• Home > Support

Fragen und Antworten

 Was ist Bewegungsanalyse?
 Was ist Subpixelgenauigkeit?
 Wie funktioniert 3D Bewegungsanalyse?
 Was ist automatische Objektverfolgung?

Bewegungsanalyse

Die Bewegungsanalyse beschreibt Bewegungen von Körpern (z. B. Mensch oder Maschine) anhand von kinematischen Parametern wie Weg/Zeit-Verlauf, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Die Körperbewegung wird dabei nicht ganzheitlich erfasst, sondern nur die Bewegung von einzelnen ausgewählten Teilbereichen der Körper. So werden beim Menschen Gelenkbewegungen beschrieben, während bei Maschinen die Bewegung einzelner Maschinenteile erfasst wird.

Grundsätzlich lassen sich zwei unterschiedliche Methoden unterscheiden:

• Online Systeme
• Offline oder videobasierende Systeme

Online Systeme

Hier werden aktive oder passive Marker am Körper angebracht und die jeweilige Position der Marker wird gespeichert. Die passiven Marker werden von Strahlungsquellen (Infrarot, Ultraschall) aktiviert und die Strahlen werden auf einen Detektor zurückgeworfen. Die aktiven Marker strahlen den Detektor selbständig an.

Der Detektor (Kamera) registriert nur die Position (durch den Strahl) jedes einzelnen Markers und speichert die x,y-Koordinate ab; es werden keine Bilder abgespeichert. Daraus lassen sich durch mathematische Weiterbearbeitung alle kinematischen Parameter der Bewegung errechnen und darstellen.

Die Beschreibung der Bewegung am PC erfolgt quasi sofort nach der realen Bewegung (online).

Offline oder videobasierende Systeme

Alle Systeme arbeiten mit Videobildern (Standard- oder Hochgeschwindigkeitskameras), die von der Bewegung aufgenommen werden. Diese Sequenzen werden digitalisiert und im PC gespeichert. Danach (offline) erfolgt die Auswertung anhand von Bildverarbeitungsverfahren. Meistens werden auch hier vor der Aufnahme Marker (an den Gelenkpunkten oder Maschinenteilen) angebracht, deren Bewegungen dann mit der Auswertesoftware berechnet werden.

WINanalyze gehört zu den offline Systemen. Es zeichnet sich vor allem durch hochentwickelte Bildverarbeitungsverfahren aus, die eine hohe Präzision und Flexibilität bei der Objektverfolgung ermöglichen.

Subpixelgenauigkeit

Es besteht die Möglichkeit eine Objektbewegung in einer Videosequenz mit Subpixelgenauigkeit zu verfolgen. Das heißt die Bewegung kann auf Bruchteile eines Pixels genau (bis zu 0,01 Pixel) bestimmt werden, woraus genauere Analyseergebnisse resultieren. Subpixelberechnungen sind in diesem Sinne gleichbedeutend mit einer Erhöhng der Bildauflösung.

Wissenschaftlich fundierte Methoden der Bildverarbeitung werden eingesetzt um diese Subpixelgenauigkeit zu erreichen.

Die Bewegungsanalyse-Software WINanalyze bedient sich dabei einer kombinierten Methode, die sich aus Interpolation, Oversampling (Überabtastung) und einem Korrekturverfahren zusammensetzt und beim Prozess des Template-Matching (das Suchen eines übereinstimmenden Bildausschnitts) angewendet wird. Voraussetzung für diese Methode der Objektverfolgung ist, dass bei der Aufnahme der Videosequenz das Abtasttheorem eingehalten wurde.

Wissenschaftliche Veröffentlichungen zu diesem Thema finden Sie auf unserer Download-Seite.

3D Bewegungsanalyse

Die Kenntnis der Koordinaten eines Objekts in mindestens zwei verschiedenen Bildsequenzen und Angaben über Position und innere Parameter aller verwendeten Kameras ermöglichen die Berechnung der realen Koordinaten der Objektbewegung.

Ziel der für diese Berechnung notwendigen Kalibrierung ist also die Herstellung einer Beziehung zwischen Kamerakoordinaten (2D in Pixel) und Weltkoordinaten (3D in mm). In WINanalyze wird die Kalibrierung mit Hilfe eines mathematischen Kameramodells und eines physikalischen Kalibriermodells (mit bekannten Werten der Weltkoordinaten) verwirklicht. Die in das Programm implementierte Kalibriermethode nach Tsai (1986) zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit der Kamerakalibrierung aus.

Automatische Objektverfolgung/Auswertung

Bei videobasierenden Systemen kann die Auswertung automatisch und manuell erfolgen.

Beim manuellen Auswerten muss der Anwender jeden einzelnen Marker/Objekte Bild für Bild mittels Mausklick auswerten (Position abspeichern).

Beim automatischen Auswerten muß der Anwender nur im ersten Bild die Objekte/Marker auswählen und danach detektiert die Software automatisch alle Positionen aller Marker/Objekte in der Sequenz. Der Anwender kann diesen Vorgang am Bildschirm beobachten und jederzeit interaktiv eingreifen.
 

 nach oben