学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

运动影像测量方法的误差研究

作　者: 贾谊
导　师: 严波涛
学　校: 上海体育学院
专　业: 运动人体科学
关键词: 影像测量系统误差随机误差修正量化分析
分类号: G804.6
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

影像测量方法是运动生物力学研究中的常用测量方法。对人体动作规律的揭示主要是依靠影像测量方法的测量结果，而影像测量误差的存在会产生伪信息，歪曲混淆对人体动作现象的认识，甚至会导致出现错误信息和结论。为获得可靠的测量结果，必须研究影像测量过程中误差的大小、关系和性质，研究消除、抵偿和减弱测量误差的措施。在20世纪70-80年代期间，影像测量方法开始在体育科学研究中广泛使用，也是在此期间，出现了的大量关于影像测量方法测量误差的文献和研究成果，但这些研究结果大都只是零散的，着眼于影像测量过程中的某些环节出现的具体问题而进行的探讨，研究成果不具有系统性，研究内容也不全面。因此，我们有必要对影像测量方法的误差问题进行系统的分析，全面考察影响影像测量精度的误差因素、误差性质以及减小和消除误差的对策与方法，从而使研究者能够更加深入的了解影像测量方法的误差范围，避免误差的产生，达到正确、有效利用这一方法为体育科研工作服务的目的。研究通过设计不同的拍摄条件，对平面定机拍摄和立体定机拍摄方法的误差大小进行了实验测试，主要研究结果如下：（1）取景范围中间3/5的部分是畸变误差较小的区域，基本上不受镜头畸变的影响。平面定机拍摄时，拍摄距离和测量误差值之间没有明显的线性相关关系。（2）立体定机拍摄时，摄像机机位的放置对测量精度影响较大，以主光轴夹角90°最为适宜。（3）在标定空间范围内，内层空间精度最为稳定，而外层空间精度较差。在标定空间范围外，随着被测量框架远离标定中心，测量误差有逐渐增大的趋势。（4）从测量结果来看，随着标定框架使用时间和使用次数的增长，框架各标定点的坐标值会出现不同程度的偏移，三个轴方向的偏移量平均值不超过0.01m。（5）利用现有的图形图像处理技术可对平面定机拍摄中的镜头畸变误差以及透视误差进行快速修正。（6）在使用数字滤波法对原始数据进行平滑时，一定要根据拍摄频率来确定数字滤波的截断频率，否则可能会导致截断频率过低而滤掉有用信号或者过高而使得噪声进入的结果。（7）利用多因素方差分析方法的分析结果表明，多个解析员同时对同一动作视频进行解析时，测试者之间的差异有时足以达到掩盖真实动作差异的程度，从而使解析结果可靠性大大降低。主要结论：（1）畸变误差是平面定机影像测量方法的主要误差来源，镜头边缘处畸变量随镜头不同差异较大，在进行拍摄时，应尽量选择畸变量小，性能稳定的镜头从而避免和减小畸变误差对测量结果的影响。（2）在进行立体定机拍摄时，摄像机位置的改变对垂直于地面方向的测量精度影响不大，而对平行于摄影基线方向的测量精度影响较大。摄像机主光轴夹角为90°时，测量精度最高。（3）借助目前的图形图像处理技术和处理软件，可针对影像拍摄过程中的某些误差进行修正，经实验论证，可以提高测量精度。（4）解析人员对人体关节点的判读误差是影像测量过程中最主要的误差来源，由不同解析人员对关节点位置的判断差异，足以达到掩盖真实动作差异的程度，从而使解析结果可靠性大大降低。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-9
1 前言  9
2 研究技术路线与研究方法  9-16
  2.1 研究的技术路线  9-10
  2.2 文献资料法  10
  2.3 实验测试法  10-16
  2.4 数理统计法  16
3 结果与分析  16-47
  3.1 影像测量拍摄过程中各误差源的推导和汇总  16-21
  3.2 镜头畸变误差的测量结果  21-25
  3.3 不同拍摄距离对影像测量误差的影响  25-26
  3.4 摄像机主光轴夹角的变化对测量结果的影响  26-30
  3.5 摄影基线长度的变化对测量结果的影响  30-33
  3.6 被测对象与标定范围的相对位置对测量精度的影响  33-39
  3.7 标定框架自身精度的分析  39-41
  3.8 摄像机固有拍摄频率误差  41-42
  3.9 平面影像测量运动物体加速度参数的精度验证  42-43
  3.10 立体影像测量运动物体速度与加速度参数精度的分析  43-45
  3.11 不同拍摄方法系统误差范围的估算  45-47
4 影像测量误差处理方法的实例分析  47-73
  4.1 减小镜头畸变方法  47-52
  4.2 对平面拍摄透视误差的快速修正方法及虚拟标定法在竞走项目中的应用  52-54
  4.3 不同拍摄频率对解析参数的影响  54-56
  4.4 截断频率的选择对参数的影响  56-58
  4.5 解析误差对三维重构精度的影响  58-62
  4.6 不同解析员之间的人工解析误差对判断运动变异性的有效性研究  62-64
  4.7 利用方差分析法对人工解析有效性的研究  64-70
  4.8 影像测量的误差合成  70-73
5 结论与建议  73-74
  5.1 结论  73
  5.2 建议  73-74
7 文献综述  74-86
  7.1 影像测量的系统误差  74-78
  7.2 影像测量的随机误差  78-81
  7.3 影像测量的粗大误差  81-82
  7.4 影像测量的人工判读误差  82-84
  7.5 影像测量系统的精度检验  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
附录  92-96

运动影像测量方法的误差研究

内容摘要

全文目录

相似论文