D21 Cinématique 2D/3D

Topique

Cette analyse cinématique décrit, de manière générale, la géométrie finale du mouvement de cet athlète — c'est-à-dire sa position, sa vitesse, son accélération et l'angle de chaque articulation — sans tenir compte des forces à l'origine de ce mouvement. Elle constitue donc la base de tous les diagnostics biomécaniques ultérieurs de cet athlète, y compris l'identification du mode dynamique déjà établi par un autre modèle de cet ensemble.

Un système de capture de mouvement tridimensionnel, utilisant soit une caméra infrarouge suivant un marqueur réfléchissant sur l'athlète, soit un système inertiel placé directement sur son corps, enregistre la position finale de chaque marqueur dans l'espace au fil du temps, avec une fréquence d'échantillonnage très élevée — exactement le même système d'analyse de mouvement tridimensionnel déjà établi par un autre modèle de cet ensemble.

La différentiation numérique de ces positions mesurées fournit la vitesse et l'accélération finale de chaque marqueur pour cet athlète au fil du temps. Cependant, cette même différentiation numérique introduit un bruit supplémentaire qui doit être filtré avant de poursuivre l'analyse. Un filtre passe-bas de Butterworth élimine ce bruit haute fréquence sans déformer significativement le signal sous-jacent du mouvement, en utilisant une fréquence de coupure beaucoup plus basse pour un mouvement humain typique que pour un impact bref et soudain sur le même athlète. Cette fréquence de coupure encore plus basse du filtre de Butterworth permet d'éliminer une proportion encore plus importante de ce bruit haute fréquence, au prix toutefois d'un lissage, même léger, du signal du mouvement.

L'angle articulaire final de chaque articulation de cet athlète est calculé à partir du vecteur segmentaire de chaque segment corporel adjacent à cette articulation. Cette même cinématique inverse nous permet d'estimer la position finale de chaque articulation interne de cet athlète uniquement à partir de la position de ces marqueurs externes placés sur sa peau, sans avoir besoin de mesurer directement l'articulation interne.

Par conséquent, ce modèle, basé sur la géométrie du mouvement de l'athlète avec laquelle il a été initialement développé, garantit que la position tridimensionnelle finale de chaque marqueur détermine l'angle articulaire final de chaque articulation, ainsi que sa vitesse angulaire, son accélération linéaire et angulaire, la longueur de foulée finale, la fréquence de foulée et la trajectoire finale de son centre de masse – exactement la même variable de centre de masse déjà établie par un autre modèle de cet ensemble. L'enregistrement de cette position tridimensionnelle des marqueurs à une fréquence d'échantillonnage encore plus élevée rend toutes ces valeurs finales encore plus précises pour le diagnostic biomécanique sur lequel ce modèle a été initialement conçu.

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