Bスプラインを使用した足底圧画像シーケンスの時空間アライメントの強化

この記事では、時間と空間で足底圧イメージシーケンスを同時に整列させるための強化された方法論を紹介します。シーケンスの時間的アライメントは、時間モデリングでBスプラインを使用して達成され、いくつかの幾何学的変換モデルを使用して空間アライメントを達成できます。この方法論は、裸足の歩行中に一般的な商用プレートを使用して取得された156個の実際の足底圧イメージシーケンス（26人の被験者の各足に3シーケンス）のデータセットでテストされました。時間と空間の両方で合成的に変形した画像シーケンスのアライメントでは、立方体Bスプラインで優れた精度が達成されました。この精度は、以前の作業で提案された最良のソリューションを使用して得られたものよりも大幅に優れていました（p <0.001）。実際の画像シーケンスを関連する未知の変換に合わせて適用すると、立方体Bスプラインに基づくアラインメントは、以前の方法論よりも優れた結果を達成しました（p <0.001）。ダイナミック圧力中心（COP）変位における時間的アライメントの結果は、6回の時間の瞬間に関連する被験者の各フィートの3つの画像シーケンス試行の時間的整列の前後に、クラス内相関係数（ICC）を計算することにより評価されました。結果は、一般に、メディオ横たきCOPの変位に関連するICCが、元のシーケンスのICCよりも配列が時間的に整列されている場合、より大きくなることを示しました。実験結果に基づいて、立方体のBスプラインは、足底圧画像シーケンスの時間的アライメントの顕著なソリューションであると結論付けることができます。これらの発見はまた、時間的アライメントが、関連する獲得した足底圧イメージシーケンスでのCOP変位の一貫性を高めることができることを示しています。

This article presents an enhanced methodology to align plantar pressure image sequences simultaneously in time and space. The temporal alignment of the sequences is accomplished using B-splines in the time modeling, and the spatial alignment can be attained using several geometric transformation models. The methodology was tested on a dataset of 156 real plantar pressure image sequences (3 sequences for each foot of the 26 subjects) that was acquired using a common commercial plate during barefoot walking. In the alignment of image sequences that were synthetically deformed both in time and space, an outstanding accuracy was achieved with the cubic B-splines. This accuracy was significantly better (p < 0.001) than the one obtained using the best solution proposed in our previous work. When applied to align real image sequences with unknown transformation involved, the alignment based on cubic B-splines also achieved superior results than our previous methodology (p < 0.001). The consequences of the temporal alignment on the dynamic center of pressure (COP) displacement was also assessed by computing the intraclass correlation coefficients (ICC) before and after the temporal alignment of the three image sequence trials of each foot of the associated subject at six time instants. The results showed that, generally, the ICCs related to the medio-lateral COP displacement were greater when the sequences were temporally aligned than the ICCs of the original sequences. Based on the experimental findings, one can conclude that the cubic B-splines are a remarkable solution for the temporal alignment of plantar pressure image sequences. These findings also show that the temporal alignment can increase the consistency of the COP displacement on related acquired plantar pressure image sequences.