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此页面说明了如何通过重建过程从捕获的摄像机图像中获取3D坐标。清楚地了解此过程将使您能够充分利用Motive来分析和优化捕获的3D跟踪数据。一旦涵盖了重建过程的基本概念,我们将详细介绍如何检查和优化配置以获得最佳跟踪结果的一些提示和说明。

重建:基本概念


动作捕捉中的重建是从捕获的相机图像获得的2D坐标导出3D点的过程,并且点云重建引擎是运行该过程的核心引擎。当捕获多个同步图像时,检测到的标记反射的2D质心位置逐帧三角测量,以便在校准的捕获体内获得相应的3D位置。

“ 重建设置”包含重建引擎的所有设置和过滤器选项,您可以修改参数以优化重建质量。从“ 应用程序设置”下的“ 实时重建”选项卡配置实时重建设置,并在相应的“ 获取”属性下配置记录的Takes的后处理重建设置。

请注意,最佳配置可能因捕获应用和环境条件而异。对于大多数常见应用程序,默认设置应该可以正常工作,但仍然了解这些设置将允许您充分利用Motive中的3D重建功能。在此页面中,我们将重点关注重建设置2D滤镜设置相机设置,这些是直接影响重建结果的关键设置。

从捕获的2D图像重建的3D标记。

相机设置


可以在“ 设备”窗格下配置摄像头设置。通常,3D重建的整体质量受到捕获的相机图像的质量的影响。因此,必须始终优化相机设置,例如相机曝光和红外吸收光谱强度值,以捕获跟踪标记的清晰图像。以下部分重点介绍与3D重建直接相关的一些设置。

启用重建


  • “ 应用程序设置 ”中的“ 实时重建”选项卡下,必须选中“ 启用点云重建 ”旁边的框以启用实时3D重建。
  • 跟踪模式与参考模式:只有在跟踪模式(对象或精度)中配置的摄像机才有助于重建。参考模式(MJPEG或灰度)中的相机不会对重建做出贡献。有关详细信息,请参阅相机视频类型页面
  • 如果您希望省略某些摄像机以进行3D重建,请在“ 设备”窗格中禁用摄像机上的“ 重建 ” 。这些摄像机仍然会将捕获的2D帧记录到TAK中,但是它们的数据不会对实时重建做出贡献。这样可以实时减少要处理的数据量,这对于在实时模式下要处理大量数据的高摄像机计数设置非常有用。您仍然可以使用后处理重建管道来利用2D帧。
  • 在应用程序设置下启用实时重建。
  • 其中一台摄像机无法进行实时重建。

THR设置


THR设置位于Motive 中的摄像机属性中。当摄像机设置为跟踪模式时,仅捕获并处理亮度值大于配置的阈值设置的像素。比阈值更亮的像素被称为阈值化像素,并且滤除了不满足亮度的所有其他像素。然后,仅通过2D对象滤波器对阈值像素的簇进行滤波,以潜在地将其视为标记反射。

Info2.png

我们不建议降低摄像机的THR值(默认值:200),因为降低THR设置会在数据中引入错误的重建和噪声


Info2.png

要检查像素的亮度值,请在“ 应用程序设置”的“视图”选项卡下将“像素检查”设置为“真”。

  • 使用像素检查器分析像素亮度值
  • 相机属性下的THR设置

重建设置


重构设置控制的Motive的点云重建动。当相机系统捕获多个同步的2D帧时,在重建成3D数据之前,通过两个主滤波器级处理图像。第一个滤波器位于摄像机硬件级别,另一个滤波器位于软件级别,这两个滤波器对于确定哪些2D反射被识别为标记反射并重建为3D数据非常重要。调整这些设置以优化捕获数据的实时重建和后处理重建中的3D数据采集。

2D对象过滤器


Info2.png

2D对象过滤器已迁移到Motive 2.1中“ 应用程序设置”下的“ 摄像机”选项卡。

应用程序设置中摄像机选项卡的2D过滤器部分。

当摄像机捕获图像帧时,应用2D对象滤波器。通过判断检测到的反射的大小和形状,该滤波器确定哪些可以被接受为标记反射。2D对象过滤器的参数在“ 摄像机”选项卡下的“ 应用程序设置”中配置。请注意,2D对象过滤器设置只能在实时模式下配置。首次捕获2D帧时,将在硬件级别应用此过滤器; 因此,您将无法在录制的Take上修改这些设置。

最小/最大阈值像素

最小/最大阈值的像素设置确定的尺寸的过滤器下边界和上边界。仅在边界内具有像素计数的反射将被视为标记反射,并且将过滤掉在定义的边界之下或之上的任何其他反射。因此,为最小和最大阈值像素设置分配适当的值很重要。

例如,在特写捕捉应用程序中,标记反射在相机视图上显得更大。在这种情况下,您可能希望降低最大阈值,以允许将具有更多阈值像素的反射视为标记反射。但是,对于常见应用程序,默认范围应该可以正常工作。

Info2.png

“ 摄影机预览”视口中的可视辅助(Viewport16.png)下启用“ 标记大小 ”,以检查大小过滤器接受或省略哪些反射。

尺寸过滤器接受(白色)或拒绝(红色)反射。

圆形

除尺寸滤镜外,2D物体滤镜还可根据其形状识别标记反射; 特别是圆度。它假设所有标记反射都具有圆形形状,并滤除每个摄像机检测到的所有非圆形反射。允许的圆度值在“重建”窗格中的 “ 标记圆度” 设置下定义。有效范围介于0和1之间,0表示完全平坦,1表示完全圆。只有圆度值大于定义阈值的反射才会被视为标记反射。

Info2.png

在“ 摄影机预览”视口中的可视辅助下启用“ 标记圆度 ”, 以检查圆形滤镜是接受还是省略了哪些反射。Viewport16.png

尺寸过滤器接受(白色)或拒绝(红色)反射。

对象模式与精确模式

对象模式精度模式提供略微不同的数据到主机PC。在对象模式下,摄像机捕获2D质心位置,大小和标记的圆度,并传送到主机PC。在精确模式下,摄像机仅捕获质心区域。然后,将该区域传送到主机PC以进行额外处理,以确定质心的位置,大小和反射的圆度。详细了解视频类型.

标记光线

在应用2D对象滤波器之后,由每个相机捕获的每个2D质心形成标记光线,该标记光线是将检测到的质心连接到捕获体积中的3D坐标的3D矢量光线。当最小2条光线(由最小光线定义)在允许的最大偏移距离(由最大残留设置定义)内会聚并交叉时,发生3D标记的重建。

监测标记射线是实时检查重建结果的有效方式。为了使这些标记光线可视化,Motive必须从实时或记录的2D数据进行实时重建。然后,必须启用光线以Viewport16.png“透视视图”窗格中的可视辅助选项下查看。实时重建(将在本页后面介绍)在实时模式2D模式下进行。在Motive中可以看到三种不同类型的标记光线:

标记光线类型

Motive中有两种不同类型的标记光线:跟踪光线和未跟踪光线。通过检查这些标记光线,您可以轻松找出哪些相机有助于重建所选标记。

追踪光线(绿色)

跟踪光线是表示检测到的2D质心的标记光线,这些质心有助于体积内的3D重建。仅当从视口中选择重建时,才会显示跟踪光线。
TrackedRay.png

未追踪光线 (红色)

未跟踪的光线是无法对3D点的重新构建做出贡献的标记光线。当不满足重建要求(通常是光线计数或最大残差)时,会发生未跟踪光线。
UntrackedRay.png

软件过滤器:重建设置

重建设置位于应用程序设置中的“实时重建”选项卡下。.

动力处理标记光线与相机校准以重建相应的3D坐标,并且在这里,应用另一个过滤阶段。当标记光线会聚到3D点时,点云重建引擎参考重建参数并确定哪些会聚光线可以被重建为3D数据。这些参数在应用程序设置的“重建”选项卡下定义,只有那些不符合给定条件的参数才会被遮挡。一些通常修改的关键参数总结如下。

最大残值

会聚光线之间的残余偏移

有助于3D重建的会聚光线之间的最大允许偏移距离(以mm为单位)。该距离称为Motive中的剩余距离。当标记光线会聚在一组其他光线上,其残余距离大于定义的最大值时,光线将无助于重建3D点。如果您希望仅在标记光线精确会聚到3D点时重建3D标记,请降低此设置。对于较大的捕获量设置,将此值增加为对具有较大残差偏移的重建更宽松。

Info2.png

实时重建模式中选择标记时,状态栏上将显示相应的剩余值。较小的残差值表示精确会聚的跟踪光线,并且更准确地表示3D坐标。

Info2.png

当相机系统的校准质量下降时,系统的剩余值将增加。

最小射线计数

此设置设置重建3D点所需的最小跟踪标记光线数。换句话说,这是需要查看标记的所需校准摄像机数量。增加最小光线计数可以防止无关的重建,并且减少它可以防止标记遮挡没有足够的相机看到标记。通常,建议仅对高摄像机数量设置进行修改。

RC TrackedRays.png

更多设置

还有其他重建设置可以调整以改善3D数据的采集。有关每个设置的详细说明,请阅读 应用程序设置:实时重建页面。

实时重建


启用实时重建。

实时重建是直接从捕获的或记录的2D数据实时重建3D坐标。要允许Motive进行实时重建,必须在“应用程序设置”窗格的“重建”选项卡下启用“启用点云重建 ”。当Motive进行实时重建时,您可以检查来自视图的标记光线,检查点云重建,并优化3D数据采集。

Motive有两种模式可实时重建3D数据:

  • 实时模式(实时2D数据采集)
  • 2D模式(记录的2D数据)

实时模式

实时模式中,Motive 实时从捕获的2D帧重建,您可以从透视图中检查和监视标记光线。对点云重建设置的任何更改都将立即反映在实时模式中。

Motive Rays Live.png

2D模式

2D模式用于在捕获的Take的后处理中监视2D数据。当Motive记录捕获时,2D摄像机数据和重建的3D数据都将保存到Take文件中,默认情况下,后者始终在打开录制的Take文件时首先加载。

记录的3D数据仅包含在捕获时进行实时重建的3D坐标; 换句话说,一旦记录了捕获,该数据就完全独立于2D数据。但是,你仍然可以查看和使用记录的2D数据来优化点云参数和重建新鲜从中3D数据组。为此,您需要在数据窗格中切换到2D模式。在2D模式下,您将能够检查视口中的重建和标记光线。在2D模式中,Motive是从记录的2D数据进行实时重建,并且将反映对重建设置的任何改变。

切换到2D模式

数据窗格下,单击ContextMenu dotdotdot.png以访问菜单选项并选中“ 2D模式”选项。
Reconstruction 2DMode.png


Info2.png

一旦优化了重建参数,就需要在Take上执行后处理重建流水线以重建一组新的3D数据。在这里,请注意现有的3D数据将被覆盖,并且将丢弃其上的所有后处理编辑。

后处理重建


后处理重建管道允许您将记录的Take中的 2D数据转换为3D数据。换句话说,您可以通过在Take上执行重建,从记录的2D相机帧中获取一组新的3D数据。此外,如果在捕获后优化了任何点云重建参数,则更改将反映在新获得的3D数据上。

  • 进行后处理重建。要执行后处理重建,请打开数据窗格,选择所需的“ Takes”,右键单击“ Take”选项,然后使用“ 重建”管道或上下文菜单中的“ 重建”和“自动标签”管道。
  • 2D过滤器设置在“编辑”模式下,仍可以从设备窗格中的跟踪组属性修改2D过滤器。修改后的滤镜设置将更改通过点云重建引擎处理的2D数据。
  • 重建设置重新构建Take时,将从过滤后的2D数据重建一组新的3D数据。在此步骤中,将使用数据窗格中相应“ 获取”属性下定义的重建设置。请注意,应用程序设置下的重建属性仅适用于实时捕获系统。
  • 重建和自动标记将另外在获得的3D数据上应用 自动标记管道,并标记与现有资产(刚体或骨架)定义相关联的任何标记。自动标注管道将在标签页面中进行更多说明。
  • 在选定的TAK上执行重建和自动标记管道以获得一组新的3D数据。
  • 应用后处理重建时,将应用在属性窗格下配置的重建设置。

Info2.png

  • 通过在控制台下或在图形视图窗格中选择范围,可以在整个“ 取帧”范围内或仅在所需的帧范围内执行后处理重建。如果未选择任何内容,则重建将应用于所有帧。
  • 通过在数据管理窗格下选择所需的Takes,可以选择并完全处理多个Takes的整个帧。

Info2.png

  • 通过重建重建和自动标记管道再次重建记录的Takes将完全覆盖现有的3D数据,并且将丢弃对轨迹和标记标签的任何后处理编辑。
  • 此外,对于涉及骨架资产的Takes,如果在整个捕获的Take中骨架永远不会处于良好可跟踪的姿势,则可以丢弃在实时捕获期间保持完整的记录的骨架标记标记,并且重建的标记可能不会被自动标记再次。这是您想要使用校准姿势(例如T-pose)开始捕获的另一个原因。

另见: