——應(yīng)用于幼兒行走動(dòng)作解析，輕松可知行走能力發(fā)育程度——

花王一直以來(lái)致力于從多個(gè)角度開(kāi)展有關(guān)幼兒、老年人等各年齡段人群行走動(dòng)作相關(guān)的研究。近年來(lái)，更是積極采用“動(dòng)作捕捉技術(shù)”※1 對(duì)幼兒的步行動(dòng)作進(jìn)行解析，力求開(kāi)發(fā)出更能詳細(xì)解析行走動(dòng)作的新技術(shù)。

近日，日本花王株式會(huì)社的衛(wèi)生用品研究所及個(gè)人護(hù)理研究所公布，花王開(kāi)發(fā)出了全新的“mGCC技術(shù)”※2 。通過(guò)該技術(shù)的運(yùn)用，可以將使用智能手機(jī)等設(shè)備拍攝的二維視頻轉(zhuǎn)換成三維行走動(dòng)作數(shù)據(jù)，并進(jìn)行詳細(xì)解析�；ㄍ跤�(jì)劃今后將此技術(shù)率先應(yīng)用于幼兒發(fā)育發(fā)展的研究領(lǐng)域，為相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供支援與服務(wù)。

本次研究成果已于2021年6月11至13日在線召開(kāi)的日本嬰兒學(xué)會(huì)第21次學(xué)術(shù)集會(huì)中發(fā)表。

將使用智能手機(jī)等設(shè)備拍攝的二維步行視頻轉(zhuǎn)換成三維行走動(dòng)作信息

※1　2020年10月9日新聞通稿：花王運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)揭示幼兒行走能力發(fā)育的內(nèi)在機(jī)制

https://www.kao.com/content/dam/sites/kao/www-kao-com/jp/ja/corporate/news/2020/pdf/20201009-001-01.pdf

※2 全稱(chēng)：mobile Gait Change Capture技術(shù)，中文譯為：移動(dòng)步態(tài)變化捕捉技術(shù)。

研究詳情

一、將拍攝二維視頻自動(dòng)轉(zhuǎn)換成三維行走動(dòng)作數(shù)據(jù)，并進(jìn)行詳細(xì)解析的“mGCC技術(shù)”的開(kāi)發(fā)

目前常用于動(dòng)作解析研究的“動(dòng)作捕捉技術(shù)”具有精準(zhǔn)度高、能夠正確解析三維行走動(dòng)作的優(yōu)勢(shì)。但在另一方面，“動(dòng)作捕捉技術(shù)”的運(yùn)用由于需要提前設(shè)置安裝多臺(tái)紅外線相機(jī)等設(shè)備，容易受到場(chǎng)地和時(shí)間的制約。此外，還需要在測(cè)試對(duì)象身上貼上多個(gè)測(cè)量用的反射標(biāo)記，對(duì)測(cè)量技巧以及整個(gè)測(cè)量過(guò)程的時(shí)間要求都較高。

在這樣的背景下，花王開(kāi)始著手開(kāi)發(fā)可更加便捷且有效的分析行走動(dòng)作的方法，由此成功開(kāi)發(fā)出了全新的只需使用智能手機(jī)拍攝二維視頻便可詳細(xì)解析三維行走動(dòng)作的“mGCC技術(shù)”（移動(dòng)步態(tài)變化捕捉技術(shù)）。該技術(shù)能夠?qū)σ话阒悄苁謾C(jī)內(nèi)置常用的普通數(shù)碼相機(jī)（RGB相機(jī)※3）所拍攝的二維視頻進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，計(jì)算并解析出人體骨骼點(diǎn)的三維動(dòng)作。

※3 一款運(yùn)用圖像傳感器把可見(jiàn)光范圍的紅、綠、藍(lán)光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過(guò)取得三波長(zhǎng)數(shù)據(jù)以成像的相機(jī)。

二、將技術(shù)應(yīng)用于幼兒行走動(dòng)作解析，可推算行走能力發(fā)育程度（即日齡變化）

花王運(yùn)用“動(dòng)作捕捉技術(shù)”對(duì)99名13至37個(gè)月幼兒的步行實(shí)況進(jìn)行了測(cè)量，并用普通數(shù)碼相機(jī)對(duì)幼兒步行過(guò)程進(jìn)行了拍攝。之后，從通過(guò)“動(dòng)作捕捉技術(shù)”獲得的三維數(shù)據(jù)中提取多個(gè)與幼兒日齡具有高度相關(guān)性的行走參數(shù)（圖1）進(jìn)行多元回歸分析※4，由此推算出幼兒的日齡。

同時(shí)，花王使用“mGCC技術(shù)”對(duì)由普通數(shù)碼相機(jī)所拍攝的二維視頻轉(zhuǎn)換而來(lái)的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并使用與上述相同的多個(gè)行走參數(shù)進(jìn)行分析，推算出幼兒日齡。

最后，花王比較了以上兩種方式推算出的幼兒日齡，對(duì)通過(guò)拍攝二維行走視頻來(lái)定量推算幼兒行走能力發(fā)育程度的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

※4　統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用多變量分析的一種，通過(guò)與多個(gè)變量的相關(guān)關(guān)系推測(cè)目標(biāo)變量的分析方法。

圖1　與幼兒日齡具有高度相關(guān)性的行走參數(shù)

驗(yàn)證結(jié)果表明，運(yùn)用“mGCC技術(shù)”推算出的幼兒日齡，與測(cè)量精準(zhǔn)度高的“動(dòng)作捕捉技術(shù)”所推算出的幼兒日齡具有高度的相關(guān)性（圖2）。由此可以證明“mGCC技術(shù)”與“動(dòng)作捕捉技術(shù)”在推算日齡方面擁有幾乎同等的精準(zhǔn)度。而運(yùn)用“mGCC技術(shù)”可以直接通過(guò)拍攝二維行走視頻就能定量推算出幼兒行走發(fā)育程度，有效且更便捷。

圖2　運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)與“mGCC技術(shù)”進(jìn)行日齡推算算比較效果圖

本測(cè)試在日本十條兒童診療所巖崎博之醫(yī)師、順天堂大學(xué)運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)研究院內(nèi)藤久士教授和上海體育學(xué)院陸大江教授的指導(dǎo)和協(xié)力下完成。

今后的展望

通過(guò)運(yùn)用此次新開(kāi)發(fā)的“mGCC技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需安裝專(zhuān)業(yè)的測(cè)量裝置，僅使用智能手機(jī)等設(shè)備拍攝幼兒日常行走的視頻，就能便捷、有效地監(jiān)測(cè)其行走發(fā)育程度的效果。今后，花王計(jì)劃將此技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于幼兒的發(fā)育發(fā)展的研究領(lǐng)域，希望為嬰幼兒紙尿褲的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及育兒相關(guān)服務(wù)的發(fā)展提供有力的支援。