光学动态捕捉技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇光学动态捕捉技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

光学动态捕捉技术范文第1篇

关键词：3D技术；动画电影；三维立体动画

中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)15-3677-02

3D Sstereo Technology of Animated Films

LI Hua-yong, LIU Ping, JI Hong-qiang

(Weifang Vocational College, Weifang 261041, China)

Abstract: 3D technology has not only created many new animated film production technology, but also created using digital technology to achieve 3D images of language and narrative language, animated films have become the mainstream expression. In this paper, the popular 3D animation techniques were discussed, analyzed the 3D animation technology to create influence.

Key words: 3D technology; animated film; three-dimensional animation

3D技术带来的革命不但改变了传统动画电影的制作技术，改变了电影的传播方式，更改变和颠覆了传统的电影观念，对电影已经延续了一百年的生态环境产生了巨大的影响。从2011年开始，好莱坞生产的主流动画影片基本都将以3D版本进行放映，3D技术从动画剧本的创作、策划、制作到后期的合成、剪辑，无处不发挥着巨大的功用，并且由此而来的变革将会波及到融资、制作、发行、放映等一系列电影环节，从而彻底改变动画电影行业本身。

1 助推动画电影发展的3D技术

3D技术的进步让导演们的想象力插上了坚实的翅膀，使动画电影无论从画面色彩饱和度、人物动作逼真度、场景纵深感、情节震撼力上都比二维动画时代有巨大的进步，让观众在电影院沉浸在变幻莫测、光怪陆离神奇的动画世界。

1.1 动作捕捉技术的应用

从CG技术引入影视、动漫作品开始，动作捕捉技术就应运而生了，现今几乎所有影视动画中的CG场面都会用到这种技术。动作捕捉技术展现了最细腻真实的人物动作与表情，在泽米吉斯导演制作的《极地特快》和《怪兽屋》中，演员的一颦一笑都得到了真实再现，而《贝奥武夫》堪称史上人物表情最细腻的动画片。动作捕捉技术也是一直是一项饱受争议的技术，奥斯卡动画长片奖甚至因为这项技术修改了动画长片奖的评奖条款。同时奥斯卡对动作捕捉技术制作的动画长片还是采取了比较宽容的态度，2007年获得最佳动画长片提名的《怪兽屋》就是一部彻头彻尾的动作捕捉技术动画，甚至连当年获得最佳动画长片奖的《快乐的大脚》运用了一定的动作捕捉技术，3D电影《阿凡达》更是大量运用动作捕捉技术的典范。

运动捕捉技术是将人体表情和动作通过传感器、信号捕捉设备及数据传输设备传输到电脑上，动画师将这些动作运用于影片人物的身上，表现出一个表情丰富、动作贴合运动规律的动画形象。运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小；抗干扰性；多目标捕捉能力；以及与相应领域专业分析软件连接程度。

在《阿凡达》制作过程为了让影片中的动画形象表情更丰富、动作更逼真，进一步完善发展了动作捕捉制作系统。演员在拍摄时穿上布满捕捉点的紧身衣裤，同时影片摄影棚内还架设有一套“协同工作摄像机”，这套系统由布满在摄影棚顶部的140个数字摄像机组成，形成一个捕捉舞台。摄像机通过追踪现场ED灯打出的近红外光谱的反射，将捕捉到的数据传输到一套系统中，再将光谱的反射与演员的运动进行组合分析，得出整个镜头的立体模型。这些数据再被映射到后期的计算机处理，从而令动画人物呈现出高度拟真的效果。

1.2 全局光照模拟技术的运用

全局光照是三维物体在环境光照下的反射特性，而局部光照只能产生少量光源的照明效果。传统三维动画技术中光线跟踪、光子映射和辐照度技术已经成熟，迟迟不能在CG电影中应用的原因在于渲染电影胶片时间太长，成本太高。在《怪物史莱克Ⅱ》中80%的镜头都使用了全局光照技术，由于有效运用了近似的光线跟踪技术，高效率处理了光线的多次反射、折射和透射问题，极大地加速了渲染进程，解决了成本高的问题。

1.3 动态群体动画技术的运用

动态群体动画是三维动画电影区别于二维动画的一大特征。该技术让影片中大场面下的各个不同动画物体做出不同的反映，而不需要逐个调整每个物体的动作，另外当片中人物需要互动时，也可以直接运用预先设置好的反映特性。《怪物史莱克Ⅱ》中人物最多的大场景里包含了多达5000多名神态动作各异的个体，能控制大量个体做各自不同的动作要得益于梦工厂动态群体动画技术的开发，通过多项控制参数，能令“人群”关注场景中的事件并做出各自不同的反应。CG动画师将不需要逐个调整每个个体的变化，点一下鼠标，不同个体之间便可开始既定的相互反应。

1.4 流体模拟技术的运用

流体模拟技术让影片中波浪碰撞时产生的力学效果极为逼真。3D技术中单纯的模拟海浪并不是很难，问题在于模拟海浪与物体之间的交互，如模拟海浪与角色身体的动力学碰撞效果。这里运用的是基于物理的模拟。目前梦工厂专家Nick Foster开发的流体系统已经可以有效模拟多种流体交互效果。它可以编辑几十个层的流体动态特性，通过粒子系统模拟浪花冲刷岩石、牛奶泼在地上、怪物用泥浆洗脸等运动。

1.5 2D转3D技术的运用

光学动态捕捉技术范文第2篇

与普通傻瓜相机相比，它们尺寸更大、功能更强；但与高端的数码单反相机相比，它们尺寸更小、更便于日常使用。当你真正面对它时，紧凑型大变焦相机在便携性与高性能两方面达到了完美的平衡。让我们见识一下介于两者之间的这种相机吧!如果你愿意称之为便携大变焦相机，也无妨。

顾名思义，我们这次评测的这7款紧凑型大变焦相机的主要特点是：超过一般卡片机的光学变焦范围。这些紧凑型大变焦相机每款都提供了至少10倍光学变焦的焦距范围。不过归功于相机领域各种创新的技术进步，这些相机不仅仅具备超大的镜头变焦范围，大多数还都有一些特别之处，从内置GPS、高速拍摄模式、快速对焦静音镜头，到针对弱光拍摄优化的传感器，不一而足。

例如，索尼的Cyber-shot DSC-HX5V和三星的WB650就有内置GPS接收器，可立即为照片标注位置，这对于环游世界的人或想在地图上显示快照的人来说很方便。同时，卡西欧的Exilim EX-FH100提供了每秒40张的超高速连拍模式，你可以捕捉快动作画面，然后在回放期间转变成慢动作镜头。除了全手动控制外，佳能的PowerShot SX210 IS还提供了新颖的场景模式和一流的视频捕捉功能，而松下的Lumix DMC-ZS5拥有近乎静音的快速对焦变焦镜头。至于尼康的Coolpix S8000，它是这组相机中最容易使用的；而富士的FinePix JZ505拥有针对宠物狗或猫的独特的脸部识别模式。

本文试图把所有这些花哨功能暂且搁在一边，单单评测了这7款知名高倍变焦相机各自的优点。下面是这些相机的评比情况，评比依据是《PC World》实验室针对静态照片和视频性能的主观性测试，并结合针对日常性能的实际评测。

索尼Cyber-shot DSC-HX5V

索尼Cyber-shot DSC-HX5V包括内置GPS系统、数字罗盘、通过TransferJet的无线图像和视频共享、方向感应器驱动的全景模式，以及AVCHD格式的1080i高清视频捕捉功能，所以你往往会忽视这款售价2449元的产品其实是一部相机。而它就是一部出色的相机，拥有我们在2010年看到的傻瓜相机所拥有的一些最佳图像质量。

在《PC World》实验室的图像质量主观性测试中，1000万像素、10倍光学变焦(25mm至250mm)的DSC-HX5V捕捉到了评分最高的一些图像，其曝光质量和色彩准确度在这批袖珍高倍变焦相机中居于首位。不过，清晰度和失真度不大出色，视频质量也不及佳能PowerShot SX210 IS和松下Lumix DMC-ZS5，这让DSC-HX5V的总体成像得分为“好”。

你在普通环境下使用DSC-HX5V时，很快会发现它拥有一些最具创新的相机功能。尤其特别的强项归功于三种模式，这些模式都可以通过机身顶部的模式拨盘来使用：手持夜摄模式(Handheld Twilight)，可以在连拍方式下拍出最多六张不同曝光设置的照片，并对它们进行重叠以生成画面清晰、曝光充足的照片；智能全景扫描模式(Intelligent Sweep Panorama)，按一下快门按钮，沿着视场平移相机，即可立即生成全景照片；以及背光校正高动态范围模式(Backlight Correction HDR)，该模式拍摄不同曝光度的背光图像后，对它们进行重叠，突出前景高亮部分。

可使用照片位置标记功能，但这项功能受制于电脑。虽然DSC-HX5V可自动为你拍的照片标记位置(只要你在室外)，但需要把捆绑的Picture Motion Browser软件安装到Windows个人电脑上，然后把照片卸载到硬盘上，才能使用照片位置数据。把照片正确拖拉到软件的MapView界面上，就可以把它们放到拍摄的地方，但不能像三星WB650的GPS功能那样在外出时方便使用。

电池续航时间很长，充一次电后可以拍310张。但如果你使用的DSC-HX5V其GPS服务一直开启着，电池续航时间肯定会大大缩短。经验丰富的摄影者应该会注意到DSC-HX5V的十八般武艺缺少几项重要功能：无法用RAW格式来拍摄，虽然这款相机有全手动模式可以单独调整光圈和快门设置，但它丢弃了专用的光圈优先和快门优先模式。

DSC-HX5V的单一介质插槽可以插SD/SDHC卡或索尼的记忆棒Pro Duo。它还是通过具有TransferJet功能的设备，支持无线点对点共享的两款Cyber-shot机型之一。不过目前TransferJet设备的数量还不多，你需要特殊的TransferJet记忆棒卡，才能与DSC-HX5V进行无线共享。

结论：不要将索尼内置GPS系统、功能齐全的DSC-HX5V称为是一款华而不实的相机。它不但有优秀的相机内置功能，还有良好的图像质量和出色的拍摄模式。

佳能PowerShot SX210 IS

14倍光学变焦的PowerShot SX210 IS(2600元)是去年测评成绩出色的SX200 IS的后续产品，它提供了易用性、手动控制和同类中最佳的视频质量。改进之处包括：更纤薄的机身、能够在拍摄视频时变焦、支持SDXC卡以及增加了新的场景模式。

在《PC World》针对静态照片和视频的主观性测试中，SX210 IS得到的总体成像得分为“好”。它拥有这组测评相机中质量最全面的图像，在全部四个测试类别(曝光、色彩准确度、清晰度和无失真)中获得了“好”的评分。

SX210 IS捕捉的视频其质量也明显胜过其他高倍变焦相机，视频质量得分为“出色”。相比之下，音频捕捉方面差强人意；该相机没有麦克风输入端口，所以只得忍受不大出色的音质，尽管视频方面表现出众：可捕捉每秒30帧的720p视频。

这是一款最出色的“通吃型”相机，提供了最佳的控制范围，同时适合高级摄影者和初级摄影者。它有手动控制，其中包括光圈优先模式、快门优先模式和全手动曝光。光圈设置范围从广角端的F3.1到全长焦的F8.0，还能获得递增幅度比卡西欧Exilim EX-FH100更小的F制光圈选项。

SX210 IS有几个创新的场景模式值得一提。新增加的模式有微缩景观模式(Miniature Mode)和鱼眼模式(Fisheye)：前者通过模拟移轴镜头的效果，让全尺寸拍摄对象如同微缩模型；后者模拟了鱼眼镜头。来自佳能以前相机的保持模式包括色彩强化(Color Accent，可以在原本黑白的照片中曝光某一种颜色)和色彩转换(Color Swap，可以将照片中的一种颜色换成另一种颜色)。

这款相机没有凸起手柄，机身顶部和两侧有一道手指宽的狭窄沟槽，便于抓牢。只要用指尖操纵机身顶部类似手柄的控制按钮，就可以调整14倍光学变焦镜头(28mm至392mm)。仍得用双手来抓牢相机，但与大多数傻瓜相机通过变焦环或拇指来进行控制相比，调焦手柄让你对变焦速度有更大的控制度。它绝对值得购买之前亲手试一下，如果你喜欢单手拍摄，更是如此。

Coolpix S8000捕捉的视频还不错，但用装在机身顶部的立体声麦克风捕捉的音频质量很差。此外，拍摄期间只能使用数码变焦，而无法发挥该相机10倍光学变焦镜头的全部功能。

由于没有凸起的手柄，这款相机轻薄轻盈。不过它有点四四方方，所以需要两只手才能抓牢。遗憾的是，盖住HDMI端口和USB接口的仓门用橡胶塑料做成；多次使用后，很容易出现磨损。

结论：Coolpix S8000使用自动控制，操作起来直观简单，是初学者的一款理想的高倍变焦相机。想用这款相机拍出糟糕的照片都很难，但缺点是没有手动控制。

松下Lumix DMC-ZS5

DMC-ZS5(2100元)好比是经验丰富的摄影者眼里的Coolpix S8000。它提供了一系列全面的手动控制，可与12倍光学变焦镜头(25mm至300mm)配合使用，静音马达和快速自动对焦让它无论是拍摄静态照片还是拍摄视频都表现出色。

与大多数袖珍高倍变焦相机一样，32mm厚的DMC-ZS5有点太大，谈不上多袖珍。它可以塞入到上衣里面的口袋，想塞入到包包有点费劲，但别指望能把它塞入到紧绷的牛仔裤袋。

其手动控制显然对去年完全自动的Lumix DMC-ZS3进行了升级。除了便于独立选择光圈值和快门值的全手动模式外，它还有光圈优先和快门优先模式。光圈值从广角端的F3.3至F6.3到全长焦的F4.9至F6.3。快门速度从1/2000s到60s。

该相机拥有良好的自动设置(其中包括智能自动、智能解析和智能感光)以及场景模式(包括出色的高动态范围模式)。但是当你把它与这次测评的一些比较注重功能的袖珍高倍变焦相机进行比较，会发现DMC-ZS5的功能相对较少。

遗憾的是，除非我们使用手动设置，否则拍出来的照片往往有点暗、曝光不足。在《PC World》实验室针对图像质量的测评中，DMC-ZS5在曝光质量和色彩准确度方面的得分很低，不过也拍出了在测试相机中最清晰的一些照片。视频方面表现不俗――可拍摄流畅、清晰的短片，获得了“非常好”的评分，但是机载麦克风很差。DMC-ZS5的总体成像得分为“好”。

当你在拍摄视频时使用光学变焦镜头，这款相机的亮点就展露无遗。自动对焦快速而准确；如果你使用三脚架或平坦表面，镜头就能得到令人惊叹的效果。自动对焦根本不用退缩，就能锁定三个半街区之外的拍摄对象。你无法在拍摄视频时使用手动控制，但可以在拍摄短片时，调整白平衡、从预设曝光设置中选择，并选择一些色彩滤镜。

拍摄静态照片时，快门时滞有好也有坏。如果是拍单张照片，快门时滞实际上不存在：打开相机电源后大约一秒内就能拍照；不过要是相机在智能自动(Intelligent Auto)模式下，所用时间稍长一点。不过，拍摄间隔时滞很明显；除非DMC-ZS5在每秒三张的连拍模式下，否则相机逐张拍照的间隔比较长。

由于硬件锁定开关控制着捕捉和回放设置，从浏览照片到拍摄照片之间的切换也需要时间。使用DMC-ZS5不像使用许多相机，照片回放期间按下快门按钮不会让相机进入捕捉模式，所以你在调整锁定开关时，会滞后大概一秒钟。

结论：DMC-ZS5拥有手动控制和快速对焦的12倍镜头，避开了花哨的额外功能，注重实用的基本功能。

富士FinePix JZ505

富士FinePix JZ505(1499元)是这次测评中最小巧的袖珍高倍变焦相机，这归功于仅厚29mm的弧形机身，比其他任何相机要纤薄得多。

遗憾的是，其表现也比较乏善可陈。它的一些缺点并不完全让人吃惊：这款机型是富士为2010年推出的廉价袖珍高倍变焦相机，只能为较高端的FinePix F85EXR当当配角。

在《PC World》实验室针对静态照片和视频质量的主观性评测中，JZ505得到“尚可”的评分，表现让人失望。评委们指出，用JZ505拍成的样本照片画面模糊、对比度低，导致曝光质量和清晰度的得分远低于平均值。

JZ505也没有以超长的电池续航时间来弥补在成像方面的不足。该相机的锂离子电池充一次电后只能拍230张，远少于这次测试相机中一些功能更齐全的机型。

视频性能垫底，尤其是在低光测试方面――而说到用这款相机拍摄视频，缺点还不止这些。由于变焦镜头马达有噪音、自动对焦滞后明显，用JZ505拍摄720p片段常常让人一再沮丧。

JZ505缺少快门和光圈方面的手动控制；你只能使用相机的场景模式、程序模式(可以调整感光度、白平衡、自动对焦及其他基本设置)、自动模式和场景自动选择模式。该相机使用简单，但缺少尼康同样自动化的S8000具有的完美和图像质量。

JZ505最值得关注的方面是其宠物识别场景模式，这是用于拍狗和猫的脸部识别模式。你可以设定相机，以便一旦宠物朝向相机，相机会自动抓拍；但我们的实际测试显示，快门不够快，无法抓拍到动作特别快的狗或猫。如果你选择手动按下快门按钮，它确实能拍出很棒的宠物照片。

在这批袖珍高倍变焦相机的重量级产品当中，JZ505显得无足轻重，但它有一个块头较大、功能较强的同类产品。对于渴望袖珍高倍变焦相机的富士迷来说，我们建议坚持购买FinePix F85EXR：除了10倍光学变焦镜头外，这款相机还拥有富士较高端的EXR传感器。我们本想让F85EXR参与这次测评，但因测试时间紧而未能入围。

结论：作为这些袖珍高倍变焦相机中最小巧的机型，富士的FinePix JZ505缺少与价格较高的竞争产品相匹敌的功能或性能。

《PC World》实验室实测高倍变焦傻瓜相机

我们测评每一款数码相机的过程都有这个环节：当着一组评委的面，对图像质量进行详尽的测试。由于现在绝大多数静态相机提供720p高清视频捕捉功能，我们认为眼下正好也可以开始测评数码相机的视频拍摄功能。

这次测评的7款袖珍高倍变焦相机是接受《PC World》实验室针对视频质量的主观性测试的第一批傻瓜相机。我们的测试方法包括对玩具火车和摩天轮录制1分钟的视频，以评估视频质量的方方面面：运动流畅性、色彩准确度和无失真。我们还在拍摄场景，通过扬声器播放音频片段，确定每款相机捕捉音频的效果有多好。

我们对同一场景拍摄两次，每款相机放在相同的三角架位置上，视频质量设置都设成最高档：一次是在室内亮光下；另一次是关掉顶灯，打开相机后面的落地灯。一旦我们拍摄了所有镜头，评委们就给每个片段进行评分，评出亮光下的总体视频质量、低光下的镜头质量以及音频质量。视频得分占每款相机总体性能得分的15％，音频质量占相机性能得分的5％。

光学动态捕捉技术范文第3篇

【关键词】目视助航设备 精密进近航道指示 图像提取 雷达引导

随着我国综合国力提高，各种军、民用飞机作业活动日益频繁；但受环境恶化的影响，我国中东部地区雾霾范围和程度不断加大，气象条件越来越恶劣，对机场飞行活动影响很大。而且大部分机场基础设施陈旧，未配置仪表着陆系统（INS）或微波着陆系统（IRS），地面进近灯光系统简易，飞行员主要靠目视完成进近下滑着陆，当能见度低时，飞行员无法及时确定自身偏离下滑航道的情况，飞行员目视进近着陆安全受到严重威胁。

在目视飞行中，驾驶飞机最困难的工作是在飞机进近、着陆时，建立和保持与跑道的动态三维相对角度关系（主要是下滑角和航向角）。飞机的进近速度很高、进近时间越来越短，且气象环境复杂，在没有目视助航系统的帮助的情况下飞机既要保持准确的进近方向又要保持准确的进近坡度就变得更加困难。

现有通用目视进近坡度指示器（PAPI）和进近助航灯光系统存在指示信号少、精度低、进近航道窄、作用距离有限等问题；本系统在航道指示上，能够提供横、纵两个方向上的偏差指示，且角度指示精度至少可达7级以上；且系统安装调试简单、光能利用率高，使得光束指向精度高，实现了低功率及高精度的航向偏差指示；系统常规气象条件下作用距离可达10公里，在雾霾天气条件下亦可达数公里，可有效保证飞行进近着陆的安全性。

1 助航系统构建

1.1 助航系统模型建立

系统放置在飞机下滑面与跑道面交线上，位于跑道一侧的固定位置。系统模型示意如图1所示。

飞机进场后，距离跑道入口约10km，此时，飞行员通过目视无法看到跑道入口，系统通过引导雷达来搜索飞机并获取飞机位置信息，之后再通过光电跟踪仪完成飞机眼位的精确提取和跟踪，此时，航道指示器发射的指示光束覆盖飞机眼位，飞行员可根据航道光束信息提示调整飞机航向和姿态，对准下滑通道安全进近，直到飞行员可观察到跑道入口。

1.2 系统基本流程

助航系统主要包括引导雷达、光电跟踪仪、航道指示器、精密伺服设备和数据融合控制单元。引导雷达、光电跟踪器和航道指示器均安装在伺服转台上，并将零位调校一致，光电跟踪仪包括红外成像和可见光数字成像两种工作模式，在常规气象条件下可采用高清可见光数字成像系统，可获得在夜间或雾霾情况下可启用红外跟踪模式。

助航系统总体数据流程如图2所示。

2 目标搜索和跟踪

为了辅助着陆助航系统尽可能的全天候、全天时有效地工作，将进场引导雷达与光电跟踪仪配合使用，引导雷达波束较宽，具有很强的空域搜索能力，能够及时发现进场飞机，而光电传感器测量精度比引导雷达高，但目标搜索能力较弱，故系统采用雷达引导光电传感器的这一基本协调方式。雷达引导光电跟踪仪是指通过雷达锁定目标并引导光电跟踪仪伺服转台转动指向向目标，通过雷达观测数据与光电跟踪仪探测数据融合，获取飞机眼位精确位置信息，并可在终端操控界面显示融合后的飞机下滑航线偏差信息。

2.1 雷达引导

进场引导雷达，将飞机引导到机场和最后的下滑航线上。进场监视雷达的天线不停地旋转扫描，发送一串超高频无线电波，无线电波碰触到目标反射回来，并在雷达显示器的屏幕上显示出来，高大建筑物、桥、高地等的反射波表现为一些小的亮点；飞行中的飞机的反射波表现为一条变弱的光迹，借以辨明飞行方向，精密进场雷达测量飞机目标距离和方位角度信息。

相应的，光学跟踪仪器协同低空进场雷达，或实现目标监视接力，与进场雷达的信息实现多源融合，从而更好的掌握各类低空航空器的飞行动态，保障低空空域畅通有序。总而言之，低空雷达与光学跟踪仪器融合有利于实现资源共享、功能互补，提升空中管制与低空监视的综合效能，如图3所示。

光电跟踪仪和引导雷达协同工作，只有目标进入其作用距离范围内，设备才能检测到目标并实施跟踪，光学跟踪仪器需要引导雷达作为目标指示设备加以引导，这样才可以对目标的快速精确捕捉和跟踪。引导光学跟踪仪器伺服转台转向雷达显示界面上被选中感兴趣的目标位置，以便观察人员通过光学跟踪仪器进行进一步的细节分析和判断。在雷达显示界面上移动雷达光标至选中目标，通过网络或串口把雷达的距离方位和高度数据传送给光学跟踪仪器，计算出伺服转台所对应的角度，将伺服转台引导到指定位置对应的伺服转台角度，引导伺服转台转向指定位置。

2.2 机头眼位的精确提取和跟踪

由于搜索雷达的有效搜索高度有限，且目标被搜索雷达发现时距离较远，目标的高低角和方位角变化缓慢，这为光电跟踪仪在小范围内移动光学镜头搜索目标提供了前提条件。由上可知，滤波器的运算需要一定的时间成本，而在这段时间内，高度估计值的精度往往不足以用来引导光电跟踪仪，如果变光电跟踪仪的被动跟踪为依据某一策略的主动搜索，则有可能提前捕捉到目标。

目司植刻卣魈崛∈枪丶点，对应迎头进近飞行的飞机来说，目标左右的几何特征是接近对称的分布，通过形状中心的提取及识别，可获得较为准确的飞机眼位位置目标点的图像像素位置坐标（如图4所示），进而完成眼位的提取和跟踪，详细流程如下图5所示。

光学跟踪仪仅能输出目标的高低角、方位角信息，目标距离是缺失的。引导雷达观测误差较大，只能给出目标的大致位置。为确定精确的目标位置，光学跟踪仪和引导雷达布置在同一承载小车上，目标指引数据和距离信息可方便的传输至光电跟踪仪。必须指出，本文的方法是基于目标沿下滑道进近飞行的假设前提的，对目标通场、过顶等其他飞行情形不予考虑。

3 下滑道指示

3.1 下滑指示器

当光电跟踪系统精确跟踪飞机眼位后，即可通过下滑道指示器发射指示光束，引导飞机目视进近下滑。下滑指示器由光学控制系统、光源组件、合光器件和光学系统组成。

半导体激光二极管能量利用率高、指向性好，可大幅度提高助航灯光系统的能量利用效率，降低机场能耗，具有良好的发展前景和广阔的市场空间；本系统采用多个LD集成的方式将单个小功率光源耦合进单根光纤，在通过后端光学系统将出光角度压缩至合适的数值，既要满足光束指示强度和一定穿透雾霾的要求，还要满足对飞机目标跟踪时，飞行员眼睛能够持续观察到指示光束（即在跟踪过程中光束能够一直覆盖到飞机眼位位置）；通过计算分析可得光学系统最终出光角度范围约为10@，如图6所示。

从理论上说，一个灯具的光学系统，它发出的光在任何一条确定的进近路线和任何一个给定的大气环境条件下，光束的强度是恒定的；但随着飞机的进近，飞机和指示灯之间的距离的减小，飞行员观察到的指示光束的亮度会增强，为了使飞行员观察指示效果舒适，指示灯光的强度要随飞机进近距离做适当调整。光强调节等级可通过光学控制单元根据实际使用情况来确定，一般可根据雷达距离数据，飞机每进近200m～400m调节一次，调节刻度跨度亦不能太大，避免造成飞行员眼睛的不适。

光学控制单元通过分析伺服y量飞机的角度和引导雷达测量的飞机距离信息，确定飞机相对于下滑道的位置，从而控制光源组件，发出指定颜色、强度（可通过占空比确定）和闪烁频率的指示光束。其工作流程如图7所示。

3.2 下滑指示原理

本方法的下滑指示器与常规的目视下滑坡度进近指示系统（PAPI）不同，PAPI系统是通过固定安装的几个不同颜色指示灯在空中覆盖确定角度的指示光束；而本方法通过光电跟踪来确定目标的相对于下滑道的偏差俯仰和方位角度，进而提供事先规定好光束颜色和闪烁频率配置的指示光束，使得飞行员能够确定自身相对于下滑道的位置。下滑道指示器横向和纵向光束配置及覆盖情况如图8和图9所示。

对于纵向指示，红色最外侧的两灯与黄色最外层两灯有闪烁效果，提示飞行员下滑侧偏较大；根据飞行员的视觉习惯及航空标准，光束闪烁速率在50～120次/分钟范围内可调。总体覆盖角度可在较大范围内（大于30°）进行灵活调节，一般配置在在1°～5°的范围即可，中间稳定绿色光束可按PAPI灯的下滑指示标准来确定，一般不大于0.5°。

对于横向指示，左边红色最外侧的两灯与右边黄色最外层两灯有闪烁效果，提示飞行员航向侧偏较大；根据飞行员的视觉习惯及航空标准，光束闪烁速率在50～120次/分钟范围内可调。总体覆盖角度也可进行灵活调节，横向偏差角度范围较大，可配置为20°，中间稳定绿色光束可按跑道宽度与飞机宽度尺寸来确定。

4 指示精度分析

系统引导机理是向飞行员提供反映飞机当前高低和方位的偏差量和纠偏速率的光学指示信号，指导飞行员进行对中操纵。系统的引导精度首先取决于下滑道横向和纵向的指示光束的精度，而光束指示精度主要由目标提取和跟踪精度决定。

目前较常用的光电探测系统精度均可满足使用要求，总体跟踪精度与后端光学下滑道指示系统精度相配合的，下滑道指示灯的发散角度要远大于总体的跟踪精度，以满足光电跟踪系统跟踪飞机眼位的同时，飞行员能够观察到下滑指示光束，但发散角度易不能做得太大，若角度大对于光学指示亮度和雾霾透过效果影响较大，只要满足在光电跟踪时，光束能够覆盖到飞机整体即可，约为30@。光电跟踪的总体精度选取在2@左右即可，实际使用中较容易满足。

影响下滑道指示精度还有指示光束光轴与目标跟踪系统视场中心的离轴距；指示光束灯箱可制成口径为100mm左右的尺寸，而光电跟踪系统口径则在160mm左右，所以，离轴距约为130mm。此距离相对于引导距离范围10km～2km来说很小，角度误差偏差在0.004°（0.22@）对机引导下滑效果的影响可忽略。

从上述分析可以看出，系统总体的下滑道指示精度主要为光电跟踪部分的精度。对于系统总体引导效果还需要实际飞行试验验证，其影响因素主要有飞行气象条件尤其是能见度条件，飞行员的操作熟练水平以及飞行航线规划等。

5 总结

本文给出了一种新的飞机进近对准下滑道的解决方法，适用于各类飞机的目视进近着陆引导；该指示方法使飞行员对进近下滑偏差判别更加简单、明了，可显著提高辅助着陆正确率，确保飞机进近着陆的安全。系统设备耗能低、成本低廉，使用简单，引导和指示精度高，使用后可回收，系统气象和场景适应能力强，适用于各级军民用机场，具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]张兆阳，赵金，李志斌.LED助航灯的光强控制系统[J].武汉：华中科技大学，2012.

[2]薛海中.飞机着舰引导及监视系统技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2009.

[3]郝静如.LED用于机场道路指示系统的研究[D].上海：复旦大学，2012.

[4]蒋先进.微光与夜视[M].北京：国防工业出版社，1984.

[5]GB 7256.1-87民用机场灯具技术条件通用要求[S].

[6]国际民用航空组织.机场设计手册：第四部分目视助航设备[K]，2004.

光学动态捕捉技术范文第4篇

扫描仪类型 根据扫描介质和用途的不同，大体上分为：平板式扫描仪、名片扫描仪、底片扫描仪、馈纸式扫描仪、文件扫描仪。除此之外还可以分为手持式扫描仪、鼓式扫描仪、笔式扫描仪、实物扫描仪和3D扫描仪。

工作原理 扫描仪主要由光学部分、机械传动部分和转换电路部分等三部分组成。扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在感光器件上，由感光器件将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D（Analog/Digital）转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

感光器件 是扫描仪的核心部分，主要任务是完成光电转换。目前的感光器件有四种：电荷藕合元件CCD、接触式感光器件CIS、光电倍增管PMT和互补金属氧化物导体CMOS。其中，光电倍增管的生产成本最高且扫描速度很慢，一张图往往需要几十分钟的时间，所以光电倍增管只用在最专业的鼓式扫描仪上。而CCD和CIS的生产成本相对较低，扫描速度相对较快，扫描效果能满足大部分工作的需要，所以CCD或CIS的扫描仪已成为许多家用、办公和SOHO一族的选择。作为生产成本最低的CMOS器件，由于其扫描成像质量的限制，容易出现杂点，所以目前只使用在名片扫描仪上。

CCD Charge Couple Device的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。

CIS 接触式感光元件，它与CCD技术几乎是同时出现的。CIS一般使用制造光敏电阻的硫化镉为原料，所以很容易形成一长条阵列，而且成本也只有CCD的1/3。但由于其自身物理特性的原因，CIS各感光单元间的干扰稍大，而且只能贴近稿件扫描。

最大幅面 指的是扫描仪最大的扫描尺寸范围，这个范围取决于扫描仪的内部机构设计和扫描仪的外部物理尺寸。以平台式扫描仪为例（扫描幅面与扫描仪的外形尺寸相差不大），A4幅面是最常见的一种，扫描原稿的原始输入尺寸最大可以是A4（21cm×29.7cm）大小。当然，在扫描范围文本框（直接输入尺寸数字或用鼠标调整）中可以自行设定扫描区域的大小。

最大分辨率又叫做插值分辨率，它是在相邻像素之间求出颜色或者灰度的平均值从而增加像素数的办法。内插算法增加了像素数，但不能增添真正的图像细节。比如我们扫描一朵花，如果增大光学分辨率，则可能将花瓣上的脉络都看得清楚；而如果只是增大插值分辨率，则只是将已经看清楚的部分放大一些而已，无法对细节部分进行更进一步的表现。

景深 就是对远近不同物体的表现能力。一般来讲，如果我们扫描的物体不是平面的，那么必然有些部分离扫描仪工作台近一些，另一些要远一些，景深好的扫描仪，可以将远近不同的物体真实还原，其色彩和亮度等都不会有大的改变。一般说来，CCD的景深要比CIS好。

色彩位数 表示扫描仪在采样时，它捕捉的每个象素上检测出的最大颜色或灰阶级。从理论上说，色彩位数增加，可以捕捉到的细节数量增加，密度范围增加。但是由于采用的CCD品质不同，信噪比不同，故此不能一概论之。但对于专业扫描仪来讲，应该有对应关系，36位的扫描仪应该有3.4D的密度范围，42位的扫描仪应该有3.7D的密度范围，不然不是真正的色彩位数。

密度范围 也称动态范围，表示对透明原稿的光阻能力或对反射原稿的光吸收能力。扫描仪用动态范围描述设备再现色调细微变化的能力，表示扫描仪能够探测到的最淡颜色（DMIN）和最深颜色（DMAX）之间的差值。

OCR 是字符识别软件的简称，它是英文Optical Character Recognition的缩写，原意是光学字符识别。它的功能是通过扫描仪等光学输入设备读取印刷品上的文字图像信息，利用模式识别的算法，分析文字的形态特征从而判别不同的字符。中文OCR一般只适合于识别印刷体汉字。使用扫描仪加OCR可以部分地代替键盘输入汉字的功能，是省力快捷的文字输入方法。

预扫时间就是扫描仪对所有的扫描面积进行一次快速扫描所需的时间。扫描仪从打开到进行正式扫描，有一段光源预热时间，如果是进行长时间连续扫描作业，这段预热时间似乎可以接受或者忽略不记。但是如果并不是连续作业，那么在每次扫描之前都要进行光源预热，不仅浪费了大量时间，而且对扫描仪的使用寿命也是一个极大的挑战。

光学动态捕捉技术范文第5篇

强悍于心灵活于身

NX5R机身小巧，其尺寸（宽x高x深）为176.0x199.5x385.0毫米（含镜头罩、大眼罩等配件，不含手柄带，含突出部分），包含机身、镜头罩、NP-770电池在内重量仅为2500克，即使是小巧的女性也可以轻松手持拍摄。

NX5R的主要功能按键都位于可以轻松触及的地方，摄像师可以快速、轻松地进行操作。拍摄画面上可显示Direct菜单选项，摄像师在拍摄过程中无需将目光从画面上移开，即可快速、方便地更改拍摄参数。

相比之前的HXR-NX5的隔行扫描，NX5R采用的是全高清逐行画面捕捉方式。使得对运动画面的捕捉更加细腻和清晰。3CMOS分光成像系统成就了高分辨率、高灵敏度、宽动态范围的优质影像。同时，SONY先进的LSI（具有智能降噪、细节还原增强和畸变校正技术）也提高了画质水平。

看的更远看的更清

NX5R采用的索尼高性能G镜头，具有28.8mm（相当于35mm全画幅）广角。对焦环、变焦环、光圈环转动稳重顺滑，手感极佳，在如此紧凑的机身上做出如此大口径的控制环，值得称赞。NX5R具有3种变焦功能：光学变焦、清晰影像变焦、数字变焦。20倍光学变焦已经可以覆盖大多是拍摄场景，索尼凭借着其超级分辨率技术，可以将变焦范围增加至40倍，画面依然具有优异的质量。

丰富的接口满足不同的工作流程

NX5R提供了丰富的专业接口，新增的3G-SDI可以输出全高清50P高码流视频信号，满足现场更高质量的EFP节目制作。索尼的HI热靴可以进行电源和信号连接，并可切换至兼容索尼配件的协调开/关功能。例如，用户通过它可以连接和控制索尼的无线麦克风系统，如UWP-D11或UWP-D12。

NX5R配备的A/B双介质卡槽可兼容SDXC和SDHC卡。记录模式包括接力模式、同步模式和独立记录模式。接力模式在第一个存储卡已满时自动将录制切换至第二个存储卡；同步模式允许同时录制到两个存储卡中（例如，建备份）。独立纪录是通过手柄和把手上的录制键独立控制A、B卡槽的记录。

多种记录格式多种画质选择

NX5R新增了先进的XAVC S 50Mbps格式。相对于使用AVCHD和DV格式，XAVC S格式具有高达50Mbps码率，使用MP4文件格式封装，不但具有优异的画面质量，而且兼容大多数后期制作软件。因此拍摄出的画面细节更丰富，噪点也更少。