwindigkeit der Markierung (6) manuell variierbar ist.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Mittel (5) ein Speichermittel zugeordnet ist, in dem für meh­ rere verschiedenen vorbestimmte Körperbewegungssequenzen die jeweiligen Einblenddaten wenigstens einer Markierung (6) ab­ gelegt und bei Bedarf benutzerseitig anwählbar sind.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Markierung (6) ein Punkt, eine Linie, insbesondere in Form eines stilisierten Menschen o. dgl. anzeigbar ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß verschiedene benutzerseitig wählbare Anzeigeformen vorgesehen sind.