光學(xué)系統(tǒng)

標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置

? 主動(dòng)式標(biāo)記點(diǎn)：一般內(nèi)置發(fā)光元件，如LED，能主動(dòng)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光,，可通過(guò)控制發(fā)光頻率等方式進(jìn)行編碼,，便于系統(tǒng)識(shí)別。

? 被動(dòng)式標(biāo)記點(diǎn)：自身不發(fā)光,，靠反射外部光源工作,，通常是表面反射率高的球形或圓形，能將攝像機(jī)發(fā)出的光反射回?cái)z像機(jī),，易于與背景區(qū)分,。

? 確定參數(shù)：需對(duì)攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。內(nèi)部參數(shù)包括焦距,、主點(diǎn)位置,、鏡頭畸變系數(shù)等；外部參數(shù)指攝像機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài),，如平移向量和旋轉(zhuǎn)矩陣,。

? 常用方法：常使用張正友標(biāo)定法等，通過(guò)拍攝已知尺寸和形狀的標(biāo)定板圖像,，利用圖像處理算法提取標(biāo)定板上的特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，計(jì)算出攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù),。

? 布置攝像機(jī)：根據(jù)捕捉場(chǎng)景和精度需求，在被捕捉物體周圍合理布置多個(gè)攝像機(jī),，確保物體運(yùn)動(dòng)時(shí)標(biāo)記點(diǎn)能被多個(gè)攝像機(jī)同時(shí)拍攝到,。

? 采集圖像：攝像機(jī)以一定幀率連續(xù)拍攝包含標(biāo)記點(diǎn)的物體運(yùn)動(dòng)圖像，幀率越高,，捕捉運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)越準(zhǔn)確,，如高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景常需100fps以上幀率。

? 特征提?。簩?duì)采集的圖像進(jìn)行處理,，利用圖像處理算法提取標(biāo)記點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，如采用閾值分割,、邊緣檢測(cè),、形態(tài)學(xué)操作等方法，將標(biāo)記點(diǎn)從背景中分離出來(lái),，再通過(guò)質(zhì)心計(jì)算等方法確定標(biāo)記點(diǎn)的精確位置,。

? 立體匹配：針對(duì)不同攝像機(jī)拍攝到的同一標(biāo)記點(diǎn)圖像，通過(guò)立體匹配算法找到它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，如基于特征的匹配算法,，先提取標(biāo)記點(diǎn)的特征描述子，再通過(guò)計(jì)算特征描述子的相似度來(lái)確定對(duì)應(yīng)關(guān)系。

? 三維重建：根據(jù)多個(gè)攝像機(jī)拍攝到的標(biāo)記點(diǎn)的圖像坐標(biāo)及攝像機(jī)的標(biāo)定參數(shù),，采用三角測(cè)量等方法計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo),，進(jìn)而得到標(biāo)記點(diǎn)在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的捕捉,。

數(shù)據(jù)輸出與應(yīng)用

? 輸出數(shù)據(jù)：將處理后的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以特定格式輸出,，如C3D、BVH等格式,，便于導(dǎo)入到動(dòng)畫制作軟件,、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件等中。

? 應(yīng)用領(lǐng)域：在影視制作中,，可為角色動(dòng)畫制作提供真實(shí)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),；在游戲開發(fā)中，能實(shí)現(xiàn)更逼真的角色動(dòng)作,；在體育訓(xùn)練里,，可幫助運(yùn)動(dòng)員分析動(dòng)作，提升訓(xùn)練效果,。