Proyecto : Aplicación Virtual Trainer IA
VIRTUAL TRAINER ( AI )
BIENVENIDOS
¡Hola a todos!, Hoy os mostrare como utilizar las nuevas tecnologías para desarrollar una aplicación con IA y visión por computador que nos permitirá mejorar nuestra salud.
Si te gusta la tecnología, el fitness o el análisis de movimientos quédate y aprenderás como monitorizar tus movimientos de entrenamiento de una forma sencilla y práctica.
¿ CUALES SON LOS OBJETIVOS ?
La combinación de sistemas de imagen, inteligencia artificial (IA) y visión computacional tiene un gran potencial para mejorar nuestra salud en diversas formas.
Esta aplicación básica que desarrollaremos, y que estableceremos en modo desarrollo, nos permitirá supervisar automáticamente y en tiempo real, las repeticiones de ejercicios repetitivos de ejercicios de sentadillas.
Estableceremos ayudas visuales para comprobar en tiempo real si la postura del ejercicio es adecuada y cuántas repeticiones lleva el usuario dentro del entreno.
¿ CUALES SON LOS PUNTOS CLAVE?
Trabajaremos 4 factores críticos:
Precisión en el Movimiento
A veces, no nos damos cuenta de que hacemos los ejercicios mal, y eso puede llevar a lesiones. Con esta aplicación básica podremos medir ángulos de un modo preciso, ( en este entorno trabajaremos específicamente la parte del tronco inferior) , para asegurarse de que estás haciendo correctamente el ejercicio.
Funcionamiento en Tiempo Real
Será critico que la ejecución se realice en tiempo real . Mientras haces el ejercicio, el usuario podrá ver en la pantalla los ángulos, las líneas de interconexión con articulaciones clave con rodillas, caderas y tobillos y por supuesto, el conteo de repeticiones.
Fácil de Usar y Económico
La aplicación de debe de requerir costosos equipos , ni cámaras profesionales. De modo que deberemos de poder encapsular la aplicación dentro de una aplicación ejecutable portable y asociarlo a una webcam , o a una cámara IP que se encuentre en la misma red y ¡listo!
Con estas premisas podremos utilizar dicha aplicación en casa, en el gimnasio o incluso al aire libre si tienes tu laptop.
Visualización Intuitiva
La aplicación deberá de permitir mostrar señales de ayuda y soporte al usuario, estableciendo una serie de líneas que interconecten puntos clave para comprobar que la cadera, la rodilla y el tobillo están correctamente alineados. Además, de marcar los ángulos de tus movimientos y pinta un triángulo en pantalla para que todo sea más fácil de entender.
¿ CUALES SERIAN LOS POSIBLES USOS DE ESTA APLICACIÓN ?
Algunos posibles usos en escenarios reales:
- Si entrenas en casa, nos ayudara a mejorar tu técnica.
- En terapias físicas, ayuda a los pacientes a recuperarse mejor.
- Si eres deportista, puedes analizar tus movimientos para evitar lesiones.
- Incluso para realizar un estudio biomecánico postural de una forma visual.
- Finalmente es un soporte motivacional para poder mejorar nuestro interés en ciertos ejercicios.
- Integración con videojuegos: Este tipo de tecnológicas nos permiten crear experiencias interactivas, mejorando la experiencia en juegos educativos o fitness.
- Realidad aumentada (AR): Proporcionando retroalimentación en tiempo real dentro de entornos virtuales.
¿ CUALES SON COMPONENTES CLAVE DE LA PROGRAMACIÓN ?
La aplicación se basa en un Modelo de Aprendizaje Automático (ML): Mediapipe el cual utiliza modelos preentrenados de redes neuronales para detectar puntos clave (keypoints) en imágenes y videos.
Estos modelos están optimizados para ejecutarse de manera eficiente incluso en dispositivos con recursos limitados.
- Mediapipe organiza su flujo de trabajo en grafo de procesos:
- Cada tarea (detección, seguimiento, análisis) se descompone en nodos.
- Los nodos procesan los datos de entrada y generan salidas que se pasan al siguiente nodo.
- Este diseño modular nos permite integrar tareas de manera eficiente.
- Adicionalmente este modelo localizar y generar varios Keypoints y Landmarks: identificando puntos clave específicos en objetos o personas.
Por ejemplo: En detección de pose: articula 33 puntos clave del cuerpo humano (cadera, rodilla, tobillo, etc.).
¿CUAL ES EL FUNCIONAMIENTO DE MEDIAPIPE POSE ?
Mediapipe Pose, una solución específica para detección de posturas corporales, utiliza una combinación de detección de cuerpos completos y modelado tridimensional.
Su proceso se desarrolla en 6 pasos:
- Entrada del Video o Imagen: El modelo recibe imágenes o video en tiempo real como entrada.
- Detección de Persona: Se detecta una persona en la imagen mediante un modelo de detección de objetos.
- Segmentación del Cuerpo: Identifica regiones específicas del cuerpo en la imagen y las convierte en datos de landmarks o puntos clave.
- Cálculo de Landmarks: Cada punto clave se asigna a una coordenada 2D (x, y) o 3D (x, y, z):
- Seguimiento Temporal: Utiliza algoritmos de interpolación para seguir los puntos clave entre cuadros consecutivos para mantener una detección estable incluso si hay oclusiones parciales.
¿PROCESO DE EVALUACIÓN DEL ENTRENADO VIRTUAL ?
Como vemos en la imagen vemos un diagrama que muestra los puntos clave del modelo de Mediapipe, destacando los puntos 24 (cadera), 26 (rodilla) y 28 (tobillo). También incluye las líneas que conectan estos puntos y el ángulo calculado en la rodilla.
¿ CUALES SON LAS LIMITACIONES Y RECOMENDACIONES ?
Aunque este programa tiene múltiples ventajas, hay algunos factores a tener en cuenta:
- Iluminación y Calidad de la Cámara:
- Mediapipe depende de imágenes claras para detectar correctamente los puntos clave.
- Como recomendación: Usar cámaras de buena calidad y asegurarse de tener una iluminación adecuada.
- Limitaciones en Movimientos Complejos:
- Este programa está diseñado para ejercicios simples como sentadillas.
- Recomendación: Adaptar el código para cubrir ejercicios más variados ajustando los puntos clave y ángulos.
- Entorno Controlado:
- Los resultados pueden ser inconsistentes en entornos ruidosos (muchas personas, objetos en movimiento).
- Recomendación: Usar en entornos organizados y despejados.
PROGRAMACION VIRTUAL TRAINER AI
https://drive.google.com/drive/folders/1xm-MTXu618fJJ-Yqi5Yxe6iFte_mvo-Q?usp=sharing
EN RESUMEN
Este programa ofrece una solución accesible, eficiente y rentable para analizar movimientos humanos en tiempo real.
Como ves, crear un entrenador virtual con Python, OpenCV y Mediapipe es más sencillo de lo que parece, ¡y el resultado es impresionante!
Espero que esta explicación os haya parecido interesante y útil.
¡Gracias por tu atención y hasta la próxima!