optische systemen maken gebruik van gegevens die zijn vastgelegd met beeldsensoren om de 3D-positie van een onderwerp te trianguleren tussen twee of meer camera ‘ s die zijn gekalibreerd om overlappende projecties te produceren. Data-acquisitie wordt traditioneel uitgevoerd met behulp van speciale markers bevestigd aan een actor; echter, meer recente systemen zijn in staat om nauwkeurige gegevens te genereren door het bijhouden van oppervlakte kenmerken dynamisch geïdentificeerd voor elk bepaald onderwerp. Het volgen van een groot aantal performers of het uitbreiden van het opnamegebied wordt bereikt door de toevoeging van meer camera ‘ s. Deze systemen produceren gegevens met drie graden van vrijheid voor elke marker, en rotatie informatie moet worden afgeleid uit de relatieve oriëntatie van drie of meer markers; bijvoorbeeld schouder, elleboog en pols markers die de hoek van de elleboog. Nieuwere hybride systemen combineren traagheidssensoren met optische sensoren om occlusie te verminderen, het aantal gebruikers te verhogen en het vermogen om gegevens te traceren te verbeteren zonder handmatig gegevens op te ruimen.
Passieve markersEdit
passieve optische systemen gebruiken markers die zijn gecoat met een retroreflecterend materiaal om licht te reflecteren dat in de buurt van de lens van de camera wordt gegenereerd. De drempelwaarde van de camera kan worden aangepast, zodat alleen de heldere reflecterende markers worden bemonsterd, waarbij huid en stof worden genegeerd.
het middelpunt van de marker wordt geschat als een positie binnen de tweedimensionale afbeelding die wordt vastgelegd. De grijswaardewaarde van elke pixel kan worden gebruikt om subpixelnauwkeurigheid te bieden door het centroid van de Gaussiaan te vinden.
Een object met markeringen op bekende posities wordt gebruikt om de camera ‘ s te kalibreren en hun posities te verkrijgen en de lensvervorming van elke camera wordt gemeten. Als twee gekalibreerde camera ‘ s een marker zien, kan een driedimensionale fix worden verkregen. Typisch een systeem zal bestaan uit ongeveer 2 tot 48 camera ‘ s. Systemen van meer dan driehonderd camera ‘ s bestaan om te proberen marker swap te verminderen. Extra camera ‘ s zijn nodig voor volledige dekking rond het opnameonderwerp en meerdere onderwerpen.
leveranciers hebben beperkte software om het probleem van marker swapping te verminderen omdat alle passieve markers identiek lijken. In tegenstelling tot actieve markersystemen en magnetische systemen, vereisen passieve systemen niet dat de gebruiker draden of elektronische apparatuur draagt. In plaats daarvan zijn honderden rubberen ballen bevestigd met reflecterende tape, die periodiek moet worden vervangen. De markers zijn meestal direct bevestigd aan de huid (zoals in biomechanica), of ze zijn klittenband aan een performer dragen van een full body spandex/lycra pak speciaal ontworpen voor motion capture. Dit type systeem kan grote aantallen markeringen vastleggen bij framesnelheden meestal rond 120 tot 160 fps, hoewel ze door de resolutie te verlagen en een kleiner gebied van belang te volgen tot 10000 fps kunnen volgen.
Active markerEdit
actieve optische systemen trianguleren posities door één LED tegelijk zeer snel te verlichten of meerdere LED ‘ s met software om ze te identificeren aan de hand van hun relatieve posities, enigszins verwant aan hemelse navigatie. In plaats van licht terug te reflecteren dat extern wordt gegenereerd, worden de markers zelf aangedreven om hun eigen licht uit te zenden. Aangezien de omgekeerde kwadratenwet een kwart van de macht biedt op twee keer de afstand, kan dit de afstanden en het volume verhogen om te vangen. Dit maakt ook een hoge signaal-ruisverhouding mogelijk, wat resulteert in een zeer lage marker jitter en een resulterende hoge meetresolutie (vaak tot 0,1 mm binnen het gekalibreerde volume).
de TV-serie Stargate SG1 produceerde afleveringen met een actief optisch systeem voor de VFX, waardoor de acteur rond rekwisieten kon lopen die motion capture moeilijk zouden maken voor andere niet-actieve optische systemen.
ILM gebruikte actieve markers in Van Helsing om Dracula ’s vliegende bruiden te vangen op zeer grote verzamelingen, vergelijkbaar met Weta’ s gebruik van actieve markers in Rise of the Planet of the Apes. Het vermogen van elke marker kan achtereenvolgens in fase worden geleverd met het capture-systeem dat een unieke identificatie van elke marker voor een bepaald capture-frame biedt tegen een prijs die overeenkomt met de resulterende framesnelheid. De mogelijkheid om elke marker op deze manier te identificeren is nuttig in realtime toepassingen. De alternatieve methode om markers te identificeren is om het algoritmisch te doen die extra verwerking van de gegevens vereisen.
Er zijn ook mogelijkheden om de positie te vinden met behulp van gekleurde LED markers. In deze systemen wordt elke kleur toegewezen aan een specifiek punt van het lichaam.
een van de vroegste actieve markersystemen in de jaren 1980 was een hybride passief-actief mocap-systeem met roterende spiegels en gekleurde glazen reflecterende markers en dat gemaskerde lineaire array detectoren gebruikte.
Tijd-gemoduleerde actieve markerEdit
Actieve markering systemen verder kunnen worden verfijnd door het knipperen een marker op in een tijd, of het bijhouden van meerdere markers in de tijd en het moduleren van de amplitude of pulsduur te marker-ID. 12 megapixel ruimtelijke resolutie gemoduleerde systemen vertonen meer subtiele bewegingen dan 4 megapixel optische systemen door zowel hogere ruimtelijke als temporele resolutie. Regisseurs kunnen de prestaties van de acteurs in real-time zien en de resultaten bekijken van het door motion capture gedreven CG-personage. De unieke marker ID ‘ s verminderen de turnaround, door het elimineren van marker verwisselen en het verstrekken van veel schonere gegevens dan andere technologieën. LED ‘ s met ingebouwde verwerking en een radiosynchronisatie maken het mogelijk om buiten in direct zonlicht motion capture te maken, terwijl ze met 120 tot 960 frames per seconde worden vastgelegd dankzij een snelle elektronische sluiter. Computerverwerking van gemoduleerde ID ‘ s zorgt voor minder handopruiming of gefilterde resultaten voor lagere operationele kosten. Deze hogere nauwkeurigheid en resolutie vereist meer verwerking dan passieve technologieën, maar de extra verwerking wordt gedaan op de camera om de resolutie te verbeteren via een subpixel of centroid verwerking, die zowel hoge resolutie en hoge snelheid. Deze motion capture systemen zijn meestal $ 20.000 voor een acht camera, 12 megapixel ruimtelijke resolutie 120 hertz systeem met een acteur.
Semi-passieve onmerkbare markerEdit
men kan de traditionele benadering op basis van hogesnelheidscamera ‘ s omkeren. Systemen zoals Prakash gebruiken goedkope multi-LED high speed projectoren. De speciaal gebouwde multi-LED IR-projectoren coderen optisch de ruimte. In plaats van retro-reflecterende of actieve light emitting diode (LED) markers, het systeem maakt gebruik van lichtgevoelige marker tags om de optische signalen te decoderen. Door tags met fotosensoren aan scà nepunten te bevestigen, kunnen de tags niet alleen hun eigen locatie van elk punt berekenen, maar ook hun eigen oriëntatie, invallende verlichting en reflectie.
deze tracking-tags werken onder natuurlijke lichtomstandigheden en kunnen onmerkbaar worden ingebed in kleding of andere objecten. Het systeem ondersteunt een onbeperkt aantal tags in een scène, waarbij elke tag uniek is geïdentificeerd om problemen met het opnieuw verkrijgen van markers te elimineren. Omdat het systeem een hoge-snelheidscamera en de bijbehorende hoge-snelheidsbeeldstroom elimineert, vereist het aanzienlijk lagere databandbreedte. De tags bieden ook gegevens over de invallende verlichting die kunnen worden gebruikt om de scèneverlichting bij het invoegen van synthetische elementen aan te passen. De techniek lijkt ideaal voor on-set motion capture of real-time uitzending van virtuele sets, maar moet nog worden bewezen.
onderwater motion capture systemEdit
Motion capture technologie is beschikbaar voor onderzoekers en wetenschappers voor een paar decennia, die nieuw inzicht in vele gebieden heeft gegeven.
Onderwatercamera ‘ sdit
het vitale deel van het systeem, de Onderwatercamera, heeft een waterdichte behuizing. De behuizing heeft een afwerking die bestand is tegen corrosie en chloor waardoor het perfect is voor gebruik in bassins en zwembaden. Er zijn twee soorten camera ‘ s. Industriële hogesnelheidscamera ’s kunnen ook als infraroodcamera’ s worden gebruikt. De infrarood Onderwatercamera ’s worden geleverd met een cyaan lichtstrobe in plaats van het typische IR—licht-voor minimale falloff onder water en de high-speed-camera’ s conus met een LED-licht of met de optie van het gebruik van beeldverwerking.
meetvolume
een onderwatercamera kan doorgaans 15-20 meter meten, afhankelijk van de waterkwaliteit, de camera en het gebruikte type marker. Het is niet verwonderlijk dat het beste bereik wordt bereikt wanneer het water helder is, en zoals altijd is het meetvolume ook afhankelijk van het aantal camera ‘ s. Een reeks onderwatermarkeringen zijn beschikbaar voor verschillende omstandigheden.
TailoredEdit
verschillende pools vereisen verschillende bevestigingen en armaturen. Daarom zijn alle onderwater motion capture systemen uniek afgestemd op elke specifieke zwembadafbetaling. Voor camera ‘ s geplaatst in het midden van het zwembad, zijn speciaal ontworpen statieven, met behulp van zuignappen, voorzien.
MarkerlessEdit
opkomende technieken en onderzoek in computervisie leiden tot de snelle ontwikkeling van de markerloze benadering van motion capture. Markerless systemen zoals die ontwikkeld aan Stanford University, de Universiteit van Maryland, MIT, en het Max Planck Institute, vereisen geen proefpersonen om speciale apparatuur te dragen voor het volgen. Speciale computeralgoritmen zijn ontworpen om het systeem toe te staan om meerdere stromen van optische input te analyseren en menselijke vormen te identificeren, ze op te splitsen in samenstellende delen voor het volgen. ESC entertainment, een dochteronderneming van Warner Brothers Pictures speciaal gemaakt om virtuele cinematografie mogelijk te maken, met inbegrip van fotorealistische digitale look-alikes voor het filmen van de Matrix Reloaded en de Matrix Revolutions films, gebruikte een techniek genaamd Universal Capture Die 7 camera setup gebruikt en het bijhouden van de optische stroom van alle pixels over alle 2-D vliegtuigen van de camera ‘ s voor beweging, gebaar en gezichtsuitdrukking capture leidt tot fotorealistische resultaten.
traditioneel systeembedit
traditioneel markerloze optische bewegingstracking wordt gebruikt om verschillende objecten te volgen, waaronder vliegtuigen, draagraketten, raketten en satellieten. Veel van dergelijke optische motion tracking-toepassingen vinden buiten plaats, waarbij verschillende lens-en cameraconfiguraties nodig zijn. Beelden met hoge resolutie van het te volgen doel kunnen daardoor meer informatie opleveren dan alleen bewegingsgegevens. De foto van NASA ‘ s langeafstandsspoorsysteem op de fatale lancering van de Space shuttle Challenger leverde cruciaal bewijs over de oorzaak van het ongeluk. Optische volgsystemen worden ook gebruikt om bekende ruimtevaartuigen en ruimtepuin te identificeren, ondanks het feit dat het een nadeel ten opzichte van radar in die zin dat de objecten moeten reflecteren of uitzenden voldoende licht.
een optisch volgsysteem bestaat doorgaans uit drie subsystemen: het optische beeldvormingssysteem, het mechanische volgplatform en de volgcomputer.
het optische beeldvormingssysteem is verantwoordelijk voor het omzetten van het licht van het doelgebied naar digitaal beeld dat de traceercomputer kan verwerken. Afhankelijk van het ontwerp van het optische volgsysteem, kan het optische beeldvormingssysteem variëren van zo eenvoudig als een standaard digitale camera tot zo gespecialiseerd als een astronomische telescoop op de top van een berg. De specificatie van het optische beeldvormingssysteem bepaalt de bovengrens van het effectieve bereik van het volgsysteem.
het mechanische traceerplatform houdt het optische beeldvormingssysteem vast en is verantwoordelijk voor het zodanig manipuleren van het optische beeldvormingssysteem dat het altijd wijst naar het doel dat wordt gevolgd. De dynamiek van het mechanische traceerplatform in combinatie met het optische beeldvormingssysteem bepaalt het vermogen van het Traceersysteem om het slot op een doel te houden dat snel van snelheid verandert.
De tracking computer is verantwoordelijk voor het vastleggen van de beelden van het optische beeldvormingssysteem, het analyseren van de afbeelding om de doelpositie te extraheren en het controleren van het mechanische tracking platform om het doel te volgen. Er zijn verschillende uitdagingen. Eerst moet de trackingcomputer het beeld kunnen vastleggen met een relatief hoge framesnelheid. Dit plaatst een vereiste voor de bandbreedte van de hardware voor het vastleggen van afbeeldingen. De tweede uitdaging is dat de beeldverwerkingssoftware het doelbeeld uit de achtergrond moet kunnen halen en zijn positie moet kunnen berekenen. Verschillende tekstboek beeldverwerking algoritmen zijn ontworpen voor deze taak. Dit probleem kan worden vereenvoudigd als het volgsysteem bepaalde kenmerken kan verwachten die gebruikelijk zijn in alle doelen die het zal volgen. Het volgende probleem is om het traceerplatform te controleren om het doel te volgen. Dit is een typisch besturingssysteem ontwerp probleem in plaats van een uitdaging, waarbij het modelleren van de systeemdynamiek en het ontwerpen van controllers om het te controleren. Dit zal echter een uitdaging worden als het tracking platform waarmee het systeem moet werken niet is ontworpen voor real-time.
de software die dergelijke systemen draait, is ook aangepast voor de overeenkomstige hardwarecomponenten. Een voorbeeld van dergelijke software is OpticTracker, die geautomatiseerde telescopen controleert om bewegende objecten op grote afstanden, zoals vliegtuigen en satellieten, te volgen. Een andere optie is de software SimiShape, die ook hybride kan worden gebruikt in combinatie met markers.