IT201900006498A1 - Apparato per tracciare e registrare i movimenti della mandibola di una persona e relativo metodo - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale avente per titolo:

“APPARATO PER TRACCIARE E REGISTRARE I MOVIMENTI DELLA MANDIBOLA DI UNA PERSONA E RELATIVO METODO”

La presente invenzione riguarda un apparato per tracciare, ricostruire e registrare i movimenti della mandibola di una persona durante la masticazione. In particolare l’invenzione riguarda un apparato in grado rilevare e ricostruire i succitati movimenti in un sistema tridimensionale.

Lo studio del movimento mandibolare e la sua ricostruzione/simulazione sono particolarmente utili sia per il medico odontoiatria sia per l’odontotecnico. Un apparato semplice, ma piuttosto impreciso, utilizzato per ricostruire i movimenti di una mandibola è il c.d. articolatore. In tale dispositivo sono posizionati i modelli delle arcate dentarie di un paziente il quale riproduce un movimento basilare di apertura e di serraggio della mandibola. Tali dispositivi sono impiegabili da un odontotecnico per realizzare dei dispositivi medici riabilitativi, come ponti, bite, o simili, i quali, a loro volta, sono utilizzati dal dentista per ripristinare funzionalmente o esteticamente la dentatura di un paziente.

Avendo a disposizione solo dei dati morfologici della dentatura del paziente, cioè senza informazioni sulla funzione occlusale e masticatoria, con i suddetti articolatori non è possibile replicare in modo fedele i movimenti della bocca della persona. Il limite principale di questi apparati, difatti, è mancanza di informazioni relative alla cinematica del movimento masticatorio dell’articolazione temporomandibolare.

Con questi apparati noti il dentista deve pertanto adattare successivamente i dispositivi riabilitativi preparati dall’odontotecnico alla reale condizione occlusale del paziente. Ciò comporta un incremento dei costi e il rischio di non ottenere un dispositivo riabilitativo a regola d’arte.

Per questi motivi sono stati sviluppati svariati metodi e relativi apparati per tracciare i movimenti della mandibola di una persona, in particolare della masticazione, al fine di ricavarne un modello digitale che può essere impiegato per verificare la corretta forma e dimensione di dispositivo riabilitativo, come ad esempio una protesi dentale.

I sistemi noti sono basati sostanzialmente su tre diverse tecnologie, ovvero il c.d. “motion capture”, che impiega telecamere e illuminatori/proiettori, le misure inerziali, ottenute mediante l’uso di accelerometri, giroscopi o dispositivi simili, e le misure elettromagnetiche, ottenute con sensori magnetici, induttivi, ecc.

La presente invenzione riguarda la prima tipologia di apparati, cioè quelli che sfruttano sensori di tipo ottico. Fra questi sistemi è possibile distinguere ulteriorimente i sistemi del tipo “marker based motion capture” e quelli “markerless”. Nel primo caso si impiegano tecniche stereo-fotogrammetriche che permettono di identificare la posizione tridimensionale e i relativi spostamenti di marker posizionati su punti specifici del del paziente. Nell’ambito dell’analisi della cinematica mandibolare la succitata tecnica è utilizzata prendendo come riferimento il distretto “mandibola-mascella” al fine di ricavare la cinematica mandibolare.

Esempi di metodi e relativi apparati noti per tracciare e ricostruire i movimenti masticatori della mandibola di una persona sono descritti ad esempio in US 2016/0262711 A1, US 5340309 A e WO 2018115576 A1.

I sistemi della tecnica nota sono tuttavia perfettibili. In particolare, alcuni di essi forniscono dati poco accurati, ad esempio a causa del modo in cui i marker sono fissati alla mandibola o alla parte temporale o mascellare della persona. Inoltre, spesso gli apparati della tecnica nota sono particolarmente complessi e, oltre ad essere molto costosi, sono anche complicati da utilizzare. Infine, alcuni dei sistemi noti sono anche piuttosto invasivi e arrecano fastidio al paziente sottoposto all’analisi.

Per tali motivi le applicazioni di analisi della cinematica mandibolare effettuate con i sistemi ottici sono ancora oggi poco diffuse e sviluppate.

In questo contesto si inserisce ora la presente invenzione il cui scopo è di risolvere i limiti dei metodi e degli apparati della tecnica nota.

In particolare, è scopo dell’invenzione proporre un apparato per tracciare i movimenti della mandibola di una persona che sia semplice e pratico da utilizzare per un operatore, ma che allo stesso fornisca risultati accurati.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un tale apparato di semplice utilizzo e poco costoso da realizzare.

Un altro scopo dell’invenzione è di mettere a disposizione un apparato per tracciare i movimenti della mandibola che non arrechi disturbo al paziente in esame. Questi ed altri scopi sono raggiunti con un apparato che comprende:

- un sistema di riferimento comprendente due parti da rendere solidali rispettivamente le arcate dentali superiore e inferiore della persona, ciascuna parte includendo dei marker posizionati davanti al volto; - un proiettore di luce all’infrarosso;

- una telecamera sensibile alla luce all’infrarosso configurata per inquadrare una scena che include almeno detto sistema di riferimento; e

- un sistema informatico connesso al proiettore e alla telecamera.

Secondo l’invenzione il proiettore di luce all’infrarosso è posto frontalmente alla persona. Detto proiettore è configurato per proiettare verso la persona, in un’area che include almeno il sistema di riferimento, e preferibilmente anche tutto il volto, dei fasci di luce all’infrarosso che generano sulle superfici illuminate un pattern di punti di luce. La telecamera è configurata per riprendere con una data frequenza delle immagini della proiezione del suddetto pattern di punti di luce all’infrarosso almeno sul sistema di riferimento. Tali immagini possono essere riprese con la mandibola ferma oppure in movimento, ad esempio con un movimento masticatorio.

Il sistema informatico comprende un’unità di elaborazione configurata per ricevere le immagini catturate dalla telecamera all’infrarosso e per calcolare, per ciascuna di esse, la distanza di almeno i punti di luce che sono sulla superficie dei marker rispetto a un punto prestabilito di coordinate note. Il calcolo della distanza è operato mediante un confronto fra l’immagine del pattern reale proiettato e l’immagine di un pattern di riferimento. Detto pattern di riferimento, ad esempio, può essere dato dalla proiezione dei medesimi fasci di luce su una superficie piana, parallela al piano della telecamera e posta a una distanza nota da essa.

Difatti, quando i fasci di luce proiettati dal proiettore incontrano le superfici dei marker e del volto della persona, viene a crearsi una variazione della distanza tra un punto e l'altro in base all'angolazione delle superfici, poiché la videocamera riprende una proiezione bidimensionale della distribuzione reale (tridimensionale) di detti punti di luce.

Per ognuno dei punti proiettati si può quindi calcolare la distanza dal punto base noto, in genere coincidente con il sensore della videocamera, triangolando la sua posizione con quella che avrebbe nel pattern di riferimento.

L’apparato così configurato, è pertanto in grado di determinare la posizione nello spazio dei marker in modo diretto, e quindi di ricostruire la cinematica della mandibola nelle tre dimensioni.

Le misurazioni effettuare con tale apparato, inoltre, non risentono di eventuali movimenti del cranio della persona durante la ripresa delle immagini poiché la misurazione della distanza dei maker è eseguita rispetto a un sistema di riferimento noto.

Il sistema informatico include preferibilmente anche un’unità di memoria per memorizzare almeno le immagini riprese dalla videocamera e i dati calcolati dall’unità di elaborazione.

Secondo una variante preferita, la telecamera è una telecamera RGB sensibile alle lunghezze d’onda dell’infrarosso. Ciò permette di riprendere immagini a colori che, nella successiva fase di elaborazione, descritta meglio nel seguito, consentono un riconoscimento più preciso dei vari elementi inquadrati, quindi delle superfici dei marker.

Secondo un aspetto dell’invenzione, ciascuna parte del sistema di riferimento comprende tre marker. Detti marker hanno preferibilmente una superficie curva e più preferibilmente semisferica. In questo modo, nelle varie posizioni che il marker può assumere durante il movimento della mandibola o anche del cranio della persona, la superfice del marker presenta sempre zone a differente distanza (profondità) rispetto alla telecamera. Ciò rende più accurata la misurazione della distanza dei vari punti del pattern e quindi una accurata ricostruzione dei movimenti nelle tre dimensioni.

Secondo un modo di realizzazione preferito, i marker sono montati su un supporto rigido e sono posizionati in corrispondenza dei vertici di un triangolo. Detto triangolo è preferibilmente isoscele ed è disposto con la propria altezza sostanzialmente in verticale.

Quando il sistema di riferimento è applicato alla persona, la parte inferiore, vale a dire quella solidale con l’arcata dentale inferiore e la mandibola, presenta il vertice del suddetto triangolo rivolto verso l’alto mentre la parte superiore del sistema di riferimento, ovvero quella solidale con l’arcata dentale superiore, presenta il vertice verso il basso, cioè con detto triangolo capovolto.

Tale posizionamento dei marker sostanzialmente a freccia permette di valutare in maniera precisa e immediata i movimenti laterali della mandibola rispetto alla mascella.

Vantaggiosamente, i supporti e i relativi marker della parte superiore e inferiore sono identici nella forma e nelle dimensioni così da ottimizzare sia i costi di produzione sia i costi di approvvigionamento per gli utilizzatori.

Secondo un aspetto dell’invenzione detto supporto comprende una piastrina in un materiale opaco, preferibilmente di colore uniforme; tipicamente detto supporto è in metallo o in un materiale polimerico.

In questo modo si evita che la telecamera riprenda la parte del volto della persona appena dietro ai marker riducendo possibili effetti di disturbo. A tale scopo contribuisce il colore uniforme del supporto che rende più distinguibili i marker. Preferibilmente, i marker, inoltre, hanno loro superficie esterna costituita da o rivestita di un materiale riflettente.

I marker hanno un diametro tipicamente compreso fra 5 mm e 20 mm, per offrire un’area che può essere colpita da un numero di fasci di luce all’infrarosso sufficiente a ottenere un calcolo accurato della posizione del marker.

La distanza fra i marker di una parte, vale a dire la lunghezza dei lati del triangolo è compresa tipicamente fra 30 mm e 60 mm.

Secondo un aspetto della presente invenzione, detti supporti sono portati ciascuno da un elemento di sostegno rigido fissabile direttamente, rispettivamente, all’arcata dentale superiore e inferiore.

Questo tipo di collegamento permette di ridurre al minimo gli errori di misurazione giacché i marker si muovono sostanzialmente in modo rigido e solidale con la mandibola e la mascella.

Detto elemento di sostegno comprende una placca di fissaggio, da fissare ai denti mediante un prodotto adesivo, come resina o simili, e un’asta che si estende dalla placca di fissaggio e che porta all’estremità detto supporto. L’asta ha preferibilmente una forma o un orientamento tale per cui quando la persona ha la mandibola serrata, i vertici dei due supporti della parte inferiore e superiore sono vicini ma non si toccano fra loro.

Per non alterare la funzione occlusale della persona, e quindi il movimento mandibolare naturale, le placche di fissaggio sono preferibilmente conformate in maniera da essere fissate sulla superficie frontale dei denti.

Il metodo per tracciare e registrare i movimenti della mandibola di una persona secondo l’invenzione comprende quindi almeno le fasi seguenti:

- predisporre almeno un proiettore all’infrarosso e almeno una telecamera sensibile alle lunghezze d’onda dell’infrarosso;

- predisporre un sistema di riferimento comprendente due parti, dove ciascuna parte comprende dei marker; - fissare le due parti del sistema di riferimento rispettivamente alle arcate dentali superiore e inferiore di una persona in maniera che i marker siano posizionati davanti al volto;

- posizionare la persona di fronte alla telecamera e al proiettore all’infrarosso;

- proiettare verso il volto della persona dei fasci di luce all’infrarosso atti a formare un pattern di punti di luce e contestualmente riprendere con una certa frequenza immagini di una scena che include almeno il sistema di riferimento, o anche tutto il volto della persona, sui quali è proiettato il pattern di punti di luce;

- processare le immagini riprese con un sistema informatico configurato per confrontare ciascuna immagine con un’immagine di un pattern di riferimento e calcolare la distanza di almeno i punti di luce che sono proiettati sulla superficie dei marker rispetto a un punto prestabilito di coordinate note.

Più nel dettaglio, la fase di elaborazione delle immagini prevede di calcolare la posizione del baricentro di ciascun marker e tracciarne gli spostamenti posizioni nello spazio. La posizione del baricentro dei vari marker, nella variante preferita in numero di tre per ciascuna parte del sistema di riferimento e disposti ai vertici di un triangolo isoscele, permette di calcolare il centro di ciascuna parte del sistema di riferimento.

Per migliorare il riconoscimento dei marker rispetto al resto della scena ripresa, il metodo di analisi prevede di eseguire il tresholding o la sogliatura dei livelli di luminosità dell’immagine e contemporaneamente dei livelli di colore.

A questo punto la successiva elaborazione dell’immagine consente di calcolare le coordinate tridimensionali (X, Y, Z) dei marker, istante per istante, in funzione della frequenza di acquisizione della telecamera.

Il metodo secondo l’invenzione prevede l’analisi della cinematica dell’articolazione temporomandibolare sia in posizione statica (occlusione) sia in movimento, ad esempio durante la masticazione.

L’analisi cinematica così ottenuta è in grado di fornire posizione, angoli e rototraslazioni del sistema di riferimento solidale alla mandibola e quindi comprende tutte le informazioni di cinematica necessarie e sufficienti alla replicazione del movimento.

I dati forniti possono essere interfacciati con un sistema CAD/CAM e comprendono le tre coordinate di posizione e dell’orientamento tramite i tre angoli di Eulero di entrambe le parti del sistema di riferimento solidali a mandibola e mascella della persona, oltre ai dati di posizione relativa di una parte del sistema di riferimento rispetto all’altra (tre coordinate di posizione e tre di rotazione).

Ulteriori caratteristiche e particolari dell’invenzione potranno essere meglio compresi dalla descrizione che segue, data a titolo di esempio non limitativo, nonché dalle annesse tavole di disegno in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica del sistema di riferimento dell’apparato secondo l’invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica del sistema di riferimento applicato alle arcate dentali di una persona;

- la figura 3 è una vista schematica dell’apparato secondo l’invenzione in condizione di utilizzo.

Con riferimento alla figura 1 è illustrato il sistema di riferimento 1 dell’apparato secondo l’invenzione. Il sistema di riferimento comprende due parti 10, 20 da applicare rispettivamente all’arcata dentale superiore e inferiore. Ciascuna parte comprende un elemento di sostegno 11, 21 con una placca di fissaggio 12, 22 arcuata che presenta una superficie di appoggio concava 13, 23 atta a essere collocata a ridosso della superficie frontale dei denti, come visibile in figura 2. Il fissaggio della placca 12, 22 avviene tipicamente mediante incollaggio ma non sono tuttavia esclusi mezzi di fissaggio alternativi, ad esempio di tipo meccanico.

Dalla placca di fissaggio 12, 22 si estende un’asta 15, 25 di forma arcuata, e più precisamente incurvata in un piano sostanzialmente verticale. All’estremità dell’asta è collegato un supporto 16, 26 comprendente una piastrina a forma di triangolo isoscele. Preferibilmente la placca e l’asta, che tipicamente sono monouso, sono connesse in modo mobile al supporto così da poter riutilizzare quest’ultimo più volte per la stessa persona o per persone differenti.

Sula superficie frontale 17, 27 del supporto 16, 26, in corrispondenza dei vertici del triangolo, sono applicati tre marker 18, 28 di forma semisferica. Detti marker hanno la superficie riflettente, ad esempio rivestita con polvere di alluminio oppure con una vernice colorata e riflettente, preferibilmente di colore uniforme.

Nella figura 3 è illustrato schematicamente l’apparato 100 secondo la presente invenzione in un esempio di utilizzo.

Nell’esempio in figura il sistema di riferimento 1 è applicato ai denti una persona P per la quale si vuole tracciare la cinematica mandibolare. L’apparato 100 comprende inoltre un proiettore 40 atto a proiettare dei fasci di luce all’infrarosso secondo un pattern pseudocasuale e una telecamera 50 di tipo RGB sensibile alle lunghezze d’onda dell’infrarosso. La telecamera 50 e il proiettore 40 sono posti l’uno a fianco all’altro, rivolti verso il volto della persona, come mostrato nella figura 3.

Il proiettore 40 e la telecamera 50 sono connessi un sistema informatico 60 atto a ricevere ed elaborare le immagini riprese dalla telecamera.

Il sistema informatico comprende tipicamente almeno un’unità di elaborazione, un’unità di memoria e preferibilmente anche un’interfaccia video.

Il sistema informatico è inoltre equipaggiato con un programma per elaboratore che consente all’unità di elaborazione di processare le immagini riprese per ottenere una ricostruzione digitale tridimensionale del movimento della mandibola della persona.

Il metodo implementato attraverso detto sistema informatico prevede di applicare alle immagini un filtro selettivo per ricercare, in successione, i livelli di luminosità maggiore e di colore.

A differenza dei metodi noti e comunemente impiegati nell’analisi del movimento, che sono basati sul calcolo dei baricentri 2D dei con successivo calcolo delle coordinate tridimensionali, tramite triangolazione, nella presente invenzione sono elaborati direttamente dati tridimensionali.

Nel dettaglio, l’analisi prevede l’elaborazione di nuvole di punti tridimensionali della scena illuminata con i fasci di luce all’infrarosso e ripresa dalla telecamera. Il pattern di fasci luminosi proiettati è di tipo pseudocasuale e permette di ricavare un insieme di punti 3D di coordinate X, Y, Z, che costituiscono le superfici semisferiche dei marker.

Il metodo di elaborazione delle immagini prevede quindi di applicare a tutti i punti 3D un filtro tramite operatori statistici per eliminare quelli che non soddisfano determinati criteri.

In particolare, si esegue il calcolo della distribuzione delle distanze tra i punti vicini e più precisamente per ogni punto viene calcolata la distanza media da esso a tutti i punti suoi vicini. Assumendo che la distribuzione risultante sia di tipo gaussiano con una media e una deviazione standard, tutti i punti le cui distanze medie sono al di fuori di un intervallo definito dalla media globale delle distanze e dalla deviazione standard sono considerati come valori anomali e quindi rimossi dal set di dati.

Sui dati rimanenti è applicata un’analisi di “clustering euclideo”, ovvero i dati sono raggruppati in sottogruppi, ovvero i cluster, che comprendono i punti con caratteristiche matematiche “simili” tra loro, nello specifico quelli appartenenti alle superfici semisferiche dei marker. Tale algoritmo permette di identificare i cluster nei quali gli elementi appartenenti sono più “simili” tra loro rispetto agli elementi appartenenti ad altri sottogruppi. La misura di similarità è funzione della distanza euclidea tra gli oggetti e consente di costruire cluster sferici con dimensioni e densità simili. Questi cluster sferici corrisponderanno ai marker del sistema di riferimento.

L’elaborazione successiva è la ricostruzione dell’effettiva forma sferica, ad esempio per mezzo della tecnica MLS (Moving Least squares), che effettua un filtraggio di smoothing e ricampionamento dei dati, per eliminare eventuali discontinuità.

Tuttavia, le distanze calcolate e utilizzate nella fase precedente possono, in alcuni casi, essere affette da piccoli errori che portano delle irregolarità nei dati difficilmente eliminabili tramite il solo metodo statistico. Per ovviare a ciò, preferibilmente è operato un ricampionamento per cercare di ricreare le parti mancanti della superficie del marker mediante interpolazioni polinomiali di ordine superiore tra i punti di dati circostanti.

Nella letteratura scientifica, sono ben descritte le elaborazioni, per la ricostruzione di superfici, basate su metodi di approssimazione polinomiale dei minimi quadrati tramite (least squares approximation), ma non per ottenere dati interpolati. Nel metodo di analisi viene quindi implementata la variante “MLS Moving Least Squares approximation” associata ad appropriati “pesi”.

A questo punto sono calcolati i centri di queste semisfere tramite un algoritmo di stima dei parametri della superficie sferica e di stima delle direzioni normali di ogni punto.

Una volta definiti i centri dei marker delle due parti del sistema di riferimento applicato alla persona, è calcolato il centro del sistema cartesiano di coordinate solidale all’arcata dentale inferiore e all’arcata dentale superiore.

I sistemi sono riferiti rispetto allo spazio di movimento del paziente e possono fornire dati relativi al movimento tra loro.

Con l’algoritmo implementato nella presente invenzione, misurando come parametro di riferimento una distanza tra due marker, si ottiene una precisione nell’ordine unità per mille.

L'invenzione è stata descritta a scopo illustrativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione e varianti, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un apparato per tracciare e registrare i movimenti della mandibola di una persona, comprendente: - un sistema di riferimento comprendente due parti da rendere solidali rispettivamente con le arcate dentali superiore e inferiore della persona, ciascuna parte includendo dei marker posizionati davanti al volto; - un proiettore di luce all’infrarosso; - una telecamera sensibile all’infrarosso configurata per inquadrare una scena che include almeno detto sistema di riferimento; e - un sistema informatico connesso al proiettore e alla telecamera; nel quale detto proiettore è configurato per proiettare verso la persona, in un’area che include almeno il sistema di riferimento, dei fasci di luce all’infrarosso che generano sulle superfici illuminate un pattern di punti di luce, nel quale la telecamera è configurata per riprendere con una data frequenza delle immagini della proiezione del suddetto pattern di punti di luce almeno sui marker del sistema di riferimento e nel quale detto sistema informatico comprende: - un’unità di elaborazione configurata per ricevere le immagini riprese dalla telecamera all’infrarosso e per calcolare, per ciascuna di esse, la distanza di almeno i punti di luce che sono sulla superficie dei marker rispetto a un punto prestabilito di coordinate note, per mezzo di un confronto dell’immagine del pattern proiettato con un’immagine di un pattern di riferimento; - un’unità di memoria per memorizzare almeno le immagini riprese dalla videocamera e i dati calcolati dall’unità di elaborazione.
2. 2. L'apparato secondo la rivendicazione 1, nel quale la generazione dei fasci di luce all’infrarosso è di tipo pseudocasuale.
3. 3. L'apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, nel quale ciascuna parte del sistema di riferimento comprende tre marker di forma semisferica.
4. 4. L'apparato secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, nel quale i marker hanno la superficie esterna costituita da o rivestita di un materiale riflettente.
5. 5. L'apparato secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, nel quale, i marker sono montati su un supporto rigido e sono posizionati in corrispondenza dei vertici di un triangolo isoscele disposto con la propria altezza sostanzialmente in verticale.
6. 6. L'apparato secondo la rivendicazione precedente, nel quale, quando il sistema di riferimento è applicato alla persona, la parte inferiore presenta il vertice del triangolo rivolto verso l’alto mentre la parte superiore del sistema di riferimento presenta il vertice verso il basso.
7. 7. L'apparato secondo la rivendicazione 5 o 6, nel quale i supporti e i relativi marker della parte superiore e inferiore sono identici nella forma e nelle dimensioni.
8. 8. L'apparato secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 7, nel quale detto supporto comprende una piastrina in un materiale opaco e di colore uniforme.
9. 9. L'apparato secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 8, nel quale detti supporti sono portati ciascuno da un elemento di sostegno rigido fissabile direttamente, rispettivamente, alle arcate dentali superiore e inferiore.
10. 10. L'apparato secondo la rivendicazione 9, nel quale detto elemento di sostegno comprende una placca di fissaggio, da fissare ai denti mediante un prodotto adesivo o con mezzi meccanici, e un’asta che si estende dalla placca di fissaggio e che porta all’estremità il supporto.
11. 11. Un metodo per tracciare e registrare i movimenti della mandibola di una persona comprendente almeno le fasi seguenti: - predisporre almeno un proiettore all’infrarosso e almeno una telecamera sensibile alle lunghezze d’onda dell’infrarosso; - predisporre un sistema di riferimento comprendente due parti, dove ciascuna parte comprende dei marker; - fissare le due parti del sistema di riferimento rispettivamente alle arcate dentali superiore e inferiore di una persona in maniera che i marker siano posizionati davanti al volto; - posizionare la persona di fronte alla telecamera e al proiettore all’infrarosso; - proiettare verso il volto della persona dei fasci di luce all’infrarosso atti a formare un pattern di punti di luce e contestualmente riprendere con una certa frequenza immagini di una scena che include almeno il sistema di riferimento oppure tutto il volto della persona sui quali è proiettato il pattern di punti di luce; - processare le immagini riprese in tempo reale con un sistema informatico configurato per confrontare ciascuna immagine con una immagine di un pattern di riferimento e calcolare la distanza di almeno i punti di luce che sono proiettati sulla superficie dei marker rispetto a un punto prestabilito di coordinate note.