sistemele optice utilizează datele capturate de la senzorii de imagine pentru a triangula poziția 3D a unui subiect între două sau mai multe camere calibrate pentru a oferi proiecții suprapuse. Achiziția de date este implementată în mod tradițional folosind markeri speciali atașați unui actor; cu toate acestea, sistemele mai recente sunt capabile să genereze date exacte prin urmărirea caracteristicilor suprafeței identificate dinamic pentru fiecare subiect particular. Urmărirea unui număr mare de interpreți sau extinderea zonei de captare se realizează prin adăugarea mai multor camere. Aceste sisteme produc date cu trei grade de libertate pentru fiecare marker, iar informațiile de rotație trebuie deduse din orientarea relativă a trei sau mai mulți markeri; de exemplu markeri pentru umăr, cot și încheietura mâinii care asigură unghiul cotului. Sistemele hibride mai noi combină senzori inerțiali cu senzori optici pentru a reduce ocluzia, a crește numărul de utilizatori și a îmbunătăți capacitatea de a urmări fără a fi nevoie să curățați manual datele.
Markersedit pasiv
sistemele optice pasive folosesc markere acoperite cu un material retroreflectorizant pentru a reflecta lumina generată în apropierea obiectivului camerei. Pragul camerei poate fi reglat, astfel încât numai markerii reflectorizanți strălucitori vor fi eșantionați, ignorând pielea și țesătura.
centroidul markerului este estimat ca o poziție în cadrul imaginii bidimensionale care este capturată. Valoarea în tonuri de gri a fiecărui pixel poate fi utilizată pentru a oferi precizie sub-pixel prin găsirea centroidului Gaussian.
un obiect cu markere atașate la poziții cunoscute este utilizat pentru a calibra camerele și pentru a obține pozițiile lor și se măsoară distorsiunea obiectivului fiecărei camere. Dacă două camere calibrate văd un marker, se poate obține o soluție tridimensională. De obicei, un sistem va consta din aproximativ 2 până la 48 de camere. Există sisteme de peste trei sute de camere pentru a încerca să reducă schimbul de marcaje. Sunt necesare camere suplimentare pentru o acoperire completă în jurul subiectului de captare și a mai multor subiecte.
vânzătorii au software de constrângere pentru a reduce problema schimbării markerilor, deoarece toți markerii pasivi par identici. Spre deosebire de sistemele active de marcare și sistemele magnetice, sistemele pasive nu necesită utilizatorului să poarte fire sau echipamente electronice. În schimb, sute de bile de cauciuc sunt atașate cu bandă reflectorizantă, care trebuie înlocuită periodic. Markerii sunt de obicei atașați direct pe piele (ca în biomecanică) sau sunt velcroed la un interpret care poartă un costum spandex/lycra complet conceput special pentru captarea mișcării. Acest tip de sistem poate capta un număr mare de markeri la rate de cadre, de obicei în jur de 120 până la 160 fps, deși prin scăderea rezoluției și urmărirea unei regiuni de interes mai mici pot urmări până la 10000 fps.
active markerEdit
sistemele optice active triangulează pozițiile prin iluminarea unui LED la un moment dat foarte rapid sau mai multe LED-uri cu software pentru a le identifica prin poziții, oarecum asemănătoare navigației cerești. În loc să reflecte lumina înapoi care este generată extern, markerii înșiși sunt alimentați să emită propria lor lumină. Deoarece legea pătrată inversă oferă un sfert din puterea de două ori distanța, aceasta poate crește distanțele și volumul pentru captare. Acest lucru permite, de asemenea, un raport semnal-zgomot ridicat, rezultând un bruiaj foarte scăzut al markerului și o rezoluție de măsurare ridicată rezultată (adesea până la 0,1 mm în volumul calibrat).
serialul TV Stargate SG1 a produs episoade folosind un sistem optic activ pentru VFX, permițând actorului să se plimbe prin recuzită care ar face dificilă captarea mișcării pentru alte sisteme optice inactive.
ILM a folosit markeri activi în Van Helsing pentru a permite capturarea mireselor zburătoare ale lui Dracula pe seturi foarte mari, similare cu utilizarea de către Weta a markerilor activi în Rise of the Planet of the Apes. Puterea fiecărui marker poate fi furnizată secvențial în fază cu sistemul de captare oferind o identificare unică a fiecărui marker pentru un anumit cadru de captare la un cost pentru rata de cadre rezultată. Abilitatea de a identifica fiecare marker în acest mod este utilă în aplicațiile în timp real. Metoda alternativă de identificare a markerilor este de a face acest lucru algoritmic necesitând o prelucrare suplimentară a datelor.
există, de asemenea, posibilități de a găsi poziția folosind markere LED colorate. În aceste sisteme, fiecare culoare este atribuită unui anumit punct al corpului.
unul dintre primele sisteme active de marcare din anii 1980 a fost un sistem hibrid mocap pasiv-activ cu oglinzi rotative și markere reflectorizante din sticlă colorată și care folosea detectoare liniare mascate.
markerEdit activ modulat în timp
sistemele active de marcare pot fi rafinate în continuare prin strobarea unui marker la un moment dat sau urmărirea mai multor markeri în timp și modularea amplitudinii sau a lățimii impulsului pentru a furniza ID-ul markerului. Sistemele modulate cu rezoluție spațială de 12 megapixeli prezintă mișcări mai subtile decât sistemele optice de 4 megapixeli, având atât rezoluție spațială, cât și temporală mai mare. Directorii pot vedea performanța actorilor în timp real, și urmăriți rezultatele pe captarea mișcării condus caracterul CG. ID-urile unice de marcare reduc schimbarea, eliminând schimbarea marcatorilor și oferind date mult mai curate decât alte tehnologii. LED – urile cu procesare la bord și sincronizare radio permit captarea mișcării în aer liber în lumina directă a soarelui, în timp ce captează la 120 până la 960 de cadre pe secundă datorită unui obturator electronic de mare viteză. Procesarea computerizată a ID-urilor modulate permite o curățare mai mică a mâinilor sau rezultate filtrate pentru costuri operaționale mai mici. Această precizie și rezoluție mai mari necesită mai multă procesare decât tehnologiile pasive, dar procesarea suplimentară se face la cameră pentru a îmbunătăți rezoluția printr-o procesare subpixel sau centroid, oferind atât rezoluție înaltă, cât și viteză mare. Aceste sisteme de captare a mișcării sunt de obicei 20.000 de dolari pentru o cameră de opt, sistem de rezoluție spațială de 12 megapixeli de 120 hertz cu un singur actor.
semi-pasiv imperceptibil markerEdit
se poate inversa abordarea tradițională bazată pe camere de mare viteză. Sisteme precum Prakash folosesc proiectoare de mare viteză multi-LED ieftine. Proiectoarele IR Multi-LED special construite codifică optic spațiul. În loc de markere retroreflectorizante sau cu diode emițătoare de lumină activă (LED), sistemul folosește etichete de marcare fotosensibile pentru a decoda semnalele optice. Prin atașarea etichetelor cu senzori foto la punctele de scenă, etichetele pot calcula nu numai propriile locații ale fiecărui punct, ci și propria lor orientare, iluminare incidentă și reflectanță.
aceste etichete de urmărire funcționează în condiții de iluminare naturală și pot fi încorporate imperceptibil în îmbrăcăminte sau alte obiecte. Sistemul acceptă un număr nelimitat de etichete într-o scenă, cu fiecare etichetă identificată în mod unic pentru a elimina problemele de reacquisition marker. Deoarece sistemul elimină o cameră de mare viteză și fluxul de imagini de mare viteză corespunzător, necesită o lățime de bandă de date semnificativ mai mică. Etichetele oferă, de asemenea, date de iluminare incidentă care pot fi utilizate pentru a se potrivi cu iluminarea scenei atunci când se introduc elemente sintetice. Tehnica pare ideală pentru captarea mișcării pe set sau difuzarea în timp real a seturilor virtuale, dar nu a fost încă dovedită.
sistem de captare a mișcării Subacvaticeedit
Tehnologia de captare a mișcării este disponibilă pentru cercetători și oameni de știință de câteva decenii, ceea ce a oferit o nouă perspectivă asupra multor domenii.
camere Subacvaticeedit
partea vitală a sistemului, camera subacvatică, are o carcasă impermeabilă. Carcasa are un finisaj care rezistă la coroziune și clor, ceea ce îl face perfect pentru utilizarea în bazine și piscine. Există două tipuri de camere. Camerele Industriale de mare viteză pot fi, de asemenea, utilizate ca camere cu infraroșu. Camerele subacvatice cu infraroșu sunt dotate cu un stroboscop de lumină cyan în locul luminii IR tipice—pentru o cădere minimă sub apă și conul camerelor de mare viteză cu lumină LED sau cu opțiunea de a utiliza procesarea imaginilor.
volum de măsurare
o cameră subacvatică este de obicei capabilă să măsoare 15-20 de metri în funcție de calitatea apei, de cameră și de tipul de marker utilizat. În mod surprinzător, cea mai bună gamă este obținută atunci când apa este limpede și, ca întotdeauna, volumul de măsurare depinde și de numărul de camere. O serie de markere subacvatice sunt disponibile pentru diferite circumstanțe.
TailoredEdit
diferite bazine necesită diferite monturi și corpuri. Prin urmare, toate sistemele de captare a mișcării subacvatice sunt adaptate în mod unic pentru a se potrivi fiecărei tranșe specifice piscinei. Pentru camerele amplasate în centrul piscinei, sunt prevăzute trepiede special concepute, folosind ventuze.
MarkerlessEdit
tehnicile emergente și cercetarea în viziunea computerizată conduc la dezvoltarea rapidă a abordării markerless a captării mișcării. Sistemele fără marcă, cum ar fi cele dezvoltate la Universitatea Stanford, Universitatea din Maryland, MIT și Institutul Max Planck, nu necesită ca subiecții să poarte echipamente speciale pentru urmărire. Algoritmii speciali de calculator sunt proiectați pentru a permite sistemului să analizeze mai multe fluxuri de intrare optică și să identifice formele umane, descompunându-le în părți constitutive pentru urmărire. ESC entertainment, o filială a Warner Brothers Pictures creată special pentru a permite cinematografia virtuală, inclusiv imagini digitale fotorealiste pentru filmarea filmelor Matrix Reloaded și Matrix Revolutions, a folosit o tehnică numită captură universală care a utilizat configurarea camerei 7 și urmărirea fluxului optic al tuturor pixelilor pe toate planurile 2-D ale camerelor pentru captarea mișcării, gesturilor și expresiei faciale, ducând la rezultate fotorealiste.
traditional systemsEdit
în mod tradițional markerless de urmărire a mișcării optice este folosit pentru a urmări pe diverse obiecte, inclusiv avioane, vehicule de lansare, rachete și sateliți. Multe dintre aceste aplicații de urmărire a mișcării optice apar în aer liber, necesitând configurații diferite ale lentilelor și ale camerei. Imaginile de înaltă rezoluție ale țintei urmărite pot oferi astfel mai multe informații decât doar date despre mișcare. Imaginea obținută din sistemul de urmărire pe distanțe lungi al NASA pe lansarea fatală a navetei spațiale Challenger a furnizat dovezi cruciale despre cauza accidentului. Sistemele optice de urmărire sunt, de asemenea, utilizate pentru a identifica navele spațiale cunoscute și resturile spațiale, în ciuda faptului că are un dezavantaj în comparație cu radarul, deoarece obiectele trebuie să reflecte sau să emită suficientă lumină.
un sistem optic de urmărire constă de obicei din trei subsisteme: sistemul optic de imagistică, platforma mecanică de urmărire și computerul de urmărire.
sistemul optic de imagistică este responsabil pentru transformarea luminii din Zona țintă în imagine digitală pe care computerul de urmărire o poate procesa. În funcție de designul sistemului de urmărire optică, sistemul de imagistică optică poate varia de la fel de simplu ca o cameră digitală standard la fel de specializat ca un telescop astronomic pe vârful unui munte. Specificația sistemului de imagistică optică determină limita superioară a intervalului efectiv al sistemului de urmărire.
Platforma de urmărire mecanică deține sistemul de imagistică optică și este responsabilă pentru manipularea sistemului de imagistică optică în așa fel încât să indice întotdeauna ținta urmărită. Dinamica platformei mecanice de urmărire combinată cu sistemul optic de imagistică determină capacitatea sistemului de urmărire de a menține blocarea pe o țintă care schimbă viteza rapid.
computerul de urmărire este responsabil pentru captarea imaginilor din sistemul optic de imagistică, analizarea imaginii pentru a extrage poziția țintă și controlul platformei mecanice de urmărire pentru a urmări ținta. Există mai multe provocări. În primul rând, computerul de urmărire trebuie să poată captura imaginea la o rată de cadre relativ ridicată. Aceasta postează o cerință privind lățimea de bandă a hardware-ului de captare a imaginii. A doua provocare este că software-ul de procesare a imaginilor trebuie să poată extrage imaginea țintă din fundal și să-și calculeze poziția. Mai mulți algoritmi de procesare a imaginilor manuale sunt proiectați pentru această sarcină. Această problemă poate fi simplificată dacă sistemul de urmărire se poate aștepta la anumite caracteristici comune în toate țintele pe care le va urmări. Următoarea problemă pe linie este de a controla platforma de urmărire pentru a urmări ținta. Aceasta este o problemă tipică de proiectare a sistemului de control, mai degrabă decât o provocare, care implică modelarea dinamicii sistemului și proiectarea controlorilor pentru a-l controla. Cu toate acestea, acest lucru va deveni o provocare dacă platforma de urmărire cu care trebuie să funcționeze sistemul nu este proiectată în timp real.
software-ul care rulează astfel de sisteme sunt, de asemenea, personalizate pentru componentele hardware corespunzătoare. Un exemplu de astfel de software este OpticTracker, care controlează telescoapele computerizate pentru a urmări obiectele în mișcare la distanțe mari, cum ar fi avioanele și sateliții. O altă opțiune este software-ul SimiShape, care poate fi folosit și hibrid în combinație cu markeri.