optisissa järjestelmissä käytetään Kuva-antureilta otettuja tietoja kohteen 3D-sijainnin kolmioimiseksi kahden tai useamman kameran välillä, jotka on kalibroitu päällekkäisten projektioiden aikaansaamiseksi. Tiedonhankinta on perinteisesti toteutettu toimijaan kiinnitetyillä erikoismerkinnöillä; uudemmat järjestelmät pystyvät kuitenkin tuottamaan tarkkaa tietoa seuraamalla kullekin aihealueelle dynaamisesti tunnistettuja pinnan ominaisuuksia. Suuren esiintyjämäärän seuraaminen tai kuvausalueen laajentaminen onnistuu lisäämällä kameroita. Nämä järjestelmät tuottavat tietoa kolmella vapausasteella kullekin merkkiaineelle, ja pyörimisinformaatio on johdettava kolmen tai useamman merkkiaineen suhteellisesta suunnasta; esimerkiksi olkapää -, kyynärpää-ja rannemerkit antavat kyynärpään kulman. Uudemmat hybridijärjestelmät yhdistävät inertiasensorit optisiin antureihin vähentääkseen okkluusiota, lisätäkseen käyttäjämäärää ja parantaakseen kykyä seurata ilman, että tietoja tarvitsee puhdistaa käsin.
passiivinen markersEdit
passiivisissa optisissa järjestelmissä käytetään retroreflektiivisellä materiaalilla päällystettyjä markkereita, jotka heijastavat kameralinssin lähellä syntyvää valoa. Kameran kynnystä voidaan säätää niin, että vain kirkkaat heijastavat merkit otetaan näytteeksi, ihosta ja kankaasta välittämättä.
merkkiaineen keskiosa on arvioitu paikaksi otetun kaksiulotteisen kuvan sisällä. Kunkin pikselin harmaasävyarvoa voidaan käyttää alipikselin tarkkuuteen löytämällä Gaussin centroid.
objektia, johon on kiinnitetty tusseja tunnettuihin paikkoihin, käytetään kameroiden kalibrointiin ja niiden sijaintien määrittämiseen ja kunkin kameran objektiivin vääristymä mitataan. Jos kaksi kalibroitua kameraa näkee Tussin, saadaan kolmiulotteinen korjaus. Tyypillisesti järjestelmä koostuu noin 2-48 kamerasta. On olemassa yli kolmensadan kameran järjestelmiä, joilla yritetään vähentää merkkien vaihtoa. Lisäkameroita tarvitaan, jotta kuvauskohteen ja useiden kohteiden ympärillä on Täysi kattavuus.
toimittajilla on rajoiteohjelmisto, joka vähentää merkkien vaihdon ongelmaa, koska kaikki passiiviset merkit näyttävät identtisiltä. Toisin kuin aktiiviset merkkijärjestelmät ja Magneettiset järjestelmät, passiiviset järjestelmät eivät vaadi käyttäjältä johtoja tai elektronisia laitteita. Sen sijaan sadat kumipallot on kiinnitetty heijastinteipillä,joka on vaihdettava aika ajoin. Merkkiaineet kiinnitetään yleensä suoraan ihoon (kuten biomekaniikassa), tai ne velcroedataan esiintyjälle, jolla on kokovartalo spandex/lycra-puku, joka on suunniteltu erityisesti liikkeenkaappausta varten. Tämän tyyppinen järjestelmä voi kaapata suuria määriä markkereita kuvanopeuksilla yleensä noin 120-160 fps, vaikka alentamalla resoluutio ja seuranta pienempi alueen edun ne voivat seurata jopa 10000 fps.
aktiiviset markerEdit
aktiiviset optiset järjestelmät kolmiomittaavat sijainteja valaisemalla yhden LEDin kerrallaan hyvin nopeasti tai useita ledejä ohjelmistolla, joka tunnistaa ne niiden sukulaisen mukaan hieman taivaallista navigointia muistuttavia asentoja. Sen sijaan, että merkit heijastaisivat ulkoisesti syntyvää valoa takaisin, ne itse saavat voimansa säteilemään omaa valoaan. Koska käänteinen neliölaki antaa neljänneksen potenssiin kaksi kertaa etäisyys, tämä voi lisätä etäisyyksiä ja tilavuus kaapata. Tämä mahdollistaa myös korkean signaali-kohina-suhteen, mikä johtaa hyvin alhaiseen merkkijärinään ja korkeaan mittaustarkkuuteen (usein jopa 0,1 mm kalibroidulla äänenvoimakkuudella).
TV-sarja Stargate SG1 tuotti jaksoja, joissa käytettiin VFX: n aktiivista optista järjestelmää, jonka avulla näyttelijä saattoi kävellä rekvisiitan ympärillä, mikä vaikeutti liikkeenkaappausta muille ei-aktiivisille optisille järjestelmille.
ILM käytti Van Helsingissä aktiivisia markkereita, joiden avulla Draculan lentävät morsiamet saatiin vangittua hyvin suuriin lavasteisiin, jotka muistuttavat Wetan käyttämiä aktiivisia markkereita Apinoiden planeetan nousussa. Kunkin merkin teho voidaan antaa vaiheittain siten, että talteenottojärjestelmä antaa kullekin merkille yksilöllisen tunnisteen tiettyä kuvauskehystä varten tuloksena olevan kuvanopeuden kustannuksella. Kyky tunnistaa jokainen merkki tällä tavalla on hyödyllinen reaaliaikaisissa sovelluksissa. Vaihtoehtoinen tapa tunnistaa markkereita on tehdä se algoritmisesti, mikä vaatii tietojen ylimääräistä käsittelyä.
on myös mahdollista löytää sijainti värillisten LED-merkkien avulla. Näissä järjestelmissä jokainen väri on osoitettu tiettyyn kohtaan vartaloa.
yksi varhaisimmista aktiivisista merkkijärjestelmistä 1980-luvulla oli hybridi passiivi-aktiivinen mocap-järjestelmä, jossa oli pyöriviä peilejä ja värillisiä lasisia heijastavia markkereita ja jossa käytettiin naamioituja lineaarisia array-ilmaisimia.
Aikamoduloitu aktiivinen markerEdit
aktiivisia merkkijärjestelmiä voidaan edelleen kehittää strobaamalla yksi merkkiaine kerrallaan tai seuraamalla useita merkkiaineita ajan mittaan ja moduloimalla amplitudia tai pulssin leveyttä merkkiaineen tunnistamiseksi. 12 megapikselin spatiaalisen resoluution moduloidut järjestelmät näyttävät hienovaraisempia liikkeitä kuin 4 megapikselin optiset järjestelmät, koska niissä on sekä suurempi spatiaalinen että ajallinen resoluutio. Ohjaajat voivat nähdä toimijoiden suorituskykyä reaaliajassa, ja katsella tuloksia motion capture ajetaan CG merkki. Ainutlaatuiset merkkitunnukset vähentävät läpimenoa poistamalla merkkien vaihdon ja tarjoamalla paljon puhtaampaa tietoa kuin muut teknologiat. LEDit laivalla käsittely ja radio synkronointi mahdollistavat motion capture ulkona suorassa auringonvalossa, kun taas syömällä 120-960 kuvaa sekunnissa, koska nopea elektroninen suljin. Moduloitujen tunnusten käsittely tietokoneella mahdollistaa vähemmän käsien puhdistamista tai suodatettuja tuloksia alhaisempien käyttökustannusten vuoksi. Tämä suurempi tarkkuus ja resoluutio vaatii enemmän käsittelyä kuin passiiviset teknologiat, mutta lisäkäsittely tehdään kameralla tarkkuuden parantamiseksi subpixel-tai centroid-prosessoinnilla, joka tarjoaa sekä korkean resoluution että suuren nopeuden. Nämä liikkeenkaappausjärjestelmät maksavat tyypillisesti 20 000 dollaria kahdeksasta kamerasta, 12 megapikselin avaruustarkkuudeltaan 120 hertsin järjestelmästä, jossa on yksi toimija.
Puolipassiivisella huomaamattomalla markerEdit
voidaan kääntää perinteinen suurnopeuskameroihin perustuva lähestymistapa. Prakashin kaltaiset järjestelmät käyttävät edullisia multi-LED – suurnopeusprojektoreita. Varta vasten rakennetut multi-LED IR-projektorit koodaavat tilan optisesti. Heijastavien tai aktiivisten valodiodimerkkien (LED) sijaan järjestelmä käyttää valoherkkiä merkkilappuja optisten signaalien purkamiseen. Kiinnittämällä kuvausantureilla varustettuja tunnisteita kohtauspisteisiin tunnisteet voivat laskea paitsi omat sijaintinsa jokaisesta pisteestä, myös oman suuntansa, tapahtuman valaistuksen ja heijastuksen.
nämä seurantatunnisteet toimivat luonnollisissa valaistusolosuhteissa ja ne voivat olla huomaamattomasti upotettuina pukuun tai muihin esineisiin. Järjestelmä tukee rajatonta määrää tunnisteita kohtauksessa, ja jokainen tunniste yksilöidään yksilöllisesti marker reacquisition-ongelmien poistamiseksi. Koska järjestelmä poistaa suurnopeuskameran ja vastaavan suurnopeuskuvavirran, se vaatii huomattavasti pienempää datakaistaa. Tunnisteet tarjoavat myös tapahtuma Valaistus tietoja, joita voidaan käyttää vastaamaan kohtaus Valaistus lisättäessä synteettisiä elementtejä. Tekniikka näyttää ihanteellinen on-set motion capture tai reaaliaikainen lähetykset virtuaalinen asetetaan, mutta on vielä todistettava.
Underwater motion capture systemEdit
Motion capture-tekniikka on ollut tutkijoiden ja tieteentekijöiden käytettävissä jo muutaman vuosikymmenen ajan, mikä on antanut uutta tietoa monille aloille.
Vedenalainen kamera on
järjestelmän keskeisessä osassa, vedenalaisessa kamerassa, on vesitiivis kotelo. Kotelon pinta kestää korroosiota ja klooria, mikä tekee siitä täydellisen käytettäväksi altaissa ja uima-altaissa. Kameroita on kahdenlaisia. Teollisuuden suurnopeuskameroita voidaan käyttää myös infrapunakameroina. Infrapunakameroissa on syaanivalon strobe tyypillisen IR-valon sijaan-minimoimiseksi veden alla ja suurnopeuskameroissa kartio, jossa on LED-valo tai mahdollisuus käyttää kuvankäsittelyä.
mittaustulumeedit
vedenalainen kamera pystyy tyypillisesti mittaamaan 15-20 metriä riippuen veden laadusta, kamerasta ja käytetystä tussityypistä. Ei ole yllättävää, että paras kantama saavutetaan, kun vesi on kirkasta, ja kuten aina, myös mittaustilavuus riippuu kameroiden määrästä. Erilaisia vedenalaisia merkkejä on saatavilla erilaisiin olosuhteisiin.
TailoredEdit
eri altaat vaativat erilaisia kiinnityksiä ja kiinnityksiä. Siksi kaikki vedenalainen motion capture järjestelmät ovat yksilöllisesti räätälöityjä sopivaksi kunkin altaan erä. Altaan keskelle sijoitettuja kameroita varten on erityisesti suunnitellut jalustat, joissa käytetään imukuppeja.
MarkerlessEdit
uudet tekniikat ja tietokonenäön tutkimus johtavat markerless-lähestymistavan nopeaan kehitykseen liikkeenkaappauksessa. Stanfordin yliopistossa, Marylandin yliopistossa, MIT: ssä ja Max Planck-instituutissa kehitetyt markerittomat järjestelmät eivät vaadi koehenkilöiltä erikoislaitteita jäljitykseen. Erityiset tietokonealgoritmit on suunniteltu siten, että järjestelmä pystyy analysoimaan useita optisia syötteitä ja tunnistamaan ihmismuotoja ja jakamaan ne osiin jäljittämistä varten. ESC entertainment, tytäryhtiö Warner Brothers Pictures luotu erityisesti mahdollistamaan virtuaalisen elokuvauksen, mukaan lukien fotorealistinen digitaalinen look-alikes kuvaamiseen Matrix Reloaded ja Matrix Revolutions elokuvia, käytti tekniikkaa nimeltä Universal Capture, joka hyödyntää 7 kameran asetukset ja seuranta optinen virtaus kaikkien pikselien Kaikkien 2-D-tasojen kameroiden liike, ele ja kasvojen ilme kaapata johtaa fotorealistisia tuloksia.
perinteisellä systeemillä
perinteisesti merkittömällä optisella liikeseurannalla seurataan erilaisia kohteita, kuten lentokoneita, kantoraketteja, ohjuksia ja satelliitteja. Monet tällaisista optisista liikkeenseurantasovelluksista tapahtuvat ulkona, mikä vaatii erilaisia linssi-ja kamerakokoonpanoja. Korkean resoluution kuvat jäljitettävästä kohteesta voivat siten antaa enemmän tietoa kuin vain liikedataa. Nasan pitkän matkan seurantajärjestelmästä avaruussukkula Challengerin kohtalokkaasta laukaisusta saatu kuva tarjosi ratkaisevaa näyttöä onnettomuuden syystä. Optisia seurantajärjestelmiä käytetään myös tunnettujen avaruusalusten ja avaruusromun tunnistamiseen, vaikka se on tutkaan verrattuna epäedullinen siinä, että kohteiden tulee heijastaa tai lähettää riittävästi valoa.
optinen seurantajärjestelmä koostuu tyypillisesti kolmesta alijärjestelmästä: optisesta kuvantamisjärjestelmästä, mekaanisesta seurantajärjestelmästä ja seurantatietokoneesta.
optinen kuvantamisjärjestelmä vastaa kohdealueen valon muuntamisesta digitaaliseksi kuvaksi, jota seurantatietokone voi käsitellä. Optisen seurantajärjestelmän rakenteesta riippuen optinen kuvantamisjärjestelmä voi vaihdella niinkin yksinkertaisesta kuin tavallisesta digitaalikamerasta niin erikoistuneeseen kuin tähtitieteelliseen teleskooppiin vuoren huipulla. Optisen kuvantamisjärjestelmän spesifikaatio määrittää seurantajärjestelmän tehoalueen ylärajan.
mekaaninen seurantalaite pitää optista kuvantamisjärjestelmää ja vastaa optisen kuvantamisjärjestelmän manipuloinnista siten, että se osoittaa aina seurattavan kohteen. Mekaanisen paikannusalustan dynamiikka yhdistettynä optiseen kuvantamisjärjestelmään määrittää seurantajärjestelmän kyvyn pitää Lukko kohteessa, joka muuttaa nopeutta nopeasti.
seurantatietokone vastaa kuvien ottamisesta optisesta kuvantamisjärjestelmästä, kuvan analysoinnista kohteen poistamiseksi ja mekaanisen seurantalaitteen ohjaamisesta kohteen seuraamiseksi. Haasteita on useita. Ensin seurantatietokoneen on kyettävä ottamaan kuva suhteellisen suurella kuvataajuudella. Tämä asettaa vaatimuksen kuvan kaappauslaitteiston kaistanleveydestä. Toinen haaste on se, että kuvankäsittelyohjelmiston on kyettävä poimimaan kohdekuva sen taustalta ja laskemaan sen sijainti. Tähän tehtävään on suunniteltu useita oppikirjan mukaisia kuvankäsittelyalgoritmeja. Tätä ongelmaa voidaan yksinkertaistaa, jos seurantajärjestelmä voi odottaa tiettyjä ominaisuuksia, jotka ovat yhteisiä kaikissa kohteissa, joita se seuraa. Seuraava ongelma on seurata kohdetta. Tämä on tyypillinen ohjausjärjestelmän suunnittelun ongelma eikä haaste, johon liittyy mallinnus järjestelmän dynamiikkaa ja suunnittelu ohjaimet hallita sitä. Tästä tulee kuitenkin haaste, jos seurantalaitetta, jonka kanssa järjestelmän on työskenneltävä, ei ole suunniteltu reaaliaikaiseksi.
tällaisia järjestelmiä pyörittävä ohjelmisto räätälöidään myös vastaaville laitteistokomponenteille. Yksi esimerkki tällaisesta ohjelmistosta on OpticTracker, joka ohjaa tietokoneistettuja teleskooppeja suurten etäisyyksien liikkuvien kohteiden, kuten lentokoneiden ja satelliittien, seuraamiseen. Toinen vaihtoehto on ohjelmisto SimiShape, jota voidaan käyttää myös hybridinä yhdessä markkereiden kanssa.