光学动作捕捉系统本质上是一个定位系统,通常需要在目标上布置定位设备进行跟踪。基于红外光学的动作捕捉系统主要由光学镜头、动作捕捉软件、反射标记、POE开关和若干附件组成,其中反射标记是布置在目标上的特殊球体。
光学动作捕捉系统红外分为主动式和被动式,区别之一在于反射标志点。主动原理的反射式标记点需要接通电源主动发光,光学相机才能获得其空间位置。在无源光学原理中,反光标记球是一种涂有反光材料的球,没有连接线,没有电源,内部没有电子元件。它固定在被拍摄物体表面反射镜头发出的红外光,然后被多个镜头上的传感器矩阵接收,得到其中心的三维坐标。本文将介绍被动光学原理运动捕捉系统中的反射标志点。
不同类型的反射标记点可以适用于不同的应用场景。反射标记的尺寸选择通常与被捕获物体的类型和尺寸有关。在捕捉全身动作时,常用直径为12~15mm的反光标志(标志点),而在捕捉手、脚、脸的细微动作时,常用直径小于8mm的小反光标志(标志点)。在自动化方向,多智能体室内定位和位姿捕捉,如无人机、机器人等,通常使用8~12mm反射式标志点(标志点)。此外,如果场景空间和拍摄对象的尺寸较大,请使用直径大于15 mm的标记。
固定方式:
为了保证光学动作捕捉系统的正常使用,需要反射标志点(标志点)能够稳定地固定在被拍摄物体的表面。反光标志点(标志点)主要有钩面基、平面基和无基三种固定方式。
钩面基:即贴在钩面被测物体表面的背胶钩环。
平面基座:通常用双面胶带将基座固定在被测物体坚固光滑的表面上,或者用来捕捉人体部位的细微动作。
无底座:反光标志点(标志点)通过螺丝、热熔胶等方式直接与机械结构、亚克力板、碳纤维棒等材料表面固定。
反光点(标志点的粘贴的注意事项如下:
①为了保证系统对被捕获物体建立刚体和多刚体模型,需要在被捕获物体表面设置至少三个反射标志点来定义一个模型,从而获得其三维坐标。
②两个反射标志点(标志点)不能太近,否则系统无法正确识别。
③反射标志点(标志点)应以非线性、非对称的方式排列,使光学动作捕捉系统能正确识别其方向,区分相应的动作。
在不同的应用方向,如机器人无人机室内定位、影视拍摄特效制作、大空间VR训练、人体步态分析等,对应的贴法也有很多种。