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通过优化的系统设置,动作捕捉系统能够从中小型捕捉量获得极其精确的跟踪数据。本快速入门指南包括有关精确捕获系统设置的一般提示和建议以及要记住的重要注意事项。该页面还介绍了Motive中的一些精确验证方法。有关更一般的说明,请参阅快速入门指南:入门或相应的工作流程页面。

剩余价值


在详细介绍使用OptiTrack系统进行精确跟踪之前,让我们先简要介绍一下剩余价值,这是监控系统精度的关键 重建输出。该残留值重建标记时值是平均值偏移距离,以毫米,会聚光线之间; 因此表明重建的准确性。较小的残余值意味着跟踪的光线更精确地会聚并实现更精确的3D重建。跟踪良好的标记将具有亚毫米平均残差值。在Motive中,可容忍的剩余距离是从“应用程序设置”面板下的Reconstruction Settings 中定义的。

在实时模式或2D Mode捕获数据中选择一个或多个标记时,相应的平均残差值将显示在位于Motive右下角的Status Panel上。

  • 多个跟踪光线有助于3D重建。
  • 多条光线会聚点的残余偏移。
  • 捕获量


    首先,优化捕获量以获得最精确和准确的跟踪结果。在设置系统和记录捕获时避免使用填充区域。清除捕获量周围的任何障碍物或绊倒危险。对设置的物理影响会使校准质量失真,尤其是在以亚毫米级精度进行跟踪时,这可能是至关重要的。最后,为获得最佳结果,请定期重新校准捕获量。

    红外黑色背景对象

    运动捕捉相机检测反射的红外光。因此,在体积中具有其他反射物体将负面地改变结果,这对于精确跟踪应用尤其重要。如果可能,请将背景对象设置为IR黑色且不反光。在深色背景中捕捉可在明暗像素之间提供清晰的对比度,在白色背景中可能无法区分。

    图像显示标记的清晰(左)和不太清晰(右)的图像,其质心计算可能已被来自背景的外来亮像素损害。

    相机放置


    • 捕获多个独特的优势可以在所有坐标轴上测量更准确的位置
    • 摄像机放置在一立方米体积的圆顶布置中。

    优化的相机放置技术将大大提高跟踪结果和测量精度。以下指南重点介绍了小音量跟踪的重要设置说明。有关常规系统设置的更多详细信息,请阅读Hardware Setup页面。

    安装位置

    对于精确跟踪,通过将摄像机放置在球形或圆顶形摄像机布置中更靠近目标物体(需要调整焦点),将获得更好的结果,如右图所示。只有当摄像机有助于从各种不同位置进行计算时,才能获得所有尺寸(X,Y和Z轴)的良好位置数据。每个独特的优势都会增加额外的数据。

    安全地安装

    为获得最准确的结果,摄像机应完全固定,牢固地固定在桁架系统或极其坚硬的物体上。安装结构的任何轻微变形或波动都可能影响亚毫米跟踪应用中的结果。小型桁架系统是设置的理想选择。当安装到连接到墙壁的速度导轨上时要格外小心,因为建筑物在炎热的天气可能会波动。
  • 曼富图钳用于安装摄像头。
  • 使用夹具将相机安装到桁架结构上。
  • 聚焦和瞄准


    用不同的相机焦点捕获的标记的灰度图像

    F-stop

    增加f制光圈更高(更小的孔径)来获得更大的景深。增加景深将捕获的大部分体积内焦距将使测量更加一致的整个体积。

    目标和焦点

    特别是对于特写拍摄,应精确调整相机瞄准和焦距。将摄像机对准捕获体积的中心。通过放大Motive中的标记来优化相机焦距,并旋转相机上的焦点旋钮,直到捕获最小的标记,并获得最清晰的图像对比度。要从摄像机视图放大和缩小,请将鼠标光标放在Motive中的2D camera preview窗口上,然后使用鼠标滚动。

    有关更多信息,请阅读Aiming and Focusing工作流程页面。

    动机设置


    以下部分介绍了需要针对精度跟踪进行优化的关键配置设置。

    相机设置

    使用Devices paneProperties pane配置摄像机设置,这两个窗格都可以在Motive中的view tab下打开。

    设置 描述
    获得 1: 低(短程) 将所有摄像机的增益设置设为低。较高的增益设置会放大图像中的噪声。
    帧率 最大FPS 将系统帧速率(FPS)设置为其最大值。如果您希望使用较慢的帧速率,请在校准期间使用最大帧速率,并将其调低以进行实际录制。
    阈值(THR) 200 不要打扰更改阈值(THR)或LED值,将它们保持为默认设置。值EXP和LED已链接,因此仅更改EXP设置以获得更亮的图像。如果您将EXP高于250,请确保标记速度过慢以避免模糊标记。
    红外LED 15
    曝光(EXP) 最稳定 对于精确捕获,并不总是需要将相机曝光设置为其最低值。相反,应配置曝光设置,以便重建最稳定。放大标记并在更改曝光设置时检查抖动,并使用提供最稳定重建的曝光值。后面的部分将介绍如何检查重建和跟踪质量。现在,将此数字设置为尽可能低,同时保持跟踪而不会丢失反射的对比度。

    实时重建设置

    可以在application settings面板下配置实时重建设置。这些设置确定将哪些数据重建为3D数据,并且在需要时,您可以调整过滤器阈值以防止任何不准确的数据重建。阅读application settings页面,了解有关每个设置的详细信息 对于精确跟踪应用程序,键设置和建议值如下所示:

    设置 描述
    残留量(mm) < 2.00 为精确体积跟踪设置较小的允许残留值。任何高于2.00 mm的偏移都将被视为不准确,相应的2D数据将从重建贡献中排除。
    最小光线 ≥ 3 设置所需的最小光线数量。当更多光线在允许的残余偏移内会聚时,将实现更精确的重建。
    最小阈值像素 ≥ 4 由于相机放置得更靠近跟踪标记,因此每个标记在相机视图中看起来会更大。如果需要,可以增加阈值像素的最小数量以滤除小的无关反射。
    ≥ 0.6 增加圆度值将过滤掉非标记反射。此外,它可以防止从计算质心不再可靠的merged reflections中收集数据。

    校准


    以下校准说明专用于精确跟踪。有关更多常规信息,请参阅Calibration页面。

    为了校准小捕获量以进行精确跟踪,我们建议使用Micron系列棒,CWM-250或CWM-125。这些棒由金刚石合金制成,非常坚硬且对温度不敏感,它们设计用于在校准期间提供精确且恒定的参考尺寸。在棒头的底部,有一个标签,显示出工厂校准的棒长度,精确到亚毫米。在Calibration pane中,选择OptiWand下拉菜单下的Micron Series ,然后在Wand Length下定义精确长度。

    • CMW-125底部标签上标明的工厂校准棒长度
    • Calibration Pane定义精确的棒长度

    CW-500棒设计用于捕获中到大的体积,不适合校准小体积。它不仅没有工厂校准长度的指示,而且还由铝制成,这使其更容易受到热膨胀的影响。在wanding过程中,Motive参考用于校准捕获体积的棒长度,并且棒长度中的任何变形将导致校准的捕获体积稍微不同地缩放,这在捕获精确测量时可能是显着的。因此,微米级系列棒适用于精密跟踪应用。

    注意: 切勿触摸CWM-250或CWM-125上的标记,因为任何更改都可能影响校准和整体数据。

    Info2.png

    精确捕获校准技巧

    • Wand slowly. 在高曝光设置下快速挥动魔杖会使标记模糊并扭曲质心计算,最终降低校准质量。
    • Avoid occluding any of the calibration markers while wanding. 封闭标记会降低校准质量。
    • A variety of unique samples is needed to achieve a good calibration.在三维体积中的魔杖,在各种方向和整个体积中挥动魔杖。
    • 您希望捕获的目标区域中的额外wanding将改善目标区域中的跟踪。
    • Wanding音量的边缘有助于改善镜头失真计算。这可能会导致Motive报告稍差的整体校准报告,但会提供更好的质量校准; 解释如下。
    • 使用卷筒中的棒开始/停止校准过程可能有助于避免在进入和离开时将粗糙样本移到卷外。

    校准结果

    校准报告和分析报告的错误是一个复杂的主题,因为校准过程使用自己的样本进行验证。例如,在体积边缘附近采样可以提高系统的准确度,但提供稍差的校准结果。这是因为边缘附近的样本将有更多的错误需要纠正。可接受的平均误差因音量大小,摄像机数量和所需精度而异。需要关注的关键指标是整体重投影的平均3D误差和魔杖错误。通常,使用平均3D误差小于0.80 mm且棒棒误差小于0.030 mm的校准。这些数字可能难以在常规卷中重现。同样,可接受的数字是主观的,但较低的数字通常更好。

    跟踪


    标记类型

    通常,被动反向反射标记将提供更好的跟踪精度。可以在被动标记上更清楚地区分球形标记的边界,并且系统可以识别标记质心的准确位置。另一方面,有源标记发光,并且照明在相机视图上可能不显示为球形。即使使用球形漫射器,也可能存在光均匀分布的情况。这可能会提供不准确的质心数据。因此,无源标记是精密跟踪应用的首选。

    标记放置

    两个标记彼此靠得太近,它们的反射会合并。

    对于特写拍摄,将标记放置在彼此附近可能是不可避免的,并且当标记放置在附近时,它们的反射可以合并,如相机的成像器所见。合并的反射将具有不准确的质心位置,或者甚至可能被circularity filterintrusion detection 功能完全丢弃。为获得最佳效果,请将圆度滤镜保持在较高设置(> 0.6)并减小相机组2D filter settings的入侵波段,以确保仅重建相关反射。最佳平衡将取决于设置中摄像机的数量和布置。

    有一些编辑方法可以丢弃或修改丢失的数据。然而,对于最可靠的结果,应该在捕获之前通过分离标记放置或通过优化相机放置来防止这种标记入侵。

    优化刚体定义

    一旦从一组重建点定义刚体,利用刚体修正特征进一步细化刚体定义以进行精确跟踪。该工具允许Motive在实时模式下收集其他样本,以获得更准确的跟踪结果。

    请参阅:Rigid Body Refinement

    Using the RigidBody Refinement tool for improving asset definitions.

    注意:温度


    摄像机信息中显示处理器板和环形灯板的温度。

    在mocap系统中,摄像机安装结构和其他硬件组件可能受温度波动的影响。请参阅线性热膨胀系数表,以检查哪些材料易受温度变化的影响。避免使用温度敏感材料来安装相机。例如,铝具有相对高的热膨胀系数,因此,将相机安装到铝安装结构上可能会使校准质量失真。为了获得最佳精度,请在选择安装结构时和收集数据之前,定期重新校准捕获量,并将温度波动记入帐户。

    环境温度

    避免环境温度影响的理想方法是将系统安装在温控容积中。如果此选项不可用,则在捕获之前定期校准音量,并在长时间捕捉时重新校准会话之间的音量。在炎热的天气中,这些效果尤其明显,并会显着影响您的效果。因此,始终如一地监控平均残留值以及光线会聚到单个标记的程度。

    相机热量

    摄像机将在长时间使用时升温,内部硬件温度的变化也可能影响捕获数据。因此,请避免在为系统供电后立即捕获或校准。测试发现摄像机需要在实时模式下预热约一小时,直到达到稳定的温度。对于以太网型号的相机,相机的温度可以从被监控Camera Preview (2D)的动机(相机预览(2D)窗格>眼睛图标>相机信息)。

    注意:振动


    特别是对于亚毫米的测量,即使设置的最小偏移也会影响记录。如果平均残差值开始偏离,请重新校准捕获量。特别要注意以下几点:

    • 避免接触相机和相机支架。
    • 保持捕获区域远离繁重的人流量。在捕获过程中,人们不应该在卷附近走动。
    • 在录制期间,即使从外面关闭门也可能是明显的。

    重建验证


    以下方法可用于检查跟踪准确性并更好地优化Motive中的reconstructions settings

    验证方法1

    首先,进入perspective view pane >选择标记,然后转到Camera Preview pane >“眼图”按钮Viewport16.png >“设置标记中心:真”。确保摄像机处于对象模式,然后在2D视图中放大所选标记。标记上会有两个十字准线; 一个白色和一个黄色。十字准线之间的偏移量将使您了解计算出的2D质心位置(白色)与重建位置(黄色)的对齐程度。在灰度模式和对象模式之间切换将使错误更容易区分。下图是校准不良的示例。良好的校准应使黄色和白色线彼此紧密对齐。

    从相机的视角(白色)计算的2D质心位置和从重建的标记位置(黄色)得到的质心位置。

    验证方法2

    还可以通过检查跟踪光线到标记的会聚来分析校准质量。这不如第一种方法精确,但跟踪的光线可用于一次检查多个摄像机的校准质量。首先,确保跟踪光线可见; Perspective View pane >眼睛按钮>跟踪光线。然后,在透视视图窗格中选择一个标记。一直缩放到标记中(您可能需要放大球体),您将能够看到跟踪光线(绿色)会聚到标记的中心。良好的校准应使所有光线会聚成大约一个点,如下图所示。实质上,这是一种检查会聚光线的平均残余偏移的可视方式。

    监控跟踪光线的收敛。