การทดลองสร้างโปรแกรมวิเคราะห์การเคลื่อนไหว 3 มิติ

       
           การเคลื่อนไหวของมนุษย์มีรูปแบบที่ซับซ้อน ซึ่งเราไม่สามารถมองได้ด้วยตาเปล่า แล้วอธิบายถึงลักษณะ และรายละเอียดของการเคลื่อนไหวนั้นได้ การบันทึกภาพสัญญาณวีดิทัศน์ของการเคลื่อนไหว ทำให้เราสามารถนำภาพที่บันทึกได้ มาศึกษาและวิเคราะห์การเคลื่อนไหวในภายหลังได้ โดยนำภาพสัญญาณวีดิทัศน์นั้นมาทำให้เป็นภาพนิ่งในแต่ละช่วงเวลา ซึ่งภาพนิ่งที่ได้จะมีลักษณะ 2 มิติ จากนั้นจึงนำภาพเหล่านั้นมาวิเคราะห์ลักษณะของการเคลื่อนไหว อาทิเช่น ตำแหน่ง ความร็ว และ ความเร่ง เป็นต้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างโปรแกรมวิเคราะห์การเคลื่อนไหว 3 มิติ โดยจะต้องนำภาพเคลื่อนไหวที่บันทึกได้ จากกล้องอย่างน้อย 2 ตัว มาคำนวณหาตำแหน่งของวัตถุแบบ 3 มิติ โดยใช้โปรแกรมที่สร้างขึ้น ซึ่งขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมมีกระบวนการ ตามลำดับดังนี้

           1) กระบวนการเทียบมาตรฐานกล้องถ่ายภาพ (Camera Calibration) ในงานวิจัยนี้ทำการเทียบมาตรฐานกล้องเพื่อคำนวณหาค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการสร้างภาพในระบบพิกัด 3 มิติ จากภาพในระบบพิกัด 2 มิติ โดยใช้กล้องถ่ายภาพจำนวน 2 ตัว กล่าวคือ ข้อมูลความลึกของภาพ (ระยะ z) ในระบบพิกัด 3 มิติ สามารถคำนวณหาได้จากการเทียบมาตรฐานกล้องถ่ายภาพ    (รูปที่ 1)

รูปที่ 1  ทำการเทียบ มาตรฐานกล้องถ่ายภาพ

             2) กระบวนการกำหนดตำแหน่งที่สนใจวิเคราะห์การเคลื่อนไหวของนักกีฬาในภาพสัญญาณวีดิทัศน์ที่บันทึกได้ (digitization)  โดยให้ผู้ใช้งานทำการเลือกวีดีทัศน์ที่บันทึกไว้ มาเพื่อทำการกำหนดตำแหน่งของจุดที่สนใจจะวิเคราะห์ (Digitization) ซึ่งจะทำทีละกล้อง ดังแสดงในรูปที่  2
             3) กระบวนการหาพิกัด x, y, z ของการเคลื่อนตำแหน่ง (Displacement) ของจุดที่สนใจวิเคราะห์การเคลื่อนไหวของนักกีฬาในภาพสัญญาณวีดิทัศน์ที่บันทึกได้

รูปที่ 2 โหลดไฟล์วีดิทัศน์ที่ถ่ายการเคลื่อนไหว และผู้ใช้งานทำการระบุตำแหน่งของ Marker


ผลวิจารณ์

           ผู้วิจัยได้ทำการทดสอบหาความแม่นยำของโปรแกรม โดยให้โปรแกรมคำนวณหาขนาดของวัตถุจากภาพที่บันทึกไว้ในภาพวีดีทัศน์ (รูปที่ 3) แล้วเปรียบเทียบกับขนาดที่แท้จริงของวัตถุ โดยผู้วิจัยทำการเทียบมาตรฐานกล้องถ่ายภาพด้วยตารางหมากรุก ซึ่งตารางหมากรุกถูกถ่ายภาพในมุมมองที่แตกต่างกันจำนวน 12-15 ภาพ จากกล้อง 2 กล้อง จากการคำนวณหาขนาดที่แท้จริงของกล่อง พบว่าโปรแกรมคำนวณขนาดที่แท้จริงของวัตถุในลักษณะ 3 มิติได้ แต่ผลที่ได้จากการคำนวณมีความคลาดเคลื่อน 6.2 – 10.3 %

รูปที่ 3 กล่องที่ถ่ายจากกล้องตัวซ้ายและที่ถ่ายจากกล้องตัวขวา

          ความคลาดเคลื่อนนี้อาจเกิดขึ้นจากการเทียบมาตรฐานกล้อง การใช้ตารางหมากรุกในการเทียบมาตรฐานกล้อง ไม่สามารถครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดที่จะใช้ในการบันทึกภาพการเคลื่อนไหว จึงทำให้เมื่อคำนวณหาตำแหน่งจริงของวัตถุมีความคลาดเคลื่อน ดังนั้นจึงควรเทียบมาตรฐานกล้องด้วยวิธีอื่น


          คณะผู้วิจัยขอขอบคุณ สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ที่ให้งบประมาณสนับสนุนการวิจัยนี้

  
คณะผู้วิจัย :
สิริพร ศศิมณฑลกุล และคณะ
หน่วยงาน :
สาขาวิชาชีวกลศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์การกีฬา  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 02-9428675