optiske systemer bruger data fanget fra billedsensorer til at triangulere 3D-positionen for et motiv mellem to eller flere kameraer, der er kalibreret for at give overlappende fremspring. Dataindsamling implementeres traditionelt ved hjælp af specielle markører knyttet til en skuespiller; nyere systemer er imidlertid i stand til at generere nøjagtige data ved at spore overfladefunktioner identificeret dynamisk for hvert enkelt emne. Sporing af et stort antal kunstnere eller udvidelse af fangstområdet opnås ved tilføjelse af flere kameraer. Disse systemer producerer data med tre frihedsgrader for hver markør, og rotationsinformation skal udledes af den relative orientering af tre eller flere markører; for eksempel skulder -, albue-og håndledsmarkører, der giver vinklen på albuen. Nyere hybridsystemer kombinerer inertialsensorer med optiske sensorer for at reducere okklusion, øge antallet af brugere og forbedre evnen til at spore uden at skulle manuelt rydde op i data.
Passive markersEdit
Passive optiske systemer bruger markører belagt med et retroreflekterende materiale til at reflektere lys, der genereres nær kameralinsen. Kameraets tærskel kan justeres, så kun de lyse reflekterende markører vil blive samplet, ignorerer hud og stof.
markørens centroid estimeres som en position inden for det todimensionale billede, der er taget. Gråtoneværdien for hvert billedpunkt kan bruges til at give sub-billednøjagtighed ved at finde centroid af Gaussian.
et objekt med markører fastgjort på kendte positioner bruges til at kalibrere kameraerne og opnå deres positioner, og objektivforvrængningen af hvert kamera måles. Hvis to kalibrerede kameraer ser en markør, kan der opnås en tredimensionel løsning. Typisk vil et system bestå af omkring 2 til 48 kameraer. Der findes systemer på over tre hundrede kameraer for at forsøge at reducere markørbytte. Ekstra kameraer er nødvendige for fuld dækning omkring fange emne og flere emner.
leverandører har begrænsningsprogrammer til at reducere problemet med markørbytte, da alle passive markører forekommer identiske. I modsætning til aktive markørsystemer og magnetiske systemer kræver passive systemer ikke, at brugeren bærer ledninger eller elektronisk udstyr. I stedet er hundredvis af gummi bolde fastgjort med reflekterende tape, som skal udskiftes med jævne mellemrum. Markørerne er normalt fastgjort direkte til huden (som i biomekanik), eller de er velcroed til en performer iført en fuld kropspandeks/lycra-dragt designet specielt til motion capture. Denne type system kan fange et stort antal markører ved billedhastigheder normalt omkring 120 til 160 fps, selvom de ved at sænke opløsningen og spore en mindre region af interesse kan spore så højt som 10000 fps.
Active markeredit
aktive optiske systemer triangulerer positioner ved at belyse en LED ad gangen meget hurtigt eller flere lysdioder med programmer til at identificere dem ved hjælp af deres relative positioner, noget beslægtet med himmelsk navigation. I stedet for at reflektere lys tilbage, der genereres eksternt, markørerne selv er drevet til at udsende deres eget lys. Da omvendt firkantet lov giver en fjerdedel af strømmen på to gange afstanden, kan dette øge afstande og volumen til optagelse. Dette muliggør også et højt signal / støjforhold, hvilket resulterer i meget lav markørjitter og en resulterende høj måleopløsning (ofte ned til 0,1 mm inden for det kalibrerede volumen).tv-serien Stargate SG1 producerede episoder ved hjælp af et aktivt optisk system, der gjorde det muligt for skuespilleren at gå rundt rekvisitter, der ville gøre bevægelsesoptagelse vanskelig for andre ikke-aktive optiske systemer.ILM brugte aktive markører i Van Helsing for at tillade indfangning af Draculas flyvende brude på meget store sæt svarende til Vetas brug af aktive markører i Rise of the Planet of the Apes. Effekten til hver markør kan tilvejebringes sekventielt i fase med capture-systemet, der giver en unik identifikation af hver markør for en given capture-ramme til en pris for den resulterende billedhastighed. Evnen til at identificere hver markør på denne måde er nyttig i realtidsapplikationer. Den alternative metode til at identificere markører er at gøre det algoritmisk, der kræver ekstra behandling af dataene.
der er også muligheder for at finde positionen ved hjælp af farvede LED-markører. I disse systemer tildeles hver farve til et bestemt punkt i kroppen.
et af de tidligste aktive markørsystemer i 1980 ‘ erne var et hybrid passivt aktivt mocap-system med roterende spejle og farvede glasreflekterende markører, og som brugte maskerede lineære array-detektorer.
Time modulated active markerEdit
aktive markørsystemer kan yderligere raffineres ved at stryge en markør ad gangen eller spore flere markører over tid og modulere amplitude eller pulsbredde for at give markør-id. 12 MP rumlig opløsning modulerede systemer viser mere subtile bevægelser end 4 MP optiske systemer ved at have både højere rumlig og tidsmæssig opløsning. Direktører kan se skuespillernes præstationer i realtid, og se resultaterne på motion capture-drevet CG-karakter. De unikke markør-id ‘ er reducerer vendingen ved at eliminere markørbytte og levere meget renere data end andre teknologier. Led ‘ er med indbygget behandling og en radiosynkronisering tillader motion capture udendørs i direkte sollys, mens du optager med 120 til 960 billeder i sekundet på grund af en elektronisk lukker med høj hastighed. Computerbehandling af modulerede id ‘ er tillader mindre håndoprydning eller filtrerede resultater for lavere driftsomkostninger. Denne højere nøjagtighed og opløsning kræver mere behandling end passive teknologier, men den ekstra behandling udføres ved kameraet for at forbedre opløsningen via en subpiksel-eller centroid-behandling, hvilket giver både høj opløsning og høj hastighed. Disse motion capture systemer er typisk $20.000 for et otte kamera, 12 MP rumlig opløsning 120 Herts system med en skuespiller.
Semi-passiv umærkelig markerEdit
man kan vende den traditionelle tilgang baseret på højhastighedskameraer. Systemer som Prakash bruger billige multi-LED højhastighedsprojektorer. De specialbyggede multi-LED IR-projektorer koder optisk rummet. I stedet for reflekterende eller aktive lysemitterende diode (LED) markører bruger systemet lysfølsomme markørmærker til at afkode de optiske signaler. Ved at vedhæfte tags med fotosensorer til scenepunkter kan tags ikke kun beregne deres egne placeringer af hvert punkt, men også deres egen orientering, hændelsesbelysning og refleksion.
disse sporingskoder fungerer under naturlige lysforhold og kan umærkeligt indlejres i påklædning eller andre genstande. Systemet understøtter et ubegrænset antal tags i en scene, hvor hvert tag er entydigt identificeret for at eliminere problemer med genkøb af markører. Da systemet eliminerer et højhastighedskamera og den tilsvarende højhastighedsbilledstrøm, kræver det betydeligt lavere databåndbredde. Mærkerne giver også hændelsesbelysningsdata, som kan bruges til at matche scenebelysning, når du indsætter syntetiske elementer. Teknikken synes ideel til on-set motion capture eller real-time udsendelse af virtuelle sæt, men er endnu ikke bevist.
undervands motion capture systemEdit
Motion capture-teknologi har været tilgængelig for forskere og forskere i et par årtier, hvilket har givet ny indsigt i mange områder.
Undervandskameraeredit
den vitale del af systemet, undervandskameraet, har et vandtæt hus. Huset har en finish, der tåler korrosion og klor, hvilket gør det perfekt til brug i bassiner og svømmebassiner. Der er to typer kameraer. Industrielle højhastighedskameraer kan også bruges som infrarøde kameraer. De infrarøde undervandskameraer leveres med en cyan—lysstrobe i stedet for det typiske IR-lys-til minimal nedfald under vand og højhastighedskamerakeglen med LED-lys eller med mulighed for at bruge billedbehandling.
Måling volumeEdit
En undervands kamera er typisk i stand til at måle 15-20 meter, afhængig af vandkvaliteten, kameraet og den type markør, der anvendes. Ikke overraskende opnås det bedste interval, når vandet er klart, og som altid afhænger målevolumen også af antallet af kameraer. En række undervandsmarkører er tilgængelige under forskellige omstændigheder.
TailoredEdit
forskellige puljer kræver forskellige beslag og inventar. Derfor er alle undervands motion capture systemer unikt skræddersyet til at passe til hver specifik pool rate. For kameraer placeret i midten af poolen leveres specialdesignede stativer ved hjælp af sugekopper.
MarkerlessEdit
nye teknikker og forskning i computersyn fører til den hurtige udvikling af den markerless tilgang til motion capture. Markerløse systemer som dem, der er udviklet ved Stanford University, Det University of Maryland, MIT, og maks Planck Institute, kræver ikke, at fag bærer specielt udstyr til sporing. Specielle computeralgoritmer er designet til at give systemet mulighed for at analysere flere strømme af optisk input og identificere menneskelige former og nedbryde dem i bestanddele til sporing. ESC entertainment, der blev oprettet specielt for at muliggøre virtuel film, herunder fotorealistiske digitale look-alikes til filmoptagelse af matricen Reloaded og matricen Revolutions-filmene, brugte en teknik kaldet Universal Capture, der udnyttede 7 kameraopsætning og sporing af den optiske strøm af alle billedpunkter over alle 2D-flyene på kameraerne til bevægelse, gestus og ansigtsudtryk, der førte til fotorealistiske resultater.
traditionelle systemeredit
traditionelt markerless optisk bevægelsessporing bruges til at holde styr på forskellige objekter, herunder fly, affyringsbiler, missiler og satellitter. Mange af sådanne optiske bevægelsessporingsapplikationer forekommer udendørs, hvilket kræver forskellige linse-og kamerakonfigurationer. Billeder i høj opløsning af målet, der spores, kan derved give mere information end bare bevægelsesdata. Billedet opnået fra NASAs langdistancesporingssystem på space shuttle Challenger ‘ s fatale lancering gav afgørende beviser for årsagen til ulykken. Optiske sporingssystemer bruges også til at identificere kendte rumfartøjer og rumaffald på trods af at det har en ulempe sammenlignet med radar, idet objekterne skal reflektere eller udsende tilstrækkeligt lys.
et optisk sporingssystem består typisk af tre undersystemer: det optiske billeddannelsessystem, den mekaniske sporingsplatform og sporingscomputeren.
det optiske billeddannelsessystem er ansvarligt for at konvertere lyset fra målområdet til digitalt billede, som sporingscomputeren kan behandle. Afhængigt af designet af det optiske sporingssystem kan det optiske billeddannelsessystem variere fra så simpelt som et standard digitalkamera til så specialiseret som et astronomisk teleskop på toppen af et bjerg. Specifikationen af det optiske billeddannelsessystem bestemmer den øvre grænse for sporingssystemets effektive rækkevidde.
den mekaniske sporingsplatform holder det optiske billeddannelsessystem og er ansvarlig for at manipulere det optiske billeddannelsessystem på en sådan måde, at det altid peger på det mål, der spores. Dynamikken i den mekaniske sporingsplatform kombineret med det optiske billeddannelsessystem bestemmer sporingssystemets evne til at holde låsen på et mål, der ændrer hastigheden hurtigt.
sporingscomputeren er ansvarlig for at fange billederne fra det optiske billeddannelsessystem, analysere billedet for at udtrække målposition og kontrollere den mekaniske sporingsplatform for at følge målet. Der er flere udfordringer. Først skal sporingscomputeren være i stand til at fange billedet med en relativt høj billedhastighed. Dette stiller et krav til båndbredden af billedoptagelsesudstyret. Den anden udfordring er, at billedbehandlingsprogrammet skal kunne udtrække målbilledet fra baggrunden og beregne dets position. Flere lærebog billedbehandling algoritmer er designet til denne opgave. Dette problem kan forenkles, hvis sporingssystemet kan forvente visse egenskaber, der er almindelige i alle de mål, det vil spore. Det næste problem på linjen er at kontrollere sporingsplatformen for at følge målet. Dette er et typisk kontrolsystemdesignproblem snarere end en udfordring, der involverer modellering af systemdynamikken og design af controllere til at kontrollere det. Dette vil dog blive en udfordring, hvis sporingsplatformen, som systemet skal arbejde med, ikke er designet til realtid.
det program, der kører sådanne systemer, tilpasses også til de tilsvarende komponenter. Et eksempel på sådanne programmer er OpticTracker, som styrer edb-teleskoper til at spore bevægelige objekter på store afstande, såsom fly og satellitter. En anden mulighed er SimiShape-programmet, som også kan bruges hybrid i kombination med markører.