1 平面运动图象解析步骤
打开程序:双击simi motion/creat a new project/create and save —选择你要保存的位置-save
平面图像解析的步骤:
一、建模(creating a sepcification )
二、坐标换算(calibrating the camera )
三、打点(获取象坐标,capturing the image coordinates )
四、数值计算(calculating the scaled 2-D coordinates )
五、数据输出(presenting the data )
一、 建模(creating a sepcification )
建模的目的就是把人体简化为多刚体模型,通过选择相应的关节点并对关节点进行连线,从而形成人体棍图模型。 建模块包括2项内容:A .编辑坐标点(edit points);B .连接坐标点(connections)
A .编辑坐标点:
操作:Specification-points-(左键按住拖拽至右边黑色区域,或者在上单击右键-edit)
a. 把左侧的predefined 栏中已设置的点拖拽到右边的uesed points 栏中
b. 对选择后的坐标点的名称和颜色进行编辑:在所选坐标点上右击-property,进行编辑
c. 编辑软件中未设置的关节点:在uesed points 栏里的空隙处点击右键,选择add 添加新的关节点,并编辑坐标点
B . 连接坐标点:
两个坐标点连接就会形成一个人体的环节,程序有默认的常规的环节的连线,如大腿是髋关节点与膝关节点的
连线。出于分析的需要,需要在某些关节点之间建立连线,此时需要我们添加新的连接,方法如下:操作:将左键按住拖拽到右边的灰色区域(或者在其上右击后选择edit)
New connections—编辑连接名(例如头-脚跟)—选择起始点(starting point)--line to –结束点/apply
如果需要在单个点的周围划圈,则只需要选circle with radius,确定圆圈大小即可。
二、坐标换算(calibrating the camera)
在影片中,我们如何才能知道影片中的人在实际的空间中运动了多长的实际距离?坐标换算就是实现这个功能的。通过一个比例尺,把实际的空间距离与影片内的象坐标统一起来。把影片中的人运动的实际距离还原出来。
就好比中国地图一样,在地图上走了1厘米就可能相当于走了1公里。因此做进行坐标换算非常重要。在进行坐标换算时需要注意:
1)坐标换算必须在图片解析之前。
2)被标定的物体必须是预先在运动现场设置的有既定高度和长度的比例尺。
3)运动个体的运动范围都必须在校准后的平面内运动,即比例尺所在的平面必须与运动员的运动平面重合
4)校准系统是根据比例尺的形状进行设置的,最简单的就是确定距离法。
5)校准出现错误会影响到所有影片解析的精确度。
6)比例尺的拍摄一般是在运动前后进行的,二维分析的比例尺拍摄只需要一幅图片即可。
在上右击-add camera, 在新添加的camera,在左侧的模块栏中出现两个文件夹,原始数据(Raw data)
和Filtered data(平滑后数据),第一个文件夹包含了所有坐标点的原始数据,第二个文件夹包含了所有坐标点的平滑后的数据。
操作:在上右击-add camera—在2d calibration 模块中—select file/open existing file/apply/2d
calibration/edit—选择相应形状的比例尺---填写比例尺的长度或高度等---在比例尺上打点---apply
注意:
Mirror-镜像
Swap field order-(改变场序)PAL 的DVD有可能会移动一场画面,会造成画面交错,
打开一个预先拍摄好的比例尺图象/选择后点击apply
这个功能可以还原回无交错的画面,避免出现锯齿状的数据。 Offset correction-偏差校正
1、Calibration with horizontal/vertical distance:
建立点
间连线
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三、打点(获取象坐标,capturing the image coordinates )
打点的目的就是在运动图象上确定人体的关节点并标记出来,从而把运动的图象数字化,为下面的数值计算打下基础。打点有两种方式,手动打点和自动打点,一般来说,自动打点要事先在运动员的身上设置反光球。
两点之间距离
平面比例尺的二维坐标
在Tracking 模块中选择:select file-open existing file-apply-tracking-apply-tracking-开始打点
选择开始打点的画面:
目的1:选择兴趣部分解析(用于二维图象解析)。
目的2:用于多角度立体拍摄时几个图象文件的同步分析。
可以通过拖拉时间条、或者通过预设的光信号或声音信号来同步。
打点:根据人体关节点定位的规则进行打点
四、数值计算(calculating the scaled 2-D coordinates)
A.计算人体重心
操作:project/center of gravity-选择center of gravity(hanavan)-assign-是-assign-ok
B.角度计算
操作:project-add angle-选择坐标点-ok
注意:程序按逆时针方向计算角度,因此在设置角度的时候要小心设置起始的环节与结束的环节的顺序。例如,对膝关节角度进行定义的时候,第1-3个点应分别是 踝关节点-膝关节点-髋关节点。
Project/ add angle
第1-3个关节点
填写关节角度名称
从上向下分别为:
角度
角速度
角加速度
数据处理与显示:
数据的显示方式由三种:
1、棍图(line drawing)2、曲线图(graph)3、其他方式(TXT文本方式等)
一、棍图显示:可以形象的
表
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示运动。
A 复制棍图,在棍图上右击可以复制棍图到其他的例如OFFICE等程序中。
B定点轨迹跟踪(point tracing)有一些特别的点可以用特殊的方式来表示,这种方式就是定点轨迹跟踪。通过定点轨迹跟踪可以很容易的发现该坐标点在运动中的异常数据。
操作:在棍图或运动图象上右击,选择trace of points—选择跟踪的区域(from which frame to which frame两个框都选择后,除了操作者感兴趣的区域内会有连续的点出现,在该区域前后的部分图片该点的坐标也受到跟踪)、要跟踪的点,以及对所跟踪的坐标点的颜色进行编辑(modify default color)--automatic/default color/apply/close
这样就可以在一副图片中显示该点在整个运动过程中的坐标的变化。
C 跟踪连接线(tracing of connecting lines)
基本上对连接线的跟踪与定点的轨迹跟踪一致。
操作:棍图上又击—trace of connection-选择要跟踪的线段—点击右边的按纽—再次点击要跟踪的线段---在线段名称的左边会出现A或C的字符,可以尝试改变默认颜色—apply-close
如果是高速摄像的话,两幅跟踪图片之间间隔的图片要适当增多(frame rate)。
注:图片与上边的类似
棍图属性设置(properties)
操作:在棍图上右击—properties—调整棍图显示方式
特征画面的选择-----Static clip—多幅连续静态图片演示
操作:该功能与shadow 功能混合使用,在棍图上右击,选择static clip, 调整图象之间的宽度,在图象上按F12,打
开第二个棍图,按向右的箭头选择特征图片,在static clip 棍图上点击F12,每选择一幅图片都要点一次F12。
曲线图显示方式:
计算后的数据列可以以曲线图的方式进行计算或分析。通过拖拽的方式添加或者减少数据列
1、通过拖拽左边的数据模块到右边的灰色区域就可以显示相应的曲线图,该曲线图可以拷贝到其他程序例如OFFICE文件中。
2、设置时间点(set time position)
选择开始点,time=0(从该点开始计算时间),在特征点(最大值、最小值、交点)附近按F9就可以得到该处的时间点。
3、属性设置(properties)
所有的重要的关于曲线图的设置都在这个窗口完成。
设置背景颜色,以百分比的方式显示(display percentage)
Dynamic plotting –同步曲线与运动。Text-legend 显示图例及其位置的设定
曲线图单位更改:
操作:在曲线图上右键/property/text/ text of Y axis(更改)/ok
单位不正确从这里改
数据输出:
edit/export/windows clipboard/ 添加数据/export---打开excel 拷入数据
导入数据
按ctrl+v 粘贴数据,然后把时间添上,如果拍摄速
度为50幅/秒,那么两幅图片的时间间隔就是0.02
秒。根据数据作成表格,实现数据再现。用这种方
法可以输出所有的数据
制作avi影片,首先把棍图、运动图象和曲线图拖出来,然后在运动图象上右键-write to clip—选择templete 640*480—在图里面的四个区域的空白区域中左键单击—assign view—出现一个带问号的箭头,在棍图或曲线图上单击-选择影片的开始和结束点---选择影片的播放速度—ok
在图象上显示棍图:在图上点右键/show stick diagram
其他功能
4\ 动画播放(animation )- project animation(或者A start, + - 调整速度)
6 创造连续图象Create sequence of images View –
new sequence of images-
--select timetable-选择一个时间点或者选择一系列时间点,interval-两幅图片之间
间隔的时间,count-图片的数量-OK――
――select view-出现问号-点击曲线图或者图象或者棍图-出现连续图
象。如果是影片文件――选择的图片上右键-选择stroboscope-在同一幅图片上制造连续图象。
7 显示影片图象文件――按住拖拽或者右键
选择影片开始和结束点
选择影片播放速度,一般25
三维图像解析部分资料
进行三维图像分析需要三种设备
1、至少有2台摄像机,并且两台摄像机之间的角度在60-120度之间。
2、这两台摄像机能够同时开始拍摄(有相应同步信号的能力)。
3、三维空间坐标校准系统(三维空间框架)。
运动图像解析过程中三个造成误差的主要原因
1、关节点不清晰。
2、关节点与背景颜色太相近。
3、关节点被遮挡。
解决方法:
1、扎实的人体解剖学基础可以把误差最小化
2、事先用与周围环境区分明显的颜色或反光球在关节点上做标记
3、正确估计关节中心的位置。
3D 图象分析包括以下几步:
1 建模(creating a sepcification)
3 坐标换算(calibrating the camera)
4 打点(获取象坐标,capturing the image coordinates)
5 标定后的三维坐标的计算(calculating the scaled 3-D coordinates)
6 数据输出(presenting the data)
一、坐标换算:
基本原则:
许多运动需要进行空间分析,因为景深也是一个重要的因素。有两个方面是空间分析所必须的。1必须是两台或更多的摄象机从不同的角度拍摄,2 必须要一个三维空间参考体(三维框架)。
离标定的空间距离越远的关节点其坐标的精确度就越差。
三维空间框架要尽可能的占满整个空间(或者说让物体的运动一直处于标定的空间之内)
摄象机的位置可以自由选择,特别的是,摄象机的高度不需要一样高,如果只有两台摄象机的话,那这两台摄象机形成的夹角处于60-120度范围内。使用的摄象机越多,可以降低误差,使数据更加准确。例如,拍摄推铅球的三维图象,一般是1个在左,一个在右,也可以在运动物体的上方加设一台摄象机。
定义三维框架的校准点最少要8个,这些点不能只在一个平面上,所围成的区域要包括住整个运动空间,如果用一个正方体作为空间框架的话,最好选择它的8个角来定义三维框架。
为了使数据更加准确建议使用更多的空间校准点(一般为10-30个点)来定义空间框架,如果使用一个正方体的话,可以在两个顶点的中间添加校准点。
所有的摄象机都要进行三维空间标定。不一定每一台摄象机都使用同样的校准点,但是这些点都必须是同一个坐标系统中的点,否则不可能进行三维坐标合成。
注意:系统默认垂直向上的方向为Z的方向,这个假设并不会影响数据的计算结果,便于线图的显示。坐标可以如下设置。
要尽量保证如下3点:
1、要校准的空间
应尽量在立体框架
所包含的空间之
内。
2、有一个轴(例
如X轴)应与运动
的方向
3、这个立体框架
应该被所有的摄象机拍到,并且框架的空间应该尽量占满整个画面。
注意:
要拍摄到的物体的运动必须在立体框架校准的空间之内,立体框架2m*2m*2m的大小很关键。
贴示:把坐标原点进行标记,并且使所有的摄象机都能很清晰的看到并辨认出坐标原点,这样会使后面的图象解析工作更加容易。
二、选择图象文件
1、选择要进行3-D合成的图象文件(在3D calibration 部分)
principal point, 主点;投影中心
在校准的过程中,投影中心的位置是自动计算的,投影中心与光轴和摄像机有关,其默认值为0.5/0.5。