3Designer中文手册第10章.doc

第十章 跟踪测量附录本章描述了如何运用跟踪测量硬件和软件来调整照相机跟踪3Designer。主要包括：如何运用Orad公司的应用软件TSPositioning，来校准跟踪。用TSPositioning指定照相机的位置这部分包含以下主题：l 硬件准备l 用Tspositioning测量硬件准备预先准备的工作：在使用TSPositioning软件测定摄像机位置之前，跟踪系统和摄像机等硬件设备必须完全安装好。这种测量方法只是用于电视摄像机。假设现在已经安装了多台电视摄像机，执行摄像机定位程序，要求摄像机必须是在开机状态下。当所用摄像机都被配置到TrackingSet.cfg文件中，在TSPositioning界面的tracker项目中，只需选择摄像机编号就可以很方便的切换每台摄像机。重点：1 在瞄准陆标时，三脚架顶端的传感器上的摄像机应该完全不动的。2 摄像机定位在传感器上必须小心调整，在测量期间保持位置不改变。如果发生了移动，软件中的设置也必须改变。3 取景器内中心的十字作为测量的参考标志是必需的。取景器的中心并不需要精确定位，但是在所有的测量中必须保持在同一位置。4 确认你可以从传感器读取摄像机的pan, tilt 值。改变摄像机的pan, tilt, zoom 和 focus，软件中显示的数据也会跟着变化。5 在测量期间或之后不要移动三脚架，因为可能需要再次测量。初始化跟踪系统首先要初始化摄像机跟踪系统确定跟踪系统的初始位置1 仔细保持三脚架顶部在X轴和Y轴相对于零点都水平，这样平面轴就几乎和水平垂直。2 选择home点中的一点，选择一个原点（一般推荐使用X、Y和Z轴的原点），举个例子，如果是球形的区域，选择圆心作为原点。3 要确保能够一直看到原点，如果有必要，可以重新定位原点。4 摄像机对准原点，以取景器的中心为参考，最大范围地推拉镜头。5 锁定pan-和tilt-brakes。6 重新启动传感器，所有的参数都被设置为0，这就是摄像机和传感器的原点。用TSPositioning的测量方法这部分讨论以下主题：l 启动TSPositioningl 测量轴的移动l 测量方法启动TSPositioning 启动TSPositioning1 双击Windows桌面上的TSPositioning按纽。如果TrackingSet软件正确地运行，显示在Tracker附近窗口的摄像机编号，名称，类型都是活的并不是灰的。另外，窗口标题的指示器条旋转，表明跟踪数据已经从译码器接收到。出现Tracking Set窗口如下所示：图10-1 Tracking Set窗口可以指定以下参数：参数描述ChannelTrackingSet运行的Linux平台的IP地址NumberTracking摄像机编号NameTracker名称TypeTracker类型Calculated Position根据计算得出的摄像机的位置Pan Axis Twist这个参数描述了摄像机的tilt和roll的位置参数Reset Communication重置与tracker之间的通讯Video Preview不支持Save Settings保存配置的设置Orientation Box 该框描述了摄像机视图的X Y Z轴的配置。可以点击图片选择两个位置。2 Reset按钮用来重新建立与ASR设备的通讯联络。测量Mounting Shift参数测量Mounting Shift目的在于决定传感器的位置和方向。因为摄像机在传感器顶部，摄像机与传感器在pan-tilt轴上存在误差，这就需要手工测量。将这些值输入到Mounting Shifts的调节选项卡中：见图10-2Tracking Set窗口，选择调节选项卡。图10-2 Tracking Set窗口，选择Adjusting Tab注意：l 可以点击底部左下角的一个小按钮来转换坐标系统。在右侧三个轴的移动值的小视窗中可以看到当前的坐标系统。l 所有的值都以米为单位。l 高度偏移量要从tilt轴到摄像机的光学轴来测量。l 前/后的偏移量要从pan轴到摄像机的边缘来测量（指安装在摄像机上的镜头）。l 左/右偏移量要从平面轴到光学轴来测量。测量这部分讨论以下主题：l 输入测量参数点l 选择规划方法l 数据获取l 执行l 调整和控制结果输入标准的参数点所有的测量方法都由参数点选项卡控制；如图10-3Tracking Set窗口，选择参数点选项卡。图10-3 Tracking Set窗口，选择参数点选项卡在选项卡区域显示如下参数：参数描述Peference points测量区域ProjectionAdd添加一个陆标Clear all清除所有的陆标值Edit编辑一个现有的陆标Reset all重设所有的输入的陆标值Calculate计算输入的陆标值Update Model升级当前的模型Load装载一个保存过的模型Save保存模型选择参数点的一个设计方法输入参数点之后，可以应用Reference Point选项卡的Project区域来按以下讲解的定义点的设计方法。运用测量法定义参数点通常地，有两种可用的方法来计算相应的重设计点：l 用一个参考平面与摄像机的光学轴作交叉l 用一个真实的三维地形与摄像机的光学轴作交叉然而，TSPositioning提供了以下三种方式：l 平面（XY，XZ，YZ）l 最靠近的l 自动的平面两个同一平面的轴，及此平面和第三个轴之间的偏移量决定了应用的平面。Soccer中的一个例子，陆标通常用在XZ平面，地平面，高度为0。最靠近的为了计算，选择摄像机的光学轴和区域模型间的最靠近的交叉点。如果陆标在一个区域平面之外（如果有区域平面的话）则选用这个方法，并且建立一个三维地形。陆标的高度纵坐标不等同于0。例如，这个选项可用作山丘滑雪赛跑，高尔夫路线等等。自动的这个模式自动地选择平面和最靠近的选项。这个模式探测高度等于或者接近于0的FieldModel_measured.xml区域的陆标，并且为其运用平面模式。另外，此平面外的重设计点采用最靠近模式处理。一般，Closest模式可以得到最好的结果尤其是所有的点不在同一个平面时。计算摄像机位置和方向获取数据1 摄像机对准一个陆标，镜头推至最近，用取景器中心的十字线对准参考点。2 如果必要，锁定pan-tilt-brakes。3 点击tracking Set窗口的相应陆标的Set。4 对每一个陆标重复这个过程。图10-4 Tracking Set窗口，获取陆标l 对于pan, tilt必须要有4个测量值，对于测量一个平面，推荐7至10个测量值。l 瞄准陆标的次序不重要。在每次测量之后点击tracking Set窗口的相应陆标的Set。l 仔细瞄准陆标。每个错误都会降低测量的精度。l 如果错误地点击了Set选项，则Reset按钮会删除当前平面和倾斜方的测量结果。Set选项可以重复用在新的测量中。l 如果要添加更多的点，并且要掌握它们的相关信息，点击Add按钮，并手动输入其相关信息。l Edit按钮可以用来编辑现有的点和标志。l Reset all选项可以为当前陆标重新设置所有的测量值。l Clear all选项可以删除所有信息。l 陆标相应信息的右侧的check框决定了某个点是否可以被应用。当运行最终的不带特殊陆标的计算，可以测试此陆标和/或此测量数据是否适合。可以计算此陆标的重设计点。过程在所有的测量方法都已经完成之后，点击Calculate来计算位置和重设计点的相关信息的结果（参见下图）。图10-5 Tracking Set窗口，完整的计算定位的结果会立即显示在TSPositioning应用中。然而，重设计的结果不会显示。运用定位结果，执行以下操作1 点击Save显示保存对话框。2 输入一个适当的文件名，以*blk（=blocking）结束。如果有多个测量值，推荐添加文件名的更多信息，例如日期，位置等。3 点击with measurements检查保存的完整数据。图10-6 保存文件对话框，FieldModel_Reprojected.blk点击Save Setting按钮保存所有摄像机的信息到TrackinSet.cfg文件。设置缩放和聚焦范围在测试测量结果之前，确保缩放和聚焦的范围设定的适合。镜头译码器范围的设置按如下步骤完成：设置放大和聚焦范围1 在TSPositioning GUI上显示范围选项卡：2 点击Update Ranges检验栏。3 按Reset Ranges按钮。4 最大范围地推拉镜头；调整聚焦范围从最小至最大。5 按Save按钮来保存镜头范围值。范围值被保存在TranckingSetRanges_.cfg文件中。6 不需要检查Update Ranges检验栏；每次启动TrackingSet时范围会自动地装载。调整在摄像机位置和方位确定以后，还有几项数据需要调整。这些调整都在TSPositioning GUI中的Adjustment选项卡中完成。通常按照以下的次序：l CCD 中心调整l 焦点刻度l 像素外观比可以利用Tracking Set GUI中的Adjustment选项卡来做必要的调整：图10-7 Tracking Set 窗口，Adjustment选项卡虚拟和真实元素的关系对所有的调整都需要明确虚拟和真实元素间的关系；要做到这点要执行以下操作：l 运行3Designer。l 建立一个场景，使用有跟踪的摄像机和虚拟物体，虚拟物体放置在已经测量的相应的参考点上。l 激活内部混合器，并用合成的输出来察看固定图形和真实摄像机信号之间的位移。CCD中心调整使CCD居中：1 锁定平面和倾斜。2 多次做镜头的缩放。3 在镜头缩放过程中，逐渐地改变CCD的X和Y偏移量的值，直到在缩放动作中，虚拟的对象相对于真实的摄像机不再有位移。调整焦点大小1 镜头放大，直到虚拟对象的参考点和对象的中心在照相机视图的中心。2 锁定摄像机平摇方向, 只移动俯仰方向。3 在俯仰过程中，改变焦点范围，直到在做俯仰时虚拟对象没有位移。4 对不同的缩放值重复1-3步。如果发现有不同的缩放值，说明这个镜头文件是不准确的调整像素比1 镜头放大，直到虚拟对象的参考点和对象的中心在摄像机视图的中心。2 锁定摄像机俯仰方向，只移动平摇方向。3 当在平摇时，改变像素比的值，直到在平摇运动中，虚拟对象不再移动。利用Adjusting选项卡来调整摄像机和镜头的参数，并测试测量值的精度。调整轴偏移量