TEMA CLASSIC 軟件由瑞典Image Systems公司開發(fā),該公司成立于1988年,專注于開發(fā)和銷售運(yùn)動分析解決方案,。經(jīng)過30余年的發(fā)展,其客戶現(xiàn)已遍布全球,包括生物、工業(yè)和科研等諸多領(lǐng)域,其產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用到汽車安全測試、工業(yè)設(shè)備研發(fā)、裝備測試開發(fā)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。越來越多的客戶選擇Image Systems運(yùn)動分析軟件來獲取研究、設(shè)計、測試或故障處理等過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
自2012年始,元奧儀器與瑞典Image Systems AB簽署一級代理協(xié)議,開拓在體育醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)雀咚賵D像分析市場, 為用戶提供世界前沿的高速運(yùn)動跟蹤分析應(yīng)用的軟件與整體解決方案。
TEMA CLASSIC 是一款運(yùn)動分析軟件,在科研和行業(yè)檢測等領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位。 TEMA Classic 具有精度高、模塊化、運(yùn)算快、操作界面簡潔易用等特點,廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。如3C產(chǎn)品的跌落試驗、生物力學(xué)分析、運(yùn)動裝備性能分析、汽車生產(chǎn)于被動安全測試、科學(xué)研究等。軟件標(biāo)配豐富的跟蹤算法庫,幾乎可以跟蹤分析任意類型目標(biāo)物,即使沒有標(biāo)記點的情況下也可以準(zhǔn)確識別目標(biāo)物并進(jìn)行分析,適應(yīng)各類復(fù)雜的運(yùn)動軌跡以及相對惡劣的分析條件。算法主要基于模板識別及灰度判別運(yùn)算,最高跟蹤精度高達(dá)0.01個像素。
跟蹤算法 ---擁有大量的不同的跟蹤算法以用于不同的應(yīng)用,所有的都充分利用跟蹤框架和在子像素內(nèi)的軌跡。
| CORRELATION 相關(guān)性跟蹤算法 使用相關(guān)性模板,在相鄰圖像限定區(qū)域內(nèi)尋找相似圖像內(nèi)容,實現(xiàn)持續(xù)跟蹤。 非常經(jīng)典的跟蹤算法,用戶無需在目標(biāo)物上貼標(biāo)記點,適用于幾乎任何類型,特別是無法貼標(biāo)記點的目標(biāo)跟蹤測試
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| QUADRANT 象限跟蹤算法(寶馬標(biāo))
算法自動識別并鎖定象限標(biāo)記點(寶馬標(biāo))中心進(jìn)行跟蹤。 跟蹤精度高,不確定度最低。可獲取象限目標(biāo)中心的坐標(biāo),也可用于單點測量角度變化量。需在目標(biāo)物體上粘貼象限標(biāo)記(寶馬標(biāo))進(jìn)行輔助。
適用于對精度和自動跟蹤能力要求很高的應(yīng)用
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| VIRTUAL POINTS 虛擬點算法
通過跟蹤至少3個可見點的位置,對另外一個可見或不可見點的位置進(jìn)行三角測量。不可見點可以是偶爾被遮擋、走出視野甚至一直不在視野的跟蹤點。
這些點必須屬于在同一剛體上并設(shè)為同一點組,才能應(yīng)用虛擬點算法。 |
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| CENTRE OF GRAVITY 重心跟蹤算法 鎖定閉合輪廓或與背景形成對比的標(biāo)記/對象的重心,識別過程不受目標(biāo)縮放影響。
此跟蹤算法基于選區(qū)中圖像的灰度等級檢測,可以為深色或明亮的對象自動定義閾值,也可以使用0-255灰度級手動定義閾值。
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| CIRCULAR 圓形跟蹤算法
適用于跟蹤圓形或同心圓標(biāo)記的被測物,包括圓形跟蹤算法、高級圓跟蹤算法以及圓對稱跟蹤算法,以適應(yīng)跟蹤分析同心圓、模糊不清/部分被遮蓋的圓形標(biāo)記等多種復(fù)雜的情況。
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| INTERSECTION 交叉點跟蹤算法
跟蹤任何對象形狀上的交點(角)。該算法通過沿那些邊緣外推直線來檢測對比邊緣的交集,并在必要時填充間隙。
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| CORNER CONTOUR 角輪廓跟蹤算法
檢測邊緣并沿著這些邊緣找到拐角,可選擇一個角作為跟蹤點。
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| MOUSE TRACKER 鼠標(biāo)跟蹤工具
若由于圖像質(zhì)量差而導(dǎo)致任何形式的自動跟蹤失敗,可使用鼠標(biāo)指針按順序手動跟蹤感興趣的對象。支持隨時調(diào)整播放速度以幫助用戶適應(yīng)手動目標(biāo)跟蹤的操作節(jié)奏。
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鏡頭校準(zhǔn)
棋盤格鏡頭校準(zhǔn)板
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智能鏡頭校準(zhǔn)板 僅適用于TEMA Pro的自動鏡頭標(biāo)定 | Image Systems 提供兩款鏡頭參數(shù)校正模板,有多種尺寸可選,以適應(yīng)不同運(yùn)動分析場景。
校正流程簡單易操作:
1. 設(shè)置好鏡頭參數(shù)后,拍攝一組不同姿態(tài)的標(biāo)定板圖像序列;
2. 將圖像序列導(dǎo)入TEMA Classic,按照提示添加手動添加四個主標(biāo)記點,執(zhí)行標(biāo)定程序;
3. 檢查校正結(jié)果,參數(shù)可導(dǎo)出。 |
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參數(shù)
可校準(zhǔn)的典型參數(shù)介紹
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焦距 | 中心點 | 像素高寬比 | 畸變 |
焦距直接影響圖像測量的透視比例,常用于涉及多平面深度補(bǔ)償?shù)亩S坐標(biāo)計算,以及三維空間的目標(biāo)定位。
鏡頭對焦過程中,對焦環(huán)的調(diào)整相當(dāng)于焦距微調(diào),因此實際焦距可能與鏡頭標(biāo)稱焦距值或刻度焦距示數(shù)有偏差,需要校準(zhǔn)以提高分析精度。
| 中 心 點 表 示 圖 像 中 畸 變 最小,且與攝像機(jī)光軸相對應(yīng)的點。
高速攝像機(jī)支持通過裁剪畫面的方式,提高拍攝幀率。部分?jǐn)z像機(jī)更可在畫幅任意位置裁剪。因此需要先測量中心點的位置,才能正確套用畸變校正模板。
| 像素高寬比(PAR),可理解為像素的“方正程度”,現(xiàn)在絕大部分?jǐn)z像機(jī)的像素高寬比都為“1:1”。
然而使用像素數(shù)縮水的舊式設(shè)備,或使用了變形熒幕鏡頭拍攝所得的圖像,會被拉伸以適應(yīng)屏幕,此類非正方形像素需要校正。
| 因鏡片的形狀缺陷所造成的畸變,稱為徑向畸變。徑向畸變又分為正向畸變和負(fù)向畸變,正向畸變稱為枕形畸變,負(fù)向畸變稱為桶形畸變。
在攝影過程中,此類畸變十分常見,必須通過畸變校準(zhǔn)以矯正圖像,最大限度降低圖像變形對分析結(jié)果的負(fù)面影響。
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| | 輸出結(jié)果
● 校準(zhǔn)結(jié)果的精度與殘差
● 測得實際焦距
● 中心點坐標(biāo)
● 像素高寬比
● 徑向畸變模型系數(shù)
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國內(nèi)外大量汽車制造企業(yè)、汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)以及汽車檢測研究院,目前正在使用TEMA進(jìn)行各種各樣測試,如整車碰撞、整車翻滾、氣囊點爆、安全帶點爆、鞭打試驗等等。TEMA為滑車測試提供全面的分析方案,實現(xiàn)動態(tài)坐標(biāo)系跟蹤與畫面防抖、多平行運(yùn)動平面校準(zhǔn)及傾斜平面校準(zhǔn)
二維跟蹤是TEMA的基本功能。用戶可根據(jù)實際情況,調(diào)用合適的跟蹤算法,獲取圖像序列中的標(biāo)記點或其他跟蹤目標(biāo)的二維像素坐標(biāo)。配合比例尺,即可計算速度、加速度、距離、角度、角速度等運(yùn)動學(xué)參數(shù)。
二維分析結(jié)果在三維或六自由度計算時,也將作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
TEMA提供各類基于時間同步的曲線圖和數(shù)據(jù)表,展示隨時間或外部導(dǎo)入數(shù)據(jù)變化的跟蹤結(jié)果數(shù)據(jù)。也有基于快速傅里葉變換的頻譜圖,反映振動頻率或運(yùn)動周期。
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用戶可利用圖像中既有的跟蹤點,建立自定義坐標(biāo)系。 該坐標(biāo)系可以是靜態(tài)的,也可以是動態(tài)的。 動態(tài)坐標(biāo)系下,軟件會每幀重新計算一次坐標(biāo)系的位置 和方向,從而補(bǔ)償攝像機(jī)在像平面方向上振動或分析兩 個目標(biāo)之間的相對運(yùn)動。
| 若攝像機(jī)不垂直于運(yùn)動平面,則透視畸變將影響測量結(jié)果的精度。 TEMA提供了幾種方法來計算攝像機(jī)相對于運(yùn)動平面的 方位角和仰角,并對傾斜的圖像進(jìn)行補(bǔ)償計算。
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若圖像中存在位于不同深度的跟蹤點,而這些點仍平行于參考運(yùn)動 平面移動,則TEMA可以通過輸入這些點的已知深度信息來補(bǔ)償,從而 減少由深度縮放問題引起的誤差。此功能還可以和傾斜平面校準(zhǔn) (2.5D)同時使用。 | 可導(dǎo)出位置、速度、加速度、距離和角度的數(shù)據(jù)和曲線, 這些數(shù)據(jù)可按照時間順序排列,其相對參考系可靈活切換。 支持?jǐn)z像機(jī)視圖、圖像圖表和曲線組合展示,導(dǎo)出為帶有標(biāo)題 和文本注釋的動畫序列,作為視頻報告。支持輸出多種格式: txt, dat, excel, jpg, tif, bmp, avi, mp4, mpg, wmv等等。 |
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上圖圓周跟蹤案例中,攝像機(jī)拍攝角度受限,無法俯拍,跟蹤點的運(yùn)動軌跡變成橢圓。經(jīng)過TEMA的傾斜平面校準(zhǔn)后,軌跡還原為圓形
注:產(chǎn)品信息若有變更恕不另行通知