确定动态对象跟踪精度

已经有大量的工作对各种运动捕捉系统进行评估，产生了广泛的不同结果。这些研究针对特定用例产生了有用且相关的结果，但它们经常测量不同的事物，并且所使用的方法甚至术语在几个重要方面存在显着差异。

光学运动捕捉系统的性质意味着存在很大范围的变量，使得回答有关准确性的问题变得复杂，并且系统性能中的一些最重要的因素也是不直观的。影响数据质量的条件可能包括：空间的大小、物体的几何形状和速度、运动的性质和环境条件的变化——以及系统本身的特征——例如数量、分辨率、和相机的质量；所用标记的质量和大小；相机校准过程；以及用于根据相机数据计算刚体位姿的算法。

即使在完全受控的环境下，物体的运动也会影响测量。例如，我们可以连续观察一个测试对象的长度。根据物体是静止还是运动，可以观察到非常显着的差异。这表明在进行比较之前，变量的一致性和控制是多么重要。

术语在不同的上下文中通常可以表示不同的东西，诸如“准确度”和“精确度”之类的术语具有非常不同的含义。除此之外，它们通常是针对特定情况的：例如，在生物力学、机器人技术和视觉效果的研究中，“准确度”一词的含义可能会有不同的理解。

作为这项工作的一部分，我们真的很想提供信息丰富的信息，并帮助工程师了解他们可以预期的性能水平。这需要一种适合最常询问该主题的受众的方法，易于解释，并在一系列不同用途中产生合理的结果。

我们还希望在开发过程中的内部和外部都以一种可以理解的方法开始对话，以便可以在这种情况下传达未来的发展和改进。我们认为使用外部发布的方法非常重要，对这种方法以及所取得的结果完全透明。

Vicon 组建了一个团队，由当时的工程产品经理 Tim Massey 领导，他们在动作捕捉在实践中的工作细节方面拥有丰富的经验，而不仅仅是在理论上。他们是一个知道我们如何以对我们的观众有用且信息丰富的方式帮助理解这个问题的团体。

在几个月的时间里，我们审查了一系列外部方法，尝试了一些最有希望的方法，以评估它们的有效性以及与系统使用方式的相关性。我们认为由美国材料与试验协会 (ASTM E57) 的 3D 测量系统小组委员会开发和评估的方法是最合适的。 ASTM 于 2006 年 6 月成立了 E57 委员会，专门开发可用于评估 3D 系统性能的标准。 E3064 方法（“用于评估测量六自由度 (6DOF) 姿势的光学跟踪系统性能的标准测试方法”）是一种简单的方法，它允许在两个刚性物体之间进行均匀测量，同时以受控方式在光学动作捕捉音量。

这种方法的优点是易于理解和解释。但它还具有评估连续移动对象（动作捕捉系统的关键组件，以及可以产生重大影响的变量）和快速评估捕捉体积内许多位置的错误的好处。

不过，重要的是要提到没有“正确”的方法。还有许多不同的替代方案，每种方法都有不同的优点。然而，人们认为这是一种信息丰富的方法，可以帮助人们通过与工程师如何使用 Vicon 系统相关的评估来向他们解释他们可能期望的性能类型。

我们测试了两个独立但相似的设置，由 Vantage 5 MP 或 16 MP 相机组成，并测量了两个刚性物体之间的距离。这是一个已知的固定距离，由热中性塑料构成，以尽可能消除运动或温度变化可能产生的物理差异。这使得测量精度能够在这个已知的固定参考值在体积周围移动时始终如一地确定，并能够准确评估测量值。即使对象在捕获体积上移动并连续运动，观察结果也是一致的。

现在，这项工作使我们能够更好地传达新的发展如何提高 Vicon 提供的质量。最近发布的 Vantage+ 就是一个很好的例子，我们现在不仅可以清楚地解释提高帧速率可以带来的好处，还可以清楚地解释技术中存在的固有权衡。

本文由 Vicon（英国牛津）产品经理 Felix Tsui 博士撰写。欲了解更多信息，请访问 这里 .