光學系統(tǒng)

標記點設置

? 主動式標記點：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)光頻率等方式進行編碼，便于系統(tǒng)識別。

? 被動式標記點：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，能將攝像機發(fā)出的光反射回攝像機，易于與背景區(qū)分。

? 確定參數(shù)：需對攝像機的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進行標定。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)指攝像機在世界坐標系中的位置和姿態(tài)，如平移向量和旋轉(zhuǎn)矩陣。

? 常用方法：常使用張正友標定法等，通過拍攝已知尺寸和形狀的標定板圖像，利用圖像處理算法提取標定板上的特征點，根據(jù)特征點的圖像坐標和世界坐標的對應關系，計算出攝像機的內(nèi)外參數(shù)。

? 布置攝像機：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，確保物體運動時標記點能被多個攝像機同時拍攝到。

? 采集圖像：攝像機以一定幀率連續(xù)拍攝包含標記點的物體運動圖像，幀率越高，捕捉運動細節(jié)越準確，如高速運動場景常需100fps以上幀率。

? 特征提取：對采集的圖像進行處理，利用圖像處理算法提取標記點的圖像坐標，如采用閾值分割、邊緣檢測、形態(tài)學操作等方法，將標記點從背景中分離出來，再通過質(zhì)心計算等方法確定標記點的精確位置。

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

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

數(shù)據(jù)輸出與應用

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

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