Bachelorarbeit

Auf dieser Seite finden Sie eine kurze Zusammenfassung meiner Bachelorarbeit. Hierbei nenne ich das zu lösende Problem, mein Lösungsansatz, die Umsetzung und das Ergebnis meiner Arbeit.

Was war das Problem?

Epidemiologische Studien zeigen, dass viele Berufsmusiker unter körperlichen Beschwerden leiden, die hauptsächlich durch eine fehlerhafte Körperhaltung entstehen. Zurzeit ist eine Diagnostik und eine Behandlung nur mit einem Besuch eines Musikermediziners und mit viel Zeit verbunden. Die Frage ist, ob eine Diagnose, eine Richtigstellung der Körperhaltung und damit die Beseitung der Beschwerden oder sogar eine präventive Methode mit einfachen Mitteln möglich ist.

Wie habe ich das Problem gelöst?

Der Lösungsansatz

Für die Problemlösung sind verschiedene Anforderungen notwendig. Zum einen muss das System einfach, überall einsetzbar und benutzerfreundlich sein. Das bedeutet zum Beispiel, dass möglichst wenige Komponenten verwendet werden und das Feedback visuell erfolgt. Zum anderen ist ein echtzeitfähiges System sinnvoll, das heißt, dass dem Anwender unmittelbar eine Korrektur seiner Körperhaltung vermittelt wird. Dafür muss zunächst eine hypothetische Norm erstellt werden, die eine gesunde Körperhaltung beschreibt.

Die Umsetzung

In dieser Arbeit wird auf Grundlage der Körperhaltung von Violinisten ein solches System entwickelt. Nach eingehender Literaturrecherche wurde eine hypothetische Norm für die Körperhaltung des Violinisten erstellt. Unter anderem zählen dazu eine horizontale Lage der Violine zwischen Schultergürtel und Unterkiefer, ein körpernahes Arbeiten des linken Armes, das Vermeiden des Hochziehens der linken Schulter usw.. Es ist anzumerken, dass sich der Analysebereich in der oberen Hälfte des Körpers (ab Hüfte aufwärts) befindet, da der Violinist beim Musizieren hauptsächlich seinen Oberkörper, die oberen Extremitäten und den Kopf bewegt.

Das Konzept der bildbasierten Analyse kann wie folgt beschrieben werden: Der Violinist stellt sich vor eine Kamera. Die Kamera detektiert den Menschen und seine Körperhaltung. Daraufhin wird kontinuierlich überprüft ob die hypthetische Norm eingehalten wird. Ist dies nicht der Fall, erfolgt über eine Bildschirmanzeige eine grafische Ausgabe über die durchzuführende Korrektur. Befindet sich die Körperhaltung wieder in der hypothetischen Norm, erlischt die Ausgabe. Die Analyse ist beendet, wenn der Anwender sich außerhalb des messbaren Bereichs befindet oder die Anwendung beendet wird. Im folgenden Bild wird der Aufbau des Messsystems gezeigt:

Die Implementierung erfolgt in der Programmiersprache C#, da Visual Studio zur Entwicklung der grafischen Feedbackausgabe verwendet wird. Zur Detektion des menschlichen Körpers wird der Sensor Kinect v2 von Microsoft verwendet. Mithilfe der SDK Kinect vor Windows wird nicht nur der Mensch erkannt, es erfolgt auch ein sogenanntes Skeleton Tracking. Das bedeutet, dass der Körper so analysiert wird, dass eine repräsentative Skelettstruktur bestehend aus 25 Gelenken erzeugt wird. Das folgende Bild zeigt die zum Körper berechneten Gelenke und die Skelettstruktur:

Das SDK stellt außerdem die Gelenkkoordinaten zur Verfügung. Damit wird die hypothetische Norm überprüft. Stimmt die Körperhaltung nicht mit dieser überein, wird eine grafische Ausgabe dem Anwender angezeigt, die die Korrektur der Körperhaltung verdeutlicht.

Das Ergebnis

Im folgenden wird ein Beispielbild gezeigt. Diese Ansicht wird dem Anwender auf einer Bildschirmanzeige angezeigt. In diesem Bild ist zu sehen, dass die rechte Hand zu weit nach oben gehoben wurde. In Echtzeit wird über den roten Pfeil dem Anwender vermittelt, dass dieser seine Hand nach unten bewegen soll, damit die hypothetische Norm eingehalten wird:

Was habe ich erreicht?

Ich habe eine einfache, anwenderfreundliche und portable Lösungsmöglichkeit entwickelt, um die Körperhaltung von Violinisten zu analysieren und diese bei Bedarf zu korrigieren. Damit können physische Beschwerden vorgebeugt werden. Außerdem kann ein solches System zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken eingesetzt werden.