光學系統

標記點設置

? 主動式標記點：一般內置發光元件，如LED，能主動發出特定波長的光，可通過控制發光頻率等方式進行編碼，便于系統識別。

? 被動式標記點：自身不發光，靠反射外部光源工作，通常是表面反射率高的球形或圓形，能將攝像機發出的光反射回攝像機，易于與背景區分。

? 確定參數：需對攝像機的內部參數和外部參數進行標定。內部參數包括焦距、主點位置、鏡頭畸變系數等；外部參數指攝像機在世界坐標系中的位置和姿態，如平移向量和旋轉矩陣。

? 常用方法：常使用張正友標定法等，通過拍攝已知尺寸和形狀的標定板圖像，利用圖像處理算法提取標定板上的特征點，根據特征點的圖像坐標和世界坐標的對應關系，計算出攝像機的內外參數。

? 布置攝像機：根據捕捉場景和精度需求，在被捕捉物體周圍合理布置多個攝像機，確保物體運動時標記點能被多個攝像機同時拍攝到。

? 采集圖像：攝像機以一定幀率連續拍攝包含標記點的物體運動圖像，幀率越高，捕捉運動細節越準確，如高速運動場景常需100fps以上幀率。

? 特征提取：對采集的圖像進行處理，利用圖像處理算法提取標記點的圖像坐標，如采用閾值分割、邊緣檢測、形態學操作等方法，將標記點從背景中分離出來，再通過質心計算等方法確定標記點的精確位置。

? 立體匹配：針對不同攝像機拍攝到的同一標記點圖像，通過立體匹配算法找到它們之間的對應關系，如基于特征的匹配算法，先提取標記點的特征描述子，再通過計算特征描述子的相似度來確定對應關系。

? 三維重建：根據多個攝像機拍攝到的標記點的圖像坐標及攝像機的標定參數，采用三角測量等方法計算標記點的三維坐標，進而得到標記點在空間中的運動軌跡，實現對物體運動的捕捉。

數據輸出與應用

? 輸出數據：將處理后的運動數據以特定格式輸出，如C3D、BVH等格式，便于導入到動畫制作軟件、虛擬現實軟件等中。

? 應用領域：在影視制作中，可為角色動畫制作提供真實的運動數據；在游戲開發中，能實現更逼真的角色動作；在體育訓練里，可幫助運動員分析動作，提升訓練效果。