Осваивая Движение:
Основы раскрыты

Оптические системы захвата движения используют инфракрасные оптические камеры в качестве основного продукта для захвата трехмерных пространственных координат отражающих маркеров на поверхности локализуемого объекта. Точность данных может достигать субмиллиметровых уровней, что делает их высокоточным решением для позиционирования в помещении.

В различных практических применениях необходимо получать ряд типов данных, включая скорость, ускорение и шесть степеней свободы в ориентации. Эти данные вычисляются из исходных данных позиционирования, захваченных системой. Поэтому понимание ключевых факторов, влияющих на точность данных оптических систем захвата движения, является важным.

1 Разрешение камеры

Отраженные маркеры, захваченные в поле зрения камеры, представлены в виде пикселей, причем центральная точка каждого маркера извлекается как пиксельное изображение для получения его двумерных координат. Чем более круглой является форма точки в поле зрения камеры, тем точнее будет извлеченная координата ее центра.

Как показано на рисунке, камера с высоким разрешением захватывает отражающие маркеры большим количеством пикселей, что делает форму пикселей более круглой по сравнению с камерой с низким разрешением, позволяя более точно извлекать центральные точки пиксельных форм.

Поэтому по сравнению с камерой с разрешением 1,3 мегапикселя, камера с разрешением 12 мегапикселей захватит данные с более высокой точностью при прочих равных условиях.

Угол обзора камеры (FOV)

Объективы можно разделить на широкоугольные и неширокоугольные типы. По сравнению с неширокоугольными объективами, широкоугольные объективы имеют более широкий угол обзора, но меньшую дальность видимости, тогда как неширокоугольные объективы имеют более узкий угол обзора, но большую дальность видимости.

Как показано на рисунке, по сравнению с узким углом обзора неширокоугольного объектива справа, угол обзора широкоугольного объектива слева шире. Однако отражающий маркер занимает меньше пикселей, что приводит к снижению точности данных по сравнению с правым объективом.

NOKOV является ведущим поставщиком систем захвата движения и в настоящее время активно сотрудничает с несколькими университетами в области бионических аппаратов с машущими крыльями.

3 Качество калибровки системы

Одной из ключевых целей калибровки оптической системы захвата движения является определение относительных положений между каждой камерой, установление связи между системой координат камеры и глобальной системой координат. Это подготовительный этап для получения трехмерных координатных данных. Стандартизация процедур калибровки во время процесса обучения системы захвата движения напрямую влияет на конечный результат сбора данных.

4 Количество камер

В оптической системе захвата движения каждая камера захватывает отражающий маркер для получения двумерных координат. Двухмерные координатные данные, собранные несколькими камерами, в сочетании с маркерами на каждой камере и глобальной системой координат, вычисляются для вывода трехмерных координатных данных точек.

Чем больше камер наблюдают одну и ту же точку, тем больше двухмерных координатных данных на разных плоскостях получается, и тем точнее становятся трехмерные координатные данные точки по мере пересечения плоскостей камер. Однако, когда количество камер, наблюдающих одну и ту же точку, недостаточно, это может даже привести к потере точек. Поэтому чем больше камер, тем выше точность и стабильность получаемых данных.