Система захвата движений по сути является системой позиционирования, которая обычно требует размещения устройств отслеживания на целевом объекте.  Системы захвата движений на основе инфракрасной оптики в основном состоят из оптических камер, программного обеспечения для захвата движений, отражающих маркеров, коммутаторов POE и различных аксессуаров.  Отражающие маркеры (маркерные точки) представляют собой особый вид сферы, размещаемой на целевом объекте.

Системы захвата движения на основе инфракрасных оптических принципов делятся на активные и пассивные типы.Одно из отличий между ними заключается в отражающих маркерах.Активные маркеры должны быть подключены к источнику питания для активной эмиссии света, что позволяет оптическим камерам фиксировать их пространственное положение.В отличие от этого, отражающие маркеры в пассивных оптических системах представляют собой маленькие сферы, покрытые отражающим материалом, которые не требуют источника питания, проводки или внутренних электронных компонентов.Эти сферы закрепляются на поверхности захватываемого объекта и отражают инфракрасный свет, испускаемый объективом камеры.Отраженный свет затем принимается матрицей датчиков на нескольких камерах для определения 3D координат центра сфер.В данной статье будут представлены отражающие маркеры (точки маркеров), используемые в пассивных оптических системах захвата движения.

Различные типы отражающих маркеров (маркеры) адаптированы для разных сценариев применения.Например, маленькие объекты требуют маленьких маркеров, в то время как для гладких поверхностей необходимы маркеры с двусторонней клеевой основой для крепления.

Размеры и методы крепления отражающих маркеров (точек маркеров)

Размер

Размер отражающих маркеров обычно выбирается в зависимости от типа и размера объекта, движения которого фиксируются.Для захвата движений всего тела человека обычно используются маркеры диаметром 12-15 мм.Для фиксации мелких движений рук, ног или лица человека часто используются меньшие маркеры диаметром менее 8 мм.В области автоматизации для внутреннего позиционирования и захвата позиции многокомпонентных систем, таких как дроны и роботы, типично используются маркеры размером от 8 до 12 мм.Кроме того, если сцена захвата и объекты относительно крупные, используются маркеры с диаметром более 15 мм.

Постоянный метод

Для обеспечения нормального использования системы отражающие маркеры (точки маркеров) должны быть надежно закреплены на поверхности захватываемых объектов.Маркеры в основном закрепляются с использованием баз с крючками, плоских баз и методов без базы.

База на липучке: Это относится к методу крепления из нейлона, где используется липучка (похожая на Velcro) с клейкой основой для крепления датчика к поверхности измеряемого объекта.

Плоские основания: Обычно для крепления основания к твердой и гладкой поверхности испытуемого объекта или для фиксации тонких движений человеческого тела используется двусторонний клейкий скотч.

Безосновные: Отражающие маркеры (точки маркеров) непосредственно крепятся к поверхностям механических конструкций, акриловых панелей, углеродистых стержней и других материалов с использованием винтов, горячего клея и аналогичных методов.

Отражающие маркеры (точки маркеров) Размещение маркеров

Существует несколько важных аспектов при использовании отражающих маркеров (точек маркеров):

① Для того чтобы система могла создать модель твердого тела или многокомпонентную модель твердого тела для захваченного объекта, на поверхности объекта должно быть размещено не менее трех отражающих маркеров (точек маркеров) для определения модели и получения её трехмерных координат.

② Два отражающих маркера (точки маркеров) не должны размещаться слишком близко друг к другу, так как это может привести к неправильному распознаванию системой.

③ Отражающие маркеры (точки маркеров) должны быть расположены в нелинейном, несимметричном порядке, чтобы система могла правильно определить их ориентацию и различать соответствующие движения.

В различных областях применения, таких как позиционирование в помещении для роботов и дронов, захват движения для спецэффектов в кино и на телевидении, тренировки в больших пространствах виртуальной реальности и анализ походки человека, существуют разные методы крепления маркеров.

Область анализа движения

Обычно используются специализированные шаблоны для разметки человеческого тела, такие как модель Хелен Хейес, где отражающие маркеры (точки маркеров) размещаются в фиксированных позициях на коже или на плотно прилегающей одежде.

Производство фильмов и анимации

Маркеры обычно крепятся к телу с помощью костюмов для захвата движения, и общее количество маркеров на теле обычно составляет 50 или более отражающих маркеров (точки маркеров). На каждом сегменте конечности закрепляют от 3 до 5 маркеров, размещая их на суставах на костных ориентирах и в центре сегментов конечностей, чтобы обеспечить стабильность и плавность захвата движений без препятствий для маркеров во время движения.