Qualisys

Qualisys

Sistema de análisis del movimiento en 3 dimensiones de altas prestaciones.

Las cámaras Oqus o Miqus, de alta resolución y velocidad (hasta 12MP y 500Hz), junto con el pack de software QTM + Visual3D (referente mundial para el análisis del movimiento), ofrecen una solución muy robusta y eficaz para el análisis del movimiento junto con una total libertad para creación de modelos (biomecánica, ciencias del deporte, investigación, etc.).
Registra y calcula a tiempo real los datos del movimiento en 2D, 3D y con 6 grados de libertad de un modo rápido y sencillo, con una precisión de décimas de milímetro reales.
Muy flexible y sencillo de usar, se calibra de forma dinámica en 15 segundos.

El sistema permite integrar equipos externos como plataformas de fuerza, sistemas de EMG, etc. por lo que está totalmente abierto a ampliaciones
El sistema Qualisys, totalmente diseñado y fabricado en Suecia, dispone de certificado de dispositivo médico (directiva 93/42/EEC) y es el fruto de más de 25 años de experiencia en el desarrollo de sistemas de análisis del movimiento e innovación en óptica, fotogrametría e ingeniería de software a tiempo real, como demuestran sus más de 500 referencias en todo el mundo.

Flexibilidad:

Las cámaras se conectan entre ellas mediante esquema Daisy Chain: la cámara 1 se conecta a la cámara 2, la 2 a la 3, la 3 a la 4… y así sucesivamente, haciendo del Qualisys un sistema de gran flexibilidad en el que podemos usar un número virtualmente ilimitado de cámaras.
Basta conectar una nueva cámara al sistema para que el software, en cuestión de segundos, la incorpore de forma automática, o desconectarla, pudiendo así dividir sistemas.

 

Robustez en las mediciones:

Las cámaras se ajustan individualmente (zoom y obertura) para adaptarlas a las condiciones de medición (distancia a los marcadores, luz, reflejos del suelo, ventanas, etc.), además de establecer desde el software, también para cada cámara, umbrales de brillo y tiempo de exposición para determinación de los marcadores. Incorporan también una óptica que permite ajustar el enfoque para optimizar la nitidez de las imágenes por lo que el seguimiento de los marcadores se hace de forma enormemente eficiente, sin problemas de interferencias, reflejos, etc.
La tecnología Qualysis-MMO elimina los problemas de fusión o marcadores parcialmente ocultos, e identifica a tiempo real sus trayectorias para corregir oclusiones, con lo que conseguimos mediciones de inmejorable calidad.

 

Precisión / Resolución:

El sistema incorpora una tecnología de subpixelado que multiplica en 64 x 64 la resolución del sensor de las cámaras, lo que permite detectar movimientos de 0,01 mm, consiguiendo una precisión de décimas de milímetro.

 

Velocidad / Frecuencia de captura:

Las cámaras ofrecen numerosas combinaciones de velocidad en función de la resolución y del campo de visión, ofreciendo siempre al usuario la posibilidad de seleccionar la configuración que mejor se adapte a sus necesidades. Sin sacrificar resolución y únicamente delimitando el campo de visión, las cámaras pueden llegar a una frecuencia de captura de 10.000Fps.

 

Posibilidades ilimitadas:

Las cámaras Oqus permiten la captura de marcadores con total solvencia en prácticamente cualquier superficie y escenario de luz, en laboratorio o exteriores y hasta a 25 metros de distancia, por lo que los volúmenes de medición y aplicaciones son enormes. El montaje se limita a la conexión en cadena entre las cámaras y al PC mediante un único cable y una calibración dinámica de 10 segundos, por lo que resulta enormemente flexible y funcional.

Calibración del sistema:

Qualisys usa los métodos más avanzados en fotogrametría en primer plano como el DLT para crear un sistema óptimo de análisis del movimiento.

La calibración del sistema (posición y orientación de las cámaras) se hace mediante una medición dinámica de unos 15 segundos, proceso llamado wand calibration (calibración de barita). Los datos de la calibración muestran la desviación de cada cámara y la precisión de reconstrucción, para asegurar siempre una perfecta calibración de todas las cámaras.

CÁMARAS

Qualisys dispone de 2 tipos de cámaras para el tracking de marcadores, Miqus y Oqus, para ajustar las prestaciones del sistema a las necesidades del usuario en cuanto al volumen de medición, tamaño de marcadores, condiciones de luz, velocidad/resolución, medición en exteriores o agua, etc.

Cámaras Miqus

Cámaras de altas prestaciones (hasta 2Mp y 340fps), cuentan con un procesador interno que calcula a tiempo real las coordenadas de los marcadores, liberando al ordenador del procesamiento del vídeo, permitiendo una captura a tiempo real (latencia de 5ms) extremadamente solvente con un número ilimitado de marcadores y cámaras.
Permiten ajustar la obertura, umbrales de brillo y tiempo de exposición de forma individual, lo que permite el uso de marcadores más pequeños. El zoom y el enfoque son también ajustables, lo que sumado a la alta resolución, permite obtener una altísima nitidez de cada una de las cámaras del sistema.
El sistema de refrigeración por convección elimina totalmente el ruido durante las mediciones.

 

Cámaras Oqus

Cámaras de muy altas prestaciones (hasta 12Mp y 500fps) y flexibilidad de uso, cuentan con un procesador interno que calcula a tiempo real las coordenadas de los marcadores, liberando al ordenador del procesamiento del vídeo, permitiendo una captura a tiempo real (latencia de 6ms) extremadamente solvente con un número ilimitado de marcadores y cámaras.
Permiten ajustar la obertura, umbrales de brillo y tiempo de exposición de forma individual, lo que permite el uso de marcadores más pequeños. El zoom y el enfoque son también ajustables, lo que sumado a la alta resolución, permite obtener una altísima nitidez de cada una de las cámaras del sistema.
El sistema de refrigeración por convección elimina totalmente el ruido durante las mediciones.
Incorporan un filtro activo que permite la captura de imágenes de forma dual (con y sin flash IR) para eliminar la luz de fondo, lo que permite la captura de los marcadores de forma muy robusta y precisa incluso en los peores escenarios de luz para la medición, como en exteriores incluso en días soleados o entornos nevados, por lo que el seguimiento de los marcadores se hace de forma enormemente eficiente, sin problemas de interferencias, reflejos, etc.

Las cámaras disponen de puerto de alimentación de 12 VDC, por lo que pueden alimentarse mediante baterías, haciendo del Qualisys un sistema totalmente portátil.
Disponen de display de alto contraste con tecnología OLED, visible a largas distancias, en el que se muestra información como el número de marcadores que se ven, estado de la conexión y otros parámetros, que resultan de gran ayuda para sacarles el máximo rendimiento.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS CÁMARAS QUALISYS
Cámaras complementarias
Cámara acuática:

Qualisys ofrece cámaras Oqus alojadas en una carcasa estanca especialmente concebida para uso acuático (hasta 40 metros), resistente incluso en las condiciones más adversas (temperatura, agua salada, cloro…)
La luz que emiten para el seguimiento de los marcadores, a diferencia de la luz IR empleada para las cámaras estándar, consiste en leds de color cian para optimizar la medición en ese entorno (presentan una menor absorción en el agua). Los cables y conexiones están también diseñados para el uso en agua, y juntamente con todos los accesorios necesarios (marcadores con fijación magnética a bañadores textiles, trípodes con anclaje de ventosa en piscina…), permiten el análisis del movimiento bajo el agua o en superficie de forma muy solvente, con una precisión de ±2 mm a 10 metros.

Oqus210C:

Cámara de alta velocidad en rango visible como apoyo a las cámaras Oqus de tracking de marcadores. Registra vídeo en rango visible a color de forma totalmente sincronizada con el resto de cámaras, y dado que se calibran conjuntamente, permite la sobreimposición de marcadores en el registro de vídeo:

Cámaras adicionales:

El sistema es compatible con el uso de otras cámaras como webcams Full HD (1280 x 720), videocámaras de alta velocidad con conexión USB, cámaras HDMI… para registro de vídeo de forma totalmente sincronizada a los datos del movimiento capturados por el sistema de cámaras Oqus. El registro de vídeo del movimiento a analizar resulta de gran ayuda de cara a la interpretación de los datos:

ESQUEMA DE CONEXIONES

La conexión Daisy-chain que emplea el sistema Qualisys hace que sea enormemente sencillo de instalar y poner en marcha. Basta con conectar las cámaras entre ellas mediante un único cable y conectar una de las cámaras al PC mediante puerto Ethernet o wifi, prescindiendo de tarjeta de adquisición de vídeo u otros interfaces. Además de las cámaras Oqus o Miqus, se pueden conectar cámaras adicionales a un puerto USB, por lo que únicamente se requiere un ordenador, portátil o de sobremesa, para el manejo del todo el sistema.

Ejemplo de sistema de 7 cámaras Oqus + 2 webcams HD:

ACCESORIOS
Kit de calibración:

Consta de estructuras de referencia en forma de L y de T, para una calibración dinámica de tan solo 15 segundos, con dimensiones específicas para el volumen de medición. Resultan plegables por lo que son muy fáciles de usar y guardar.

Marcadores:

Qualisys cuenta con una nueva generación de marcadores retroreflectivos, sólidos y superesféricos, muy ligeros y de diferentes tamaños que facilitan enormemente las capturas. También disponibles en clusters (estructuras para colocar  varios marcadores en brazos o piernas, de forma rápida, sencilla y segura, que evitan su movimiento relativo).

Soporte de cámaras:

Qualisys ofrece múltiples soluciones para el alojamiento de las cámaras, fijas o móviles: soportes de pared, trípodes, pinzas, sistemas de raíles…

App para iPhone o iPad:

En constante innovación, Qualisys ha desarrollado 2 Apps, disponibles de forma gratuita en el App Store, para facilitar aún más el control de sistema:

  • QTM remote: Esta aplicación convierte al iPhone en un control remoto del sistema. Con la opción batch capture activada (ráfaga de capturas), el proceso de iniciar, interrumpir y detener los registros no puede ser más sencillo, permitiendo además la introducción de eventos.
  • QTM viewfinder: Esta aplicación permite visualizar en el iPhone, iPad o iPod touch, la imagen que se obtiene de cada cámara y ajustar parámetros como umbrales de tiempo de exposición y brillo de los marcadores, facilitando enormemente el ajuste del sistema.
SOFTWARE DEL SISTEMA: QTM + VISUAL3D

El software de captura QTM, junto con el potente software de análisis Visual3D, proporciona al usuario una solución ideal para la ejecución de modelos predefinidos con un número mínimo de clicks.

Visual3D actúa de motor dentro del QTM, por lo que el usuario sólo ha de manejar el software QTM, que ofrece un interfaz sencillo y muy amigable, con acceso directo a la base de datos de los pacientes y a la ejecución de los modelos incluidos.

El software incorpora un asistente para la creación y ejecución de los modelos, basados en una arquitectura de modelaje de 6 grados de libertad. El software incorpora además la función de identificación automática de marcadores, incluso a tiempo real, por lo que facilita enormemente la labor del usuario.

Las mediciones y ejecución de los modelos resultan muy sencillas y reproducibles.

El software QTM permite también la configuración y adquisición de señales analógicas externas como la EMG y las fuerzas de reacción del suelo de las plataformas de fuerza.

Incorpora predicción de trayectorias de los marcadores a tiempo real (con margen de tolerancia definible) para mantener la integridad de los datos  en casos de oclusión accidental de los mismos, y la nueva tecnología Qualysis-MMO, que elimina los problemas de fusión o marcadores parcialmente ocultos, lo que sumado a las prestaciones de las cámaras, proporcionan mediciones de insuperable exactitud, precisión e integridad de datos.

El software Visual3D se usa en laboratorios científicos y clínicos de todo el mundo siendo el software de referencia para el análisis del movimiento en 3D.

Al actuar como motor dentro del software QTM, le proporciona todo su potencial para el análisis biomecánico sin que el usuario tenga que encargarse de su manejo ni programación.

Visual3D permite automatizar el procesamiento de los datos y personalizar los análisis, la visualización de los datos y la elaboración de los informes en varios formatos.

Los datos, una vez analizados, pueden exportarse fácilmente a otros formatos como TSV, C3D, Matlab o ASCII, así como las animaciones del movimiento (usando esqueletos o maniquís), que se pueden exportar a archivos de imagen o vídeo como AVI, SVG o BMP e incluirlas en los informes.

El software Visual 3D puede analizar los movimientos de forma individual o cíclica, identificando automáticamente eventos significativos en movimientos repetitivos. Esta técnica se usa por ejemplo en el análisis de marcha o carrera, analizando varios pasos al mismo tiempo, evitando el análisis de un único paso aleatorio.

Características del pack de software QTM + Visual3D:
  • Arquitectura abierta
  • Interfaz flexible y muy sencillo de usar
  • Capturas y streaming (transmisión a tiempo real) en 2D y 3D a tiempo real con 6GDL
  • Captura pre-trigger y en modo batch (ráfaga)
  • Control de todas las cámaras y equipos externos
  • Captura de salidas analógicas de otros equipos (plataformas de fuerza, EMG,etc.)
  • Captura de vídeo y audio integrada
  • Identificación automática de marcadores
  • Total integridad de los datos: Revisión histórica y seguimiento del procesamiento de los datos
  • Modelado avanzado y flexible: Soporte para cualquier combinación de marcadores incluyendo grupos y combinaciones por defecto, híbridos, marcadores virtuales, etc.
  • Modelos predefinidos para análisis de marcha (identificación automática de pasos), carrera, etc.
  • Procesamiento avanzado de las señales para datos en 2D y 3D con 6GDL
  • Definición de umbrales, filtros, etc.
  • Soporte para 3D Digitizing Pointer
  • Cálculo del centro funcional de articulaciones
  • Gráficos de fácil interpretación
  • Generador de informes
  • Además del formato C3D, compatible con ACII, Matlab y TSV
  • Exportación a OpenSim
  • Análisis de los datos a tiempo real

 

Opciones de cálculo:
  • Datos de plataforma de fuerza (cuando integrada): fuerzas de reacción del suelo, torque de reacción, centro de presiones en cada plataforma
  • Posiciones cinemáticas: posición del punto, velocidad y aceleración
  • Cinemática del CM (centro de masas): vector corporal, posición, velocidad y aceleración del CM del segmento
  • Vectores unitarios: vector unitario (X, Y, Z, X’, Y’, Z’) de coordenadas locales, orientación de los ángulos de los segmentos y primera y segunda derivada en el tiempo
  • Cinemática angular: velocidad angular y aceleración angular de los segmentos
  • Momentos angulares: momentos angulares de los segmentos y de los grupos de cuerpos
  • Dinámica inversa: Potencia articular, torque articular y potencia
  • Ángulos: Ángulos definidos y primera y segunda derivada

El software QTM+Visual3D ofrece por tanto ilimitadas posibilidades para el modelaje biomecánico, procesamiento y análisis de los datos (totalmente automatizables), resultados (numéricos, gráficos y animados) y elaboración de informes a la carta: se pueden generar en varios formatos (word, pdf, html, etc.) y pueden incluir, además de toda la información del paciente e imagen de la distribución de los marcadores, todos los resultados de uno o varios ciclos, con valores numéricos, gráficos, tablas, promedios, máximos, fotogramas o vídeos de las animaciones, etc.