三维摄像方法对运动研究中意义

Ⅰ 3D视觉有哪些应用_3d视觉是什么意思

前段时间国内备宽塌受关注的两大手机品牌，苹果、华为相继发布2019年度最新旗舰手机。无论是iPhone11还是华为Mate30Pro，两者均基于3D传感技术进行深度强化。3D传感究竟有何魅力，竟让一众主流手机品牌如此钟情？

智能手机厂商钟情3D传感摄像头

2017年起至今苹果一直推崇基于3D传感技术的FaceID，由此实现安全快捷的3D面部识别，可极大提升验证和支付等环节的便利性。为了实现3D传感与全面屏的完美融合，OPPOFindX采用的是全隐藏式3D摄像头模组，在解锁时镜头自动弹出进行3D人脸识别，独特的伸缩设枯明计至今仍被众多用户津津乐道。

（手机前置摄像模组里面的3D传感模组）

当前应用在手机端的3D传感技术方案主要为3D结构光及TOF（光飞行时间法），苹果、OPPOFindX、小米以及华为Mate20Pro设计上使用的3D结构光技术，OPPOR17Pro、华为Mate30Pro、vivo陆续加入新的尝试，其3D深感摄像头均采用TOF技术。基于3D传感应用的创新体验彻底打开了人们的想象空间，手机厂商加速布局的原因正是看重其赋能智慧终端“看懂”世界的能力。

3D视觉技术：结构光和TOF有何区别？

什么是3D视觉技术？即是通过3D摄像头能够采集视野内空间每个点位的三维座标信息，通过算法复原智能获取三维立体成像，不会轻易受到外界环境、复杂光线的影响，技术更加稳定，能够解决以往二维体验和安全性较差的问题。目前的智能手机领域采用的3D视觉技术解决方案主要是：3D结构光（StructuredLight）和TOF飞行时间法（Time-of-Flight）。

（3D传感技术可感知物体的3D结构）

3D结构光（StructuredLight）是将激光散斑图像投射到物体表面，由摄像头没巧告接收采集物体表面反射的信息，根据物体造成的光信号变化计算出物体位置和深度信息，识别精度能达到1mm，在性能相当的情况下，结构光比ToF消耗的功耗更少。目前苹果全系支持FaceID的机型、市面上主流的3D刷脸支付均为3D结构光技术，更为适合应用在近距离面部识别验证等场景。

TOF飞行时间法（Time-of-Flight）则是通过专用传感器，捕捉近红外光从发射到接收的飞行时间差来判断并计算出物体的距离信息，这种方式具有实时性较好的特点，相对3D结构光算法比较简单，可测量较远距离（一般在100m以内），比如华为Mate30Pro推出的“隔空操控”操作功能便基于TOF技术捕捉手势动作，相对来说TOF更加适合远距离的应用。两种技术解决方案各有优势，适配于不用的应用需求及其领域，可以肯定的是，3D视觉技术已经成为智能终端必不可少的AI“慧眼”。

国内3D视觉技术发展现状

3D视觉技术在众多领域具有极高的战略意义，国内一些雄厚技术实力的企业群雄并起，在该领域展开深入研究，目前中国3D人脸识别落地应用居全球领先水平。值得一提的是，国内3D视觉技术独角兽奥比中光，是唯一可实现量产结构光3D传感摄像头的中国企业，3D传感专利数与苹果、微软等并列世界前三，其3D视觉模组、算法以及配套解决方案可广泛适配于多品牌、多形态的智能终端，更是为3D视觉领域发展开拓广泛的应用场景。比如OPPOFindX、支付宝刷脸支付便是采用奥比中光3D视觉模组的方案。

（国内首条刷脸乘车地铁采用奥比中光3D人脸识别技术）

神通广大的3D视觉技术

除了在旗舰手机以及刷脸支付、刷脸过闸机领域的应用场景布局之外，3D视觉方案几乎无所不能，在智能家居、智能安防、汽车电子、工业测量、新零售、智能物流等领域发挥重要作用，堪称赋能产业创新的最大推力。

以我们每个人息息相关的智能家居领域为例，3D视觉可以令智能家电获得感知物体形态和距离的能力，为机器人增加“眼睛”智能识别不同物体的分类等；3D视觉所衍生的手势识别、骨骼识别可以让你用手势操控家电，开启智能家居的新时代。

而在工业自动化领域，3D视觉技术同样有着巨大的商业价值。当机械臂或者机器人利用3D感知物体的大小、形态之后，可以实现对不同形状的物体进行高度自动化操作，不再局限于处理单一形态的物体，驱动工业生产力迎来创新变革。

不难看出，无论是在涉及衣食住行的民用领域，还是在提高生产效率的工业领域，3D视觉对于提升终端智慧化程度极为关键，这也便解释了为什么众多手机品牌如此钟情于3D视觉技术。一句赋能智慧终端“看懂”世界颇具深意，3D视觉技术在未来大有可为。

Ⅱ 初识AE跟踪运动与3D跟踪摄像机、mocha平面跟踪与boujou

私以为跟踪的主要工作在于反求出原有袜岩猜实拍与非实拍视频摄像机的路径，在此基础上添加新的物体，与摄像机路径与物体运动相匹配。

跟踪是诸多工作的基础，诸如视频影像的插入与移除、视频告型稳定、建模。

而AE跟踪运动与3D跟踪摄像机、mocha、boujou在跟踪上具有典型性，特别是mocha与boujou在处理畸变镜头素材的细节上更具对比性。

AE是Adobe公司出品的一款合成软件，业界更常以“动态PS”冠之，它内置的“跟踪运动”插件属于手动跟踪，它的跟踪点由三部分组成，最外面是搜寻框，其次是特征区域，最里面是附加点。

AE点跟踪的工作原理是通过在特征区域中寻找最明显的特征点，而形成跟踪路径，而为了避免由于物体的运动或者摄像机的运动，使得跟踪失败，所以事先需要确定搜索区域，而附加点的存在更像是后续效果与图层位置的辅助。

3D跟踪摄像机可以对视频固定物体中特征明显的区域自动进行跟踪。

Boujou是一款专业的摄像机跟踪软件，曾经获得艾美奖的殊荣，它提供了一整套摄像机路径跟踪的解决方案，虽然在2009年已经停止对它的更新，但在高校教学与实际工作当中，仍有一批人在使用。

它既能进行自动跟踪、也可以进行手动跟踪。

无论是哪种跟踪，皆是先生成二维跟踪点，后生成三维跟踪点与虚拟摄像机。

三维跟踪点与虚拟摄像机是通过摄像机解算工具生成的，解算工具通过帧与帧之间三维跟踪点或者静止画面位置等变化生成摄像机的诸多信息，包括摄像机的焦距、位置与旋转等信息。

切换3D空间，可以看到众多的三维跟踪点汇成了视频中的物体的分布，比如哪里是墙、哪里是桌子，一目了然。

这些跟踪点可以辅助后期在三维软件中进行建模工作。

Boujou中的跟踪与AE中的点追踪是极其相似的，皆是辨识每一帧画面中具有特征的区域，生成跟踪点。

不同的是，Boujou中手动跟踪最内部的跟踪点与AE中的附加点并不能划等号，它就是在当前那个区域生成的摄像机路径中的点或者说由于像素的变化而形成的跟踪路径；另一个不同的是AE虽然也具备自动跟踪的功能即3D跟踪摄像机，但是在不依靠插件的情况下，是无法与三维软件协同合作的，也无法在三维空间中单显跟踪点，在定义世界坐标、处理畸变素材等方面，并不能与专业的跟踪软件相枣裤提并论，不过AE可以在E3D等三维插件的辅助下，在跟踪素材之上添加三维物体。

对于一个成熟的跟踪软件，必须满足可以对各种素材的处理，尤其是畸变素材的处理，boujou的解决方案是通过在视频中手动添加校正线，从而对素材进行修正。

而mocha pro的解决方案是通过在某一帧中自动寻找需要添加校正线的线段。

两种方案各有千秋，只是在处理某些素材的时候，boujou更人性化。

AE与boujou皆可算是基于点追踪，而mocha pro则是基于平面跟踪，它跟踪的并不是特征区域，而是一个texture即材质，从而可以进行偏移跟踪与3d跟踪。为跟踪工作提供了更多的可能性。

Ⅲ 三维激光雷达在无人驾驶中的应用研究背景和意义

三维激光雷达在无人驾驶中的应用：

1、研究背景：随着科技的发展，时代的进步，无人驾驶汽车逐渐兴起，然而对无人驾驶汽车周围的环境进行探测便成为了一项十分重要的问题。

2、意义：通过检测目标物体的空间方位和距离，提供目标的激光反射强度信息，提供被检测目标的详细形状描述，在光照条件好的环境下表现优秀，而且在黑夜和雨天等极端情况下也有较好表现。

实际应用分析：

1、定位：在一些城市、建筑和树比较多的地方，以及进隧道、出隧道，它的信号容易中断。同时，也有用摄像头等传感器感知外部环境、构建环境模型并利用该模型确定车辆所在的答碰位置的方式，但其对环境的依赖比较强，比如逆光或雨雪天气下，这种定位容易失效。

2、障碍物的检测和分类：通过点云做关联目标，知道上一帧和下一帧是否属于同一个物体，再进行目标跟踪，输出目标跟踪信息。

3、用于先进驾驶辅助系统：利用安装于车上的各肆局式各样的传感器， 在第一时间收集车内外的环境数据， 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理， 从而能够让驾驶清雹谈者在最快的时间察觉可能发生的危险， 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

Ⅳ 什么是3D摄影

3D拍摄通过两台摄像机模拟人的眼睛，拍左眼和右眼的画面。目前两个摄像机的排列方式是两种，一种是水平的并排，另一种是垂直上下的方式。它们之间的距离一般跟人的眼睛瞳孔差不多，60-65毫米，拍的时候可以根据近景或者远景调整两个摄像机之间的距离。晌轮很重要的问题是确保两个摄像机之间的光圈、焦距和亮度一致，否则拍出来的两个画面人眼看起来会有很多不适的感觉。当然现在很多摄像机都通过电缆机械自动调节，但很难保证两个完全一致。现在有些研究，比如说两台摄像机之间位移差多少可以接受，亮度差多少可以允许，这也是将来做3D测试测量的标准和主要的内容，还有双眼垂直之间的差别和亮度的差别有多少对人的感觉不会那么明显。另一个问题，运动的物体要确认拍的时候左眼和右眼都有，如果运动物体拍的时候左眼或右眼没有，再合成的时候宴谨雀物体看起来就很奇怪了，叠加不上。一般来说背景可以左右眼之间有差异，但运动的物体要确保落在左右摄像机拍摄的区域之内。

人的双眼因为相晌早距有一定距离60-65毫米，所以在看特定事物的时候，用左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。就是这种角度不同的两个影像在大脑里合成后才会让我们感到立体感。
所谓的3D是视差产生的左右位移，最后才会有3D的效果出来。视差有四种：零视差，左眼和右眼看到的距离一样;正视差是右眼在左眼之前，一般画面在屏幕的后面;负视差是右眼看到的画面在左眼的左边，负视差看到的画面应该是在屏幕的前方;正常的两眼不能有分散的视觉，要避免拍的时候出现散的视差状况出现。零视差一般是电影或者电视的屏幕，到底哪个算屏幕?零视差的点就是电影屏幕和电视的屏幕，如果画面要出屏得以这个为参考，入屏也得以这个为参考。正视差是右眼在左眼的右边，它的点落在屏幕的后方，画面呈现出来的效果是在屏幕的后面位置。负视差画面是在零视差定义的屏幕前方，右眼看的画面是在左眼的左方，物体全在屏幕的外面，会产生悬空的感觉，朝视觉方向飞过来。分散的视差人眼不会散开，真正拍的话不会有这种画面出来。

Ⅳ ae实拍三维反求相机的意义

通过软件对实拍的画面进行分析，推算出跟踪点，再利用算出的跟踪点的一些特征，在三维软件中来推算出摄像机真实的运动轨迹，以及相应的空间信息、镜头参数。
反求流程：1首先确定镜头的运动类型镜头是平移运动，旋转运动，2确定相机的敏磨卜光圈，焦距：计算出镜头畸变的参数，先将画面进行畸变矫正3添加追踪节点，尽量使用手动添加追踪点，一个一个追踪(6个高质量的追踪点远胜一堆不大精确的点)4将追踪点追踪出来以后放大追踪框，对追踪点的精度进行手动优化，调整个别桢的位置5对追踪场景进行解算。6对齐摄像机与场景的位詈。7输出追踪结果，和stmap8导入合成软件，进行游皮测试。
摄影机运动轨迹反求技术。它的出现使数字特技合成技术中的运动匹配功能趋于完整，也使创作人员在创作过程中能够更方便、更精确的进行运动画面的合成。在后期合成阶段，传统的画面跟踪技术只能跟踪“画面内”物体的运动，而对于“画面外”的摄影机运动则显得无能为力，同时，对画面中被跟踪物体的透视变化，也只能通过“四点跟踪”技术模拟出来，这和实桥穗际拍摄中的物体透视变化有本质的区别，因此当被跟踪物体出现被遮挡或出画的情况时，就往往无法完成精确的跟踪操作。

Ⅵ 三维高速摄像解析法是什么

本发明涉及三维位移测量技术，具体涉及一种高速摄影测量三维位移的方法。
背景技术
三维测量技术广泛用于工业生产，机械加工制造，跟踪定位等各个领域，是一项十分重要的技术。中国专利zl201310675316.6公开了一种可测竖直位移的三维光栅位禅衫移测量系统，其局限在于光栅在一般情况下安装不便。中国专利zl201510024111.0公开了拉线贺大腔式位移传感器测量三维相对位移方法，该方法将三个位置已知的拉线位移传感器的拉线拉伸到同一个测量点，再利用确定的拉线长度确定物体的空间位置。但是，该方法在动态测量中会因为拉线没有沿着拉线传感器的出口平行的方向拉伸和收缩而导致较大的摩擦同时带来较大的时间延时以及传感器较大的磨损。此外，还有激光位移传感器可以测量位移，但是激光位移传感器价格昂贵，安装困难。
落震试验中某杆件呈现出明显的三维运动，其中一端沿直线运动，另外一端是自由端。由于运动过程十分剧烈并且伴有剧烈撞击，因此现有的测量设备不能满足要求。一台高速摄影机，可以通过仿燃多个辅助测量点测量三维位移，但是会造成较大的景深误差。如果被测量的构件比较小且无法安装多个辅助测量点，那么一台高速摄影机是无法测量三维位移的。而测量该杆件端点的三维位移对结构设计和优化有着十分重要的意义。

Ⅶ 【科普向】摄像头（二）之3D摄像头浅解

什么是3D摄像头

通过 3D 摄像头获取到的数据， 能准确知道图像中每个点离摄像头距离，这样加上腔缺该点在 2d 图像中的(x,y)坐标，就能获取图像中每个点的三维空间坐标。通过三维坐标就能还原真实场景，实现场景建模等应用。

简单的说，就是有三维空间概念的摄像头。

目前的主流3D摄像头

当前在手机上主要有两种成像技术。

一、结构光

是一种主动式光学测t技术，其基本结构光原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。结构光具有计算简单、体积小、价格低这些优点。

目前主要的结构光有散斑结构光（也就是光点投射）、编码结构光和机械结构光。

散斑结构光：苹果，华为

编码结构光：小米

机械结构光：oppo

目前网上原理清晰的只有OPPO采用的结构光供应商奥比中光毁备，所以下文只列举奥比中光。

奥比中光结构光 ：采用特定波长的不可见的激光作为光源，它发射出来的光带有编码信息，投射在物体上，通过一定算法来计算返回的编码图案的畸变来得到物体的位置和深度信息。

二、ToF（飞行时间）

什么是ToF？

传感器发出经调制的脉冲红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

ToF的应用？

ToF摄像头的应用包括基于激光的非扫描激光雷达成像系统、运动传感和追踪、运用于机器视觉和自动驾驶的物体检测以及地形测绘等。

ToF实质

测量光线的飞行时间 。

                      （测量方法）

3D摄像头到伍余辩底能干什么 ？

1提供AR服务

2提供3D视觉

3金融级人脸支付

4手势操作

5 3D建模

对未来预期

3d摄像头前景无穷，但是目前的生态并不能充分发挥他的功能，而目前他的精度也不够高。

但不可否认这项技术在手机上的应用渐渐趋于成熟，未来依然有广阔的前景。

我们作为一个新团队十分缺乏经验，可能会存在种种疏漏，还请各位大佬嘴下留情，反馈问题。感激不尽！

文/ M.韦伯

图/网络

小蓬软件工作室

Ⅷ 影视制作中摄像机运动轨迹跟踪技术的应用

影视制作中摄像机运动轨迹跟踪技术的应用

在影视制作中将真人实拍画面与计算机制作的三维特效场景合成在一起，往往需要隐并计算出实拍画面的摄像机运动，即摄像机运动轨迹跟踪技术。以下是我搜索整理的关于影视制作中摄像机运动轨迹跟踪技术的应用，供参考阅读，希望对大家有所帮助!想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网!

随着影视后期制作技术的发展，观众能在影视作品中看到各式各样的特效场面。其中摄像机运动轨迹跟踪这一技术在特效场面中又有着举足轻重的作用，大部分的特效制作都需要在拍摄后进行摄像机运动轨迹跟踪(以下简称为镜头跟踪)，其目的是为了给后期制作创造一个能把计算机生成的三维素材融入真实镜头中的环境(反之亦然)，使计算机生成的机器人或者生物的运动与实拍镜头合成后都像是真实的表演。

一、摄像机运动轨迹跟踪技术的原理

镜头跟踪技术的使用是在70年代，由乔治卢卡斯和其他特技先驱所开创的，最早是机械跟踪系统，到了90年代由于计算机技术的飞速发展而产生了摄像机运动轨迹反求跟踪技术，两者的使用都是为了解决二维画面跟踪技术只能单一的对被拍摄体进行跟踪，而对于电影摄影的另一大主要运动——摄影机运动无能为力的局限性，所采用的解决办法。在三维特效影片制作中，要将计算机生成的三维素材真实的融入实拍镜头，首先要做的便是镜头跟踪。这一技术解决了二维画面跟踪不可用于三维跟踪合成的问题，使整个数字特技合成技术中的摄像机运动匹配功能趋于完整。

摄影机运动轨迹反求技术的原理是计算机通过对二维画面进行像素检测、画面内元素的运动分析，得到原始景物在虚拟三维坐标中前后左右的位置信息和纵深关系，进而通过构建三维虚拟拍摄场景找出原始拍摄时摄影机运动的轨迹。经运算一旦模拟出摄影机原始运动轨迹，那么当计算机生成的三维图形需要合成到实拍的摄影画面中时，为三维计算机图形所设置的虚拟摄影机可以与原始摄影的摄影机同步运动，因而合成景物也就可以无缝地跟随实拍景物运动了。

设想一个典型的特效镜头：导演慧烂想要得到一个CG怪物从一幢楼中破窗而出，穿越街道后进入一条小巷的场面。因为CG怪物会和大楼的窗户有一个相互影响，所以特效总监会要求用三维模拟真实的窗户破碎效果。在拍摄当天，导演会以艺术的角度来考虑这个特效镜头中的场景以及摄像机位置，例如如何考虑被怪物破窗而出的大楼在画面中的位置，尽管现场拍摄的时候没有窗户。导演和摄影师会在正式开拍前多次练习摄像机的运动，假想怪物横穿街道的场面。当导演对镜头满意之后，便会将其数字化然后交给后期制作去增加特技。当后期制作组收到影片后，他们需要动画师来调试怪物的动作以及一个技术导演处理窗户破碎的特效。在这之前，必须由镜头跟踪工程师来事前进行匹配运动画面。工程师必须确保真实的摄像机的运动轨迹与三维场景的虚拟摄像机运动轨迹完全一致。考虑到窗户需要被怪物撞碎，如果它在影片中的透视位置与三维场景并不匹配，例如当摄像机往左运动时窗户依旧停留在原位，很明显就能看出这个镜头穿帮了。

二、摄像机运动轨迹跟踪技术的应用流程

将计算机生成的素材与真人实拍镜头合成对于电影及虚拟现实等相关产业来说是一项非常重要的技术。用镜头跟踪工程师的眼光来看，当一架摄像机在拍摄一个场景时，它基本上在做一件事：将所拍摄的三维空间转化前携漏为二维平面。而镜头跟踪的目的则是完全相反的，工程师需要通过软件的精确计算还原当时摄像机所拍摄的三维场景，并在计算机中模拟出来，而连接两者的关键就是摄像机。

镜头跟踪的方式有许多，首先评估需要跟踪的影片片段以便选择最佳的跟踪方案，很多时候这个过程被遗漏，这很有可能在之后的进程中花费更多的时间。然后，在摄像机跟踪软件(或运动匹配软件)中加入前期拍摄的参数进行匹配运算，其中主要包括镜头焦距、记录帧率、运动模式，以便更精确地还原真实拍摄时的场景，就如同逻辑推理，更多的信息能让过程变得容易一些。

在五、六年之前，镜头跟踪工程师需要考虑所有摄像机运动的内在外在因素，对于不同的场合选择不同的`跟踪方法。现在，科技的发展使得跟踪软件运用了一个叫做“照相测量法”的技术，大大提高了软件的智能跟踪水平。通过软件的运算能够得到一个运动的虚拟摄像机和三维场景数据。之后，工程师们依据这些数据在二维的平面内重新构建三维空间，例如将影片中的二维平面大楼和马路以三维空间的方式构建，这样跟踪就算完成了。

接下来是最重要的环节，工程师们需要测试跟踪的镜头是否如实贴合真人实拍，所创建的三维空间及虚拟摄像机是否完美匹配真实世界。这时候，使用跟踪软件，将其自带的测试物体摆放在重构的三维空间中。失败的跟踪往往非常明显就能够看出来，比如在播放的过程测试物体发生了漂移或者抖动。反复测试跟踪是否成功是非常有必要的，因为失败的镜头跟踪将在整个后期制作流水线中一直被使用，直到最后合成输出的时候才能够发现，出现这样的情况是非常可怕的，特效艺术家和动画师将不得不重新更改特技，所花费的时间和精力对于一部影片的制作周期来说将会造成很大压力。

最后是将跟踪完成的场景文件转交给工作流程下的其他艺术家们。其通常包括三维场景坐标和大小、必要的角色和设施以及合理的命名规则。一个井然有序的跟踪文件能给接手处理的其他艺术家们提供方便，同时跟踪工程师们也不需要在事后向他们详细解释，这样节省了许多不必要的时间。

综上所述，摄像机运动轨迹跟踪技术在特效场面中占有一席之地的重要原因是，数字技术运用于电影特技需要解决的基本问题之一就是运动镜头中摄像机轨迹的跟踪匹配。而在特效影片中，如果一直使用固定镜头则不容易达到影片所追求的艺术效果。镜头的特效合成是将来源不同的计算机生成的素材以正确真实的方式融入在实拍镜头中。

综上所述，摄像机运动轨迹跟踪技术对这个行业有着举足轻重的影响。电影院里的观众们在为精彩的特效而大呼过瘾同时，也许并没有注意到影视特效艺术家们的工作。而恰恰是这些默默无闻的镜头跟踪工程师们的努力决定了这些特技的效果。他们使观众看到的一切特效成为可能，这是电影拍摄中不可缺少的一环。