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【Nokov】动作捕捉系统培训笔记

2023-05-16

Nokov度量科技

  简介：Nokov是一种光学三维动作捕捉系统，采用红外镜头捕捉被动发光标记点，构建三维数据的动作采集与分析系统，运用于运动分析、步态康复、模拟训练、机械仿生、机器人、无人机、人机交互、军事军工等，是北京度量科技有限公司的经典品牌。

一.系统连接：

硬件连接：将镜头与三向云台连接，云台与三脚架连接，每个镜头通过网线与交换机进行连接，尽量按照镜头序号来放置镜头。
软件安装：Seeker
软件设置：IP地址设置，参数的修改等
加密狗：目的是通过对软件与数据的保护防止知识产权被非法使用。

二. 实时设置与数据采集 (Live Mode下)

注：数据采集前需要对摄像头进行标定，即进行2.1步骤 镜头设置。

2.1 镜头设置

步骤分别为：调焦-去噪点-标定

调焦：先调光圈至黑圈最小，再调焦距至黑圈比红十字稍微大一点。
去噪点：人为移除反光物体，调节shreshold阈值参数，软件去噪等。去除噪点直至镜头内的点数稳定为反光点数量。
标定前保存配置文件(.cal后缀)
标定：准备好L型标定杆和T型标定杆，杆上分别有4个和3个反光点，并将L型标定杆置于动作捕捉的场地正中央，按钮Calibrate-Initial Calibration，分别进行L型标定和T型标定。
L型标定摆好标志点确保镜头内没有大于4的点数即可
T型标定需要挥杆人员在场地内挥动，确保镜头内点数不超过3，同时在捕捉区域反复挥动，尽量确保杆上的3个Marker点的运动轨迹遍布整个捕捉区域。
两次标定完成后，软件自动计算，Wand Length的Avg值越接近496.05说明越准确。
标定后再次保存配置文件(.cal后缀)

2.2 数据采集

  数据采集前需加载标定好的配置文件.cal后缀，再点击Recording Setting按钮，填文件名然后开始采集，采集后的数据会自动保存为cap后缀文件，一次数据采集就完成了。

三. 数据处理(Post Process下)

SDK实时获取至少需要3个Marker点。

3.1 导入数据

加载动捕数据(.cap后缀)，可查看帧数，播放和停止等。

3.2 数据截取

目的：选择数据完整的帧，去除无效点和工作空间外的点。
截取数据：两边的Select按钮，分别截取首末帧数，再点击截取动捕数据，保存路径和文件名。此文件名和之前的数据名相比会自动加一个Trimmed_前缀，表示截取后的动捕数据。
注：截取数据需注意，截取的第一帧和最后一帧数据的反光标志点数量与实际捕捉的反光标志点数量是相同的。
Frames选择Save Selected Frames, 再点击Export Trimmed Capture…

3.3 建立MarkerSet

  点击NewMarkerSet–Create a Identifying Template MarkerSet ，并为MarkerSet命名。右边在Marker标签处输入Marker名称，点击快速识别，将命名的点与三维中的点进行一对一匹配。MarkerSet(.mars后缀)

如果是多个点的话需要再创建刚体模板，Create Link Template，将点与点之间进行连接。

3.4 调用已有的MarkerSet

点击 文件 - Add MarkerSet，相当于加载已有的MarkerSet数据集。

3.5 数据修复

  点击 视图 - 标志点XYZ图表，视图上下显示，上显示3D视图，下显示标志点XYZ图表。此时下方即可看到命名的点的XYZ坐标曲线。
  检查各Marker点，当出现帧丢失的情况，曲线图上方会有小竖线，可点击三次方连接，即可拟合曲线，此方法只适用于少量点的丢失，若帧数丢失过多，则需重新采集数据。

3.6 建立刚体Segment

  对于已经建立好MarkerSet并完成修复的数据，可以建立刚体；刚体至少需要由3个Marker点来定义，通过该软件可以得到刚体的欧拉角数据，常用于无人机，机械臂等应用场景。
第一种建立方式：SBK，Segment - Skeleton Engine - Skeleton Builder，选择三个点，这三个点分别用来定义刚体的起点，止点和XY平面，此方法选择方便但很容易因为点受到干扰而不能很好的显示刚体。
第二种建立方式：CS2.0a，Segment-Calcium Solver 2.0a，此方法需要自己定义很多变量，此方法稍微复杂一点但抗干扰性强，具有很好的适用性，推荐这种方法。

3.7 实时应用MarkerSet(Live Mode下实时显示MarkerSet)

Seeker软件支持在实时模式(Live Mode)下实时显示MarkerSet，即定义名称的Marker和连线，通常与SDK配合使用。
步骤为：在Post Process下对已经完成数据修复带MarkerSet的捕捉文件，点击上方的模板建立，保存动捕数据，回到Live Mode模型，Add/Remove… 勾选保存好的MarkerSet文件，关闭文件，连接镜头即可实时3D显示MarkerSet的数据效果。模板建立的Frames Range选择All。

3.8 SDK的应用

Seeker软件支持二次开发，可通过广播数据，开启数据广播前，需确保3.7步骤能够实现。

四. 数据分析

4.1 点，线，角度数据

分析图表：可显示Marker点的在各个方向上的坐标，速度和角速度。.trc后缀直接用Excel打开即可查看数据信息。

4.2 刚体数据

可导出刚体的欧拉角数据。即3.6步骤得到。

小结：
一个点建立Marker
多个点建立Links

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