Rhythmic Movement Disorder - Bewegungserkennung Gyrosensor Shimmer Videoanalyse

DanHWS

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Hallo liebe Community,

Dies ist der Versuch, eine bereits vor einigen Jahren in diesem Forum erfolgte Anfrage, welche trotz allgemein positiver Resonanz u. diverser Anregungen letztlich leider im Sande verlief - damals allerdings ausschließlich mit der im Folgenden u.a. erwähnten Lösung per “Videobewegungsanalyse” wiederzubeleben.

Es geht um Folgendes: Ich leide an einer Unterform einer dem Komplex der als “Rhythmic Movement Disorder” bezeichneten Störungen angehörenden Erkrankung namens „Jactatio Capitis Nucturna“, einfach übersetzt „nächtlichem Kopfwackeln“, bei dem es nachts im Traum (vor allem in Stressphasen) in Rückenlage, z.T. über mehrere Minuten andauernd zum Hin- u. Herwerfen des Kopfes von einer Seite zur anderen kommt; über die Jahre führt dies zu einem progredienten Verschleiß der Halswirbelsäule mit zunehmender Instabilität u. i.d. Folge schweren neurologischen Symptomen (Schwindel, Benommenheit etc.)

Vor einigen Jahren habe ich mir bereits einen Bewegungssensor (Shimmer 2R) programmieren lassen, der - mit Heftpflastern an der Stirn befestigt - bei den beschriebenen Kopfbewegungen ein Signal an meinen Laptop sendet, welcher dann ein Alarmsignal ertönen lässt, das mich weckt. Leider hat die Herstellerfirma, als ich den Sensor wegen eines Defekts am Ladeport zur Reparatur eingeschickt hatte, sämtliche darauf gespeicherte Programme gelöscht.

Der hilfsbereite Mensch, der ursprünglich die Programmierung vorgenommen hatte ist nicht mehr verfügbar, und meine eigenen Versuche den Sensor wieder zum Laufen zu bringen sind aufgrund mangelnder Fachkenntnisse gescheitert.

Mein kurzfristiges Anliegen wäre nun, jemanden zu finden, der entweder bereits mit meinem defekten Shimmer vertraut ist und mir helfen könnte, diesen wieder in Gang zu bringen, oder - da dieser nun bereits über 10 Jahre alt ist u. wie ich erfahren habe, bereits sehr viel kleinere Sensoren verfügbar sind (Maße Shimmer: 5,1x3,1x1,4cm; 23,5 Gramm) - einen neuen Sensor programmieren könnte, mit welchem optimaler Weise ebenfalls bereits Erfahrungen vorliegen.

Die Auswertung der Daten eines Gyrosensors im Sinne der differenzierten Interpretation von Kopfbewegungen als dem zuvor beschriebenen problematischen Bewegungsmuster entsprechend in Abgrenzung zu “harmlosen” Kopfbewegungen im Schlaf lässt sich grundsätzlich einfach beschreiben u. wurde mit dem Shimmer Sensor folgendermaßen realisiert:

Setzen der Neutralposition (Kopf in Rückenlage “mittig”) u. davon abweichend n Lageveränderungen im Wechsel von links nach rechts innerhalb eines definierten Zeitintervalls, gezählt jeweils nur beim Überschreiten einer bestimmten Gradzahl, was dann in der Auslösung des Alarmsignals resultiert.

Wenn das Ganze unter macOS liefe, einfache GUI zur Ausgabe der Werte + text file zu Anpassung der Variablen wäre völlig ausreichend.

Mittel bis langfristig - ich hatte vor einigen Jahren bereits eine Anfrage dahingehend in diesem u. diversen anderen Foren gepostet - wäre mir jedoch sehr an einer Lösung mittels videogestützter Bewegungsanalyse gelegen, da sich das nächtliche Tragen von Sensoren am Kopf als Dauerlösung als wenig zufriedenstellend erweist.

Die erfolgreiche Realisierung beider Lösungen würde dann zusätzlich die Option eröffnen, im Dialog mit Fachärzten/Schlaflaboren diese vorzustellen sowie Patienten mit dem gleichen Leiden Hilfe zukommen zu lassen.

Da ich bereits im nächsten Monat plane für eine neue Therapie für ca. sechs Wochen in die USA zu reisen, wäre mir vor allem an konkreten Vorschlägen/Angeboten bez. einer möglichst kurzfristig umsetzbaren Lösung mittels eines (Gyro)-Bewegungssensors gelegen.

Sollte es unter euch also jemanden geben, der bereits Erfahrung auf diesem Gebiet u. in den nächsten Wochen ausreichend Zeit hat, um so etwas - nach Absprache auch gegen entsprechende Vergütung - erfolgreich umzusetzen, oder längerfristig an einer Ausarbeitung der zuvor erwähnten Lösung per Videobewegungsanalyse Interesse hätte, würde ich mich sehr über eine Antwort/Nachricht freuen!


Daniel
 
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Hi
kamerabasierte Bewegungnserkeunnung ist ein häufiger usecase für Überwachungskamera.
Sie lernen quasi das leere „jetzt“ als „kein Alarm“ und würde Bewegung als Alarm interpretieren.
Mir ist schon klar, dass es nicht auf Anhib zu deinen Anforderungen passt - aber es kann gut sein, dass so Softwarelösungen, die man zu solchen Überwachungslaeras dazu bekommt, ausreichend konfigurierbar sind, um deinen usecase abzudecken.
Insbesondere eine Hysterese (nur bei lange & viel Bewegung Auslösen) sollten Überwachungskameras auch können, um nicht sofort auf ein vorbeifliegendes Blatt auszulösen.

Ne echte Programmierung kann man natürlich theoretisch auch.
Man könnte zB ne feste Kamera installieren und nen Video machen, während man den Kopf in verschiedenen Drehungen sieht.
Dieses Video dann als Einzelbilder konvertieren und manuell jedes Bild kategorisieren zum Input für ein Yolov8 zum lernen von Kategorisierung.
Die Kategorien wären dann zB „gerade, leicht nach links, stark nach links, …“

Das Netz wäre nach einer Trainingsphase in der Lage pro Bild mit einer hohen Chance korrekt zu erkenne wie der Kopf liegt.

Das alles geht selbst als Laie ohne echte Informatik-Erfahrung relativ einfach.

Das einzige, was man danach wirklich programmieren müsste, ist ein Filter der den Alarm verzögert bis in einem konfigurierbaren Intervall (zB 10 Sekunden) häufig beide extreme (links, rechts, ..) feststellt. Man will ja nicht schon nen Alarm, nur weil man sich ganz natürlich bewegt im Schlaf. Und man will auch keine Fehlalarme nur weil das Netz mal ein Bild flasch klassifiziert.

Damit man Nachts nicht bei Licht schlafen muss nimmt man wahrsch Infrarot Kameras mit integrierter schwacher Beleuchtung. Sowas gibts fertig als Überwachungskamera.
 
Ich denke mal außerhalb des abgesteckten Rahmens: das müsste man mit einem Smartphone, das auf der Matratze liegt, und einer entsprechenden App umsetzen können. Größte Hürde: der Sleep Mode (no pun intended).

Mit einer App wie z.B. dieser könntest Du experimentieren, ob da brauchbare (d.h. erkennbare bzw. unterscheidbare) Beschleunigungsdaten entstehen.

Ansonsten vielleicht mal bei den Makern/Embedded-Leuten nach Ideen fragen.
 
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@kuddlmuddl - vielen Dank für deine Vorschläge - ich selber würde mir eine solche Programmierung nicht zutrauen u. wäre auch skeptisch ob man das ohne umfangreiche Erfahrung hinbekommt. Je länger ich drüber nachdenke, desto anspruchsvoller erscheint mir die Umsetzung mittels Videoanalyse überhaupt.
Vor über 10 Jahren habe ich mir diesen oben erwähnten Sensor programmieren lassen:

https://www.researchgate.net/figure...mer-3-B-inertial-sensing-units_fig5_322751202

Die Jungs - fortgeschrittene Informatikstudenten mit Erfahrung mit eben jenem Sensor haben damals ziemlich geackert bis alles einigermaßen lief - und die Bewegungserkennung mit einem Sensor am Kopf ist vergleichsweise trivial (wie in meinem Post oben beschrieben) im Vergleich zu Video.

@H4110 - danke auch an dich - ich denke allerdings das wird so nicht funktionieren. Wie bereits erwähnt hatte ich über Jahre einen Bewegungssensor im Einsatz welcher direkt am Kopf befestigt nahezu exakt das Bewegungsmuster erkennen konnte (siehe orig. Post), selbst hier gab es jedoch gelegentlich Fehlalarme. Für ein Handy als "Seismograph" auf der Matratze gibt es viel zu viele Variablen (wo/wie liegt/bewegt sich der Kopf auf dem Bett, verschiedene Matratzen/Kissen etc.) die ein zu unterschiedliches u. zu wenig spezifisches Muster produzieren würden, denke ich. Der Alarm soll ja auch so schnell u. zuverlässig wie möglich erfolgen.

Mit einem etwas kleineren Sensor wie dem von mir verwendeten wäre ich kurz bis mittelfristig schon recht zufrieden...
 
Hi
ja ohne Programmier-Erfahrung wird mein zweiter Vorschlag nix, wobei man auch mit google und youtube „how to train yolo“ oder „how to convert video to images“ weit kommt.
Schwerer als mit so einer imu-sensor zu arbeiten ist es garantiert nicht

Mein erster Vorschlag war ja aber noch viel einfacher und geht komplett ohne Programmieren: es gibt sicher zig Überwachungskameras mit parametrierbarer Software. Da wäre ich nicht überrascht, wenn man rein über „alarm config“ auch zum Ziel kommt. Ist nur evtl zu sensitiv bzw früh. Einige wenige Bewegungen sind ja ganz natürlich. Man will ja nicht ständig Fehlalarme.
 
Grundsätzlich fehlt mir, um das Projekt komplett alleine anzugehen neben dem know-how schlicht auch die Zeit. Was Aufwand/Anforderungen Video vs. Sensor angeht würde ich zögern dir zuzustimmen - zumal ich ja bereits einen Sensor habe, der "nur" repariert werden müsste...
Bez. Überwachungskameras: Habe selber eine u. kenne diverse andere Modelle, kurz: Das kann man komplett vergessen. Die bieten softwareseitig die Möglichkeit Bereiche zu definieren, in denen Bewegung die jeweils gewünschte Funktion aktiviert (Aufzeichnung/Alarm/Nachricht etc.) u. man kann einstellen, wie "sensibel" die Kamera reagiert o. z.B. Personenerkennung - das hilft mir alles nicht bei meinem Problem.
 
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