光學(xué)系統(tǒng)

標(biāo)記點設(shè)置

? 主動式標(biāo)記點：一般內(nèi)置發(fā)光元件，如LED，能主動發(fā)出特定波長的光，可通過控制發(fā)光頻率等方式進(jìn)行編碼，便于系統(tǒng)識別。

? 被動式標(biāo)記點：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)出的光反射回攝像機(jī)，易于與背景區(qū)分。

? 確定參數(shù)：需對攝像機(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，根據(jù)特征點的圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，計算出攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)。

? 布置攝像機(jī)：根據(jù)捕捉場景和精度需求，在被捕捉物體周圍合理布置多個攝像機(jī)，確保物體運(yùn)動時標(biāo)記點能被多個攝像機(jī)同時拍攝到。

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

? 特征提?。簩Σ杉膱D像進(jìn)行處理，利用圖像處理算法提取標(biāo)記點的圖像坐標(biāo)，如采用閾值分割、邊緣檢測、形態(tài)學(xué)操作等方法，將標(biāo)記點從背景中分離出來，再通過質(zhì)心計算等方法確定標(biāo)記點的精確位置。

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

? 三維重建：根據(jù)多個攝像機(jī)拍攝到的標(biāo)記點的圖像坐標(biāo)及攝像機(jī)的標(biāo)定參數(shù)，采用三角測量等方法計算標(biāo)記點的三維坐標(biāo)，進(jìn)而得到標(biāo)記點在空間中的運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)對物體運(yùn)動的捕捉。

數(shù)據(jù)輸出與應(yīng)用

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

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