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Les outils de la biomécanique

Publié le 17 novembre 2008 par Ucammboislarris

Les grandes écoles d’ingénieurs en biomécanique (ENSAM, UTC…(pas exhaustif)), comme beaucoup de ceux qui pratiquent du calcul complexe utilisent Matlab. L’INRIA a développé il y a quelques années une alternative open source, Scilab. Ces deux xolutions, excellentes, sont de véritables usines à gaz qui ne sont pas forcément adaptées aux petits besoins pressents du biomécanicien. Ci-dessous, la présentation d’outils pour les biomécaniciens par un biomécanicien. Essayez ces outils, vous ne serez pas déçus. Ils se placent facilement, pour certains modules, au même niveau que les ténors du genre. La suite est un ensemble d’outils permettant l’acquisition, le traitement, la modélisation et la simulation du mouvement humain.

Tracker est un logiciel d’acquisition vidéo, de calibration et de tracking manuel et automatique (2D et 3D).
Ce logiciel permet l’acquisition de fichiers vidéo à partir de caméras numériques compatibles avec les standards suivants:

    Video For Vindow
    DirectX (9 ou supérieur)
    IEEE 1394 DCam

La calibration 2D et 3D s’effectue à partir de pattern 2D (damiers)
Le tracking automatique de cibles utilise plusieurs types d’algorithmes (kalaman, pattern matching, blob tracking, Lucas Kanade etc.). Les données trackées (2D ou 3D) peuvent être directement enregistrées (fichiers C3D) ou envoyer sur une ligne TCP/IP.

Snap est un logiciel d’acquisition de données cinématiques à partir de fichiers vidéo (AVI, MPEG, MOV).La saisie des points se fait de façon manuelle ou semi-automatique.
Les données (2D) ainsi saisies peuvent être utilisées par les autres logiciels.

Dlt est un programme de calibration 2D et 3D utilisant une transformation linéaire directe. Il permet la transformation de données cinématiques de plusieurs caméras (6 au maximum) en fichiers 3D ou de recalibrer un espace 2D.
Les fichiers 3D résultants (
Texte ou C3D) correspondent à la cinématique des points anatomiques repérés.

C3D Visual Editor est un logiciel d’édition des données spécialement dédié aux fichiers C3D. Il permet toutes des modifications rapides des données cinématiques (trajectoires etc.) et analogiques (forces, EMG etc.) ainsi que l’édition des groupes et paramètres des fichiers C3D.
Il est compatible avec le format de données C3D, texte ainsi qu’avec les fichiers des systèmes VICONElite, Qualisys,

DynaView est un logiciel de traitement de données cinématiques spécifiquement orienté vers l’automatisation des calculs sur un grand nombre de fichiers.
Il est compatible avec le format de données C3D, texte, ainsi qu’avec les fichiers des systèmes VICONElite, Qualisys,
MatLab

Digital modeling est un logiciel de modélisation (dynamique inverse) biomécanique graphique 3D. 
Il offre la possibilité d’utiliser des modèles déjà constitués (Winter, Chandler, Hanavan) sur vos données 3D, ou de concevoir de nouveaux modèles biomécaniques.
Le calcul de dynamique inverse permet de connaître les efforts en différents points du modèle (articulations, centre de masse etc.)

Il est compatible avec le format de données C3D, texte, ainsi qu’avec les fichiers des systèmes VICON, Elite, Qualisys, MatLab

Interactive Dynamics est un logiciel de simulation biomécanique.
Il permet de générer des simulations en utilisant :

un moteur de dynamique directe
un moteur de dynamique inverse
un moteur de cinématique inverse
des contrôleurs et des lois de comportement
la gestion des chocs et des contacts
la gestion du flux de données TCP/IP de systèmes d’acquisition temps réel

3DVL est un langage de programmation commun à l’ensemble des logiciels BiomecaLab.
Il permet d’étendre les fonctionnalités des différents logiciels par la réalisation de modules (Plug-Ins).

Il est aussi utilisable seul comme un langage de script (3DVL script), indépendamment de la suite logiciel BiomecaLab

Il est compatible avec le format de données C3D, texte ainsi qu’avec les fichiers des systèmes VICON, Elite, Qualisys, et interfacé directement avec MatLab, SciLab

Logiciels annexes

Un certain nombre de logiciels annexes sont aussi disponibles :

  1. Serveur TCP/IP d’acquisition à partir de cartes National Instrument MX

  2. Serveur TCP/IP d’acquisition à partir de capteurs BIRD

  3. Client graphique TCP/IP pour serveurs de données (a et b ou autres)

  4. Client de sauvegarde et synchronisation TCP/IP pour serveurs de données (a et b ou autres)

  5. Emulateur serveur de données po


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