I Что такое технология захвата движения

Инерциальный навигационный датчик, приемник сигналов и система обработки данных составляют систему захвата движения на основе инерциальных датчиков. Датчики положения, носимые на различных ключевых частях тела человека, могут беспроводным способом передавать сигналы положения в систему обработки данных для анализа движений. Эти датчики интегрируют элементы, такие как инерциальные датчики, датчики гравитации, акселерометры, магнитометры и микрогироскопы, для получения информации о положении частей тела. В сочетании с информацией о длине костей и иерархическими связями между ними, система рассчитывает пространственные позиции суставов.

Преимущество:

Недостатки:

‍

• Ограниченная выносливость - время работы аккумулятора после одной зарядки ограничено, что делает его непригодным для продолжительного использования.

• Ограничение движений: Вес самих датчиков и подключение кабелей могут налагать определенные ограничения на исполнение актером.

• Размещая несколько оптических камер под различными углами по всему помещению, можно зафиксировать позиции отражающих маркеров, закрепленных на поверхности тела человека или объекта, вместе с его двигательной позой. В зависимости от характеристик захватываемого объекта или человека, системы оптического захвата движения могут быть разделены на системы без маркеров и с маркерами.

  Первый тип - это захват движения на основе обычного видеоизображения, который извлекает координаты суставов человека в двумерных изображениях, а затем рассчитывает трехмерные пространственные координаты суставов с использованием трехмерного измерения многокамерным видением.

• Второй тип - это система захвата движения на основе инфракрасных камер, которая разделяет информацию о переднем и заднем плане с использованием активных источников тепла, также известная как термический захват движения. Его принцип аналогичен первому типу.

• В общем, системы захвата движения без маркеров все еще сталкиваются с такими проблемами, как низкая точность захвата и искажение движений.

  (2) Принцип оптического захвата движения на основе маркеров:

  a. Деятельность

  Точность отслеживания высокая, и система демонстрирует надежное распознавание. Также она оснащена собственным источником света, что позволяет использовать ее как в помещении, так и на открытом воздухе без ограничений по местоположению.

  Недостатки:

  • Пониженная точность - Угол видимости светодиодных маркеров мал, и оптическая камера для захвата движения обычно включает две камеры для сбора данных на близком расстоянии. Такие узкие базовые конструкции напрямую влияют на точность визуального 3D измерения.

  • Количество людей ограничено — из-за ограничений принципа последовательного кодирования система может вместить только определенное количество маркеров, и обычно не более двух человек могут одновременно участвовать в захвате движения.

  b. Пассивный

  Технология зрелая, с высокой точностью, высокими частотами дискретизации, низкой задержкой и точным позиционированием. Движение происходит без препятствий, а низкая стоимость маркеров позволяет гибко добавлять и размещать их, что делает технологию применимой в подводных условиях.

  Недостатки:

  • Неустойчивость к перекрытию — Если отражающие маркеры полностью закрыты во время движения, это может привести к неправильному выравниванию действия, требуя позднее ручной коррекции данных или использования гибридного свето-инерциального метода для избежания перекрытия.

  Производительность  Инерционный  Безмаркерный  Активно-пассивная  Точность позиционирования  Низкая  Низкая  
  Средняя  Высокая  Частота дискретизации  Высокая  Низкая  Низкая  
  Высокое  Качество данных  Среднее  Низкое  Среднее  Высокое  Способность быстрой захвата  Высокая  Низкая  Низкая  Высокая  Количество захваченных объектов  
  Среднее  Низкое  Среднее  Высокое  Диапазон движений  Большой  Маленький  Средний  Средний  Объекты помех  Ферромагнитное тело  Солнечный свет, источник тепла  Сильный свет   Источник  Солнечный свет  Портативность  Низкая  Высокая  Низкая  Средняя  Применимость  Средняя  Низкая  Средняя  Высокая  

  ② Состав оптических систем захвата движения

  
  

  1. Инфракрасные оптические камеры

  Отражающие маркеры видны как пиксели на изображении камеры, причём центр круглой формы пикселя служит двумерной координатой данной точки. Следовательно, чем более круглая форма пикселя, тем точнее координаты его центральной точки.

  

  Частота кадров, также известная как скорость кадров, относится к количеству обновлений кадров в секунду, что является показателем количества обновлений графического процессора в секунду. Обычно это значение обозначается в кадрах в секунду (fps) или герцах (Hz). Чем выше частота кадров оптической камеры, тем больше информации об изображении захватывается, что означает более высокую точность пространственных данных в 3D захваченного объекта или человека и более плавное движение.

  (3) Поле зрения

• Тип объектива

• Диапазон поля зрения
  Ближний	Объектив без широкого угла	Узкий

  ② Процесс шитья разложен на основе изменений в состоянии контакта инструмента с тканью, разбивая полную демонстрацию на функционально независимые примитивы действий шитья.

  

  3.включает программное обеспечение для работы и анализа данных системы захвата движений, коммутаторы PoE и аксессуары, такие как устройства крепления.

  III Сценарии применения

  .Робототехника и инженерное направление 

• Инфракрасные оптические системы захвата движений часто используются как надежные методы позиционирования в помещениях, обеспечивая высокоточную информацию о пространственном положении в 3D с низкой задержкой для различных интеллектуальных агентов, таких как дроны, транспортные средства, мобильные роботы и роботизированные манипуляторы. Они также подтверждают точность истинных данных для машинного обучения.

• Кейс-стади: Автономное преодоление препятствий роем беспилотных транспортных средств.

• .Области кинематографии, компьютерной графики и игровой индустрии

  Кейс-стади: Производство игр – захват движений в баскетболе

  .Виртуальный ведущий и прямая трансляция

  Пример: Применение виртуальной прямой трансляции Vtuber

  В обучении на основе имитации получение демонстрационных данных (траекторий движения) является основой для обучения моделей. Существует три основных метода сбора демонстрационных данных в исследованиях:

  Клиент: Северо-Восточный педагогический университет, факультет физического воспитания

  5. Направление виртуальной реальности