Tracking et capture du mouvement
? Objectifs la localisation de la tête de l’utilisateur la localisation (6 degrés de liberté) de la main la mesure du déplacement spatial de l’extrémité de la main la localisation d’une partie du corps, utilisée entre autres, pour la «motion capture» localisation de tout le corps ?
Traqueurs mécaniques Traqueurs mécaniques mesurant des distances Traqueurs mécaniques mesurant une orientation Inclinomètre Gyroscope / gyromètre Traqueurs mécaniques mesurant une vitesse ou une accélération
Traqueurs mécaniques mesurant des distances liaison mécanique entre l’objet et son environnement Mesure de rotations
Traqueurs mécaniques mesurant des distances + précis + très rapide jusqu’à 300 mesures par seconde + le temps de réponse est très court 2 à 3 ms + prix relativement faible - liberté de mouvement - pas très « hight Tech » => communication
Traqueurs mécaniques mesurant une orientation La plus part ne mesure qu’un degré de liberté Inclinomètre source émettrice : champ gravitationnel de la terre position angulaire avec la verticale Si mouvement : force dues au mouvement + force gravitationnelle Courant : parallélépipéde rempli de liquide visqueux
Traqueurs mécaniques mesurant une orientation Gyroscope / gyromètre principe mécanique d’un rotor tournant à grande vitesse l’axe garde une direction constante Principe de la toupie ou de se pencher dans les virages en 2 roues
Traqueurs mécaniques mesurant une orientation gyroscope à suspension de cardan direction constante grâce à une masse (toupie) en rotation La toupie est reliée au niveau de son centre d’inertie
Traqueurs mécaniques mesurant une accélération mesure d’une force provenant de l’accélération d’une masse mesurée par le faible allongement d’un ressort / cristal supportant la masse détectée par principe piézo-électrique, piézorésistif, à jauges de contrainte ou à variation de capacité en boucle fermée, créer une force opposée à la force inertielle, annulant le déplacement de la masse double intégration => grosse erreur de position
Traqueurs mécaniques mesurant une accélération
Traqueurs électromagnétiques Traqueurs électromagnétiques à champs alternatif Émetteur 3 bobines Propage un champs Récepteur Recueillent des flux magnétiques unité électronique alimentation des trois bobines de l’émetteur par des courants alternatifs de fréquence porteuse voisine de 10 KHz ; mesure des courants circulant dans les bobines du récepteur ; calcul des paramètres de localisation en fonction des mesures effectuées filtrage éventuel des mesures pour supprimer les bruits parasites, mais celui-ci augmente le temps de réponse transmission des valeurs calculées à l’ordinateur en communication avec l’appareil.
Traqueurs électromagnétiques
Traqueurs électromagnétiques Traqueurs électromagnétiques à champs alternatif + Peut aller jusque 4 capteurs + Très précis + Très rapide (120 Htz) - nécessite des fils Entrave la liberté de mouvement - ne peut fonctionner à coter de métal ou de matériel magnétique
Traqueurs électromagnétiques Le compas Se sert du champs magnétique terrestre effet Hall pour les compas électroniques miniatures déviation de courant dans une plaque métallique très mince dans un champ magnétique normal à son plan avec deux effet hall perpendiculaire, on a le nord Les compas sont souvent utilisés pour compenser les dévires des gyroscopes
Traqueurs acoustiques Ou traqueurs à ultra-sons temps de propagation d’ultrasons dans l’air C = 331.(T/273)1/2 [m/s] T, température ambiante, en degrés Kelvin La vitesse est aussi fonction de l’humidité de l’air. 2 mètres environ à 80 KHz fréquences plus basses pour lesquelles la longueur d’onde λ (λ=C/f) est trop grande, d’où aussi la résolution qui est égale à λ Capteur Capteur Capteur
Traqueurs acoustiques
Traqueurs acoustiques exciter une céramique piézoélectrique à 40 KHz fréquences plus élevées => atténuation de l’onde fréquences plus basses => résolution moindre Pour 3,3 mètres, le temps de vol est de 10 ms Il faut 3 émetteurs La mesure totale est trois fois plus grande si les mesures de distances sont faites cycliquement !
Traqueurs acoustiques + faible coût + peut fonctionner en environnement métallique - influençables par la température ambiante Étalonnage automatique ? - émission d’ultrasons très directive limite l’espace de mesure.
Traqueurs optiques association de sources lumineuses et de capteurs photosensibles ponctuels (phototransistor) Très peu utilisé ou plan (caméra à technologies CCD ou CMOS) Dépend de la sensibilité de la caméra
ARToolkit
ARToolkit
ARToolkit
ARToolkit + vraiment pas cher + assez simple à mettre en place Du papier + support rigide Souvent utilisé par les projets étudiants à Laval + assez simple à mettre en place - Pas très précis - Dépend des conditions de luminosité - Pas commercialisable
Tracking optique sans cible définie Se fait par apprentissage Très lourd à coder Avec deux caméras (triangularisation)
Tracking optique sans cible définie + s’utilise sans cible Pour de nombreuses cibles Reconnaissance de voiture en RA par exemple - très lourd à programmer - pas très rapide - pas forcément très stable Luminosité Caméra Mais ça progresse
Traqueurs optiques à infra rouge ARTrack Advanced Realtime Tracking Le plus utilisé actuellement Au moins 2 caméras infrarouges Constellation de billes réfléchissantes
ARTracking
ARTracking
ARTracking 0.4 mm en translation 0.12 degré en rotation fréquence maximale de 60 Hertz volume de travail de quelques mètres cube Intersection d’au moins deux caméras Plus il y a de caméra, plus le champs est grand
ARTracking + solution « clé en main » + très répandu en industrie Très connu, donc vite réparé + très précis + très rapide - si peu de caméra : perte des capteurs tous les systèmes optiques - très cher
OptiTrack Basé sur le même principe qu’ARTracking Plus axé sur la Motion Capture Plus de caméra Une combinaison complète Avec les petites billes réfléchissantes
OptiTrack
OptiTrack
OptiTrack + moins cher que l’ARTracking + moins de perte de tracking Plus de caméras + de plus en plus utilisé - précision inférieure
Kinect Capteur : Champ de vision : Lentilles détectant la couleur et la profondeur Champ de vision : Champ de vision horizontal : 57 degrés Champ de vision vertical : 43 degrés Marge de déplacement du capteur : ± 27 degrés Portée du capteur : 1.2m – 3.5m à partir de 50cm pour la version Kinect for Windows Système de reconnaissance physique : Jusqu’à 6 personnes et 2 joueurs actifs 20 articulations par squelette
Kinect
Kinect et Faast Faast Programme d’interfaçage Envoie les données sur un réseaux virtuel http://projects.ict.usc.edu/mxr/faast/ Gratuit légal mais non commercialisable
Kinect + pas cher du tout + motion capture assez complète + sdk fourni (ou FAAST) - pas précis - bruité - Non commercialisable
PSMove Petite dernière en réalité virtuelle On ne sais pas encore énormément sur ses applications en RV
Leap motion 3 LED IR 2 caméras IR 300 frames per second of reflected data