Welche Art von LED-Leuchten werden zur Erkennung von retroreflektierenden Markierungen für Motion-Capture-Projekte benötigt?

Ich habe ein Projekt, in dem ich 10-12 LED-Leuchten um das Objektiv der Webcam hinzufügen möchte, damit die Kamera retroreflektierendes Band in ihrem Sichtbereich erkennen kann.

Wie dieser Prozess funktioniert, ist ungefähr so. Ich schalte die roten LED-Leuchten ein, während ich ein menschliches Modell fotografiere. Das rote Licht der LEDs lässt die Bänder der aufgenommenen Rahmen, die auf dem menschlichen Modell angebracht sind, sehr hell aufleuchten (die Reflexion der Bänder befindet sich auf dem gleichen Weg wie die Emission des LED-Lichts, da das Band retroreflektierend ist), sodass ich das Band davon trennen kann andere Objekte in der Szene und finden Sie ihre 3D-Koordinate mithilfe von C++-Programmier- und Bildverarbeitungssoftware.

Ich brauche Beratung beim Kauf der LED-Leuchten von http://www.digikey.com . Da ich sehr helle rote LED-Leuchten benötige und auch effizient (Niederspannung wie 1,5 - 2 Volt und niedrige Stromstärke), worauf sollte ich in der Spezifikation achten? Muss ich die Farbe von LED-Leuchten ändern (das Band reflektiert 50x mehr als eine normale weiße diffuse Oberfläche)?

Was ist der Millicandela-Kurs?

Wie hilft diese Bewertung bei der Auswahl des hellsten LED-Lichts?

Der vertikale Blickwinkel der Kamera beträgt 52 Grad und das horizontale FOV 75 Grad. Wenn ich also eine technisch professionell aussehende Mocap-Kamera erstellen muss, welche Art von LED-Leuchten benötige ich für dieses Projekt?

Wenn ich die 2D-Bilder in einem hell erleuchteten Raum aufnehme, funktionieren die LED-Leuchten und mein Prozess (oben erklärt) mit der Kamera? Welche Wellenlänge des LED-Lichts ist für dieses Projekt wichtig? Sollte ich meine Spezifikationen für Spannung und Stromstärke erweitern?

Jeder andere Rat ist willkommen.

Antworten (2)

Wenn Sie sich für die synchrone Erkennung entscheiden , können Sie die Lösung vereinfachen. Dann möchten Sie vielleicht LEDs so eng abgewinkelt wie möglich innerhalb eines beliebigen Teils des sichtbaren Spektrums wählen.

Die synchrone Erkennung ist der Weg, um ein Signal zu erkennen, das niedriger als das Hintergrundrauschen sein kann. Stellen Sie sich vor, Sie würden mit der Kamera fotografieren, bevor die LEDs leuchten. Schalten Sie dann die LEDs ein und machen Sie ein weiteres Bild mit genau denselben Bedingungen. Subtrahieren Sie Arrays von Pixelwerten von 2 Frames voneinander und sehen Sie sich den Rest an. Es wird einen perfekten Unterschied zu dem enthalten, was von LEDs beleuchtet wurde. In Ihrem Setup enthält das DIFF-Bild genau nur Retroreflektoren (Kataphot). Denn der Rest der Szenerie bekam keine nennenswerte Helligkeitssteigerung.

Während Sie die Lösung debuggen, wird es offensichtlich sein, dass die Leistung von LEDs auf ein sehr niedriges Niveau reduziert werden kann, aber nur Experimente werden es zeigen. Ich schätze, dass Sie keine superstarken Dioden benötigen. Einige gewöhnliche weiße LEDs mit sehr genauer Linse reichen aus.

Dies ist der richtige Weg, aber es ist nicht so einfach, wie Rocket Surgeon andeutet. In jedem Video weisen zwei aufeinanderfolgende Frames immer Unterschiede auf. Sie benötigen Software, um diese herauszufiltern und herauszufinden, was "Rauschen" und was Ihr Band ist. Außerdem benötigen Sie ein Schema, um Ihre gepulsten LEDs und die Videoaufnahme Ihrer Kamera zu synchronisieren. Dies ist für Consumer-Kameras und sogar einige professionelle Kameras im Grunde unmöglich.
Zustimmen. Aber wer weiß, was der Erfinder zu erreichen versucht. Sei es ein Laser-Tag-Spiel oder ein militärisches Skawking-Protokoll eines automatischen Menschentötungsroboters. Die Kenntnis des Standes der Technik sollte immer an erster Stelle stehen. Ich meine, das Budget kann zwischen 10 und 10 Millionen US-Dollar liegen, sodass die Verkabelung möglicherweise flexibel sein kann.
Danke an alleJa Hintergrundsubtraktion ist eine Option. Aber ich überschreite das Graustufenbild. Weil es in diesem Bild nur weiße Markierungen gibt. Suchen Sie dann die Kreise und filtern Sie nach Radius und Fläche. Zur Synchronisation betreibe ich die Kameras bei 100Hz mit 8 Kameras. Also nehme ich im Grunde 100 Bilder pro 1000 Millisekunde pro Kamera auf (ich weiß, dass es möglich ist! mit PS3-Eye-Kamera @ 320 x 240-Bild). Weil der schnellste Teil des menschlichen Körpers das Augenlid ist. Selbst das kostet 300 bis 400 Millse. Selbst bei dieser Geschwindigkeit würde ich 30 Bilder aufnehmen.
Die Synchronisierung ist einfach, da es sich nur um eine Helligkeitsänderung handelt, die durch die LED verursacht wird. Sie wollen sich nicht mit Shutter, Verzögerungen herumschlagen, wer weiß, was sich in Software/Firmware/Treiber-Stack befindet. Eine einfache, unabhängige TTL- oder 24-V-Edge-Treiber-LED beleuchtet die Szenerie und lässt die Software auswählen, welche Frames von welchen Kameras zu welcher Zeit gehören, indem sie einfach beleuchtete Frames in Folge erkennt.
@ Rocket Surgeon ja das ist eine gute Wahl. Es besteht auch die Möglichkeit, den Ort in Cam2-Frame B (der in Cam1-Frame A abgebildet war) zu lokalisieren, indem die Homographie aus statischen Bildern berechnet wird. Das kannst du also auch.
@ mvr950 Diese Methode reduziert Ihre FPS auf die Hälfte. Ich würde es nicht für eine anständige Geschwindigkeitsbewegung empfehlen.
@Ktc Ich denke, dann muss ich meine nach dem schreiben, was Rocket Surgeon gesagt hat. Dank dafür. Welche anständige dominante Wellenlänge und mcd (Millicandela-Bewertung) sollte ich für meine LED-Leuchten wählen? Ist größer desto besser für eine 144 Quadratfuß große Mocap-Session-Arena, in der sich das menschliche Modell in der Mitte dieses Bereichs befindet?
@ mvr950 mcd ist für das menschliche Auge, hat im IR-Bereich keine Bedeutung. Sie müssen mit radiometrischen (mW/sr) vs. photometrischen (cd) arbeiten. Irgendwo gibt es ein Gespräch, aber das ist egal. Alle IR-LEDs, die Sie auswählen, haben mW / sr-Ausgänge, die in ihren Spezifikationen erwähnt werden. Überprüfen Sie Vishay, gute, hochwertige und kostengünstige IR-Emitter

Ich würde dies mit IR-LEDs tun. Auf der Website von Vishay finden Sie verschiedene LEDs.

Das kritische Element, an das Sie denken müssen, ist Ihr FOV. (Sichtfeld). Aus FOV und Entfernung Ihres Objekts zu Ihrer Kamera müssen Sie einen ungefähren Winkel erzeugen. Dann wählen Sie die LED, die am besten passt. (Das Ziel ist kein verschwendetes Licht) Wenn es keine gute Passform gibt, können Sie auf der LEDIL-Website nach optischen Elementen suchen, die das Licht so kollimieren, wie Sie es wünschen.

Wenn Sie dies mit IR tun, können Sie Ihrer CAM einen Filter hinzufügen und dafür sorgen, dass nur die Reflektoren angezeigt werden, da sie ein SNR von mindestens 20-40 dB über Umgebungsobjekten haben. (Stellen Sie sicher, dass Ihre Webcam IR unterstützt, sie fügen normalerweise einen Filter hinzu, der alles über 700 nm blockiert. Fast alle mir bekannten Überwachungskameras enthalten diesen Filter nicht, daher ist dies eine Option).

Sie müssen auch FPS berücksichtigen, wenn sich Ihr Objekt sehr schnell bewegt, werden Sie Probleme haben, Ihre Markierungen zu verfolgen.

Letzter Punkt: Wenn Sie eine Kamera finden, mit der Sie die Belichtungszeit steuern können, ist dies am besten, da die automatische Steuerung in der Kamera für Ihre Anwendung möglicherweise nicht gut funktioniert.

IR-LEDs sind nett, aber nur, wenn Ihre Kamera das tatsächlich aufnimmt. Während der Sensor in den meisten Kameras IR-empfindlich ist, haben viele Kameras einen IR-Sperrfilter (von unterschiedlicher Qualität).
@DavidKessner Dieser Punkt wurde in den ursprünglichen Antworten erwähnt. „Stellen Sie sicher, dass Ihre Webcam IR unterstützt, sie fügen normalerweise einen Filter hinzu, der alles über 700 nm blockiert. Fast alle Überwachungskameras, die ich kenne, enthalten diesen Filter nicht, also ist das eine Option.“
Wenn Sie besonders mutig sind, können Sie eine Kamera ziehen, von der Sie wissen, dass sie einen IR-Filter hat, und den IR-Filter vom Sensor entfernen. Siehe hier: lifepixel.com/tutorials/infrared-diy-tutorials/canon-20d
Ich dachte auch an Überwachungskameras. Aber das Problem ist die niedrige Bildrate. Außerdem möchte ich dieses Projekt innerhalb des Budgets abschließen. Geld ist also ein Problem. Infrarot-LED ist eine gute Option. Dank dafür. @Ktc Glaubst du, die PS3Eye-Kamera hat auch einen Filter?
@mvr950 Keine Ahnung von PS3Eye. Aber bitte beachten Sie, dass Ihr Problem wahrscheinlich die Belichtungszeit ist, nicht die Bildrate. Was ist die Bewegung, die Sie modellieren möchten? Wenn Sie Ganganalysen usw. durchführen, würden 30 fps gut funktionieren. Wenn Sie schneller sind (Sport), funktionieren die 30 fps möglicherweise noch, aber Sie müssen ein starkes Licht und eine kurze Belichtungszeit haben, damit Sie Bewegungsunschärfe (Schmierflecken) vermeiden.
Danke Ktc für die Hilfe. Ich werde berücksichtigen, was du gesagt hast. Ja, Bewegungsunschärfe ist der Hauptgrund für die Wahl einer Kamera mit höherer Bildrate.
Welche Art von LED-Leuchten werden zur Erkennung von retroreflektierenden Markierungen für Motion-Capture-Projekte benötigt?
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