• 松下MD9000数码摄像机的使用方法和调整
• 在正式拍摄录制之前，先熟悉数码摄像机的使用说 明书内容，以便正确理解MD9000数码摄像机的各 种按键的功能与作用。
• 4） 掌握三维运动图像拍摄现场的布置的 方法。
实验器材
• 1) 松下MD9000数码摄像机（一台） • 主要性能： • 电视系统：625行，50帧/秒 PAL制式 彩色信号。 • 镜 头：手动光圈，自动光圈，F1.8， • 焦 距：3.1-46.5mm。 • 拍摄格式： Mini DV (用户使用数码视频SD格式)。 • 数码接口：DV输入/输出端子。（IEEE1394，4-pin）。 • 影像传感器：1/4英寸CCD图像传感器。 • 快门速度：常速，1/50-1/8000秒。 • 所用磁带：6.35mm数码视频磁带。 • S-Video端子 ：视频输入，视频输出。
• Vy[i]=-[(Li5+Yi’Li9) X+(Li6+Yi’Li10)Y +( Li7+ Yi’ Li11)Z+( Li8+ Yi’)]/A
把各摄影机的影片数据代入上述两方程求解后，
再由三维实际相对坐标x´、y´、z´，并根据坐标原点（x。、 y。、z。）平移后得出三维实际绝对坐标x、y、z :
但平面定点、定焦距、固定位置摄影测量， 只能测试研究运动过程中某一局部范围，即人体 或物体的某一运动周期动作。要想测试研究较大 的范围或过程，可考虑平面定点、定焦距、扫描 跟踪摄影；平面定点、变焦距、扫描跟踪摄影； 平面未知摄影位置，变焦距、扫描跟踪摄影的其 它摄影测量方法。
• 三维运动图像是将两台或两台以上的摄 像机中的运动图像直接线性变换DLT(Direct Linear Transformation) 处理，那就采用DLT方法。
• 这里重点讲采用平面定点、定焦距、固定 位置摄影测量的方法，也是拍摄人体运动技术 动作图像方法中最为简单易行的一种测量方法。
实验目的
• 1）学会平面定点、定焦距、固定位 置摄影测量的方法。
• 2）掌握松下MD9000数码摄像机 的调整和使用方法。
• 3）学会正确应用或放置比例尺（或 摄影框架）。
x=x。+ x´ y=y。+ y´ z=z。+ z´
摄像机与摄像机之间的同步
• 三维运动图像是由两台或两台以上的摄像机同 时从不同的角度拍摄的影像合成的。但由于摄 像机开启的时间存在先后次序的问题，从而获 得的影像就会有多少的问题存在，要想在多台 摄像机拍摄的这些图像帧中找到某时刻、某帧 同步的图像是相当困难的，为了解决这一问题， 就必须考虑多台摄像机拍摄的同步问题。
三维运动图像的拍摄测量实验
运动生物力学实验室 2008年2月2日
•
进行三维运动图像的拍摄是获得人体运动
技术动作图像的重要手段。三维运动图像的解
析通常要求摄像机是四种摄影测量方法:
• 平面定点、定焦距、固定位置摄影测量；平面 定点、定焦距、扫描跟踪摄影测量；平面定点、
变焦距、扫描跟踪摄影测量；平面未知摄影位 置，变焦距、扫描跟踪摄影测量。
• 同步的方法： 外同步 内同步 内时标同步等
预习要求
• 1）掌握松下MD9000数码摄像机的调整和 使用方法
• 2）了解体育运动中使用摄像机的摄像技巧 • 3）熟悉松下MD9000数码摄像机的功能 • 4）三维运动图像解析中人体运动技术动作
的合理安排 • 5）掌握三维运动图像拍摄现场布置的方
法
实验预备知识
• 如下图所示，N为比例尺，n 为摄像机拍摄 的图像，D为摄像机镜头的焦点到比例尺N的距 离，f为摄像机镜头的焦距。
• 根据几何光学原理：
由ΔAOB∽Δaob
得：
或 n f
f D
N
D
nN
由Δdcd`∽ΔOCA
。f D nN
得：
， D
N
D f N n
2
2即
D D f n
。
N
N
则
； f D f n
• 2）摄像机电池（一块） CGR-D220 （可使用时间3小时45分）。
• 3） 影三脚架（一副） • 用于安装固定比例尺框架、摄像机等。
4）摄像磁带： Mini DV录像带（一盘） (6.35mm数码视频磁带)。
• 5）比例尺框架（一付） 采用爱捷009-D型三维DLT辐射框架。
• 6）50米皮尺（一把）
实验原理
• 从摄像机拍摄的图像上获取被研究的对象相 对于某一个坐标系的坐标值，并把它们换算为 实际的尺寸，为了保证定量分析，因此必须在 拍摄运动图像现场设置比例尺、同步装置或参 考体。其目的有二：一是为了确定坐标系的原 点；二是为了从比例尺和图像上换算出实际尺 寸的放大倍率。这就是进行三维运动图像拍摄 的主要思路。其原理是：
• 另外，运动分析中一个很重要的参数就是像点 从某一位置到另一位置之间的时间间隔，而对于 没有电子时间标记装置的数码摄像机来说，两帧 之间的时间间隔△t就等于摄像机的摄影频率F拍 的倒数，即：
•
△t=1/F拍摄频率（Hz） 。
对于两帧相连的运动图像中某一测试点来 说，意味着测试点从一点运动到另一影机的影片坐标为： Xi’、Yi’ ,代表摄影机数， i>2, DLT转换系数为L，坐标原点为P0（X0 、Y0 Z0）， 则由直接线性变换误差方程可得：
• Vx[i]=-[(Li1+Xi’Li9) X+(Li2+Xi’Li10)Y +( Li3+ Xi’ Li11)Z+( Li4+ Xi’)]/A
n
N
得： f D f n 。
N n
所以，跑道中心处的放大系数K为： •
K D D (D f ) f D
f
f
• 由此可知，这种把摄像机固定不动、固定焦距、 固定距离，并且使摄像机的主光轴与被测运动物 体测试点的运动平面相垂直，获得成像尺寸的比 例系数K。由此可获得对单幅图像画面进行长度、 面积、角度测量，或者是运动分析等。
• DLT方法的思路是在空间内设置足够多 的标定点，事先测定各个点的空间坐标 位置，然后用摄影机对这些标定点进行 拍摄，并测定这些点在影片上的坐标， 将上述两方面的数据代入构像方程，就 可以计算出摄像机的内外方位元素。
DLT直接线性变换
• 已知DLT系数和坐标的原点，由两组平面相片的坐标可求 出未知点的实际空间坐标。