Осваивая Движение:
Основы раскрыты

Оптические системы захвата движения используют инфракрасные оптические камеры в качестве основного продукта для захвата 3D пространственных координат отражающих маркеров на поверхности расположенного объекта. Точность данных может достигать субмиллиметровых уровней, что делает это высокоточным решением для позиционирования в закрытых помещениях.

В различных практических приложениях необходимо получать ряд типов данных, включая скорость, ускорение и шесть степеней свободы в ориентации. Эти данные вычисляются на основе сырых данных позиционирования, полученных системой. Поэтому понимание критических факторов, влияющих на точность данных от оптических систем захвата движений, является необходимым.

1 Разрешение камеры

Отраженные маркеры, зафиксированные в поле зрения камеры, представлены в виде пикселей, при этом центральная точка каждого маркера извлекается в виде пиксельного изображения для получения его двухмерных координат. Чем более круглой является форма точки в поле зрения камеры, тем более точно будет извлеченная центральная координата.

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

Таким образом, по сравнению с камерой с разрешением 1,3 мегапикселя, камера с разрешением 12 мегапикселей будет захватывать данные с большей точностью при других равных условиях.

Камера FOV (угол обзора)

Линзы можно классифицировать на широкоугольные и неширокоугольные типы. По сравнению с неширокоугольными линзами, широкоугольные линзы обеспечивают более широкий угол зрения, но имеют более короткий визуальный диапазон, в то время как неширокоугольные линзы располагают более узким углом зрения, но длинным визуальным диапазоном.

Как показано на рисунке, по сравнению с узким полем зрения неширокоугольного объектива справа, поле зрения широкоугольного объектива слева шире. Однако отражающий маркер занимает меньше пикселей, что приводит к более низкой точности данных по сравнению с правым объективом.

NOKOV является ведущим поставщиком систем захвата движения, в настоящее время активно сотрудничая с несколькими университетами в области биомиметических аппаратов с колеблющимися крыльями.

3 Калибровка системы качества

Критической целью калибровки оптической системы захвата движения является определение относительных положений между каждой камерой, установление связи между системой координат камер и глобальной системой координат. Это подготовительный этап для получения 3D координатных данных. Стандартизация процедур калибровки в процессе обучения системы захвата движения напрямую влияет на конечный результат сбора данных.

4 Количество камер

В оптической системе захвата движения каждая камера фиксирует отражающий маркер, чтобы получить двумерную координату. Данные 2D координат, собранные несколькими камерами, в сочетании с маркерами на каждой камере и глобальной системой координат, обрабатываются для получения трехмерных координат точек.

Чем больше камер, смотрящих на одну и ту же точку, тем больше двумерных координатных данных на различных плоскостях получаем, и тем точнее становятся 3D координатные данные точки, когда плоскости камер пересекаются. Однако, когда количество камер, наблюдающих за одной и той же точкой, недостаточно, это может даже привести к потере точек. Поэтому, чем больше камер, тем выше точность и стабильность полученных данных.