High speed video
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High-Speed-Kamera: NEX FS700K Technische Merkmale. High-Speed-Video. Bilder 4K-Auflösung von 4.096 x 2.160 Pixel Lineare RAW mit 12-bit Auflösung Highspeed Movie Full HD Slow Motion bis zu 200 fps V ideos liegen in komprimierter Form vor.

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Presentation Transcript


High speed video

High-Speed-Kamera: NEX FS700K

Technische Merkmale

High-Speed-Video

  • Bilder

    • 4K-Auflösung von 4.096 x 2.160 Pixel

    • LineareRAW mit12-bit Auflösung

  • Highspeed Movie

    • Full HD Slow Motion biszu 200 fps

    • Videosliegen in komprimierter Form vor

http://www.tundratree.com/sony-nex-fs700-a-great-camera-for-wildlife/

http://www.videodata.de/shop/products/de/Kameras-Camcorder/NXCAM-AVCHD/Sony-NEX-FS700E.html


High speed video1

High-Speed-Kamera: Casio Exilim Pro EX-F1

Technische Merkmale

High-Speed-Video

  • Bilder

    • 60 fps bei 6 Megapixel (2816*2112)

    • 1 Sekunde Aufnahmezeit

  • Highspeed Movie

  • - 512 × 384 (300 fps)

    • - 432 × 192 (600 fps)

    • - 336 × 96 (1200 fps)

    • Videos liegen in komprimierter Form vor

  • Full HD-Video

  • Speicher – 8GB SanDisk Speicherkarten

  • 12-fach optischer Zoom


High speed f1 bedienungsanleitung

High Speed F1- Bedienungsanleitung

  • Kamera: Casio Exilim F1 (Bedienungsanleitung liegt auf dem Server http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Angewandte/ex-f1_pdf

  • Kamera darf sich bei der Aufnahme nicht bewegen

  •  Stativ und Fernauslöser benutzen

  • Fernauslöser - Pfeile am Stecker und an der Kamera müssen zueinander zeigen


High speed f1 bedienungsanleitung1

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Bildbereich wählen

Modusrad auf BS (Best Shot)

Serienbildrad auf 1-60


High speed f1 bedienungsanleitung2

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Fokussieren:

Bei der Grundeinstellung fokussiert die Kamera die Bildmitte. Falls sich beim Fokussieren (Auslöser wird leicht gedrückt) kein Objekt in der Bildmitte befindet, wird der Hintergrund fokussiert, wodurch die Testperson unscharf wird. Zur Lösung dieses Problems den Modus „manueller Fokus“ wählen.


High speed f1 bedienungsanleitung3

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Taste Focus drücken bis MF im Display erscheint


High speed f1 bedienungsanleitung4

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Abspielmodus Aufnahmemodus

Fokussieren


High speed f1 bedienungsanleitung5

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Auflösung des Bildes

Blitz aktiviert

ISO Wert einstellen (kleiner Wert (100) Lichtunempfindlich, Vorteil - geringes Bildrauschen)

Automatischer Weißabgleich

Fokussierungsmethode

Fokussierungsmittelpunkt

Aufnahmefrequenz


High speed f1 bedienungsanleitung6

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Nach einer Aufnahme die Schärfe der Aufnahme kontrollieren. Dazu kann der Zoom Ring (Kamera vorne rechts) bei der Wiedergabe verwendet werden. Die Wiedergabe kann mit der SET Taste (Kamera hinten rechts) gestartet werden.


High speed excurs bewegungsunsch rfe

High Speed - Excurs Bewegungsunschärfe

Einfaches Beispiel:

Ein Tennisball hat beim Aufschlag eine Geschwindigkeit von 215 km/h. Was für einen Weg legt er bei 134 μs, 1 ms und 4 ms zurück?


High speed excurs bewegungsunsch rfe1

High Speed - Excurs Bewegungsunschärfe

Einfaches Beispiel:

Ein Tennisball hat beim Aufschlag eine Geschwindigkeit von 215 km/h. Was für einen Weg legt er bei 134 μs, 1 ms und 4 ms zurück?

215 km/h = 59,7 m/s

s = v * t = 60 * 0,000134 = 8 mm

= 6 cm und 24 cm

Dies bedeutet, auf dem Bild scheint der Tennisball bei einer Belichtungszeit von 4 ms 30 cm lang zu sein (6 cm Durchmesser).

Siehe Video „Service seit.avi“


High speed excurs optische abbildung

High Speed - Excurs optische Abbildung

H

H‘

O

Achse Z

F

F‘

O‘

Z….optische AchseF….objektseitige Brennweite

O…Position des ObjektsF‘…bildseitige - “ -

O‘… - “ - Bildes

H….objektseitige Hauptebene der LinseH‘…bildseitige….

Alle Strahlen vom Objekt O werden auf O‘ abgebildet


High speed excurs optische abbildung1

High Speed - Excurs optische Abbildung

H

H‘

O

Achse Z

F

F‘

O‘

Unschärfe durch Verschieben der bildseitigen Hauptebene der Linse

Die Linse kann immer nur für einen bestimmten Abstand „scharf“ gestellt werden.


High speed excurs blende

High Speed - Excurs Blende

Die Blende (englisch aperture „Öffnung“, von lateinisch aperire „öffnen“) ist eine (normalerweise mechanische) Vorrichtung an Fotoapparaten, mit deren Hilfe der Lichteinfall durch das optische System (Objektiv) geregelt werden kann. Sie ist meist als Lamellenblende (auch Irisblende genannt) ausgeführt, bei der sich kreisförmig konzentrisch angeordnete Lamellen-Bleche so ineinander verschieben, dass der Lichtdurchlass enger oder weiter wird und so das einfallende Lichtbündel kleiner oder größer wird.


High speed excurs blende1

High Speed - Excurs Blende

Die Aperturblende kontrolliert die Helligkeit, die Schärfentiefe und das Ausmaß der Vignettierung (Abschattung zum Bildrand hin) des Abbildes.


High speed excurs blende2

High Speed - Excurs Blende

Die Blende erfüllt zwei wichtige Funktionen: Einerseits steuert sie die Stärke der Beleuchtung des Films, Fotopapiers oder Bildsensors: Je größer die Blendenzahl wird, desto weniger Licht kann durch das Objektiv dringen. Zum Beispiel bei der Blendenzahl-Einstellung 2.8 lässt das Objektiv mehr Licht durch als bei 5.6. So wird in Verbindung mit der Belichtungszeit die Belichtung des Films bzw. Chips geregelt.

Andererseits beeinflusst die Blende die Schärfentiefe: Mit größerer Blendenzahl und damit kleinerer Blendenöffnung wird nicht nur die wirksame Lichtmenge verringert, auch die Unschärfenkreise werden durch den spitzeren Lichtkegel kleiner. Folglich vergrößert sich der Bereich des Motivs, der noch als scharf wahrgenommen wird, bis der zulässige Grenzwert erreicht wird. Der Bereich der scharfen Abbildung (Schärfentiefe) nimmt beim Schließen der Blende also zu. (Wikipedia)

  • Um eine hohe Bewegungs- und Tiefenschärfe zu erreichen wird „viel“ Licht benötigt.

  • Bei geringerer Lichtintensität sind ein großes Objektiv und „große“ Licht-Sensoren erforderlich.


High speed excurs blende3

O

Achse Z

O‘

High Speed - Excurs Blende

Funktionsprinzip einer Aperturblende:

Die Aperturblende liegt zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung des Systems und begrenzt den Raumwinkel aller konusförmiger Strahlenbündel deren Spitzen im Bildraum liegen.


High speed excurs optische abbildung2

High Speed - Excurs optische Abbildung

H

H‘

O

Achse Z

O‘


Beispiel andi

Beispiel: Andi

  • Knotenpunkt 1:

  • Knotenpunkt 2:

  • Knotenpunkt 3:


Higshpeed video in bilder umwandeln mit vlc player

Higshpeed Video in Bilder umwandelnmit VLC Player

Langsamer abspielen

Schneller abspielen

Bilder einzeln vorgehen

Bild abspeichern Zur nächsten Videodatei


Higshpeed video in bilder umwandeln mit kinovea

Higshpeed Video in Bilder umwandelnmit Kinovea


Higshpeed video in bilder umwandeln

Higshpeed Video in Bilder umwandeln

Vorsicht, Kinovea bricht teilweise die Bilderstellung bei längeren Videos frühzeitig ab und oftmals wird nicht jedes Bild exportiert.

Mit dem Programm VirtualDub funktioniert das Exportieren der Bilder fehlerfrei. Allerdings muss für die Videos zuerst eine Script Datei mit dem Programm avisynth.exe erstellt werden.


Laufanalyse methode

Laufanalyse: Methode

  • Bei eigenem Rechner: Installationsprogramm ausführen

  • http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Installer.zip

  • Bilder digitalisieren  „DigiBild2012.exe“

  • http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Digitalisieren/

  • Reihen- und Serienbilder  „Serien_Reihenbild_ 2012.exe“

  • http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Serien_Reihenbilder/

  • Kombinierte Darstellung in Power Point anfertigen


Bedienungsanleitung digibild2012 exe http sport1 uibk ac at lehre kurt programme digitalisieren

Bedienungsanleitung „DigiBild2012.exe“http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Programme/Digitalisieren/

Bei Verkleinern oder Vergrößern muss die Bildnummer verändert

werden, damit die Veränderung sichtbar wird.

Reihenfolge: 1-Ballen, 2-Sprungg., 3-Knieg., 4 Hüftg., 5-Schulterg.


High speed video

Serienbildrechts

Serienbildlinks gespiegelt

Serienbildlinks


Bewegungsanalyse 2d bsp kraularmzug

Bewegungsanalyse - 2DBsp.: Kraularmzug


Digitalisieren

Digitalisieren


Digitalisieren auswertung

Digitalisieren: Auswertung

In der *.kox Datei sind in den Spalten die X- und Y- Koordinaten der digitalisierten Punkte als Pixelwerte abgespeichert.

0/0

X-Werte

Y-Werte


Digitalisieren auswertung tennis

Digitalisieren: Auswertung Tennis


Digitalisieren auswertung schwimmen

Digitalisieren: Auswertung Schwimmen

Digitalisieren: Finger Handgelenk Ellbogen Schulter


Schwimmen ma stab ermitteln

Schwimmen: Maßstab ermitteln

Mit dem Programm DigiSchwimmen erstes Bild der Aufnahme vom Stab laden

Mit dem Cursor zum Punkt 1 und 2 fahren und jeweils die horizontalen und vertikalen Pixelwerte (stehen unter dem Bild) ablesen.

Der Maßstab berechnet sich aus:

√(x2 – x1)² + (y2 – y1)²x1 …Pixelwert horizontal Punkt 1

M = ----------------------------y1…Pixelwert vetikal Punkt 1

ll…...Länge Stab

Abbildung 1: schematische Darstellung einer Aufnahme mit Stab

Beispiel: Punkt 1: (200,80) Punkt 2: (800, 70) Länge Stab: 2 m

Ergibt sich für M: 300,04


High speed video

Programm zur statischen Analyse der Gelenksmomente


High speed video

  • Automatisches Digitalisieren

  • Mit dem Programm

  • Optical Flow Feature Tracking Bilder.vi

  • Funktioniertnur auf Uni PCs mitLabview


High speed video

  • Themen zur Auswahl

  • Vom Laufen Serien und Reihenbilder erzeugen

  • High Speed Videos vom Fuß (möglichst Bildfüllend) mit 300 600 und 1200 Hz beim Sprung erzeugen

  • Kniebeuge mit Serienbilder (2 Hz Aufnahmefrequenz)

  • Sprunghöhe mit High Speed Video (300 Hz) bestimmen

  • Hanteltraining (langsame und schnelle Ausführung) mit 300 Hz filmen


Beschleunigung

Beschleunigung

3d-Beschleunigungsmesser (BM)

Sensor ADXL321

Messbereich +/- 2, 4 und 6g

Messfrequenz 400 Hz

10bit Analog Digital Konverter

Koordinatensystem


Beschleunigung messablauf

Beschleunigung: Messablauf

Konfiguration des Messprotokolls (Logcon.txt)

BM Kalibrieren

BM am Messobjekt anbringen

Messung starten (Einschalten des BM)

Messung beenden (Ausschalten des BM)

Messdaten auf PC übertragen


Konfiguration der bm

Konfiguration der BM

LOGCON.TXT - Datei

Der Datenlogger hat 8 analoge

Eingänge, wobei beim BM

nur drei verwendet werden.

MODE = 2

ASCII = N

Baud = 8

Frequency = 400.....

gesamt max. 1450Hz

(= Anzahl Kanäle * Frequenz)

Trigger Character = $

Text Frame = 100

AD1.5 = Y.....quer

AD1.4 = Y.....längs

AD1.3 = Y .....normal

AD0.3 = N

AD0.2 = N

AD0.1 = N

AD1.7 = N

AD1.6 = N

Saftey On = Y

Anderes Gerät:

AD1.3 = Y.....quer-6g

AD0.3 = N

AD0.2 = N

AD0.1 = N

AD1.2 = Y.....längs-6g

AD0.4 = N.....quer-18g

AD1.7 = N.....vertikal-18g

AD1.6 = Y.....vertikal-6g


Beschleunigung1

Beschleunigung

Achtung Logcon.txt nicht vom PC auf den BM kopieren, da diese Datei dann nicht erkannt wird.Sollten mehrere Dateien wie Recyler usw. auf der SD Karte sein, unbedingt formatieren.

Vorgangsweise fallsLOGCON.TXT Datei gelöscht wurde

  • Karte formatieren mit FAT (nicht Fat32)

  • Beschleunigungsmessgerät einschalten (BM schreibt Logcon.txt Datei auf die Karte)

  • Logcon.txt Datei abändern und abspeichern


Beschleunigung kalibrierung

Beschleunigung: Kalibrierung

BM einschalten

BM auf den Tisch legen damit die X-Achse vertikal nach unten ausgerichtet ist. 5 Sekunden warten. Vorgang mit X-Achse nach oben wiederholen.

Vorgang für Y- und Z-Achse wiederholen

BM ausschalten

Messdaten (SD Karte) auf den PC kopieren

Programm BM_2012.exe starten


High speed video

BM 2012.exe

Verstärkung und Nullabgleich derart einstellen, damit die

Beschleunigungswerte beim Kalibrierungsfile +/- 9.81 m/s² ergeben.


Allgemeines zur beschleunigungsmessung

Allgemeines zur Beschleunigungsmessung

Das Koordinatensystem des BM ist auf das Gehäuse bezogen. Bei Anbringung an einen beweglichen Teil, wie z.B. den Fuß verändert sich das Koordinatensystem zu einem fixen Koordinatensystem im Raum. Dadurch wirkt die Erdbeschleunigung unterschiedlich auf die einzelnen Kanäle.

Um von der Beschleunigung auf die wirkende Kraft zu rechnen, wird die exakte Masse benötigt. So kann z.B. mit der Beschleunigung am Fuß nicht die Bodenkontaktkraft berechnet werden.

Bei Rotationsbewegungen wie z.B. bei einem Golfschlag können die Zentrifugalbeschleunigen sehr groß werden.

a = v²/r …(20m/s)^2 / 1,5m = 266m/s² = 26,6g


Allgemeines zu beschleunigungsmessungen

Allgemeines zu Beschleunigungsmessungen

Mit BM können Beschleunigungen mit minimalem Aufwand erhoben werden. Die Rückrechnung auf Kräfte ist meist nur bei Fixkörpern möglich. Die Rückrechnung auf die Geschwindigkeit ist meist stark fehlerbehaftet.

Für Frequenzanalysen bis zur Hälfte der Messfrequenz ist der BM gut geeignet.

Aufgabe:

Mit dem BM Messungen mit hoher Reliabilität durchführen und eine kurze Analyse in Powerpoint erstellen.

Zielsetzung für eine Beschleunigungsmessung schreiben.


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