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哪些因素會影響光學動作捕捉系統資料精度?

光學動作捕捉系統以紅外光學鏡頭作為核心産品,通過鏡頭擷取定位物體表面反光标記點三維空間坐标資料,資料精度可達亞毫米級,是精度最高的室内定位解決方案之一。

在各種實際應用中,需要擷取包括速度、加速度、六自由度姿态等多種類型資料。而這些資料都是通過系統擷取的定位資料作為原始資料,通過軟體計算得到的。因而,了解哪些重要因素會影響光學動作捕捉系統資料精度,是十分必要的。

哪些因素會影響光學動作捕捉系統資料精度?

1鏡頭分辨率

被捕捉的反光标記點在鏡頭畫面中以像素形式呈現,每個反光标記點作為像素圖形被提取中心點,進而獲得這個點的二維坐标。那麼當這個點在鏡頭中呈現的圖形越接近于圓形,它被提取到的中心點坐标就會越準确。

哪些因素會影響光學動作捕捉系統資料精度?

如上圖所示,左側的圖檔是高分辨率鏡頭下的反光标記點,反光标記點所占的像素數量多,相較于右邊的低分辨率鏡頭,其像素圖形更趨近于一個圓形,最終被提取到的像素圖形中心點二維坐标也就更加精确。

是以相比于分辨率130萬像素的鏡頭,在其他條件等同的情況下,分辨率1200萬像素鏡頭采集到的資料精度會更高。

2鏡頭FOV(視場角)

可以分為廣角鏡頭和非廣角鏡頭兩種,相比較來說,非廣角鏡頭的視場角範圍窄,但可視距離遠,廣角鏡頭視場角範圍廣,但可視距離近。

哪些因素會影響光學動作捕捉系統資料精度?

如上圖所示,相較于右側非廣角鏡頭角窄的視場角範圍,左側廣角鏡頭的視野範圍更廣闊,但一個反光标記點占的像素數量相對也會較少,是以采集到的資料精度低于右側鏡頭。

另外,廣角鏡頭的邊緣部分通常存在畸變,對邊緣部分的反光标記點的二維坐标提取也會形成一定的影響。

3系統标定品質

光學動作捕捉系統進行标定的一個重要目的是擷取每個鏡頭之間的相對位置,确定鏡頭坐标系與大地坐标系之間的相對關系,為後續擷取三維坐标資料做準備。在學習使用動作捕捉系統的過程中,标定操作是否标準規範,将直接影響最終采集效果。

4鏡頭數量

在一套光學動作捕捉系統中,每個鏡頭看到一個反光标志點,可以擷取到一個二維坐标,多個鏡頭擷取到的點二維坐标資料,結合每個鏡頭自身做标記,以及大地坐标系,通過計算,可以得出點的三維坐标資料。

哪些因素會影響光學動作捕捉系統資料精度?

看到同一個點的鏡頭數量越多,點在不同平面上的二維坐标資料也越多,多個鏡頭平面相交,擷取到的點的三維坐标資料也就越精确,而當看到同一個點的鏡頭數量不夠時,甚至會出現點丢失的情況。是以,鏡頭的數量越多,擷取到的資料精度越高,穩定性也會越好。

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