红外动作捕捉镜头、动作捕捉软件、反光标识点等光学动作捕捉系统POE开关和多个附件(如校准框架和镜头固定装置等)。它的本质是定位系统,通过计算和分析获取各种运动数据,如速度和加速度。
硬件部分由以下组成:
- 镜头固定装置
- 动作捕捉镜头
- POE分离器
- 连接线(网线)
- POE交换机
- 标定框
一、镜头固定装置
包括三脚架、云台、大力夹等。三脚架可用于缺乏安装条件和相对开放的场景。大力夹和云台也用于适应各种环境条件下的镜头固定。
三脚架的作用是支撑和稳定动作捕捉镜头,适用于需要频繁移动镜头的场景,与大力夹选择一个。
操作步骤:
- 将三脚架垂直立于地面,拧松主杆下方的扳扣;
- 打开并保持下三个脚管稳定,使主柱垂直于地面,拧紧下拉扣;
- 拧松主杆中间的扳扣,调整到所需高度并拧紧(可调高度);
- 拧松主杆上部的扳扣,调整到所需高度并拧紧(可调高度);
- 安装完成。
大力夹和C型夹用于支撑和稳定动作捕捉镜头,通常夹在3*3.在方形固定支架上,选择三脚架。
操作步骤:
- 用于固定镜头的大力夹或C型夹顶不锈钢转接头;
- 张开大力夹或C型夹并夹在桁架上,然后拧入固定扳扣,直至不上下晃动;
- 安装完成。
云台通过转接螺钉固定在三脚架、大力夹(或C夹)上,用于固定动作捕捉镜头,调整动作捕捉镜头的照射角度。
操作步骤:
- 将转接黄铜螺丝固定到三脚架或C型夹顶端,并拧紧;
- 云台底部螺孔朝下,转接黄铜螺钉并拧紧;
- 云台三角调节手柄,镜头角度可根据需要调整;
- 安装完成。
动作捕捉镜头
光学动作捕捉镜头是动作捕捉系统的核心。镜头的分辨率和视角决定了整个动作捕捉系统的动作捕捉效果和准确性。基于红外光的原理,通过观察和定位多个镜头的特定标记点来获得标记点的具体空间位置。光学动作捕捉镜头板上的LED灯发出特定波长的红外光,照到被捕捉物,也就是反光标记点,反光标记点表面的反光材料将红外光反射回镜头,反射回的红外光经过信号处理,FPGA进行图像抓取和算法处理,从而获得反光标记点在镜头中的二维坐标。一套动捕系统里通常有多个动作捕捉镜头,多个镜头通过标定获取每个镜头的具体位置,从而得到三维坐标。
操作步骤:
- 拨动解锁云台的安全锁;
- 逆时针拨动锁扣,将锁扣由锁定状态切换至开启状态;
- 手持镜头钢柱与后侧部分,区分镜头上下端;
- 将镜头下端对准并连接到快装片螺丝一侧,拧紧快装片;
- 找准镜头与云台方向,将块状片正确装入云台卡扣并锁定安全锁;
- 安装完成。
三、POE分离器
POE分离器是将数据信号和电力分离,主要用于上端为POE交换机、POE供电器等PSE设备,但是下端挂接的设备并不支持POE的场合。POE分离器将电源分离成数据信号和电力,有两根输出线,一根是电力输出线,一根是网络数据信号输出线即普通网线。
POE分离器此处用于给动作捕捉镜头提供电源输入及网络数据信号传输。
四、连接线
即普通网线,采用数电同传技术,通过网线即可实现数据传输与供电。
镜头通过POE分离器与网线进行连接。
操作步骤:
- 镜头背面有2个接口,一个是网线接口,一个是供电接口;
- 将POE分离器的网线端与网线接口相连接,电源端与供电端口相连接;
- 将POE分离器另一端的网线接口与连接线(网线)相连;
- 安装完成。
五、POE交换机
在数据传输中,POE交换机通过网线接收光学动作捕捉镜头传输过来的三维位置数据,并传输到电脑上,以便利用动作捕捉软件对数据进行进一步的算法处理,从而获取三维坐标、加速度等运动数据,POE交换机同时也可通过网线对镜头进行供电。
操作步骤:
- 镜头网线接口端插入标有数字的接口;
- 无特定顺序,可直接接入任意镜头网线;
- 电脑网线接入标有“link”的接口,通常在交换机最右侧;
- 交换机电源端口接入电源线,电源线接入稳定供电的插座或插排;
- 安装完成。
六、标定框
标定框是光学动作捕捉系统在校准时使用的标定工具。分为L型标定框和T型标定框。动作捕捉软件计算出镜头的准确空间位置和角度后,建立三维空间坐标(XYZ轴),通过L型标定工具,确定空间中的X、Y、Z三个坐标轴的方向和原点位置,为精确的动作捕捉做好准备。通过T型标定工具,捕捉测试空间内的标志点运动轨迹,为后台提供数据分析数据。
- 将L标定框水平放置于测试中心区域;
- 确保带反光标志点的一面是朝上的,用于标定;
- 确保L型标定框和反光标志点上无污渍;
- 挥动T型标定框时,需将测试区域全部覆盖到。