マルチカメラによる実時間3次元運動計測システム(2部 生体を測る)
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概要
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A micro-computer-based real time measurement system of 3-D motion has been developed using multiple position sensing detector cameras. The multiple-camera system has been introduced so as to reduce the probability that a measured part is hidden by some other part of the object from either one of a stereo-pair of cameras to be used to calculate 3-D position. The system monitors each movement of up to 16 LEDs attached to various places of a moving or a deforming object, which are turned on in a sequential manner. Multiple cameras, up to 8, surround a measured object so that light flux of any one of LEDs on the object can be received simultaneously by at least two of the cameras. Each camera sends its position output and incident light intensity output of an LED to an I/O processor (8-bit micro-computer PC 8001). The I/O processor compares light intensity outputs among all of the cameras and selects two of the cameras as a stereo-pair for 3-D position calculation which give the strongest output among them. A 16-bit micro-processor (8086) and a co-processor (8087, high-speed arithmetic unit) receive these two position outputs and calculate an instantaneous 3-D position of an LED within 3 msec. The system employs a novel method of determining the orientation and position of each camera relative to the objective space. First, by minitoring LED movement along lines parallel to the X-, Y- and Z-axes of the space, an 8-bit micro-computer (PC 8001) determines rotation matrix of a camera using directions of given LED movements and equations of image lines of them. Second, by displaying an LED at various known positions in the space, the micro-computer calculates the 3-D position of each camera center using the (X, Y, Z) coordinate of the LED and corresponding camera output. This method saves the trouble of complex presettings of cameras, which most previous systems were subject to, to take some particular postures and positions, and also excludes possible measurement errors, which otherwise could be introduced by unavoidable missettings of cameras. Other techniques are employed to improve measurement accuracy and to reduce noise, including real time correction of spatial distortion of position outputs of the PSD cameras. Average measurement error and minimum detectable displacement (noise) have been proved less than 0.5mm over central cubic region (40×40×40cm^3) and less than 1.0mm over peripheral region (60×60×60cm^3) of the measurement space.
- バイオメカニズム学会の論文
- 1986-09-25
著者
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