无人机不能不知道的事—光学动作捕捉系统

古语有云：欲先善其事必先利其器。最近，阿木实验室为推进下一步的研发工作，新到位一套“悟空™”——光学动作捕捉系统。我们重新打造了实验场地，安装调试了动作捕捉系统，分享给大家这个小过程。

系统安装过程：

对于室内没有GPS号信号的情况下，无人机想进行单机的高精度、高难度控制算法开发以及多机编队的飞行控制开发，需要对空间中的高度、位置、姿态、抖动、延时等指标进行测量，以提升开发效率。

 

一、光学动作捕捉系统概述

光学动捕采集设备通常是光学相机，分两种：一种是在物体上不额外添加标记，基于二维图像特征或三维形状特征提取的关节信息作为探测目标，这类系统统称为无标记点式光学动作捕捉系统；另一种是在物体上粘贴标记点作为目标探测点，这类系统称为标记点式光学动作捕捉。

标记点式光学动作捕捉系统由光学标记点（Marker）、动作捕捉相机、传输设备以及数据处理工作站组成，市场常说的光学动作捕捉系统通常是指这类标记点式动作捕捉系统。在运动物体关键部位粘贴Marker点，多个动作捕捉相机从不同角度实时探测Marker点，数据实时传输至数据处理工作站，根据图像处理技术、三角测量原理等精确计算Marker点的空间坐标及物体中心的运动数据。标记点发光技术不同还分为主动式和被动式光学动作捕捉系统：

主动式光学动作捕捉系统的Marker点由主动发光LED组成，LED粘贴于物体结构主要部位，安装比较简便。采用高亮LED发光，LED受脉冲信号控制明暗，以此对LED进行时域编码识别，识别效果较好，有较高的跟踪准确率。

被动式光学动作捕捉系统，也称反射式光学动作捕捉系统，其Marker点通常是一种高亮反射式反光球，粘贴于物体结构主要部位，由动作捕捉相机上发出的LED红外光经反光球反射至动捕相机，进行Marker的检测和空间定位。

 

二、系统软硬架构

通过交换机和路由器，将摄像头、无人机板载电脑、动捕系统主计算机进行局域组网。一方面，无人机可以通过自身传感器完成自主飞行，由动捕系统软件来分析各项飞行运动数据。

 

另一方面，可以由上位机实时解算六自由度位姿，通过路由器发送给无人机，动作捕捉系统充当了“GPS”。

 

 

三、室内定位的选择

在往期文章中，我们曾分析过多种室内定位方案，也提到过动作捕捉系统。现在我们阿木实验室也算是集齐了这几种方案的开发经验了，等一台神机出世了。

四、动捕系统小试

 

简单测试了一下这套系统，无人机在手动自稳模式下飞圆形，动作捕捉系统实现记录轨迹，分享给大家一下效果，我们也在一个探索学习的过程中，小伙伴们有项目采购需求或合作开发，欢迎联系咨询我们。

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