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モーションキャプチャを深く知る

動作分析やセンサーとして、さらには動的挙動計測機としても活用できる「モーションキャプチャ」。
そのモーションキャプチャの原理や構成要素、計算方法といった基礎知識。そのパフォーマンスを最大限に発揮するためのシステム構築時の選定ポイントといった具体的なノウハウ。モーションキャプチャを深く知れる情報を発信しています。

モーキャプのノウハウ

モーションキャプチャの基礎知識
  • モーションキャプチャとは
  • モーションキャプチャとは、人や物の動きをデジタル化するシステムです。動きをデジタル化することにより、主に次のような目的で使用されています。
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3次元化の原理
  • 3次元化の原理
  • モーションキャプチャのカメラで認識されるのは、カメラから平面として見えるマーカーの位置(2次元座標)です。
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  • エピポーラマッチング
  • カメラで認識されたマーカーの位置(2次元座標)と「キャリブレーション」で定義されたカメラパラメータ(空間上の位置と姿勢)から三角測量の原理で3次元座標を計算します。
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計測点の認識の原理

モーションキャプチャより出力される情報

バイオメカニクスにおけるモーションキャプチャの利用
  • 動力学計算
  • 運動学は幾何学的な問題を扱うのに対して、動力学計算では運動方程式(二階の微分方程式)を介した計算を行います。
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OptiTrackのノウハウ

精度の決定要素
  • カメラの配置
  • カメラの位置が近すぎて角度が少ないカメラからの情報で3次元計算を行うと満足な精度を得ることはできません。
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カメラのスペック・台数・配置の決め方

OptiTrackの品質

OptiTrackの同期
  • アナログ信号の入力
  • アナログ信号を発生させる外部計測機器との同期やトリガーには、A/D変換(アナログ-デジタル変換 )を行う必要があります。
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OptiTrackのSDKとAPI
  • SDKとAPI
  • モーションキャプチャシステム「OptiTrack」は、ソフトウェア開発者向けにSDK(ソフトウェア開発キット)と、コントロールソフトウェア「Motive」のAPI(アプリケーションプログラミングインタフェース)を公開しています。
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OptiTrackと加速度計算
  • 加速度計測の悩み
  • 加速度はよく振動試験の現場で、振動・動き・衝撃等、製品の耐久試験や、設備の異常の検出などを目的として使われる指標の1つです。
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  • SKYCOMによる加速度計算
  • オプティトラック・ジャパンでは、OptiTrack解析評価ソフトウェア「SKYCOM」に適切なフィルタリングの機能を実装*、非接触で多点の3軸方向の加速度計測を容易かつ精密に行うことができます。
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  • 加速度計との比較
  • 高精度でノイズの少ないひずみゲージ型の加速度計に反射マーカーを貼付し、OptiTrackでそのマーカーの3次元位置座標を取得し、SKYCOMで計算した加速度と比較しました。
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関連知識のノウハウ

モーションキャプチャと逆動力学解析

3次元計測における物体の姿勢と角度
  • 物体の運動
  • 物体の運動は、並進運動(3軸それぞれの平行移動)と回転運動(3軸それぞれに対する回転)の組み合わせで表すことができます。
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  • 3次元姿勢角
  • 物体の回転運動は物体に固定された座標系の姿勢で表現し、その姿勢は回転行列Rで表します。
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MATLAB/LabVIEW/PythonとOptiTrack
  • OptiTrackのデータと用途
  • モーションキャプチャシステム「OptiTrack」で取得するデータは、「MATLAB」「LabVIEW」「Python」へストリーミングし、ご自身でプログラムを作成することが可能です。
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  • LabVIEWとの連携
  • LabVIEWとは、設計・テスト・制御システムの開発に使用されているNational Instruments社製の開発ソフトウェアです。
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  • Pythonとの連携
  • Pythonとは、オープンソースソフトウェアであり、だれでも無償で自由に使用することができるプログラミング言語です。
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