Offenburg University of Applied Sciences
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Vergleich von markerlosem mit markerbasiertem Tracking
No full textAufgrund der Beliebtheit des Laufsports herrscht in der biomechanischen Forschung ein großes Interesse, die Laufbewegung zu erforschen. Ein Gold-Standard der biomechanischen Laufanalyse konnte jedoch bisher noch nicht gefunden werden. Zumeist werden markerbasierte Systeme verwendet, welche die Kinematik des Laufens durch aufgeklebte Marker bestimmen. Diese bringen jedoch einige Fehlerquellen mit sich und benötigen einen hohen zeitlichen und organisatorischen Aufwand. Seit Kurzem werden auf dem Markt auch markerlose Softwares angeboten, welche über eine Videoanalyse die Kinematik des Laufens bestimmen können.
Da dieses markerlose System bisher nur wenig angewendet wird, kann in der vorhandenen wissenschaftlichen Literatur aktuell nur wenig über den Vergleich der beiden Systeme herausgefunden werden. Ein Großteil der Berichte stammt von den Herstellern der markerlosen Softwares. Diese bieten zudem selten eine Aussage über die Vergleichbarkeit ihrer Werte mit den Werten von markerbasierten Systemen.
Das Ziel dieser Thesis ist daher ein Vergleich von einem markerbasierten mit einem markerlosen System anhand einer Laufbandanalyse. Getestet wurde dabei vor allem, ob und inwiefern die Systeme einen Unterschied in der Laufkinematik durch eine Schuhmodifikation erkennen können. Dazu wird der Fokus auf die Rückfuß-Eversion gelegt, da diese laut der vorhandenen Literatur einen signifikanten Faktor in der Laufkinematik darstellt.
Elf Proband:Innen (sechs männliche und fünf weibliche) wurden untersucht: Sie haben mit drei verschiedenen Schuhbedingungen jeweils einen circa einminütigen Trial auf dem Laufband bei einer Geschwindigkeit von 2,5 msˉ abgeschlossen. Dabei wurden ihnen Marker an 22 anatomischen Landmarken aufgeklebt. Während dieses Trials wurden Sie gleichzeitig von Infrarot-Kameras und normalen Video-Kameras gefilmt, um den Vergleich der identischen Schritte zu ermöglichen. Im Anschluss wurden bei der Bearbeitung der Daten Grafiken zu den Gelenkwinkelverläufen der Hüftgelenks-, Kniegelenks- und Rückfuß-Bewegungen in allen drei Körperebenen erstellt. Die Rückfuß-Eversion wurde im Detail betrachtet und statistisch mittels einer zweifaktoriellen repeated Measures ANOVA auf Haupteffekte untersucht.
Als Ergebnis zeigen sich einige Unterschiede in den Gelenkwinkelverläufen zwischen markerbasiertem und markerlosem System. Der markerbasierte Ansatz misst größere Flexionen in der Sagittalebene, wohingegen sich in Frontal- und Transversalebene teilweise systematisch verschiedene Winkelverläufe zeigen. Unter der Prämisse, dass das Offset beachtet wird, können die Ergebnisse der Sagittalebene verglichen werden. Die Ergebnisse in Bezug auf die Frontalund Transversalebene sind hingegen kaum vergleichbar und führen nicht zu übereinstimmenden Interpretationen. Für die Rückfuß-Eversion zeigt das markerlose System ein Offset, sowie neutralere Winkelverläufe, dennoch ist ein Vergleich interpretatorisch möglich. Auch die Ergebnisse zwischen den Schuhbedingungen sind hier zwischen beiden Systemen interpretatorisch gleich und führen zu den gleichen Schlussfolgerungen. Statistisch tritt ein Haupteffekt sowohl durch Schuhintervention, als auch durch das System auf, womit bestätigt wird, dass ein direkter Vergleich der Werte nicht möglich ist.
Die Schuhmodifikation zeigt bei beiden Systemen, dass eine laterale Lagerung zu einer verstärkten Rückfuß-Eversion führt, während eine mediale Lagerung des Schuhs zu einer verringerten Rückfuß-Eversion führt.Due to the popularity of running, there is a great interest in biomechanical research to investigate the running motion. However, a gold standard of biomechanical running analysis has not yet been found. Mostly marker-based systems are used, which determine the kinematics of running by glued-on markers. However, these bring with them some sources of error and require a great deal of time and organizational effort. Recently, markerless software has been offered on the market, which can determine the kinematics of walking by means of video analysis.
Since this markerless system has not been used much so far, only little can be found in the existing scientific literature at present about the comparison of the two systems. Most of the reports come from the manufacturers of the markerless software. Moreover, these rarely offer any statement about the comparability of their values with the values of marker-based systems.
The aim of this thesis is therefore to compare a marker-based system with a markerless system using a treadmill analysis. The main test was whether and to what extent the systems can detect a difference in running kinematics due to a shoe modification. For this purpose, the focus is placed on rearfoot eversion, since this represents a significant factor in running kinematics according to the existing literature.
Eleven subjects (six males and five females) were studied: they each completed an approximately one-minute trial on a treadmill at a speed of 2.5 msˉ using three different shoe conditions. Thereby markers were affixed to them at 22 anatomical landmarks. During this trial, they were simultaneously filmed by infrared cameras and normal video cameras to allow comparison of identical steps. Subsequently, when the data were processed, graphs of the joint angle trajectories of the hip joint, knee joint, and rearfoot movements in all three body planes were created. The rearfoot eversion was considered in detail and statistically analyzed for main effects using a two-factor repeated measures ANOVA.
As a result, some differences in joint angle trajectories between marker-based and markerless systems emerge. The marker-based approach measures larger flexions in the sagittal plane, whereas frontal and transverse planes show partially systematically different angle trajectories. Under the premise that the offset is respected, the sagittal plane results can be compared. In contrast, the results in relation to the frontal and transverse planes are hardly comparable and do not lead to consistent interpretations. For rearfoot eversion, the markerless system shows an offset, as well as more neutral angular trajectories, but a comparison is still interpretable. The results between shoe conditions are also interpretationally the same between the two systems here, leading to the same conclusions. Statistically, a main effect occurs by shoe intervention as well as by system, confirming that a direct comparison of values is not possible.
Shoe modification in both systems shows that lateral bearing leads to increased rearfoot eversion, while medial bearing of the shoe leads to decreased rearfoot eversion
Integration von ReactJS Frontend-Komponenten in TYPO3 unter Berücksichtigung vorhandener Development Workflows & Deployment Strategien
No full textZu Beginn dieser Arbeit wurde das Problem beschrieben, dass das Ersetzen von einzelnen Modulen innerhalb TYPO3s durch React bisher nicht möglich war. Dadurch ergab sich die Aufgabe eine Lösung zu finden, mit der die Vorteile von React in TYPO3 eingebracht werden können, möglichst ohne große Veränderungen und Aufwände zu betreiben. Als zusätzliche Anforderung wurde definiert, dass React in TypeScript geschrieben werden soll.
Um dem Leser dieser Arbeit die Möglichkeit zu geben, den angefertigten Code verstehen und interpretieren zu können, wurden zunächst Grundlagen in TypeScript, React und TYPO3 geschaffen. Daraufhin wurde der Ist-Stand beschrieben, welcher ein simples TYPO3-Plugin beschreibt. Dies wurde für die grundsätzliche Umwandlung in React möglichst simpel gehalten, war dennoch mit einigen Grundsätzen wie AJAX und Rerendering ausgestattet, um gewisse Vorteile und Problematiken bei der Umsetzung aufzeigen zu können. Daraus ergab sich ein Soll-Stand, welcher zugleich weitere Anforderungen an die spätere Lösung definierte.
Um ein mögliches Lösungskonzept erarbeiten zu können wurden im Kapitel „Stand der Technik“ 2 verwandte Arbeiten und Möglichkeiten vorgestellt. Daraufhin wurden die beiden zu entwickelnden Plugins beschrieben, zunächst das Dummy-TYPO3-Plugin, gefolgt vom in React entwickelten Äquivalent.
In Kapitel 8 wurde ein Konzept erstellt und daraufhin die Umsetzung Schritt für Schritt durchgeführt. Dabei konnte erfolgreich React in TYPO3 aufgesetzt und zur Entwicklung genutzt werden. Das Dummy-Plugin konnte ohne größere Probleme umgesetzt werden und zeigte somit eine mögliche Lösung für die Umwandlung von TYPO3 zu React auf. Um diese Lösung zu validieren, wurde im Folgekapitel das ProofOfConcept entwickelt. Dabei handelte es sich um ein produktiv eingesetztes Projekt, welches auf einer älteren Version basiert und verschiedene Anforderungen mitbrachte. Dies wurde nach Vorstellung des Projektes und Lösungskonzept Schritt für Schritt umgesetzt
Full-Stack-JavaScript-IoT-Entwicklung
No full textDiese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript. Grundlegende Wissensbereiche, die für diese Entwicklung notwendig sind, werden vorgestellt und erklärt. Es werden ausgewählte JavaScript-Frameworks und -Interpreter im Bereich des Internets der Dinge vorgestellt, bewertet und miteinander verglichen. Mikrocontroller und Einplatinencomputer, welche von den vorgestellten JavaScript-Frameworks und -Interpretern unterstützt werden, werden vorgestellt.
Um die Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript bewerten zu können wird eine Anwendung zur Erfassung, Speicherung und Darstellung von Umgebungsvariablen mit Moddable SDK und dem MERN-Stack entwickelt. Vor der Entwicklung werden Anforderungen über eine Anforderungsanalyse definiert und die Anwendung konzipiert. Im Anschluss wird die Anwendung anhand der Anforderungen bewertet. Probleme, die während der Entwicklung der Anwendung auftreten, werden zusammen mit möglichen Lösungen vorgestellt und Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript werden in diesem Schritt evaluiert.
JavaScript ist für die Entwicklung von Mikrocontrollern zum aktuellen Stand noch nicht ausgereift genug, jedoch bestehen aktuelle Anstrengungen die Entwicklung von JavaScript APIs für Embedded Systems zu vereinheitlichen und voranzutreiben. Dadurch hat die Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript Zukunftspotenzial
The effect of cutting task complexity on technique variables associated with increased risk of ACL injuries in female handball players
No full textThe majority of anterior cruciate ligament (ACL) injuries in team sports are non-contact injuries, with cutting maneuvers identified as high-risk tasks. Young female handball players have been shown to be at greater risk for ACL injuries than males. One risk factor for ACL injuries is the magnitude of the knee abduction moment (KAM). Cutting technique variables on foot placement, overall approach and knee kinematics have been shown to influence the KAM. Since injury risk is believed to increase with increasing task complexity, the purpose of the study was to test the effect of task complexity on technique variables that influence the KAM in female handball players during fake-and-cut tasks
Impact of running slope and speed on biomechanical risk factors associated with Achilles tendinopathy
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Trade off Between Accuracy and Message Complexity for Approximate Data Aggregation
No full textWe consider large scale Peer-to-Peer Sensor Networks, which try to calculate and distribute the mean value of all sensor inputs. For this we design, simulate and evaluate distributed approximation algorithms which reduce the number of messages. The main difference of these algorithms is the underlying communication protocol which all use the random call model, where in discrete round model each node can call a random sensor node with uniform probability.The amount of data exchanged between sensor nodes and used in the calculation process affects the accuracy of the aggregation results leading to a trade-off situation. The key idea of our algorithms is to limit the sample size using the Finite Population Correction (FPC) method and collect the data using a distribution aggregation using Push-Pull Sampling, Pull Sampling, and Push Sampling communication protocols. It turns out that all methods show exponential improvement of Mean Squared Error (MSE) with the number of messages and rounds
VR-based implementation of interactive laboratory experiments in optics and photonics education
No full textWithin the framework of a developed blended learning concept, a lot of experience has already been gained with a mixture of theoretical lectures and hands-on activities, combined with the advantages of modern digital media. Here, visualizations using videos, animations and augmented reality have proven to be effective tools to convey learning content in a sustainable way. In the next step, ideas and concepts were developed to implement hands-on laboratory experiments in a virtual environment. The main focus is on the realization of virtual experiments and environments that give the students a deep insight into selected subfields of optics and photonics
GSparsity: Unifying Network Pruning and Neural Architecture Search by Group Sparsity
No full textIn this paper, we propose a unified approach for network pruning and one-shot neural architecture search (NAS) via group sparsity. We first show that group sparsity via the recent Proximal Stochastic Gradient Descent (ProxSGD) algorithm achieves new state-of-the-art results for filter pruning. Then, we extend this approach to operation pruning, directly yielding a gradient-based NAS method based on group sparsity. Compared to existing gradient-based algorithms such as DARTS, the advantages of this new group sparsity approach are threefold. Firstly, instead of a costly bilevel optimization problem, we formulate the NAS problem as a single-level optimization problem, which can be optimally and efficiently solved using ProxSGD with convergence guarantees. Secondly, due to the operation-level sparsity, discretizing the network architecture by pruning less important operations can be safely done without any performance degradation. Thirdly, the proposed approach finds architectures that are both stable and well-performing on a variety of search spaces and datasets
Improved Approach to Implementing Design Education for Additive Manufacturing Using a RC Model Race Car
No full textThe integration of additive manufacturing processes into the teaching of students is an important prerequisite for the further dissemination of this new technology. In this context, the DfAM is of particular importance. For this reason, this paper presents an approach in which a connection is made between methodical product development and practical implementation by AM. Using a model racing car as an example, students independently develop significant improvements of particular assemblies. A final evaluation shows that the students have significantly improved their skills and competencies