wykorzystują dane przechwycone z czujników Obrazu do triangulacji pozycji 3D obiektu między dwiema lub więcej kamerami skalibrowanymi w celu zapewnienia nakładających się projekcji. Akwizycja danych jest tradycyjnie realizowana za pomocą specjalnych znaczników dołączonych do aktora; jednak nowsze systemy są w stanie generować dokładne dane poprzez śledzenie cech powierzchni zidentyfikowanych dynamicznie dla każdego konkretnego obiektu. Śledzenie dużej liczby wykonawców lub rozszerzanie obszaru przechwytywania odbywa się poprzez dodanie większej liczby kamer. Systemy te wytwarzają dane z trzema stopniami swobody dla każdego markera, a informacje obrotowe muszą być wywnioskowane ze względnej orientacji trzech lub więcej markerów; na przykład markery barku, łokcia i nadgarstka zapewniające Kąt łokcia. Nowsze systemy hybrydowe łączą czujniki inercyjne z czujnikami optycznymi, aby zmniejszyć niedrożność, zwiększyć liczbę użytkowników i poprawić zdolność śledzenia bez konieczności ręcznego czyszczenia danych.
pasywne markeryedit
pasywne systemy optyczne wykorzystują znaczniki pokryte materiałem odblaskowym do odbijania światła generowanego w pobliżu obiektywu kamery. Próg kamery można regulować, aby tylko jasne markery odblaskowe były próbkowane, ignorując skórę i tkaninę.
centroid markera jest szacowany jako pozycja w dwuwymiarowym obrazie, który jest przechwytywany. Wartość skali szarości każdego piksela może być użyta do zapewnienia dokładności subpikseli poprzez znalezienie centroidu Gaussa.
obiekt ze znacznikami przymocowanymi w znanych pozycjach służy do kalibracji kamer i uzyskiwania ich pozycji oraz mierzenia zniekształceń obiektywu każdej kamery. Jeśli dwie skalibrowane kamery widzą znacznik, można uzyskać trójwymiarową poprawkę. Zazwyczaj system składa się z około 2 do 48 kamer. Systemy ponad trzystu kamer istnieją, aby ograniczyć wymianę znaczników. Dodatkowe kamery są wymagane do pełnego pokrycia wokół fotografowanego obiektu i wielu obiektów.
dostawcy mają oprogramowanie ograniczające, aby zmniejszyć problem zamiany znaczników, ponieważ wszystkie pasywne znaczniki wydają się identyczne. W przeciwieństwie do aktywnych systemów markerowych i systemów magnetycznych, systemy pasywne nie wymagają od użytkownika noszenia przewodów lub sprzętu elektronicznego. Zamiast tego setki gumowych kulek są przymocowane taśmą odblaskową, którą należy okresowo wymieniać. Markery są zwykle przymocowane bezpośrednio do skóry (jak w biomechanice) lub są zapinane na rzepy do wykonawcy noszącego kombinezon z elastanu/Lycry zaprojektowanego specjalnie do przechwytywania ruchu. Ten typ systemu może przechwytywać dużą liczbę znaczników z szybkością klatek zwykle około 120 do 160 fps, chociaż obniżając rozdzielczość i śledząc mniejszy obszar zainteresowania, mogą śledzić nawet 10000 fps.
aktywny markerEdit
aktywne systemy optyczne triangulują pozycje, bardzo szybko oświetlając jedną diodę LED na raz lub wiele diod LED z oprogramowaniem do ich identyfikacji na podstawie ich względne pozycje, nieco podobne do nawigacji niebiańskiej. Zamiast odbijać światło z powrotem, które jest generowane zewnętrznie, same znaczniki są zasilane do emitowania własnego światła. Ponieważ odwrotne prawo kwadratowe zapewnia jedną czwartą mocy przy dwukrotnej odległości, może to zwiększyć odległość i objętość do przechwycenia. Umożliwia to również wysoki stosunek sygnału do szumu, co skutkuje bardzo niskim jitterem znacznika i wysoką rozdzielczością pomiaru (często do 0,1 mm w ramach skalibrowanej głośności).
serial Stargate SG1 produkował odcinki z wykorzystaniem aktywnego systemu optycznego dla efektów specjalnych, pozwalającego aktorowi na poruszanie się po rekwizytach, które utrudniałyby przechwytywanie ruchu innym nieaktywnym systemom optycznym.
ILM użył aktywnych markerów w Van Helsing, aby umożliwić uchwycenie latających narzeczonych Draculi na bardzo dużych zestawach, podobnie jak użycie aktywnych markerów Weta w Rise of the Planet of the Apes. Moc każdego znacznika może być dostarczana sekwencyjnie w fazie, dzięki systemowi przechwytywania zapewniającemu unikalną identyfikację każdego znacznika dla danej klatki przechwytywania kosztem uzyskanej liczby klatek na sekundę. Możliwość identyfikacji każdego znacznika w ten sposób jest przydatna w aplikacjach w czasie rzeczywistym. Alternatywną metodą identyfikacji markerów jest zrobienie tego algorytmicznie, wymagające dodatkowego przetwarzania danych.
istnieje również możliwość znalezienia pozycji za pomocą kolorowych znaczników LED. W systemach tych każdy kolor jest przypisany do określonego punktu ciała.
jednym z najwcześniejszych aktywnych systemów markerowych w latach 80.był Hybrydowy pasywno-aktywny system mocap z obrotowymi lusterkami i kolorowymi znakami odblaskowymi ze szkła, wykorzystujący zamaskowane detektory liniowe.
czas modulowany aktywny markerEdit
aktywne systemy znaczników można dodatkowo udoskonalić poprzez włączenie jednego znacznika na raz lub śledzenie wielu znaczników w czasie i modulowanie amplitudy lub szerokości impulsu w celu uzyskania identyfikatora znacznika. 12-megapikselowa rozdzielczość przestrzenna modulowane systemy wykazują bardziej subtelne ruchy niż 4-megapikselowe systemy optyczne, mając zarówno wyższą rozdzielczość przestrzenną, jak i czasową. Reżyserzy mogą oglądać występy aktorów w czasie rzeczywistym i oglądać wyniki na postaci CG opartej na motion capture. Unikalne identyfikatory znaczników zmniejszają czas realizacji, eliminując zamianę znaczników i zapewniając znacznie czystsze dane niż inne technologie. Diody LED z wbudowanym przetwarzaniem i synchronizacją radiową umożliwiają rejestrowanie ruchu na zewnątrz w bezpośrednim świetle słonecznym, jednocześnie rejestrując od 120 do 960 klatek na sekundę dzięki szybkiej elektronicznej migawce. Komputerowe przetwarzanie modulowanych identyfikatorów pozwala na mniejsze czyszczenie rąk lub filtrowanie wyników w celu obniżenia kosztów operacyjnych. Ta wyższa dokładność i rozdzielczość wymaga więcej przetwarzania niż technologie pasywne, ale dodatkowe przetwarzanie odbywa się w kamerze, aby poprawić rozdzielczość za pomocą przetwarzania subpikselowego lub centroidowego, zapewniając zarówno wysoką rozdzielczość, jak i dużą szybkość. Te systemy przechwytywania ruchu są zazwyczaj $ 20,000 dla ośmiu kamer, 12 megapikselowa rozdzielczość przestrzenna 120 Hertz systemu z jednym aktorem.
pół pasywny niezauważalny markerEdit
można odwrócić tradycyjne podejście oparte na szybkich kamerach. Systemy takie jak Prakash wykorzystują niedrogie Projektory multi-LED high speed. Specjalnie zbudowane Multi-LED projektory IR optycznie kodują przestrzeń. Zamiast znaczników odblaskowych lub aktywnych diod emitujących światło (LED), system wykorzystuje światłoczułe znaczniki znaczników do dekodowania sygnałów optycznych. Dołączając znaczniki z czujnikami fotograficznymi do punktów sceny, znaczniki mogą obliczać nie tylko własne lokalizacje każdego punktu, ale także własną orientację, oświetlenie incydentalne i współczynnik odbicia.
te znaczniki śledzenia działają w naturalnych warunkach oświetleniowych i mogą być niezauważalnie osadzone w stroju lub innych obiektach. System obsługuje nieograniczoną liczbę tagów w scenie, z których każdy tag jest jednoznacznie identyfikowany, aby wyeliminować problemy z ponownym pozyskiwaniem znaczników. Ponieważ system eliminuje szybką kamerę i odpowiedni szybki strumień obrazu, wymaga znacznie mniejszej przepustowości danych. Znaczniki zawierają również dane dotyczące oświetlenia incydentalnego, które można wykorzystać do dopasowania oświetlenia sceny podczas wstawiania elementów syntetycznych. Technika ta wydaje się idealna do przechwytywania ruchu na planie lub nadawania wirtualnych zestawów w czasie rzeczywistym, ale nie została jeszcze udowodniona.
podwodny system Motion captureedit
Technologia Motion capture jest dostępna dla badaczy i naukowców od kilku dekad, co dało nowy wgląd w wiele dziedzin.
Kamery Podwodneedytuj
istotna część systemu, Kamera Podwodna, ma wodoodporną obudowę. Obudowa ma wykończenie odporne na korozję i chlor, co czyni ją idealną do stosowania w basenach i basenach. Istnieją dwa rodzaje kamer. Przemysłowe Kamery szybkoobrotowe mogą być również używane jako kamery na podczerwień. Kamery podwodne na podczerwień są wyposażone w cyan Light stroboskop zamiast typowego światła IR – dla minimalnego opadania pod wodą, a Kamery szybkobieżne stożek ze światłem LED lub z opcją przetwarzania obrazu.
pomiar objętościedit
Kamera Podwodna zazwyczaj może mierzyć 15-20 metrów w zależności od jakości wody, kamery i rodzaju zastosowanego znacznika. Nic dziwnego, że najlepszy zasięg osiąga się, gdy woda jest czysta i jak zawsze, objętość pomiaru zależy również od liczby kamer. Szereg podwodnych markerów jest dostępnych dla różnych okoliczności.
TailoredEdit
różne baseny wymagają różnych mocowań i osprzętu. Dlatego wszystkie podwodne systemy przechwytywania ruchu są wyjątkowo dostosowane do każdej konkretnej raty basenu. W przypadku kamer umieszczonych na środku basenu przewidziane są specjalnie zaprojektowane statywy, wykorzystujące przyssawki.
MarkerlessEdit
pojawiające się techniki i badania w zakresie widzenia komputerowego prowadzą do szybkiego rozwoju podejścia markerless do przechwytywania ruchu. Systemy bez markerów, takie jak te opracowane na Uniwersytecie Stanforda, Uniwersytecie Maryland, MIT i Instytucie Maxa Plancka, nie wymagają od osób noszących specjalny sprzęt do śledzenia. Specjalne algorytmy komputerowe są zaprojektowane tak, aby umożliwić systemowi analizę wielu strumieni wejściowych optycznych i identyfikację form ludzkich, dzieląc je na części składowe do śledzenia. ESC entertainment, spółka zależna Warner Brothers Pictures, stworzona specjalnie w celu umożliwienia wirtualnej Kinematografii, w tym fotorealistycznych cyfrowych sobowtórów do filmowania filmów Matrix Reloaded i Matrix Revolutions, wykorzystała technikę zwaną Universal Capture, która wykorzystywała konfigurację 7 kamer i śledzenie przepływu optycznego wszystkich pikseli na wszystkich płaszczyznach 2D kamer do rejestrowania ruchu, gestów i wyrazu twarzy, co prowadziło do fotorealistycznych wyników.
tradycyjne systemyedit
tradycyjnie markerless optyczne śledzenie ruchu służy do śledzenia różnych obiektów, w tym samolotów, pojazdów nośnych, rakiet i satelitów. Wiele z takich zastosowań optycznego śledzenia ruchu występuje na zewnątrz, co wymaga różnych konfiguracji obiektywów i kamer. W ten sposób obrazy śledzonego celu o wysokiej rozdzielczości mogą dostarczyć więcej informacji niż tylko dane o ruchu. Obraz uzyskany z systemu śledzenia dalekiego zasięgu NASA podczas śmiertelnego startu wahadłowca Challenger dostarczył kluczowych dowodów na przyczynę wypadku. Optyczne systemy śledzenia są również używane do identyfikacji znanych statków kosmicznych i śmieci kosmicznych, pomimo faktu, że ma on wadę w porównaniu z radarem, ponieważ obiekty muszą odbijać lub emitować wystarczające światło.
optyczny system śledzenia składa się zazwyczaj z trzech podsystemów: optycznego systemu obrazowania, mechanicznej platformy śledzenia i komputera śledzenia.
optyczny system obrazowania jest odpowiedzialny za konwersję światła z obszaru docelowego na obraz cyfrowy, który komputer śledzący może przetwarzać. W zależności od konstrukcji optycznego systemu śledzenia, optyczny system obrazowania może się różnić od tak prostego jak standardowy aparat cyfrowy do tak wyspecjalizowanego jak teleskop astronomiczny na szczycie góry. Specyfikacja optycznego systemu obrazowania określa górną granicę efektywnego zasięgu systemu śledzenia.
mechaniczna platforma śledzenia posiada optyczny system obrazowania i jest odpowiedzialna za manipulowanie optycznym systemem obrazowania w taki sposób, że zawsze wskazuje na śledzony cel. Dynamika mechanicznej platformy śledzenia w połączeniu z optycznym systemem obrazowania określa zdolność systemu śledzenia do utrzymywania blokady celu, który szybko zmienia prędkość.
komputer śledzący jest odpowiedzialny za przechwytywanie obrazów z optycznego systemu obrazowania, analizowanie obrazu w celu wyodrębnienia pozycji docelowej i kontrolowanie mechanicznej platformy śledzącej, aby podążać za celem. Jest kilka wyzwań. Po pierwsze komputer śledzący musi być w stanie uchwycić obraz ze stosunkowo dużą liczbą klatek na sekundę. Oznacza to wymóg dotyczący przepustowości sprzętu do przechwytywania obrazu. Drugim wyzwaniem jest to, że oprogramowanie do przetwarzania obrazu musi być w stanie wyodrębnić obraz docelowy z jego tła i obliczyć jego pozycję. Do tego zadania zaprojektowano kilka podręcznikowych algorytmów przetwarzania obrazu. Problem ten można uprościć, jeśli system śledzenia może oczekiwać pewnych cech wspólnych dla wszystkich celów, które będzie śledził. Następnym problemem jest kontrolowanie platformy śledzącej, aby podążać za celem. Jest to typowy problem projektowania systemu sterowania, a nie wyzwanie, które obejmuje modelowanie dynamiki systemu i projektowanie sterowników do sterowania nim. Stanie się to jednak wyzwaniem, jeśli platforma śledzenia, z którą musi współpracować system, nie zostanie zaprojektowana do pracy w czasie rzeczywistym.
oprogramowanie, które uruchamia takie systemy, jest również dostosowane do odpowiednich komponentów sprzętowych. Jednym z przykładów takiego oprogramowania jest OpticTracker, który steruje skomputeryzowanymi teleskopami do śledzenia poruszających się obiektów na duże odległości, takich jak samoloty i satelity. Inną opcją jest oprogramowanie SimiShape, które może być również używane hybrydowe w połączeniu z markerami.