Motion capture

Optické systémy využívají data zachycená od snímače obrazu k určení 3D polohy objektu mezi dvěma nebo více kamer kalibrován tak, aby poskytnout překrývající se projekce. Sběr dat je tradičně realizován pomocí speciálních značek připojených k herci; novější systémy jsou však schopny generovat přesná data sledováním dynamicky identifikovaných povrchových funkcí pro každý konkrétní subjekt. Sledování velkého počtu účinkujících nebo rozšíření oblasti snímání je dosaženo přidáním více kamer. Tyto systémy produkují data s třemi stupni volnosti pro každý marker, a rotační informace musí být odvozeny z relativní orientace, tři nebo více znaků, například rameno, loket a zápěstí značky poskytující úhel lokte. Novější hybridní systémy kombinují inerciální senzory s optickými senzory, aby snížily okluzi, zvýšily počet uživatelů a zlepšily schopnost sledovat, aniž by bylo nutné ručně čistit data.

Pasivní markersEdit

tanečnice na sobě oblek používá optický motion capture systém

Značky jsou umístěny v určitých bodech na obličej herce během obličeje, optický motion capture.

Pasivní optické systémy používají markery potažené reflexní materiál odráží světlo, které je generováno v blízkosti kamery. Práh fotoaparátu lze nastavit tak, aby byly vzorkovány pouze jasné reflexní značky, ignorující kůži a látku.

těžiště markeru se odhaduje jako Poloha uvnitř dvourozměrného obrazu, který je zachycen. Hodnota ve stupních šedi každého pixelu může být použita k zajištění přesnosti sub-pixelu nalezením těžiště Gaussova.

objekt se značkami připevněnými na známých pozicích se používá ke kalibraci kamer a získání jejich polohy a měří se zkreslení objektivu každé kamery. Pokud dvě kalibrované kamery vidí značku, lze získat trojrozměrnou fixaci. Systém se obvykle skládá z přibližně 2 až 48 kamer. Existují systémy více než tří set kamer, které se snaží omezit výměnu značek. Pro plné pokrytí objektu zachycení a více subjektů jsou vyžadovány další kamery.

dodavatelé mají omezující software pro snížení problému výměny markerů, protože všechny pasivní markery se zdají identické. Na rozdíl od aktivních markerových systémů a magnetických systémů pasivní systémy nevyžadují, aby uživatel nosil dráty nebo elektronická zařízení. Místo toho jsou stovky gumových kuliček připevněny reflexní páskou, kterou je třeba pravidelně vyměňovat. Značky jsou obvykle připojeny přímo na kůži (například v biomechanice), nebo jsou vhodný pro účinkující na sobě celého těla spandex/lycra oblek navržen speciálně pro zachycení pohybu. Tento typ systému dokáže zachytit velké množství markerů při snímkové frekvenci obvykle kolem 120 až 160 fps, i když snížením rozlišení a sledováním menší oblasti zájmu mohou sledovat až 10000 fps.

Aktivní markerEdit

tělo motion capture

Aktivní optické systémy triangulovat pozice rozsvícením LED na čas, velmi rychle, nebo více Led diod s software identifikovat je podle jejich relativní pozice, poněkud podobný k navigaci. Spíše než odrážet světlo zpět, které je generováno externě, samotné značky jsou napájeny tak, aby vyzařovaly své vlastní světlo. Protože inverzní čtvercový zákon poskytuje čtvrtinu výkonu ve dvojnásobku vzdálenosti, může to zvýšit vzdálenosti a objem pro zachycení. To také umožňuje vysoký poměr signálu k šumu, což vede k velmi nízkému jitteru markerů a výslednému vysokému rozlišení měření (často až 0,1 mm v kalibrovaném objemu).

televizní seriál Stargate SG1 produkoval epizody pomocí aktivního optického systému pro VFX umožňující herci chodit kolem rekvizit, které by ztěžovaly zachycení pohybu pro jiné neaktivní optické systémy.

ILM používá aktivní markery v Van Helsing umožní zachytit Dracula letí nevěsty na velmi velké soubory podobné Weta je použití aktivních markerů v Rise of the Planet of the Apes. Moc každý marker může být poskytována postupně v první fázi se zachytit systém, který poskytuje jedinečné identifikace každé značky pro daný zachytit snímek, na úkor výsledného frame rate. Schopnost identifikovat každou značku tímto způsobem je užitečná v aplikacích v reálném čase. Alternativní metodou identifikace markerů je to algoritmicky vyžadující další zpracování dat.

k dispozici jsou také možnosti nalezení polohy pomocí barevných LED značek. V těchto systémech je každá barva přiřazena určitému bodu těla.

Jeden z prvních aktivní marker systémy v roce 1980 byl hybridní pasivní-aktivní mocap systému s rotující zrcadla a barevného skla reflexní značky a které používají maskované lineárních detektorů.

Čas modulovaný aktivní markerEdit

S vysokým rozlišením jednoznačně identifikovat aktivní marker systém s 3,600 × 3,600 rozlišení na 960 hertz poskytuje v reálném čase submillimeter pozice

Aktivní značka systémy mohou být dále rafinovaný roztřeseně jednu značku na čas, nebo sledování více markerů v průběhu času a modulační amplitudy nebo šířky impulzu poskytovat marker ID. 12 megapixelové modulované systémy s prostorovým rozlišením ukazují jemnější pohyby než 4 megapixelové optické systémy tím, že mají vyšší prostorové i časové rozlišení. Ředitelé mohou vidět herce výkon v reálném čase, a sledovat výsledky na Motion capture řízený CG charakteru. Unikátní ID značek snižují obrat tím, že eliminují výměnu značek a poskytují mnohem čistší data než jiné technologie. Led diody s palubní zpracování a rádio synchronizace umožňují zachycení pohybu venku na přímém slunečním světle, zatímco zachycení na 120 až 960 snímků za sekundu díky vysoké rychlosti elektronické závěrky. Počítačové zpracování modulovaných ID umožňuje méně ruční vyčištění nebo filtrované výsledky za nižší provozní náklady. Tato vyšší přesnost a rozlišení vyžaduje více zpracování než pasivní technologií, ale další zpracování se provádí na kameru, jak zlepšit rozlišení přes subpixel nebo těžiště zpracování, poskytuje vysoké rozlišení a vysokou rychlost. Tyto systémy snímání pohybu jsou obvykle $ 20,000 pro osm kamer, 12 megapixelový prostorové rozlišení 120 hertz systém s jedním hercem.

IR senzory mohou vypočítat jejich umístění, když osvětlené mobilní multi-LED zářiče, např. v jedoucím autě. S Id na značku lze tyto značky senzorů nosit pod oblečením a sledovat při 500 Hz za denního světla.

Polopasivní nepostřehnutelný markerEdit

lze zvrátit tradiční přístup založený na vysokorychlostních kamerách. Systémy jako Prakash používají levné multi-LED vysokorychlostní projektory. Speciálně postavené multi-LED IR projektory opticky kódují prostor. Místo retroreflexních nebo aktivních značek diod emitujících světlo (LED) používá systém k dekódování optických signálů fotocitlivé značky značek. Připojením značek s fotografickými senzory k bodům scény mohou značky vypočítat nejen jejich vlastní umístění každého bodu, ale také jejich vlastní orientaci, dopadající osvětlení a odrazivost.

tyto sledovací značky pracují v přirozených světelných podmínkách a mohou být nepostřehnutelně vloženy do oděvu nebo jiných objektů. Systém podporuje neomezený počet značek ve scéně, s každou značku jednoznačně označeny k odstranění marker opětovné problémy. Protože systém eliminuje vysokorychlostní kameru a odpovídající vysokorychlostní obrazový proud, vyžaduje výrazně nižší šířku pásma dat. Značky také poskytují údaje o osvětlení incidentu, které lze použít k přizpůsobení osvětlení scény při vkládání syntetických prvků. Tato technika se jeví jako ideální pro snímání pohybu nebo vysílání virtuálních sad v reálném čase, ale dosud nebyla prokázána.

Podvodní Motion capture systemEdit

technologie Motion capture je pro vědce a vědce k dispozici již několik desetiletí, což dalo nový pohled do mnoha oblastí.

Podvodní kameraeditovat

životně důležitá část systému, podvodní kamera, má vodotěsné pouzdro. Pouzdro má povrchovou úpravu, která odolává korozi a chloru, díky čemuž je ideální pro použití v povodích a bazénech. Existují dva typy kamer. Průmyslové vysokorychlostní kamery lze také použít jako infračervené kamery. Infračervené podvodní kamery přichází s cyan light strobe místo typické IR světlo pro minimální pokles pod vodou a vysokorychlostní kamery kužel s LED světlem nebo s možností použití zpracování obrazu.

Underwater motion capture kamery

Sledování pohybu v plavání pomocí zpracování obrazu

optické systémyeditovat

podvodní fotoaparát je obvykle schopen měřit 15 až 20 metrů v závislosti na kvalitě vody, fotoaparát a typ značky používá. Není překvapením, že nejlepšího rozsahu je dosaženo, když je voda čistá, a jako vždy je objem měření také závislý na počtu kamer. Pro různé okolnosti je k dispozici řada podvodních značek.

TailoredEdit

různé bazény vyžadují různé montáže a příslušenství. Proto jsou všechny systémy pro zachycení pohybu pod vodou jedinečně přizpůsobeny tak, aby vyhovovaly každé konkrétní splátce bazénu. Pro kamery umístěné ve středu bazénu jsou k dispozici speciálně navržené stativy pomocí přísavek.

MarkerlessEdit

nově Vznikající techniky a výzkumu v oblasti počítačového vidění vedou k rychlému rozvoji markerless přístup k motion capture. Markerless systémy, jako jsou ty, vyvinutý na Stanford University, University of Maryland, MIT, a Max Planck Institute, nevyžadují předměty nosit speciální zařízení pro sledování. Speciální počítačové algoritmy jsou navrženy tak, aby systém analyzovat více toků optický vstup a identifikaci lidských forem, rozebrat je do složek pro sledování. ESC entertainment, dceřinou společností Warner Brothers Fotografie vytvořené speciálně povolit virtuální kinematografie, včetně fotorealistické digitální look-alikes pro natáčení Matrix Reloaded a Matrix Revolutions filmy, používá techniku zvanou Univerzální Snímání, které využívá 7 nastavení kamery a sledování optického toku všech pixelů přes všechny 2-D letadel z kamery pro pohyb, gesto a výraz obličeje zachytit vedoucí k fotorealistických výsledků.

tradiční systémyEditovat

tradičně markerless optical motion tracking se používá ke sledování různých objektů, včetně letadel, nosných raket, raket a satelitů. Mnoho z těchto aplikací pro optické sledování pohybu se vyskytuje venku, což vyžaduje různé konfigurace objektivu a fotoaparátu. Obrázky s vysokým rozlišením sledovaného cíle tak mohou poskytnout více informací než jen údaje o pohybu. Snímek získaný z dálkového sledovacího systému NASA při smrtelném startu raketoplánu Challenger poskytl zásadní důkazy o příčině nehody. Optické sledovací systémy se také používají k identifikaci známých kosmických lodí a vesmírných zbytků, přestože mají ve srovnání s radarem nevýhodu v tom, že objekty musí odrážet nebo emitovat dostatečné světlo.

optický sledovací systém se obvykle skládá ze tří subsystémů: optického zobrazovacího systému, mechanické sledovací platformy a sledovacího počítače.

optický zobrazovací systém je zodpovědný za převod světla z cílové oblasti na digitální obraz, který může sledovací počítač zpracovat. V závislosti na konstrukci optického sledovacího systému se optický zobrazovací systém může lišit od jednoduchého jako standardní digitální fotoaparát až po specializovaný jako astronomický dalekohled na vrcholu hory. SPECIFIKACE optického zobrazovacího systému určuje horní hranici efektivního rozsahu sledovacího systému.

mechanické sledování platformu drží optický zobrazovací systém a je zodpovědný za manipulaci optický zobrazovací systém takovým způsobem, že to vždycky ukazuje k cíli sledován. Dynamika mechanické sledovací platformy v kombinaci s optickým zobrazovacím systémem určuje schopnost sledovacího systému udržet zámek na cíli, který rychle mění rychlost.

sledování počítače je zodpovědný za zachycení snímků z optické zobrazovací systém, analýza obrazu extrahovat cílové pozice a ovládání mechanické sledování platformu sledovat cíl. Existuje několik výzev. Nejprve musí být sledovací počítač schopen zachytit obraz při relativně vysoké obnovovací frekvenci. To zveřejňuje požadavek na šířku pásma hardwaru pro snímání obrazu. Druhou výzvou je, že software pro zpracování obrazu musí být schopen extrahovat cílový obrázek z jeho pozadí a vypočítat jeho polohu. Pro tento úkol je navrženo několik algoritmů pro zpracování obrazu učebnice. Tento problém lze zjednodušit, pokud sledovací systém může očekávat určité vlastnosti, které jsou běžné ve všech cílech, které bude sledovat. Dalším problémem v řadě je ovládání sledovací platformy, aby sledovala cíl. Jedná se spíše o typický problém návrhu řídicího systému než o výzvu, která zahrnuje modelování dynamiky systému a navrhování regulátorů pro jeho ovládání. To se však stane výzvou, pokud sledovací platforma, se kterou musí systém pracovat, není navržena pro real-time.

software, který tyto systémy provozuje, je také přizpůsoben odpovídajícím hardwarovým komponentům. Příkladem takového softwaru je OpticTracker, který řídí počítačový dalekohledy pro sledování pohybujících se objektů na velké vzdálenosti, jako jsou letadla a satelity. Další možností je software SimiShape, který lze také použít hybridní v kombinaci se značkami.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *