motion capture distribuito
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Motion capture distribuito. Alberto Tonello Luca Fardin Lorenzo Corso . Obiettivo. Implementare il passive motion capture in modo distribuito Rappresentare l'incertezza nell'errore di ricostruzione dei marker. Approccio . Centralizzato o Distribuito. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Alberto Tonello Luca Fardin Lorenzo Corso
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Obiettivo
•Implementare il passive motion capture in modo distribuito
•Rappresentare l'incertezza nell'errore di ricostruzione dei marker
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Approccio
Centralizzato o Distribuito
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Approccio distribuito
Gerarchia di comunicazione ad albero
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Approccio distribuito
• Analisi nel piano
• Analisi nello spazio
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Progetto nel piano
• Calcolo dei centri• Calcolo delle rette• Ricostruzione dei marker nel piano• Incertezza
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Calcolo dei centri
• Ingressi:• Piano immagine• Dimensione pixel• Distanza tra serie di pixel
• Uscite:• Posizione dei centri sul piano immagine• Numero dei pixel di ogni centro
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Algoritmo implementato
Primo passaggio
Secondo passaggio
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Calcolo delle rette
• Equazione implicita della retta
• Matrice di trasformazione
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Ricostruzione dei marker
• Necessità di avere almeno tre raggi per la ricostruzione• Algoritmo ai minimi quadrati per la ricostruzione
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Individuazione punto di minima distanza
Minimi quadrati
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Esiste soluzione in forma chiusa
Possibilità d’implementare un algoritmo generale che processa un numero arbitrario di rette
Minimi quadrati
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Struttura della funzione
• Ingressi:• Raggi• Punti• Epsilon• Specifiche ambiente
• Uscite:• Punti • Raggi non utilizzati
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Struttura della funzione
Controllo che raggio non corrisponda ad un marker già ricostruito, in tal caso due approcci:i. Eliminazione raggioii. Ricalcolo punto con tutti i raggi
• Ricostruzione mediante minimi quadrati• Successivamente possibile media di eventuali
marker ricostruiti doppi
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Minimi quadrati pesati Riduzione errore ricostruzione pesando
diversamente i residui
Stima dei pesi valutando i piani immagine
Peso maggiore ai raggi generati da marker più vicini alla telecamera
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Funzione centralizzata
• I dati sono processati in modo centralizzato
• Necessità di utilizzare almeno quattro raggi
• Nessuna eliminazione dei raggi
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Tipo Ricostruzione Errore medio Tempo medio esecuzione
Minimi Quadrati, Elimina Raggi 2.6779 [mm] 0.2430 [s]
Minimi Quadrati, Mantieni Raggi 1.9265 [mm] 0.2480 [s]
Minimi Quadrati PesatiElimina Raggi 2.6687 [mm] 0.2532 [s]
Minimi Quadrati Pesati,Mantieni Raggi 1.9187 [mm] 0.2587 [s]
Approccio Centralizzato 4.5350 [mm] 43 [s]
Conclusioni
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Rapporto tra numero di pixel ed errore di ricostruzione
Simulazioni con dieci e con diciannove marker
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Impossibilità di stabilire una relazione
• Piani immagine non adeguati• Errore di ricostruzione legato alla posizione
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Progetto nello spazio
• Calcolo dei centri• Calcolo delle rette• Ricostruzione dei marker nello spazio• Incertezza
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Calcolo dei centri
• Ingressi:• Piano immagine• Dimensione pixel
• Uscite:• Posizione dei centri sul piano immagine• Numero dei pixel di ogni centro
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L'algoritmo è composto da due passaggi
Algoritmo implementato
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Per la prima proiezione
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Per la seconda proiezione
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Calcolo delle rette
• Ingressi:• Posizione delle telecamere• Matrice di rotazione utilizzando la notazione di Cardano con
rotazioni successive secondi gli assi X → Y → Z• Coordinate centri calcolate sul piano immagine• Altezza e larghezza piano immagine • Lunghezza focale telecamera
• Uscite:• Coordinate dei centri riportate nel sistema di riferimento
assoluto.
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Calcolo delle rette
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• Elimina rette
• Mediazione marker
• Ricostruzione pesata
Ricostruzione marker
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• Ingresso:• Coordinate centri nel sistema di riferimento assoluto • Posizione delle telecamere• Distanza minima per la ricostruzione• Distanza minima per la mediazione• Numero di pixel dei raggi
• Uscita:• Tempo di ricostruzione nei vari livelli albero• Marker ricostruiti e loro distanza minima dalle rette che li
hanno generati• Rette non utilizzate per la ricostruzione
Ricostruzione marker
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Ricostruzione marker
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Volume d’incertezza
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Algoritmo distribuito
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Algoritmo elimina rette
Algoritmo mediazione punti
Algoritmo distribuito
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Algoritmo distribuito pesato
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Visione dall’alto
Algoritmo distribuito pesato
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Algoritmo Centralizzato
Ingressi• Coordinate centri nel sistema di riferimento assoluto • Posizione delle telecamere• Distanza minima per la ricostruzione
Uscita • Marker ricostruiti e distanza
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Conclusioni
• Possibilità di ricostruire marker in eccesso• Possibilità di non ricostruire marker
Algoritmo centralizzato con 16 telecamere
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Conclusioni
• Errori di ricostruzione similari • Variazione dei tempi d’esecuzione
Algoritmo Tempo d’esecuzione
Distribuito elimina raggi 0,007929 secondi
Distribuito mediazione marker 0,0548 secondi
Distribuito pesato 0,053779 secondi
Centralizzato 0,0809 secondi
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Conclusioni e sviluppi futuri
• Conclusioni:• Minor tempo d’elaborazione rispetto approccio
centralizzato• Rappresentazione dell’incertezza non soddisfacente
• Sviluppi futuri:• Utilizzo di più rette per la ricostruzione del marker• Implementazione algoritmo ai minimi quadrati• Approfondimento sulla rappresentazione
dell’incertezza