Development of an automatic evaluation system for work posture based on OWAS in the work site

基于OWAS的工地作业姿势自动评价系统的开发

• 批准号: 22K04621
• 负责人: 肥田 拓哉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04621/
• 关键词: 作業姿勢; OWAS; 人間工学; 経営工学; 筋骨格系障害

本年度の計画である（1）作業姿勢の動画像を取得する撮影空間の構築、（2）作業姿勢の動画像および関節の3次元座標を取得するための被験者実験の実施、（3）OpenPoseによる2次元座標の取得および精度検証を進めた。（1）に関して、さまざまな方向から作業者を撮影するために、地上高1.0m・俯角0度の位置に8台、地上高2.5m・俯角30度の位置に8台、計16台の単眼カメラを設置できる撮影環境を整備した。（2）に関して、（1）で整備した単眼カメラの撮影環境内に光学式のモーションキャプチャシステム（OptiTrack）を設置して、作業者の作業動画と身体の関節座標を同期して計測する実験環境を構築し、被験者実験を実施した。なお、実験前には、カメラ画像座標系の2次元座標とワールド座標系の3次元座標を相互変換するためにカメラ校正を実施して、各単眼カメラのカメラ定数を取得した。（3）に関して、（2）の実験で取得した作業動画を姿勢推定AIであるOpenPoseに入力し、関節2次元座標を取得した。このとき、動画データが膨大であったため、OpenPoseの精度が低下しない範囲内での動画の低解像度化および低フレームレート化を実施した後、OpenPoseによる座標出力を実施した。OpenPoseで取得した関節2次元座標とOptiTrackで取得した関節3次元座標から生成した関節2次元座標を比較・分析した結果、撮影方向や自己オクルージョン（自身の身体の一部により自身の別の身体の一部を遮蔽してている状態）の有無によって、OpenPoseで取得した関節2次元座標の精度に影響があることが明らかになった。

今年的计划是（1）构建一个拍摄空间来获取工作姿势的运动图像，（2）对受试者进行实验以获取工作姿势的运动图像和关节的3D坐标，以及（3）使用OpenPose进行。获取二维坐标并验证精度。对于（1），为了从各个方向拍摄工人，总共安装了 16 个单目摄像机：8 个位于离地高度 1.0 m、俯角为 0 度的位置，8 个高度为 1.0 m 的位置。距地面2.5m，俯角30度，创造了可以安装摄像机的拍摄环境。关于（2），在（1）中准备的单目摄像机拍摄环境中安装光学运动捕捉系统（OptiTrack）以同步和测量工人的工作视频和身体关节坐标的实验环境，我们构建了系统并进行了实验。对受试者进行实验。实验前进行相机标定，将相机图像坐标系的二维坐标与世界坐标系的三维坐标进行相互变换，得到各个单目相机的相机常数。对于（3），我们将实验（2）中获得的工作视频输入到姿势估计AI OpenPose中，并获得关节的二维坐标。此时，由于视频数据量巨大，我们将视频的分辨率和帧率降低到不影响OpenPose精度的程度，然后使用OpenPose输出坐标。通过对OpenPose获取的关节2D坐标和OptiTrack获取的关节3D坐标进行对比分析，我们发现拍摄方向和自身遮挡（自己身体的一部分可能会导致精度下降）使用 OpenPose 获得的 2D 关节坐标受是否存在部分遮挡状态的影响。

项目成果

Work postural ergonomic assessment using two-dimensional joint coordinates

使用二维关节坐标进行工作姿势人体工学评估

• DOI: 10.1299/jamdsm.2022jamdsm0055
• 发表时间: 2022
• 作者: Takuya HIDA; Takato OKADA; Toshiyuki MATSUMOTO
• 通讯作者: Toshiyuki MATSUMOTO

作業画像のデジタイズによるOWASに基づいた作業姿勢評価支援アプリの開発

通过工作图像数字化，开发基于OWAS的工作姿势评估支持应用程序

• 发表时间: 2022
• 作者: 肥田拓哉;髙橋典花;松本俊之
• 通讯作者: 松本俊之