三维运动图像的拍摄
计算机应用专业《三维图像处理》课程标准
计算机应用专业《三维图象处理》课程标准一、前言(一)课程定位本课程是全国中等职业学校计算机专业的专业基础课。
本课程的任务是使学生通过本课程的学习使学生掌握使用 3ds max 三维制作软件，实现三维模型与场景制作，毕业后可从事三维产品设计与制作、影视后期三维制作、城市规划、房地产公司、企事业单位的设计部门从事三维建模师、灯光渲染师、设计师等多个工作岗位。
(二)设计思路本课程的设计思路是结合理论与实践、兼顾技术与艺术，培养学生实际操作能力，使学生加深理解，使学生了解与掌握 3ds Max 理论知识；掌握三维模型、场景制作的技术技能；艺术原则与实际操作的方法与技巧，目标在于培养学生从事专业三维项目的模型制作、场景制作、影视后期等方面工作的基本职业能力。
本课程是一门以实际操作为主的课程，在教学过程中注重学生实际操作技能的培养，采用课题教学设计不同的活动，以理论知识与实际操作相结合的结构来展示教学内容。
每一个任务的学习都以任务为载体，以任务为中心整合所需相关知识，实现学中做，做中学的理实一体的教学，给学生提供更多的动手机会，提高基本技能。
本课程总学时为 102 课时。
学时分配方案建议见课程内容和要求表。
二、课程教学目标(一) 知识教学目标1．了解 3ds max 的操作页面。
2．掌握各种绘图工具与操作命令。
3．掌握创建二维图形的操作方法。
4．掌握三维图形的制作方法。
5．掌握三维动画的制作方法。
(二) 技能/能力培养目标1.熟练 3ds max 软件基础操作技能。
2.熟练操作 3ds max 制作三维模型与场景。
3.熟练操作 3ds max 制作模型材质、贴图。
4.熟练操作 3ds max 制作场景光影效果。
5.熟练使用 3ds max 渲染模型和场景效果图。
6.能够根据要求制作出用户满意的各类模型作品。
(三)情感态度培养目标1.热爱三维设计制作，对待工作精益求精，具有吃苦耐劳的精神。
2.具有较好的团队合作精神，严于律已，宽以待人，善于交流沟通。
三维重建综述
三维重建综述
三维重建是利用二维图像重构出三维模型的一种技术，也称三维照相术，是运
动机器人、虚拟现实等技术的重要基础。
三维重建开发技术可以利用机器视觉技术、激光扫描技术以及计算机处理技术之间的结合来计算出单一或多个图像绘制出三维空间中对象的图形，如图像等。
机器视觉技术在三维重建中的应用非常普遍，其主要原理是基于摄像机实时拍
摄到的图像和知识信息之间的结合，根据图像的特征与物体形状之间的关系来构建三维空间模型。
激光扫描技术是三维重建中应用得比较广泛的技术之一，原理是通过精确测量
激光点来重建物体的三维模型，它的优势是能更准确的模拟出物体的实际形状，而且扫描比较快，效率高。
计算机处理技术是三维重建中的重要组成部分，一般是利用数字图像编辑技术
来构建三维模型，以软件运算和处理技术模拟出三维模型，再把这些数据通过算法来彻底处理和改善。
未来，随着技术发展，三维重建技术会朝着更为精准，更为高效的方向发展，
其在工业生产、虚拟现实、机器人研究以及医疗应用等方面的应用也会更加广泛，可以给人类带来更多的便利。
3D成像原理及摄像技巧浅析
如 调 像 、３ Ｄ 推手 、导 演 、 摄像 、剪 辑 师 、质 量 控 制 等 人 员 ， 要 确 保 有 一 定 程 度 的 摄 制 水 准 。如 果 导 演 没 有 ３ Ｄ 拍 摄 经 验 或 经 验 较 少 ，在 拍 摄 过程 中没 有 对 某 一 场景 进 行 特 殊 的介 绍或 说 明 ，那 么 由其 直 接 指 导 拍 摄 的３ Ｄ 效 果 肯 定是 不 会 很 好 的 。这 时我 们 可 以聘 请专 业 的 “ ３ Ｄ 顾 问 ” ，精 通 ３ Ｄ 设 备和 ３ Ｄ 布 景 的空 间设 计 ，可 以对 拍摄 机 位 、角 度 、 切 换器 的切 换 时机 和 速 度 等 进 行辅 助 指 导 。在 实际３ Ｄ 节 目拍 摄 过 程 中 ，我 们 还 须 注 意 以下 几 个 方 面 因 素 ： １ ） 亮度 、 反差 、色 彩 。我 们 在观 看 ３ Ｄ 节 目过程 中 ，３ Ｄ 眼镜 对 ３ Ｄ 图像 的 光 线 强 度 和 色 彩 有 比较 严 重 的 衰 减 ， 衰 减 率 甚 至 可 以 达 到 ７ ０ ％ 。为弥 补３ Ｄ 眼镜 造成 的损 失 ，需要在 ３ Ｄ 节 目的 前 期 场 景 设 计 、 摄 影 照 明 、曝 光 、 后 期 调 色 等 各 阶 段 进 行 特 别 的 设 计 和 控 制 。２ ）摄 影 照 明控 制 。在 拍 摄 中若 使 用 份 光 式 立 体 系 统 ，分 光 镜 使 左右 摄 像 机 的 进 光 量减 半 ，意 味着 损 失一 档 光 圈 ， 需 要照 明 量 至 少 加倍 。此 外 ，为 保 障３ Ｄ 图像 的 大 景深 和 高 画 质 ， 常用 较 小 光 圈进 行 摄 影 ， 则 需 要 照 明 量 的 大 幅 增 加 。３ ）３ Ｄ 图 像 的精 确 同 步 。左 右 眼 画面 若 存 在 微 小 的 时 间差 ， 将会 造 成 时 滞 感 和 立体 错 觉 ，容 易 导致 头 晕 恶 心 。因 此 ，在 ３ Ｄ 拍 摄之 前 必 须 通 过 各种 技 术 手 段 ，消 除左 右 摄 像 机视 频 信 号 的 时 间差 。 下 面 以 篮 球 赛 事 摄 制 为例 对 拍 摄 技 巧进 行 简 要 介 绍 ，在 篮 球 赛 事 摄 制 过 程 中 ，牵 扯 到 多 机 位 的 拍 摄 、高 速 摄 影 、 精 彩 片 段 回 放 ，还 要 提 供 现 场 选 手 姓 名 、成 绩 等 字 幕 的 叠 加 ，能 够 较 全 面 的涵 盖３ Ｄ 图 像 拍 摄 技 巧 。我 们 一 般 选 用 三 个 机 位 进 行 拍 摄 ，ｌ 号和２ 号 机 位 我 们 放 在 场 地 的 平 面 进 行 拍 摄 ，这 个 作 用 是 用 来 拍 摄 球 员 的 一 些 特 写 镜 头 ，我 们 把 想 拍 的 球 员 进 行 单 独 拍 摄 。３ 号 机 位 则 放 在 观 众 席 上 ，用 于 拍 摄 整 个 篮 球 赛 场 全 景 的 画 面。在１ 号机 位 拍 摄 球 员 运 动 的画 面 时 ，随 着 球 员和 我们 的 距 离 不 断 变 化 ， 摄 像 机 的Ｚ ｏ ｏ ｍ 应 随 着 不 断 调 整 ，只 要 我 们 改 变 焦 距 的 位 置 ， 那 么 相 应 的 改 变 会 聚 点 则 是 无 法 避 免 的 。 在 这 个 时
三维旋转运动模糊图像的复原方法研究
三维旋转运动模糊图像的复原方法研究作者：李绍春初永玲王枚来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2012年第20期李绍春，初永玲，王枚（烟台职业学院，山东烟台 264003）摘要：针对相机在曝光过程中易受手持者无规则抖动而导致成像模糊降质的问题，分别利用混合高斯模型和混合指数模型拟合自然图像梯度与运动模糊核的先验信息，并基于变分贝叶斯理论得到三维旋转空间变化运动模糊核的估计值，进而在贝叶斯框架下构建了该空间变化运动模糊图像的改进复原模型.实验结果表明，文章提出的复原方法在有效去除因相机持有者抖动而产生的模糊现象时，能够保留图像中的边缘轮廓与纹理细节等结构信息，从而达到较好的复原效果.关键词：图像复原；空间变化；运动模糊；正则化中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2012）10-0022-031 引言随着便携式成像设备的日趋普及，运动模糊图像在日常生活中随处可见，使得有必要从软件角度来解决这一问题，以降低硬件成本并从模糊图像中获取有价值信息[1].Fergus等[2]基于变分贝叶斯估计和自然图像梯度的统计特性构建了模糊图像的盲复原算法[3].Shan等将文献[4]中的混合高斯模型(Gaussian Mixture Model, GMM)简化为一个分段函数来拟合自然图像的梯度分布，基于此构建了估计复杂运动模糊核与图像复原的最大后验概率(Maximum A Posteriori, MAP)方程.2009年Cho和Lee构建了运动模糊图像的快速复原算法，已初步加载于最新商用产品Photoshop CS6[5].这些方法针对空间不变运动(Space-invariant Motion)模糊图像均取得了很好的图像复原效果，但对于更具普遍性的空间变化运动(Space-variant Motion)情形却无能为力.作为两类特殊的空间变化运动模糊情形，旋转与径向运动模糊图像已得到令人满意的研究成果[6-8].对于一般情形下的空间变化运动模糊图像的复原已吸引了众多学者的关注.本文主要研究相机绕其三个轴旋转运动而产生的空间变化运动模糊情形，基于变分贝叶斯理论和自然图像的先验统计特性得到了三维(Three-Dimensional, 3D)旋转空间变化运动模糊图像的改进复原模型，在保留图像边缘和细节信息的同时，能够有效地降低振铃效应对图像复原质量的影响.2 三维旋转运动模糊核的构建数码相机的成像过程其实是真实环境中的三维场景（世界坐标系）到二维平面（数字化图像坐标系）的投影变换.此时，世界坐标系与数字化图像坐标间的对应关系为：根据文献[9]对数码相机成像质量主要影响因素的分析，在室外成像环境中，特别是对于较远距离下的景物成像，旋转运动是导致图像模糊的最主要影响因素.对于绝大多数的普通用户来说，相片拍摄均是在室外完成的，此时有tx,ty,tz≈0，则清晰图像f中的坐标点[uf,vf]T 与运动模糊图像g中对应坐标点[ug,vg]T间的函数关系可等效为：其中，Cijk为双线性插值矩阵中的插值系数.3 三维旋转运动模糊图像的复原算法3.1 三维旋转运动模糊核的估计针对运动模糊核所表现出的不同类型的稀疏特性，本文利用混合指数模型（EMM）来拟合运动模糊核的核元素分布.在对自然图像和运动模糊核的稀疏性作出假设后，采用变分贝叶斯理论来估计三维旋转空间变化运动模糊核.3.2 运动模糊图像的复原算法在估计三维旋转运动模糊核的基础上，我们在贝叶斯框架下构建图像复原的最大后验概率(MAP)方程.4 实验结果及分析为验证本文算法在三维旋转空间变化运动模糊图像复原中的有效性，现以“城堡”图像为例进行实验，并分别与2006年SIGGRAPH[2]和2010年CVPR[9]上两篇经典文献中的图像复原结果进行比较分析，具体的模糊图像复原结果如图1和表1所示.如图1所示，通过局部放大的“城堡”图像，可以观察到Fergus复原图像中存在明显的振铃效应，且复原效果不明显.Whyte的复原图像虽无明显的振铃现象，但未有效地复原出图像的边缘轮廓.而本文方法在有效抑制振铃现象的同时，能够有效地复原出图像的边缘轮廓.5 总结本文借助于变分贝叶斯理论估计得到三维旋转空间变化运动模糊核，同时在贝叶斯框架下构建了改进的空间变化运动模糊图像的复原模型.实验结果表明，本文算法在保证复原效果时，能够有效地抑制振铃效应的产生.但在复原空间变化运动模糊图像时，依然会面临计算复杂度很高的问题，因此在保证图像复原质量的前提下，如何有效地简化估计运动模糊核和复原模糊图像的数学模型将是值得我们思考的问题，以期能够真正地应用于模糊图像的在线实时盲复原.参考文献:〔1〕刘文.空间变化运动模糊图像的复原算法研究[D].武汉:武汉理工大学,2011.〔2〕Fergus R, Singh B, Hertzmann A, et al. Removing camera shake from a single photograph[J] . ACM Transactions on Graphics, 2006, 25(3): 787-794.〔3〕孙韶杰,吴琼,李国辉.基于变分贝叶斯估计的相机抖动模糊图像的盲复原算法[J].电子与信息学报,2010,32(11):2674-2679.〔4〕Shan Q, Jia J Y and Agarwala A. High-quality motion deblurring from asingle image[J]. ACM Transactions on Graphics, 2008, 27(3): 73:1-73:10.〔5〕Cho S and Lee S. Fast motion deblurring[J]. ACM Transactions on Graphics, 2009, 28(5): 1-8.〔6〕朱近,薛钗琨,陆宏伟,等.旋转运动模糊的盲复原[J].火力与指挥控制,2011,36(7):36-38.〔7〕刘文,吴传生,吕琪.含噪径向模糊图像的复原算法研究[J].武汉理工大学学报,2011,33(4):139-143.〔8〕Boracchi G, Foi A, Katkovanik V, et al. Deblurring noisy radial-blurred images: spatially adaptive filtering approach[C]//Proceedings of SPIE Electronic Imaging. San Joes: International Society for Optical Engineering. 2008: 6812D.1-6812D.12.〔9〕Whyte O, Sivic J, Zisserman A, et al. Non-uniform deblurring for shaken images[C]// Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. San Francisco: IEEE Computer Society. 2010: 491-498.。
三维激光扫描分类及工作操作规范
三维激光扫描分类及工作操作规范一、分类根据激光扫描设备的类型和应用领域，三维激光扫描可以分为以下几类：1.接触式扫描：使用机械测头或探针直接接触被测物体，进行点云数据采集。
2.无接触式扫描：利用激光器发射激光束，通过传感器记录物体表面的反射光，生成点云数据。
3.多方位扫描：利用多个扫描仪或激光头进行协同扫描，以提高扫描效率和准确性。
4.动态扫描：对于运动物体，可以采用高速摄像机拍摄快速运动过程中的物体姿态变化，再通过图像处理技术恢复三维形态。
为了保证三维激光扫描的效果和安全性，需要遵循以下操作规范：1.安装设备：根据厂家提供的操作手册，正确安装设备，保证设备的稳定性和垂直度。
2.准备工作：在进行扫描之前，需要清理被测物体表面，确保没有遮挡物，以减少扫描误差。
3.参数设置：根据被测物体的特点和要求，设置合适的扫描参数，包括扫描分辨率、扫描速度、扫描范围等。
4.扫描操作：在开始扫描之前，需要预先选择扫描路径和扫描区域，以保证全面且高效地获取物体数据。
5.预处理：对于扫描得到的原始点云数据，可以进行噪声去除、数据滤波等预处理操作，以提高数据质量和准确性。
6.数据合并：如果需要拼接多个扫描区域的数据，可以利用配准算法对原始数据进行配准和合并，生成完整的模型。
7.后处理：根据应用需要，对于点云数据可以进行模型重建、表面拟合、体积计算、特征提取等后处理操作，得到理想的三维模型。
8.数据存储与备份：将处理完的数据进行存储，并定期备份，以防止数据丢失和损坏。
9.作业环境：在进行扫描工作时，应确保作业环境光线充足，避免干扰激光扫描仪工作。
10.安全操作：在使用激光器时，注意防护眼睛，避免直接照射激光束，以免造成眼睛损伤。
以上是三维激光扫描的分类及工作操作规范。
在实际工作中，严格按照规范进行操作，不仅可以提高扫描的准确性和效率，还能保证人员的安全。
同时，根据具体应用领域的需求，可以针对性地进行操作规范的调整和补充。
APAS三维影像解析系统对动作技术分析的基本方法
APAS三维影像解析系统对动作技术分析的基本方法作者：韩浩天来源：《搏击·武术科学》2015年第05期摘要：中国从乒乓外交到乒乓球强国，不仅是因为大众的喜爱而能持续下来，更离不开教练员们和运动学专家的努力。
乒乓球是一项难度非常大的技术类项目，乒乓球在生物力学方面的研究离不开APAS三维影像解析系统，通过这一系统能够提供精确的量化数据，对人体运动进行矫正和评估处理。
关键词：APAS三围影像解析系统乒乓球正手拉弧圈球分析方法中图分类号：G847文献标识码：A文章编号：1004-5643（2015）05-0122-03乒乓球的变化博大精深，打法繁多，弧圈球技术作为当今的主流技术，深深的影响着乒坛的技术格局，弧圈球作为最基本的同时也是威胁性很强的进攻技术，有着研究的必要性。
本文从三维影像解析系统的基本模块、三维影像系统对乒乓球正手拉前冲弧圈球和高吊弧圈球技术分析的基本操作为例，介绍APAS三维影像解析系统的基本操作过程，从而为进行运动学分析的学者提供一定的参考。
1 APAS三维影像解析系统简介（1）APAS（Ariel performance analysis system）是由运动生物力学之父R.C.纳尔逊博士发明的，它是目前体育行业应用得最多的对运动技术进行运动学、动力学分析的软件。
它的基本原理是基于光学视频设想系统的三位运动分析，携带方便，能够提供精确的数据，对人体运动进行矫正和评估。
（2）APAS三维影像解析系统基本模块。
APAS三维影像解析系统的模块主要包括：CapDV视频采集；Trimmer视频剪辑；Digitize数字化；Transform三维转换；Filter过滤平滑；Display数据显示；APASview结果分析；Analog模拟信号分析；Vectors测力台相量。
2乒乓球接发动作三维影像解析系统的操作过程2.1影像采集过程三维影像解析系统的第一步是采集视频。
在拍摄进行前首先将辐射框架摆设在实验运动员的位置，根据框架调整两台摄像机的位置，要求两台摄像机能够看见至少21个框架球，调节摄像机高度、角度、焦距和拍摄频率。
运动员三维运动图像姿态参数测量的仿真分析
文 章 编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ２ ６ ９ — ０ ４
计算机仿 Nhomakorabea真
２ ０ １ ３ 年５ 月
运 动 员 三 维 运 动 图 像 姿 态 参 数 测 量 的 仿 真 分 析
吴 秀云
（ 青岛农 业大学体育教学部 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ １ ０ ９ ）
正则 化 方 法 ， 求 取 非 刚体 三 维 运 动 时 的 运 动 参 数 和 结 构 参数 矩 阵 ， 完 成运 动 三维 参 数 测 量 。仿 真 结 果 表 明 ， 上 述 方 法 可 以高 精 度 测 量 运 动 员 的三 维 运 动 参 数 ， 提高参数测量精度。
关键词 ： 虚拟人 ； 运动捕捉 ； 人体建模
Ｗ Ｕ Ｘｉ ｕ—ｙ ｕ ｎ （ Ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｓ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ａ ｇ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ６ １ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｒ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ３ ｄ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ － ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ ｂ ｏ ｄ ｙ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
第5章三维全景技术
5.3全景图制作实例
5.3.3 用Ulead COOL 360制作动态全景图 步骤3：图片加入后出现预览窗口，下方的按钮可以删除、 旋转、缩小或放大图片。
5.3全景图制作实例
5.3.3 用Ulead COOL 360制作动态全景图 步骤4：单击“下一步”按钮，选择用于拍摄照片图像的相 机镜头。如果相机镜头不在列表中，可选择程序提供的缺省 镜头，也可自定义镜头参数，这里选择“普通镜头”。“关 闭变形功能”是禁止弯曲，选择后浏览时全景图无弯曲感， “关闭混合功能”是禁止融合，这样相邻两张相片拼成全景 图可见其重叠部分。
5.3全景图制作实例
5.3.3 用Ulead COOL 360制作动态全景图 步骤5：单击“完成”切换到“调整”窗口，在这里可以调 整图片的各种属性。例如：对于拼好的图片中某一幅不满意， 可单击该图片，在选项面板中调节参数即可。参数有旋转图 像、调整透视效果、调整色调、调整饱和度、调整亮度、调 整对比度等；还可通过鼠标拖拉来调整各幅图像间的重叠程 度。若对调整效果不满意，可单击“撤销”和“重复”两个 功能进行取消和重复操作，单击“重置”按钮，恢复调入图 像的初始状态。
单击“保存”按钮，保存当前全景图；单击“电子邮件”按 钮，将当前全景图转换为EXE文件，并作为电子邮件附件发送；单 击“网页”按钮，以Web页面的形式保存当前全景图，且可在浏览 器中观看；单击“屏幕保护”按钮，设置全景图为默认的屏幕保 护程序；单击“打印”按钮，以平面图形式打印该全景图；单击 “复制”按钮，将该全景图复制到剪贴板上以便其他程序调用； 单击“导出”按钮，生成一个可执行文件，执行它就可浏览全景 图的内容。这里选择“导出”按钮，文件名称设置为“COOL360全 景图”，输出文件夹设置为“D:\全景图”，单击“确定”按钮， 则在D:\全景图文件夹下生成了COOL360全景图.exe文件。
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• 在正式拍摄录制之前，先熟悉数码摄像机的使用说 明书内容，以便正确理解MD9000数码摄像机的各 种按键的功能与作用。
• 4） 掌握三维运动图像拍摄现场的布置的 方法。
实验器材
• 1) 松下MD9000数码摄像机（一台） • 主要性能： • 电视系统：625行，50帧/秒 PAL制式 彩色信号。 • 镜 头：手动光圈，自动光圈，F1.8， • 焦 距：3.1-46.5mm。 • 拍摄格式： Mini DV (用户使用数码视频SD格式)。 • 数码接口：DV输入/输出端子。（IEEE1394，4-pin）。 • 影像传感器：1/4英寸CCD图像传感器。 • 快门速度：常速，1/50-1/8000秒。 • 所用磁带：6.35mm数码视频磁带。 • S-Video端子 ：视频输入，视频输出。
• Vy[i]=-[(Li5+Yi’Li9) X+(Li6+Yi’Li10)Y +( Li7+ Yi’ Li11)Z+( Li8+ Yi’)]/A
把各摄影机的影片数据代入上述两方程求解后，
再由三维实际相对坐标x´、y´、z´，并根据坐标原点（x。、 y。、z。）平移后得出三维实际绝对坐标x、y、z :
但平面定点、定焦距、固定位置摄影测量， 只能测试研究运动过程中某一局部范围，即人体 或物体的某一运动周期动作。要想测试研究较大 的范围或过程，可考虑平面定点、定焦距、扫描 跟踪摄影；平面定点、变焦距、扫描跟踪摄影； 平面未知摄影位置，变焦距、扫描跟踪摄影的其 它摄影测量方法。
• 三维运动图像是将两台或两台以上的摄 像机中的运动图像直接线性变换DLT(Direct Linear Transformation) 处理，那就采用DLT方法。
• 这里重点讲采用平面定点、定焦距、固定 位置摄影测量的方法，也是拍摄人体运动技术 动作图像方法中最为简单易行的一种测量方法。
实验目的
• 1）学会平面定点、定焦距、固定位 置摄影测量的方法。
• 2）掌握松下MD9000数码摄像机 的调整和使用方法。
• 3）学会正确应用或放置比例尺（或 摄影框架）。
x=x。+ x´ y=y。+ y´ z=z。+ z´
摄像机与摄像机之间的同步
• 三维运动图像是由两台或两台以上的摄像机同 时从不同的角度拍摄的影像合成的。但由于摄 像机开启的时间存在先后次序的问题，从而获 得的影像就会有多少的问题存在，要想在多台 摄像机拍摄的这些图像帧中找到某时刻、某帧 同步的图像是相当困难的，为了解决这一问题， 就必须考虑多台摄像机拍摄的同步问题。
三维运动图像的拍摄测量实验
运动生物力学实验室 2008年2月2日
•
进行三维运动图像的拍摄是获得人体运动
技术动作图像的重要手段。三维运动图像的解
析通常要求摄像机是四种摄影测量方法:
• 平面定点、定焦距、固定位置摄影测量；平面 定点、定焦距、扫描跟踪摄影测量；平面定点、
变焦距、扫描跟踪摄影测量；平面未知摄影位 置，变焦距、扫描跟踪摄影测量。
• 同步的方法： 外同步 内同步 内时标同步等
预习要求
• 1）掌握松下MD9000数码摄像机的调整和 使用方法
• 2）了解体育运动中使用摄像机的摄像技巧 • 3）熟悉松下MD9000数码摄像机的功能 • 4）三维运动图像解析中人体运动技术动作
的合理安排 • 5）掌握三维运动图像拍摄现场布置的方
法
实验预备知识
• 如下图所示，N为比例尺，n 为摄像机拍摄 的图像，D为摄像机镜头的焦点到比例尺N的距 离，f为摄像机镜头的焦距。
• 根据几何光学原理：
由ΔAOB∽Δaob
得：
或 n f
f D
N
D
nN
由Δdcd`∽ΔOCA
。f D nN
得：
， D
N
D f N n
2
2即
D D f n
。
N
N
则
； f D f n
• 2）摄像机电池（一块） CGR-D220 （可使用时间3小时45分）。
• 3） 影三脚架（一副） • 用于安装固定比例尺框架、摄像机等。
4）摄像磁带： Mini DV录像带（一盘） (6.35mm数码视频磁带)。
• 5）比例尺框架（一付） 采用爱捷009-D型三维DLT辐射框架。
• 6）50米皮尺（一把）
实验原理
• 从摄像机拍摄的图像上获取被研究的对象相 对于某一个坐标系的坐标值，并把它们换算为 实际的尺寸，为了保证定量分析，因此必须在 拍摄运动图像现场设置比例尺、同步装置或参 考体。其目的有二：一是为了确定坐标系的原 点；二是为了从比例尺和图像上换算出实际尺 寸的放大倍率。这就是进行三维运动图像拍摄 的主要思路。其原理是：
• 另外，运动分析中一个很重要的参数就是像点 从某一位置到另一位置之间的时间间隔，而对于 没有电子时间标记装置的数码摄像机来说，两帧 之间的时间间隔△t就等于摄像机的摄影频率F拍 的倒数，即：
•
△t=1/F拍摄频率（Hz） 。
对于两帧相连的运动图像中某一测试点来 说，意味着测试点从一点运动到另一影机的影片坐标为： Xi’、Yi’ ,代表摄影机数， i>2, DLT转换系数为L，坐标原点为P0（X0 、Y0 Z0）， 则由直接线性变换误差方程可得：
• Vx[i]=-[(Li1+Xi’Li9) X+(Li2+Xi’Li10)Y +( Li3+ Xi’ Li11)Z+( Li4+ Xi’)]/A
n
N
得： f D f n 。
N n
所以，跑道中心处的放大系数K为： •
K D D (D f ) f D
f
f
• 由此可知，这种把摄像机固定不动、固定焦距、 固定距离，并且使摄像机的主光轴与被测运动物 体测试点的运动平面相垂直，获得成像尺寸的比 例系数K。由此可获得对单幅图像画面进行长度、 面积、角度测量，或者是运动分析等。
• DLT方法的思路是在空间内设置足够多 的标定点，事先测定各个点的空间坐标 位置，然后用摄影机对这些标定点进行 拍摄，并测定这些点在影片上的坐标， 将上述两方面的数据代入构像方程，就 可以计算出摄像机的内外方位元素。
DLT直接线性变换
• 已知DLT系数和坐标的原点，由两组平面相片的坐标可求 出未知点的实际空间坐标。