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影响光学动作捕捉系统数据精度的几个因素

光学动作捕捉系统以红外光学镜头作为核心产品,通过镜头获取定位物体表面反光标记点三维空间坐标数据,数据精度可达亚毫米级,是精度最高的室内定位解决方案之一。

在各种实际应用中,需要获取包括速度、加速度、六自由度姿态等多种类型数据。而这些数据都是通过系统获取的定位数据作为原始数据,通过软件计算得到的。因而,了解哪些重要因素会影响光学动作捕捉系统数据精度,是十分必要的。

图一.jpg

1镜头分辨率

被捕捉的反光标记点在镜头画面中以像素形式呈现,每个反光标记点作为像素图形被提取中心点,进而获得这个点的二维坐标。那么当这个点在镜头中呈现的图形越接近于圆形,它被提取到的中心点坐标就会越准确。

图四.jpg

如上图所示,左侧的图片是高分辨率镜头下的反光标记点,反光标记点所占的像素数量多,相较于右边的低分辨率镜头,其像素图形更趋近于一个圆形,最终被提取到的像素图形中心点二维坐标也就更加精确。

因此相比于分辨率130万像素的镜头,在其他条件等同的情况下,分辨率1200万像素镜头采集到的数据精度会更高。

2镜头FOV(视场角)

可以分为广角镜头和非广角镜头两种,相比较来说,非广角镜头的视场角范围窄,但可视距离远,广角镜头视场角范围广,但可视距离近。

图三.jpg

如上图所示,相较于右侧非广角镜头角窄的视场角范围,左侧广角镜头的视野范围更广阔,但一个反光标记点占的像素数量相对也会较少,因此采集到的数据精度低于右侧镜头。

另外,广角镜头的边缘部分通常存在畸变,对边缘部分的反光标记点的二维坐标提取也会形成一定的影响。

3系统标定质量

光学动作捕捉系统进行标定的一个重要目的是获取每个镜头之间的相对位置,确定镜头坐标系与大地坐标系之间的相对关系,为后续获取三维坐标数据做准备。在学习使用动作捕捉系统的过程中,标定操作是否标准规范,将直接影响最终采集效果。

4镜头数量

在一套光学动作捕捉系统中,每个镜头看到一个反光标志点,可以获取到一个二维坐标,多个镜头获取到的点二维坐标数据,结合每个镜头自身做标记,以及大地坐标系,通过计算,可以得出点的三维坐标数据。

图二.jpg

看到同一个点的镜头数量越多,点在不同平面上的二维坐标数据也越多,多个镜头平面相交,获取到的点的三维坐标数据也就越精确,而当看到同一个点的镜头数量不够时,甚至会出现点丢失的情况。因此,镜头的数量越多,获取到的数据精度越高,稳定性也会越好。


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