Details
| Originalsprache | Englisch |
|---|---|
| Qualifikation | Doktor der Ingenieurwissenschaften |
| Gradverleihende Hochschule | |
| Betreut von |
|
| Datum der Verleihung des Grades | 18 Juni 2024 |
| Erscheinungsort | Hannover |
| Publikationsstatus | Veröffentlicht - 12 Juni 2025 |
Abstract
artigen Systems für funktionelle Sporttests im Feldeinsatz, das auf drahtlosen
Inertialsensoren basiert. Das Prototypendesign beinhaltet Algorithmen für die
Anleitung der Testperson zur korrekten Durchführung der Tests, sowie für die
Messung von Gelenkwinkeln und Sprunghöhen mithilfe verschiedener Sensoren.
Die Implementierung eines funktionellen Tests für die aktive Winkelreproduktion, zur Beurteilung der Propriozeption im Kniegelenk, wird im Detail beschrieben und in einer Laborstudie mit 31 Probandinnen und Probanden evaluiert. Im Vergleich zur Winkelmessung mit einem optischen Motion Capture System erreicht das Prototypensystem einen ICC(3,1)-Wert von 0,93 bis 0,99, sowie 95% Limits of Agreement (LoA) nach Bland und Altman von -1.92° bis +1.68° bei der Winkeldifferenzmessung. Das System ist damit ausreichend genau für eine praktische Anwendung. Weiterhin wird ein kamerabasierter Algorithmus für die Sprunghöhenmessung vorgestellt, der ohne explizite Kalibrierung aus einem Video eines Sprungs die Sprunghöhe berechnet. Der Algorithmus wird mithilfe einer Simulation und einer Laborstudie evaluiert. In der Simulation erreicht der Algorithmus unter gut kontrollierten Bedingungen bei der Sprunghöhenmessung einen Messfehler von weniger als 1 cm (95% LoA), sowie einen Fehler von 2 bis 4 cm unter etwas pessimistischeren Bedingungen. In der Laborstudie wird im Vergleich zur Sprunghöhenmessung mit einem optischen Motion Capture System eine Genauigkeit von -1,3 cm bis +2,7 cm (95% LoA) und einen ICC(3,1) von 0,801 erreicht. Dies bestätigt die Ergebnisse zur Genauigkeit und Zuverlässigkeit aus der Simulationsstudie.
Zitieren
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Hannover, 2025. 147 S.
Publikation: Qualifikations-/Studienabschlussarbeit › Dissertation
}
TY - BOOK
T1 - Systems and algorithms for the mobile application of functional sports tests
AU - Webering, Fritz
PY - 2025/6/12
Y1 - 2025/6/12
N2 - This work presents a new concept for an interactive functional sports testing system based on wireless miniature inertial measurement units (IMUs) for use in the field. The design of a prototype of the proposed system is discussed, including algorithms for guiding the subject through functional tests, and for measuring joint angles and jump heights. The implemented active angle reproduction test for assessing the knee joint position sense is evaluated in a validation study with 31 subjects. With an ICC(3,1) of 0.93 to 0.99 when compared to the criterion reference (optical motion capture), the system is found to be accurate enough for practical application. The 95% limits of agreement of the angle difference measurements is -1.92° to +1.68°. A camera-based algorithm for calculating jump heights without required calibration is described and evaluated using simulations and a laboratory study. The simulation shows the accuracy of the algorithm under controlled conditions, with errors below 1 cm under good conditions, and errors of 2-4 cm under more realistic assumptions. The laboratory study shows 95% limits of agreement of -1.3 cm to +2.7 cm under real-world conditions when compared to a motion capture system, and an ICC(3,1) value of 0.801, confirming the good accuracy and reliability shown in simulations.
AB - This work presents a new concept for an interactive functional sports testing system based on wireless miniature inertial measurement units (IMUs) for use in the field. The design of a prototype of the proposed system is discussed, including algorithms for guiding the subject through functional tests, and for measuring joint angles and jump heights. The implemented active angle reproduction test for assessing the knee joint position sense is evaluated in a validation study with 31 subjects. With an ICC(3,1) of 0.93 to 0.99 when compared to the criterion reference (optical motion capture), the system is found to be accurate enough for practical application. The 95% limits of agreement of the angle difference measurements is -1.92° to +1.68°. A camera-based algorithm for calculating jump heights without required calibration is described and evaluated using simulations and a laboratory study. The simulation shows the accuracy of the algorithm under controlled conditions, with errors below 1 cm under good conditions, and errors of 2-4 cm under more realistic assumptions. The laboratory study shows 95% limits of agreement of -1.3 cm to +2.7 cm under real-world conditions when compared to a motion capture system, and an ICC(3,1) value of 0.801, confirming the good accuracy and reliability shown in simulations.
U2 - 10.15488/19103
DO - 10.15488/19103
M3 - Doctoral thesis
CY - Hannover
ER -