Mengukur Akurasi Pelacakan Objek Dinamis dalam Sistem Motion Capture
Sudah ada banyak karya di mana penilaian terhadap berbagai sistem motion capture telah menghasilkan berbagai hasil yang berbeda. Studi-studi ini menghasilkan hasil yang berguna dan relevan untuk kasus penggunaan spesifik, tetapi mereka sering mengukur hal yang berbeda dan metode, atau bahkan terminologi yang digunakan, bervariasi secara signifikan dalam beberapa hal penting.
Sifat sistem motion capture optik berarti ada rentang variabel yang besar, sehingga menjawab pertanyaan tentang akurasi sulit, dan beberapa faktor paling penting dalam kinerja sistem juga tidak intuitif. Kondisi yang mempengaruhi kualitas data dapat mencakup: ukuran ruang, geometri dan kecepatan objek, sifat gerakan, dan perubahan kondisi sekeliling – serta karakteristik sistem itu sendiri – seperti jumlah, resolusi, dan kualitas kamera; kualitas dan ukuran markor yang digunakan; proses kalibrasi kamera; dan algoritma yang digunakan untuk menghitung pose objek kaku dari data kamera.
Bahkan dengan lingkungan yang sepenuhnya dikontrol, gerakan objek dapat mempengaruhi pengukuran. Misalnya, kita dapat terus-menerus mengamati panjang objek uji. Memungkinkan untuk mengamati perbedaan yang sangat signifikan, tergantung pada apakah objek dalam keadaan diam atau bergerak. Ini menunjukkan betapa pentingnya konsistensi dan kontrol variabel sebelum perbandingan dapat dilakukan.
Terminologi sering dapat berarti hal yang berbeda dalam konteks yang berbeda, dengan istilah seperti ‘akurasi’ dan ‘presisi’ yang memiliki arti yang sangat berbeda. Selain itu, mereka sering spesifik kasus: misalnya, arti istilah ‘akurasi’ mungkin dipahami secara berbeda dalam studi biomekanika hingga robotika hingga efek visual.
Sebagai bagian dari pekerjaan ini, kita benar-benar ingin memberikan informasi yang akan informatif dan membantu insinyur memahami tingkat kinerja apa yang dapat mereka harapkan. Ini memerlukan metode yang sesuai untuk audiens yang paling sering bertanya tentang topik ini, mudah dijelaskan, dan menghasilkan hasil yang wajar di berbagai aplikasi yang berbeda.
Kami juga ingin memulai percakapan – secara internal selama pengembangan, serta secara eksternal – dengan metode yang dipahami, sehingga pengembangan dan perbaikan di masa depan dapat dikomunikasikan dalam konteks tersebut. Kami merasa penting untuk menggunakan metode yang dipublikasikan secara eksternal, untuk sepenuhnya transparan tentang metode tersebut dan oleh karena itu tentang hasil apa yang dicapai.
Vicon mengumpulkan sekelompok orang, dipimpin oleh Tim Engineering Product Manager Tim Massey, dengan berbagai pengalaman dalam detail bagaimana motion capture bekerja dalam praktik, bukan hanya dalam teori. Mereka adalah sekelompok yang tahu bagaimana kita dapat membantu memahami masalah ini dengan cara yang berguna dan informatif untuk audiens kami.
Selama beberapa bulan, kami meninjau berbagai metode eksternal, mencoba beberapa yang paling menjanjikan, untuk menilai efektivitas dan relevansinya dengan cara sistem digunakan. Kami memutuskan bahwa metode yang dikembangkan dan dinilai oleh sub-komite untuk sistem pengukuran 3D di American Society for Testing and Materials (ASTM E57) paling sesuai. ASTM mendirikan komite E57 pada Juni 2006 khusus untuk mengembangkan standar yang dapat digunakan untuk mengevaluasi kinerja sistem 3D. Metode E3064 (“Standard Test Method for Evaluating the Performance of Optical Tracking Systems that Measure Six Degrees of Freedom (6DOF) Pose”) adalah yang sederhana yang memungkinkan pengukuran seragam antara dua objek kaku sambil bergerak dengan cara yang terkontrol dalam volume motion capture optik.
Metode ini memiliki keuntungan mudah dipahami dan dijelaskan. Namun, itu juga memiliki manfaat untuk menilai objek yang terus bergerak (komponen kritis dari sistem motion capture, dan variabel yang dapat membuat perbedaan yang signifikan) dan menilai kesalahan dengan cepat di banyak lokasi dalam volume capture.
Penting, meskipun, untuk menyebutkan bahwa tidak ada metode yang ‘benar’. Ada juga banyak alternatif yang berbeda, dan setiap metode memiliki kelebihan yang berbeda. Namun, dirasa bahwa ini adalah metode yang informatif untuk membantu menjelaskan kepada orang-orang jenis kinerja apa yang mungkin dapat mereka harapkan dengan penilaian yang relevan dengan cara sistem Vicon digunakan oleh insinyur.
Kami menguji dua setup yang terpisah tetapi serupa, yang terdiri dari kamera Vantage 5 MP atau 16 MP, dan mengukur jarak antara dua objek kaku. Ini adalah jarak tetap yang diketahui yang terbuat dari plastik termal netral untuk menghilangkan, sejumlah besar mungkin, perbedaan fisik yang mungkin timbul dari gerakan atau perubahan suhu. Ini memungkinkan akurasi pengukuran ditentukan secara konsisten terhadap referensi tetap yang diketahui ini saat bergerak di sekitar volume, serta memungkinkan penilaian yang akurat terhadap pengukuran. Pengamatan konsisten meskipun objek dipindahkan di seluruh volume capture dan dalam gerakan kontinu.
Pekerjaan ini sekarang memungkinkan kami untuk lebih baik mengomunikasikan bagaimana pengembangan baru meningkatkan kualitas yang disediakan Vicon. Contoh yang baik ini adalah peluncuran terbaru Vantage+ di mana kami sekarang dapat dengan jelas menjelaskan tidak hanya manfaat yang dapat diberikan oleh frame rate yang meningkat, tetapi juga trade-off yang ada dalam teknologi tersebut.
Artikel ini ditulis oleh Dr. Felix Tsui, Product Manager, Vicon (Oxford, UK). Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini .
