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Summary
The course describes in detail the core technologies for detection and interactive virtualization of human motor acts. The topics include: Technologies for measures of myoelectric activity: signal generation; electrodes; biological and environmental noise; amplifiers; sources of signal distortion. Technologies for measures of subject-environment forces: sensors and signal conditioning units; amplifiers; pressure maps; sources of signal distortions. Technologies for measures of motion kinematics: interfacing features; sensors; information recognition and extraction; signal processors; noise identification and suppression; off-line and real time tracking; calibration and 3D reconstruction. Technologies for 3D virtual interaction subjects-environment: maps and surface key points; 3D surface reconstruction; multiple object worlds and integration; real time interaction; animation; virtual prototyping and simulation.
Obiettivi
L'insegnamento è indirizzato a fornire un quadro approfondito di natura tecnologica circa le più recenti strumentazioni e i metodi per la rilevazione e la simulazione del movimento umano. I contenuti dell'insegnamento sono quindi inseribili entro un percorso formativo di Tecnologie-Strumentazione- Ingegneria Clinica.
Programma delle lezioni e delle esercitazioni
1. Tecnologie per la misura dell’attività mio-elettrica: componenti del segnale mioelettrico, principio di formazione EMG, elettrodi di profondità e di superficie, disturbi biologici ed ambientali, preamplificatori, unità di amplificazione a singolo e doppio differenziale, configurazioni differenziali vettoriali, sorgenti di distorsione, modelli continui e a parametri concentrati di attenuazione tissutale, parametri diagnostici;
2. Tecnologie per la misura delle forze di interazione con l’ambiente: caratteristiche di sensorizzazione, sensori piezoelettrici e piezoresistivi, unità di condizionamento dei segnali ed unità di amplificazione, sorgenti di distorsione e disturbi, unità sensorizzate fisse e portatili, mappe pressorie e sintesi vettoriale;
3. Tecnologie per la detezione e ricostruzione 3D del movimento umano: specifiche di interfaccia sistema di misura-ambiente-soggetto, sensori indirizzabili e non indirizzabili, array mono-D e matrici bi-D, tecniche di identificazione ed estrazione dei cluster, processori di segnale, identificazione e soppressione disturbi, metodi di tracking off-line e in tempo reale, metodi di calibrazione, modelli stereo fotogrammetrici ideali e reali, metodi avanzati di ricostruzione 3D off-line ed in tempo reale.
4. Tecnologie per l'interazione 3D virtuale fra soggetti e ambienti: specifiche di rilevazione di mappe anatomiche e di ambiente. Sistemi ottici e sistemi optoelettronici di cattura dei key-points. Metodi di ricostruzione di superficie. Metodi di sincronizzazione fra mondi oggetto. Tecnologie e metodi per l’interazione cinematica e dinamica in tempo reale.
5. Aspetti applicativi: riabilitazione e apprendimento in realtà virtuale. Animation e entertainment. Prototipazione virtuale ergonomica.
Attività di Laboratorio
A complemento delle più usuali attività formative frontali, verranno svolte attività sperimentali in laboratorio su tematiche sviluppate in precedenza a lezione. Le attività di laboratorio verranno condotte direttamente da gruppi di Allievi sotto la supervisione di un esperto del settore.
Prerequisiti
L'insegnamento affronta avanzate tematiche applicative connesse al settore delle tecnologie elettroniche e dei modelli matematici; è quindi consigliabile che gli Allievi, prima di affrontare questo insegnamento, abbiano già verificato in precedenza di gradire la formazione in tali settori. L’insegnamento è tuttavia strutturato in modo da permettere ad ogni studente, con buona preparazione triennale pregressa, di recepirne i contenuti di dettaglio anche grazie alle ampie finestre di richiamo teorico che precedono le parti più impegnative del programma. Esperienze precedenti nel settore dell’analisi motoria possono essere di utilità.
Altre informazioni
Al termine del programma sono previsti, tempo permettendo, dei seminari tecnico-scientifici
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Inglese