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Vers ion 1.0

Benutzerhandbuch MotionXTrack

Muttenz, Dezember 2004 Seite 2 von 41

Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeines zum Client .......................................................................................... 4

2. Bedienung des Clients............................................................................................ 4

2.1. Konfiguration des Clients ....................................................................................... 4

2.2. Das Client Register / Video .................................................................................... 5

2.2.1. Anzeige ........................................................................................................... 6

2.2.2. Bildqualität....................................................................................................... 6

2.2.3. Bildmodi........................................................................................................... 7

2.2.4. Eigenschaften.................................................................................................. 8

2.2.5. Auflösung ........................................................................................................ 9

2.2.6. Bildwiederholrate............................................................................................. 9

2.2.7. Statusleiste...................................................................................................... 9

2.3. Das Client Register / Calibration .......................................................................... 10

2.3.1. Fadenkreuz ................................................................................................... 11

2.3.2. Seitenauswahl des Würfels ........................................................................... 11

2.3.3. Kameramodell ............................................................................................... 11

2.3.4. aktuelles Bild grabben ................................................................................... 12

2.3.5. Bild öffnen ..................................................................................................... 12

2.3.6. Kalibdatei öffnen............................................................................................ 12

2.3.7. Gitterpunkte löschen...................................................................................... 12

2.3.8. Kalibrieren ..................................................................................................... 13

2.3.9. Status u:/v: .................................................................................................... 13

2.4. Das Client Register / Tracker ............................................................................... 14

2.4.1. Tracker Darstellung ....................................................................................... 14

2.4.2. Quelle aktivieren............................................................................................ 15

2.4.3. Anzeige anhalten........................................................................................... 15

2.4.4. Register Ansicht/Hypothesen ........................................................................ 16

2.5. Das Client Register / Capturing............................................................................ 17

2.5.1. Verzeichnis wählen........................................................................................ 17

2.5.2. Auflösung ...................................................................................................... 18

2.5.3. Bildwiederholrate........................................................................................... 18

2.5.4. Kompressions Filter....................................................................................... 18



2.5.5. Eigenschaften................................................................................................ 18

2.5.6. Record........................................................................................................... 19

2.5.7. Stop............................................................................................................... 19

3. Allgemeines zum Server....................................................................................... 20

4. Bedienung Server.................................................................................................. 20

4.1. Das Server Register / ClientStatus ...................................................................... 20

4.1.1. Statusanzeige des Clients ............................................................................. 21

4.1.2. Clients: Video aufnehmen ............................................................................. 22

4.1.3. Clients: Video starten .................................................................................... 22

4.2. Das Server Register / Assoziation ....................................................................... 23

4.2.1. Client Liste..................................................................................................... 23

4.2.2. Grösse........................................................................................................... 24

4.2.3. Assoziieren.................................................................................................... 24

4.2.4. Assoziationsmodell........................................................................................ 24

4.3. Das 3D-Fenster.................................................................................................... 25

4.3.1. Maussteuerung des 3D-Fensters .................................................................. 26

5. Vorgehensweise um eine Person zu tracken...................................................... 27

5.1. Server starten ...................................................................................................... 27

5.2. Clients starten ...................................................................................................... 27

5.3. Kalibrierung und Anordnung der Kameras ........................................................... 28

5.4. Kameras Einstellen .............................................................................................. 31

5.5. Tracker aktivieren ................................................................................................ 33

5.6. Assoziieren .......................................................................................................... 34

6. Hardware................................................................................................................ 36

6.1. Webcam............................................................................................................... 36

6.2. Kalibrierungswürfel .............................................................................................. 37

6.3. LED Exoskelett .................................................................................................... 38

6.3.1. Schema Stromversorgung LED-Exoskelett ................................................... 39

6.3.2. Bestückungsplan Stromversorgung LED Exoskelett ..................................... 40

6.3.3. Stückliste Stromversorgung LED Exoskelett ................................................. 40

6.3.4. Technische Daten LEDs................................................................................ 41



1. Allgemeines zum Client

Der Client bietet eine umfassende Kontrolle über die Kamera, hier werden alle Informatio-

nen die von der Kamera geliefert werden so verarbeitet das sie am Schluss fixfertig an den

Server gesendet werden können.

Der Client ist einfach zu bedienen und es stehen diverse Einstellungen für die Kamera zur

Verfügung.

2. Bedienung des Clients

2.1. Konfiguration des Clients

Wenn eine Client-Applikation gestartet wird, erscheint ein "Konfigurationsfenster".

In diesem Fenster werden alle Einstellungen vorgenommen die nachträglich, ohne einen

Neustart des Clients, nicht mehr geändert werden können.

Der Client muss wissen, welche Featurepunkt Detektion er verwenden soll.

Es besteht die Wahl zwischen

- FilterServer (arbeitet intern mit einem DirectShow Transformfilter)

- FPDetector (die Bilddaten werden mittels eines SampleGrabber-Filter herausgele-

sen und danach vom Client gesteuert verarbeitet)



In der Liste "Server wählen" muss bestimmt werden ob der Client im Solo Mode läuft, oder

mit einem Server verbunden werden soll.

Der Client kann nur mit einem Server verbunden werden, wenn auch ein Server vorher

gestartet wurde.

Ist dies geschehen erscheint in der Liste "Server wählen" die IP-Adresse des Servers oder

wenn mehrere gestartet wurden die IP-Adressen der Server.

Zuletzt muss noch angeben werden, ob der Client mit einer Videokamera laufen soll oder

ob man eine Video-Datei abspielen möchte.

Sind alle Einstellungen abgeschlossen, muss nur noch der

Knopf betätigt

werden.

2.2. Das Client Register / Video

Ist der Client erfolgreich konfiguriert worden, startet der Client mit dem

Register / Video auf. In diesem Register werden die Kameraeinstellungen vorgenommen

um ein optimales Bild für das Tracking zu erhalten.



2.2.1. Anzeige

In der Gruppe "Anzeige" kann man durch klicken auf die Checkbox "ein/ausschalten" die

Vorschau der Kamera ein und ausschalten.

Anzeige eingeschaltet: Die Vorschau ist üblicherweise dann eingeschaltet, wenn

Einstellungen an der Kamera vorgenommen werden. So werden die Einstellungen

in der Vorschau direkt sichtbar.

Anzeige ausgeschaltet: Die Anzeige kann dann ausgeschaltet werden, wenn alle

Einstellungen erfolgreich abgeschlossen wurden und dies aus gründen der Perfor-

manz gewünscht wird.

2.2.2. Bildqualität

In der Gruppe "Bildqualität" können Einstellungen wie Helligkeit, Kontrast, Gammakorrek-

tur und Sättigung vorgenommen werden.

Helligkeit: Die Helligkeit ist wichtig um die nicht beleuchtete Umgebung abzudun-

keln. Um zu tracken, wird die Helligkeit auf ein Minimum reduziert, so dass in der

Vorschau nur noch die Leuchtenden Bildpunkte zu sehen sind.

Kontrast: Der Kontrast ist für die Einstellungen zum Tracking nicht von grosser

Bedeutung



Gammakorrektur: Die Gammakorrektur ist wichtig, um die Farben zu verstärken.

Diese Einstellung beeinflusst die Stärke der Ausleuchtung der einzelnen LEDs.

Sättigung: Die Sättigung ist wichtig um die Bildpunkte zu verstärken. Um beim tra-

cken der Featurepunkte ein optimales Resultat zu erreichen sollte die Sättigung

immer auf das Maximum eingestellt werden.

Wenn ein Regler verschoben wird wirkt sich dies direkt auf die Vorschau aus wo die ent-

sprechenden Einstellungen kontrolliert werden können.

2.2.3. Bildmodi

In der Gruppe "Bildmodi" können Einstellungen wie Schwarzweiss, Gegenlicht, Horizontal,

Vertikal ein und ausgeschaltet werden.

Schwarzweiss: Durch aktivieren der "Schwarzweiss" Checkbox wird die Vorschau

in schwarzweiss wiedergegeben.

Gegenlicht: Durch aktiveren der "Gegenlicht" Checkbox wird in der Vorschau ein

künstliches Gegenlicht simuliert.

Horizontal: Durch aktivieren der "Horizontal" Checkbox wird die Vorschau Horizon-

tal gespiegelt. Dies kann nützlich sein wenn die Kameras an der Decke befestigt

werden.

Vertikal: Durch aktivieren der "Vertikal" Checkbox wird die Vorschau Vertikal ge-

spiegelt. Dies kann nützlich sein wenn die Kameras kopfüber an der Decke befes-

tigt werden.



2.2.4. Eigenschaften

Die Listbox Eigenschaften enthält eine Auflistung aller Eigenschaften zu welcher spezifi-

sche Einstellungen vorgenommen werden können. Diese Liste verändert sich je nachdem

ob und wenn ja, was für ein Kameratyp ausgewählt wurde.

Video Capture Device

Hier können die Kameraein-

stellungen verändert werden - die gängigsten Einstellun-

gen wie Helligkeit, Kontrast, usw. können auch direkt in

der Applikation verändert werden. Speziell sind hier zum

Beispiel Einstellungen wie "Verschlusszeit" oder "Emp-

findlichkeit" die nur verändert werden können wenn

"Vollautomatischer Modus" deaktiviert wurde.

Video Capture Pin

Hier können Einstellungen wie

"Einzelbildrate" oder "Auflösungsgrösse" verändert wer-

den. Diese Einstellungen können aber alle auch direkt

über die Applikation verändert werden. Deshalb ist die-

ses Eigenschaftsfenster eher unwichtig.

Tracking Transform Filter

Hier können alle Einstel-

lungen des Transformfilters verändert werden. Diese

Einstellungen werden später im Kapitel Tracken genauer

beschrieben. Wichtig ist dass der Filter aktiv ist und ein

offener Port angegeben wird damit das tracking funktio-

niert. Der Port ist Standardmässig auf 2345 eingestellt.



2.2.5. Auflösung

In der Auswählbox "Auflösung:" kann die Auflösung, die von der Kamera übertragen wird,

geändert werden. Welche Auflösungsgrössen zur Verfügung stehen, hängen von der ver-

wendeten Kamera ab.

Die Auflösung ist standardmässig auf 640 x 480 gesetzt.

2.2.6. Bildwiederholrate

In der Auswahlbox "Framerate:" kann die Bildwiederholrate, die von der Kamera geliefert

wird, geändert werden. Die zur Auswahl stehenden Bildwiderholraten, hängen von der ver-

wendeten Kamera ab.

Die Bildwiederholrate ist standardmässig auf 30fps gesetzt.

2.2.7. Statusleiste

Die Statusleiste zeigt Informationen zum Zustand des Clients an.

Filter: Dieser Status gibt Auskunft darüber, ob der Tracker aktiviert wurde und so-

mit der Status "Filter" auf Verbunden steht.

Client: Dieser Status gibt Auskunft darüber, ob der Client mit einem Server verbun-

den wurde.

Frame Rate: Dieser Status zeigt an, welche Bildwiederholrate momentan ausge-

wählt worden ist.



Auflösung: Dieser Status zeigt an, welche Auflösungsgrösse momentan ausge-

wählt worden ist.

FPS: Dieser Status zeigt die aktuelle Bildweiderholrate an, welche vom Client pro

Sekunde verarbeitet wird. Ist der Tracker deaktiviert, steht sie auf Null.

2.3. Das Client Register / Calibration

Dieses Client Register wird dazu benötigt, die Kamera zu kalibrieren und festzustellen wo

im Raum sich die Kamera befindet.



2.3.1. Fadenkreuz

Das Fadenkreuz zeigt eine Vergrösserung des Bildes an. Dies erleichtert eine exakte Po-

sitionsführung mit der Maus.

2.3.2. Seitenauswahl des Würfels

Diese Auswahl dient zur Identifizierung der jeweiligen Würfelseite. Durch anklicken der

jeweiligen Nummer gibt man an welche Seite des Würfels berechnet wird.

2.3.3. Kameramodell

In der Gruppe "Kameramodell" wird angegeben, welcher Typ Kamera am Client ange-

schlossen ist. Es kann momentan zwischen einer Logitech Webcam oder einer Sony DV-

Kamera ausgewählt werden.

Diese Auswahl ist notwendig da die Kameras unterschiedliche intrinsische Parameter be-

sitzen und diese intern an den jeweiligen Kameratyp angepasst werden müssen.



2.3.4. aktuelles Bild grabben

Mit einem Klick auf den Knopf "aktuelles Bild grabben", wird das aktuelle Vorschaubild

zum Zeitpunkt des klickens übernommen und im Register Calibration angezeigt.

2.3.5. Bild öffnen

Mit einem Klick auf den Knopf "Bild öffnen" öffnet sich eine Dialog Box, in welcher man ein

allenfalls gespeichertes Bild zur Kalibrierung benutzen kann.

2.3.6. Kalibdatei öffnen

Mit einem Klick auf den Knopf "Kalibdatei öffnen" öffnet sich eine Dialog Box, in welcher

man eine allenfalls zuvor gespeicherte Kalibdatei öffnen kann. Die Kalibdatei wird stan-

dardmässig unter "C:\CalibParam.dat" gespeichert.

2.3.7. Gitterpunkte löschen

Sind Gitterpunkte auf dem Vorschaubild eingezeichnet, können diese durch anklicken des

Knopfes "Gitterpunkte löschen" gelöscht werden.



2.3.8. Kalibrieren

Sind alle Gitterpunkte auf dem Vorschaubild eingezeichnet, wird dieser Knopf aktiviert und

durch anklicken des Knopfes wird der Client kalibriert.

2.3.9. Status u:/v:

Diese Statusanzeige zeigt, an welcher Position sich der Mauszeiger befindet. u steht dabei

für die Horizontale-Position und v steht dabei für die Vertikale-Position des Zeigers.



2.4. Das Client Register / Tracker

Dieses Register zeigt den Trackingvorgang an.

2.4.1. Tracker Darstellung

Wenn der Tracker aktiviert wurde kann zwischen verschiedenen Darstellungen der Tra-

cking Resultate gewählt werden.

XY-Darstellung: Hier werden die getrackten Featurepunkte als 2D-Punkte in einer

XY-Ebene dargestellt.



XT-Darstellung: Hier werden die Featurepunkte auf der X Zeitlinie dargestellt. Die

Featurepunkte werden vertikal miteinander verbunden.

TY-Darstellung: Hier werden die Featurepunkte auf der Y Zeitlinie dargestellt. Die

Featurepunkte werden horizontal miteinander verbunden.

Hypothesen-Darstellung: Zeigt im Register "Hypothesen", die Hypothesen der

einzelnen Punkte nach Farbe unterteilt. Wird nur zum Debuggen des Trackers ver-

wendet, da diese Anzeige viele Ressourcen benötigt.

2.4.2. Quelle aktivieren

Durch klicken auf den Knopf "Quelle aktivieren" wird der Tracker aktiviert und es werden

Daten an den Server gesendet. Unter der Voraussetzung, dass der Client mit dem Server

verbunden ist.

2.4.3. Anzeige anhalten

Durch klicken auf den Button "Anzeige anhalten" wird die Trackeranzeige angehalten, dies

ist dann sinnvoll wenn der Client stark ausgelastet ist.

Denn jede Anzeige verbraucht unnötig Rechnerleistung.



2.4.4. Register Ansicht/Hypothesen

Im Register Ansicht

kann spezifisch aus-

gewählt werden wel-

che Featurepunkte

im Trackingfenster

angezeigt werden

sollen

Im Register Hypo-

thesen werden,

sofern in der Tra-

cker Darstellung

"Hypothesen-

Darstellen" ausge-

wählt wurde, die

Hypothesen der

einzelnen Punkte

nach Farbe unter-

teilt angezeigt



2.5. Das Client Register / Capturing

Dieses Client Register ist ein Zusatz des Clients der es erlaubt den aktuellen Stream der

die Kamera liefert aufzuzeichnen, um diesen zu einem späteren Zeitpunkt wiedergeben zu

können.

2.5.1. Verzeichnis wählen

Durch das anklicken des Knopfes "Verzeichnis wählen" erscheint eine Dialog Box welche

es erlaubt ein Verzeichnis zu wählen und eine Datei anzugeben, welche durch Bestäti-

gung in den "Pfad: " übernommen wird.

Es ist auch erlaubt den Ort wo die Datei gespeichert wird, direkt durch Texteingabe im

"Pfad:" einzugeben.



2.5.2. Auflösung

Analog zu der Auflösung Client / Video.

2.5.3. Bildwiederholrate

Analog zu der Bildwiederholrate Client / Video.

2.5.4. Kompressions Filter

2.5.5. Eigenschaften

Analog zu den Eigenschaften Client / Video.

Zusätzlich wird hier noch die Eigenschaft des ausgewählten Kompressionsfilters aufgelis-

tet, dies erlaubt es individuell die Einstellungen des Kompressionsfilters zu verändern.



2.5.6. Record

Wenn alle Einstellungen für das Aufnehmen einer Videosequenz abgeschlossen sind,

kann durch betätigen des "Record" Knopfes eine gewünschte Videosequenz aufgenom-

men werden. Die Länge der Videosequenz bestimmt der verfügbare Speicherplatz der auf

der Festplatte noch frei ist.

2.5.7. Stop

Durch das betätigen des "Stop" Knopfes wird die Aufzeichnung der Videosequenz ge-

stoppt.



3. Allgemeines zum Server

Der Server ist das Herzstück der ganzen Applikation, hier werden die Daten der Clients

zusammengefügt um anschliessend ein 3D-Modell des getrackten Objekts zu erstellen.

Der Server ist einfach gestaltet, z.B. hat man eine gute Übersicht über alle Clients die

Verbunden sind. Zugleich kann man auf einen Blick die wichtigsten Informationen des

Clients ablesen ohne dass der Client eingesehen werden muss.

Auch bietet er einen hohen Komfort bei der Assoziierung, welche einfach und schnell zu

erledigen ist.

4. Bedienung Server

4.1. Das Server Register / ClientStatus

Wenn der Server gestartet wird erscheint das Server Register / ClientStatus.



4.1.1. Statusanzeige des Clients

Hier werden alle wichtigen Zustände des Clients angezeigt, dies ermöglicht eine einfache

Überprüfung ob der Client korrekt funktioniert und eingestellt wurde.

Die Client Statusanzeige wird eingeblendet sobald ein neuer Client verbunden wird. Bricht

ein Client die Verbindung ab wird auch die Statusanzeige des Clients wieder ausgeblen-

det.

Client Name: Hier wird der Hostname des Verbundenen Clients angezeigt

Frames per Second: Zeigt an wie viele Bilder pro Sekunde vom Client gesendet

werden.

Feature Point Frames: Zeigt an wie viele Featurepunkt Bilder vom Client total ge-

sendet wurden

Status: Diese Statusanzeige zeigt ob der Client Verbunden ist, ob er kalibriert wur-

de und ob der Tracker aktiv ist. Sind alle Anzeigen auf grün, so ist der Client start-

bereit.

Meldungen: Hier werden Meldungen vom Client ausgegeben, wie zum Beispiel

Fehlermeldungen, falls diese vorkommen sollten.



4.1.2. Clients: Video aufnehmen

Es ist möglich über den Server gesteuert auf allen verbundenen Clients gleichzeitig eine

Videosequenz aufzuzeichnen. Einstellungen betreffend Kompression, Bildwiederholrate,

usw. sind auf dem Client vorzunehmen.

Record Video: Beginnt mit dem aufzeichnen einer gewünschten Videosequenz auf

allen Clients gleichzeitig.

Stop Record: Stoppt das aufzeichnen der aktuellen Videosequenz auf allen Clients

gleichzeitig.

Das Video wird standardmässig auf allen Clients nach c:\tracking.avi gespeichert.

4.1.3. Clients: Video starten

Wenn die Videos synchron mit "Clients: Video aufnehmen" aufgenommen wurden. So

können diese nun auch über den Server gesteuert auf allen verbundenen Clients gleich-

zeitig abgespielt werden. Dazu müssen alle Clients im "Source Video "-Mode laufen, d.h.

alle Clients müssen mit dem zuvor aufgenommenen Video gestartet werden.

Play Video: Beginnt mit dem abspielen des aufgezeichneten Videos auf allen

Clients gleichzeitig. Es läuft solange bis es gestoppt wird.

Stop Play: Stoppt das abspielen der Videos auf allen Clients gleichzeitig.



4.2. Das Server Register / Assoziation

Nachdem minimal 2 Clients mit dem Server verbunden wurden, geht es an die Assoziati-

on. Diese ist notwendig damit der Server weiss welche Punkte am Körper mit den geliefer-

ten Punkten der Clients zusammengehören.

4.2.1. Client Liste

Diese Liste zeigt alle Verbundenen Clients an. Durch anwählen eines Clients werden auf

dem Vorschaubild die gelieferten Featurepoints des Clients angezeigt.



4.2.2. Grösse

Diese "Grösse" muss ungefähr auf die Grösse der Person eingestellt werden, welche das

LED-Skelett trägt. Falls die Grösse nicht mit der tatsächlichen Person übereinstimmt, kann

dies zu Fehlern bei der Assoziation führen.

4.2.3. Assoziieren

Ist alles korrekt eingestellt, wird die Assoziation abgeschlossen durch das betätigen des

"Assoziieren" Knopfes.

4.2.4. Assoziationsmodell

Das Assoziationsmodell ist ein perspektivisch gerechnete 2D-Figur welche je nach Grösse

und Kameraposition in das Vorschaubild gezeichnet wird.



4.3. Das 3D-Fenster

Ist die Assoziation erfolgreich verlaufen wird das 3D-Fenster gestartet.

Das 3D-Fenster wiedergibt die Szenerie in welcher das Objekt (der Mensch) getrackt wur-

de. Die Kameras sind ebenfalls in die Szenerie eingezeichnet und man sieht wo das "Field

of View" der einzelnen Kameras auf den Boden trifft.



4.3.1. Maussteuerung des 3D-Fensters

Unter Zuhilfenahme der Maus ist es möglich die 3D-Szenerie in ihrer Sichtweise zu verän-

dern. Um die Befehle ausführen zu können muss der Mauszeiger im 3D-Fenster sein.

linke Maustaste & Maus bewegen: So ist möglich die Szenerie horizontal zu dre-

hen und auch in die Szenerie hinein zu zoomen.

Scrollrad oder mittlere Maustaste: Durch das betätigen des Scrollrades ist es

möglich, vertikal um die Szenerie zu drehen. Man kann die Szenerie so drehen,

dass sie z.B. von oben gesehen werden kann.

rechte Maustaste: Wenn die rechte Maustaste betätigt wird, springt die Szenerie

wieder in ihre Ausgangsposition.



5. Vorgehensweise um eine Person zu tracken

5.1. Server starten

Zuerst muss ein Server gestartet werden, damit sind die Clients mit dem Server verbinden

können.

5.2. Clients starten

Nachdem der Server aufgestartet wurde, können nun die einzelnen Clients aufgestartet

werden.

Beim Aufstarten der Clients erscheinen alle laufenden Server, in der Liste "Server wäh-

len:". Den gewünschten Server auswählen.

Danach muss ein Videogerät (Kamera) oder eine Video Source (gespeicherte Videodatei)

ausgewählt werden. Anschliessend wird der Client durch Betätigung des OK-Knopfes ge-

startet.



Wichtig:

Um tracken zu können müssen minimal 2 Clients gestartet werden

Die Firewall muss für den Server freigegeben werden

Der Client bleibt solange auf diesen Server eingestellt bis er neu gestartet wird

5.3. Kalibrierung und Anordnung der Kameras

Die Kameras gleichmässig auf einem Kreis so positionieren, dass die komplette Person

auf dem Kamerabild, sowie der Kalibrierungswürfel sichtbar sind. Wichtig ist, dass die obe-

re Seite des Kalibrierungswürfels von allen Kameras gesehen und kalibriert werden kann.

ca. 4m



Wenn alle Kameras ausgerichtet wurden, sowie die Schärfe und Helligkeit eingestellt sind,

kann kalibriert werden. Dazu wird das Register "Calibration" angewählt und entweder ein

aktuelles Bild gegrabbt oder ein bereits abgespeichertes Bild geladen. Dieses muss aller-

dings genau dem aktuellen Bild entsprechen.

Jede sichtbare Würfelseite kann durch Auswählen der Seite auf dem Modell und an-

schliessendem Anklicken der 4 Eckpunkte kalibriert werden. Die Reihenfolge der Klicks

muss so wie auf dem Bild ersichtlich erfolgen. Also von oben links im Uhrzeigersinn nach

unten links. Dies gilt für alle 4 seitlichen Flächen. Für die obere Deckfläche ist der Start-

punkt immer der im Bild bezeichnete.

1 2

3 4

Startpunkt

obere Seite

Seite 1



Mit dem Knopf "Gitterpunkte löschen" kann eine einzelne Würfelseite wieder gelöscht und

nochmals ausgewählt werden. Damit kalibriert werden kann, müssen mindestens zwei

Seiten ausgewählt und gerastert worden sein.

Wenn alle sichtbaren Seiten kalibriert wurden und das Bild etwa so aussieht, kann der

Knopf "Kalibrieren" gedrückt werden.



Das Resultat der Kalibrierung kann mit Hilfe des eingezeichneten Würfelumrisses kontrol-

liert werden. Entspricht der rote Umriss dem tatsächlichen Würfel, dann ist die Kalibrierung

erfolgreich gewesen.

Falls der Würfelumriss nicht gezeichnet wird oder nicht mit dem Würfel übereinstimmt,

kann das folgende Ursachen haben.

Die Reihenfolge der Klicks wurde nicht eingehalten.

Es wurde ein falscher Startpunkt gewählt.

Es wurde die falsche Seite ausgewählt.

Das falsche Kameramodell wurde ausgewählt.

In diesen Fällen muss die Kalibrierung wiederholt werden.

Falls die Kamera schon einmal kalibriert wurde und seither in ihrer Position nicht verändert

wurde, kann man auch eine gespeicherte Kalibdatei laden "Kalibdatei öffnen".

5.4. Kameras Einstellen

Wenn alle Kameras erfolgreich kalibriert wurden, kann der Würfel zur Seite geschoben

werden und die Person kann sich in das Kamerablickfeld begeben. Jetzt muss das Licht

ausgeschaltet werden und die Kameraeinstellungen wie Helligkeit, Gammakorrektur, Sät-

tigung, Verschlusszeit, Empfindlichkeit und Weissabgleich müssen so eingestellt werden,

dass nur noch die farbigen LED-Pingpongbälle sichtbar sind.



Dies erfordert dass man mit den Reglern ein wenig herumexperimentiert bis man die opti-

male Einstellung gefunden hat.

Allgemein wurden gute Erfahren mit folgenden Einstellungen gemacht (nur für Logitech

Webcam):

Sind die Einstellungen gemacht worden, sollten nur noch die LED-Pingpongbälle sichtbar

sein:



5.5. Tracker aktivieren

Als nächstes muss bei jedem Client der Tracker aktiviert werden. Dazu muss man in das

Register "Tracker" wechseln.

Durch betätigen des

Knopfes wird der Tracker aktiviert und der

Client beginnt mit dem Tracking. Ob es funktioniert sieht man, wenn das Licht an

geht .Nein natürlich nicht! Man sieht es zum Beispiel in der XT-Darstellung wenn die

Zeitlinie sich bewegt.

Bei Performanzproblemen (fps < 30) kann noch die Tracker Anzeige ausgeschaltet wur-

den, durch das Betätigen des

Knopfes.

Die Einstellungen auf der Clientseite sind nun abgeschlossen



5.6. Assoziieren

Sind alle Einstellungen auf den Clients abgeschlossen kann auf dem Server mit dem As-

soziieren begonnen werden. Um dies nochmals zu kontrollieren, kann man auf die Status-

anzeige der Clients zurückgreifen!

Sind alle Lämpchen von jedem Client auf grün so sind die Clients trackingbereit eingestellt

worden.

Um mit dem Assoziieren zu beginnen muss auf dem Server ins Register "Assoziation" ge-

wechselt werden:

Hier muss dann die Grösse der zu trackenden Person eingestellt werden.

Je genauer der Wert Eingestellt wird, desto besser wird auch die Assozie-

rung.



Wichtig:

Die zu trackende Person muss nun die Grundposition einnehmen, d.h. sie muss ge-

rade hin stehen und die Arme ausstrecken, wie im Assoziationsmodell ersichtlich

Die Person sollte im Zentrum der Szenerie stehen, d.h. dort wo vorher der Kalibrie-

rungswürfel war

Die Person muss so ausgerichtet sein das der ganze Körper in die Richtung schaut

wo vorher die Seite 1 des Kalibrierungswürfel war

Nachdem die Grundposition eingenommen wurde, kann nun durch anwählen der Clients

nochmals kontrolliert werden ob vielleicht auf einem Client die Kameraeinstellungen nicht

ganz korrekt sind. Dies sieht man, wenn Punkte im Vorschaubild erscheinen, welche völlig

ausserhalb des Assoziationsmodells auftauchen. Sollte ein solcher Fall eintreten muss die

Kamera auf dem entsprechenden Client nochmals nachgestellt werden.

Ist alles korrekt so muss man nur noch den

Knopf betätigen und es er-

scheint das 3D-Fenster in welchem die Person als 3D-Modell erscheint.

Die Person kann sich nun frei bewegen solange alle Punkte im 3D Fenster zu sehen sind.

Es kann passieren, dass je nach Bewegung der Person gewisse Punkte verloren gehen.

Diese tauchen entweder wieder auf oder sind für immer verloren. Sind sie für immer verlo-

ren gegangen muss neu Assoziiert werden.

Viel Spass beim tracken!



6. Hardware

6.1. Webcam

5 Stück des Typs Logitech Quickcam Pro 4000 wurden für dass Tracking verwendet.

Sensor 1/4" VGA CCD Progressive Scan

Video Auflösung 640 (H) x 480 (V)

Effektive Pixel 659 (H) x 494 (V)

Pixel Pitch 5.6um (H) x 5.6um (V)

Sensorgrösse 4.6mm (H) x 3.97mm (V)

Bildwiederholrate Maximal 30 Bilder pro Sekunde

Das USB-Anschlusskabel der Webcam darf mit einem maximal 4.5 Meter langen USB-

Kabel verlängert werden.



6.2. Kalibrierungswürfel

Der Kalibrierungswürfel besteht aus 3mm Pavadex einseitig weiss beschichtet. Die Kanten

sind innen verstärkt mit Holzleisten 18mm x 18mm. Das Schachbrettmuster besteht aus

farbiger selbstklebender Folie. Der Würfel ist auf 4 Rollen montiert und somit einfach ver-

schiebbar.

120

120

120

6

10

10

5

5

10

10

Masse in cm



LED

Pingpongball

6.3. LED Exoskelett

Das Exoskelett besteht aus 13 Leuchtdioden, welche in Pingpongbälle eingelassen sind.

Das ganze wird von einer Elektronik gesteuert, welche von 4 Akkus vom Typ Mignon

gespiesen wird. Da die LEDs einen relativ schmalen Abstrahlwinkel von 8° respektive 15°

haben, wird durch die diffuse Oberfläche der Pingpongbälle eine relativ gleichmässige

Ausleuchtung erreicht.

Die Pingpongbälle werden mit Klettverschluss an der Person befestigt.

c



6.3.1. Schema Stromversorgung LED-Exoskelett



6.3.2. Bestückungsplan Stromversorgung LED Exoskelett

6.3.3. Stückliste Stromversorgung LED Exoskelett

Typ Wert

D1 D26 Diode BAV18

Q1 Q13 Transistor BC546

R1 R13 Widerstand 10k

R14 R17 Widerstand 12

R18 R26 Widerstand 15



6.3.4. Technische Daten LEDs

Grenzwerte Kennwerte Beschreibung

Typ URV IFmA IVmcd

bei

20mA

Wellen-

länge

nm

UFV

bei

20mA

Abstrahl-

winkel

+/-

Leucht-

farbe

Gehäuse-

farbe

Preis

CHF

L5-B91G 5 30 2000 470 3.6 15° Blau Glasklar 4.60

L5-G81N 5 30 6000 525 3.5 15° Grün Glasklar 4.60

L5-R91H 5 50 8000 615 1.9 8° Rot Glasklar 1.70

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