Sanal gerçeklik kullanarak hareket tanıma temelli fizik tedavi ve rehabilitasyon uygulamasının geliştirilmesi
Development of physical therapy and rehabilitation application based on action recognition using by virtual reality
Yazar: RAFET DURGUT
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZ FINDIK
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Bilgisayarlı görüntüleme = Computer imaging

Özet:
İnsan makine etkileşimi, insan hayatını kolaylaştırmayı amaçlayan yöntemlerin geliştirildiği, disiplinlerarası bir çalışma alanıdır. Bu alanda yapılan araştırmalar ile çeşitli disiplinlerde karşılaşılabilecek problemlere yaklaşımlar getirilerek, insan yaşamına olumlu yönde katkı sunmak amaçlanmaktadır. Özellikle, Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon alanında insan makine etkileşiminin uygulanabileceği birçok alt problem bulunmaktadır. Bu problemlerden birisi de tedavinin olumlu sonuçlanabilmesi adına, hastanın sürekli uzman kontrolü altında olarak, verilen egzersiz setlerinin yeterli sayıda tekrar edilmesinin sağlanmasıdır. Bu probleme bilgisayar bilimleri açısından bakıldığında ise, insan eyleminin donanımlar vasıtasıyla doğru biçimde algılanması gerekmektedir.

Bu tez çalışmasında, egzersiz kümelerinin kişilere daha yüksek motivasyon ile yaptırılabilmesi amacıyla, gerçek zamanlı olarak çalışabilen, insan eylemini doğru biçimde anlamlandırılabilen, çoklu derinlik sensörü kullanımı yaklaşımı barındıran, sanal gerçeklik ile birleştirilmiş hareket tanıma sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen sistemde gerçek dünyada bulunan kişinin, sanal dünyadaki ortam içerisinde temsil edilmesi sağlanarak daha etkili bir tedavi süreci için ortam oluşturulmuştur.

Geliştirilen sistemde, eylemin başarılı biçimde tanımlanabilmesinin yanısıra, kişi tarafından yapılan eylem ile uzman kişiden elde edilen eylem arasındaki hatalar belirlenerek kişilere aktarılabilmektedir. Bu sayede egzersizin uygulanması anındaki hatalı öğrenmelerin de önüne geçilmesi hedeflenmektedir.

Tez çalışması kapsamında, ayrıca çoklu derinlik sensörleri kullanılarak gerçekleştirilecek çalışmalar için, sensörlerin sahne üzerindeki yerleşim planlarını otomatik olarak hazırlayabilecek bir metot önerilmiştir. Çoklu derinlik sensörleri kullanılan çalışmalarda gözlemlenen deneysel ve öznel olarak oluşturulan sahne yerleşim planlarının yerine, belirli ölçütlere sahip sahne planının Yapay Arı Kolonisi yöntemi ile elde edilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Human-machine interaction is an interdisciplinary field of work in which methods are developed to facilitate human life. It is aimed to provide a positive contribution to human life by introducing approaches to solve the problems that may be encountered in various disciplines through researches made in this field. In particular, there are many sub-problems in the field of Physical Therapy and Rehabilitation where human machine interaction can be applied. One of these problems is ensuring that the given set of exercises are replicated in sufficient numbers with the expert control of the patient, in order to the treatment to be successful. When this problem is evaluated by the point of view of computer science, it is necessary to perceive human action correctly through equipment.

In this study, a real time human action recognition system combined with virtual reality that recognizes human action correctly, and uses multiple depth sensors approach is developed to facilitate execution of exercise sets with improved motivation. In the developed system, the person in real world is represented in the virtual environment to provide establishment of a more effective treatment process. In addition, the performance errors between the action made by the person and the action taken by the expert can be determined and presented to the person. By the way, it is aimed to prevent the erroneous learning of the exercise.
	
Within the scope of the thesis study, a method has been proposed which can automatically prepare the layouts of the scenes on the sensors for the works to be carried out using the multi depth sensors. Instead of multiple depth sensors observed in experimental studies using subjective and generated scene layout, it is provided to obtain stage plan within ceratin criteria using Artificial Bee Colony Algorithm.