Software para la estimación de posición y velocidad de la prueba Tapping Test mediante visión por computador

Abstract

La parte central de la investigación planteada en el presente trabajo tiene como objetivo investigar y evaluar la confiabilidad de un software desarrollado para automatizar la prueba Tapping Test, que busca un cambio en la comprensión de la evaluación del movimiento humano. En el Tapping Test, se realiza una serie de movimientos alternativos, de las extremidades superiores del cuerpo, en el cual el brazo dominante se coloca entre dos círculos sobre una superficie cercana a la cadera y luego alternativamente entre los círculos. Esta prueba se utiliza para valorar las funciones del movimiento, la coordinación ojo-mano y la velocidad de los movimientos de la mano. Los usos específicos de esta prueba incluyen la evaluación de trastornos motores, la medición de la función cognitiva, la evaluación de habilidades deportivas y la investigación científica sobre el movimiento y la coordinación. La prueba genera una manera efectiva de medir y comprender el desempeño y las habilidades en una variedad de entornos. Se ha demostrado que es valioso para evaluar las habilidades humanas. De acuerdo con diversos estudios, este tipo de pruebas se han consolidado como una herramienta de gran utilidad., por lo que se ha aplicado en variedad de campos, desde la medicina hasta la psicología (e incluso el deporte). Por ello, se ha comprobado que, además de facilitar la medición de la velocidad, coordinación, precisión y rapidez de los movimientos de la mano, en el campo de la medicina refleja el estado funcional del sistema nervioso y en la psicología al igual que en el deporte, determinan la función cognitiva y la capacidad motora del paciente o deportista. Esto permite a estos profesionales realizar ajustes o adaptar algunos programas de entrenamiento; todo con el fin de optimizar el rendimiento físico y fortalecer habilidades motrices. A medida que estas disciplinas avanzan hacia la búsqueda de métodos más eficientes y precisos para la evaluación de las habilidades motoras, la implementación de tecnologías como la visión por computador permite alcanzar una mayor precisión y confiabilidad, superando las limitaciones inherentes a la observación manual. Además, esta tecnología abre nuevas posibilidades para la monitorización y análisis de las funciones motrices, proporcionando herramientas más robustas para la evaluación detallada del desempeño motor. Este proyecto se centra en la siguiente idea: la aplicación de la visión artificial y el análisis de datos basados en software para evaluar la ejecución de la prueba Tapping Test. En lugar de depender de la observación humana, este enfoque tecnológico aprovecha la potencia de la grabación de videos a 240 frames por segundo y el análisis de datos informáticos para medir la velocidad y aceleración de los movimientos de las manos de manera precisa y eficiente. Esto es necesario, ya que de estas variables depende la precisión y eficiencia del sistema desarrollado. Por ende, esta exploración se basa en la observación directa de participantes realizando la prueba Tapping Test en las condiciones que define la Batería de Pruebas Eurofit [1], seguida del procesamiento y análisis de los datos recopilados a través del software desarrollado. La confiabilidad de este enfoque tecnológico tiene un impacto potencial en campos que van desde la medicina y la rehabilitación hasta la psicología y la investigación de habilidades motoras. El presente estudio, logró cumplir con el objetivo general de analizar la confiabilidad de un software basado en visión por computador para la estimación de la posición y velocidad en la prueba Tapping Test. A lo largo de las pruebas realizadas, se demostró que el sistema desarrollado alcanzó un 83.91% de exactitud en comparación con soluciones semiautomáticas como Kinovea, lo que valida su capacidad para evaluar de manera precisa los movimientos de la mano. Estos resultados destacan la eficiencia del software propuesto en la investigación macro, permitiendo analizar la automatización en un proceso que en soluciones tradicionales como Kinovea requiere intervención manual. Además, el desarrollo de este sistema representa un aporte significativo desde la ingeniería electrónica, ya que combina tecnologías avanzadas de visión por computador con algoritmos de procesamiento de señales para ofrecer una herramienta completa. Su impacto se extiende más allá de los campos de la rehabilitación y el deporte, con aplicaciones potenciales en áreas como la robótica, la industria automotriz y sistemas de control biométrico, donde la precisión y la automatización de la captura de movimientos humanos son esenciales. Por último, el proyecto no solo contribuye a mejorar los métodos actuales de evaluación de habilidades motoras, sino que también abre nuevas posibilidades en el diseño de soluciones tecnológicas aplicadas en diferentes sectores. Ahora bien, este documento se estructurará en diversas secciones. En la Sección 1 se aborda el problema de investigación, detallando el objeto o tema de estudio, su línea y Sublínea de investigación, el planteamiento del problema, los objetivos (generales y específicos), la justificación, la viabilidad y la delimitación. La Sección 2 desarrolla los tópicos del marco teórico, incluyendo antecedentes, estudios previos sobre el Finger Tapping Test y la visión por computador, los supuestos teóricos, las definiciones conceptuales y la hipótesis. En la Sección 3 se detalla la metodología, describiendo el enfoque, paradigma, método, tipo y diseño de la investigación, así como el universo y muestra de estudio, y las técnicas de recolección de información, evaluando la validez y confiabilidad de los instrumentos. En la Sección 4 se presentan los resultados, como el desarrollo de la interfaz gráfica, el procesamiento de video, la detección de movimientos y taps, así como las pruebas realizadas y la comparación de resultados mediante MAE, RMSE y el coeficiente de correlación de Pearson. La Sección 5 contine el análisis de los resultados, abordando la repetición, consistencia, validación, confiabilidad del sistema y el análisis de errores y desviaciones. En la Sección 6 se describen los recursos utilizados, mientras que las Secciones 7 y 8 exponen las conclusiones y recomendaciones. Finalmente, en las Secciones 9 y 10 se presentan los entregables y las referencias bibliográficas.