モーションキャプチャーによる運動計測#4 〜設置からキャリブレーション〜
ここでは，モーションキャプチャーの「設置からキャリブレーションまで」のプロセスの概要を，OptiTrackを例に取り上げながら示していく．まずは，下記動画をご覧になるとよいだろう．
以下では，「設置からキャリブレーションまで」のプロセスについて説明していく．
設置から計測の準備
１．カメラの配置
三脚や固定治具や雲台などによってカメラを固定する．固定方法として最も標準的な方法は三脚への固定である．カメラの機種によっては重いタイプも有り，床面の振動などを考えると，固定力の高い三脚，雲台，クランプ等への固定も重要である．
その他，天井への固定，カメラ用オートポール（床面と天井間のつっかえ棒）による固定などの方法もある．
正確な計測を行うためには，計測空間のどの位置でも，可能ならカメラが3台以上，最低でも2台のカメラからマーカが計測できるようなカメラ配置が必要である．このためカメラのFOV（視野角）やカメラからの撮影可能な距離，さらには身体等によるオクルージョン（補足１）などを考慮する必要がある．
なお，最終的なカメラの固定は，4で述べる画角調整を行った後に行うと良い．また，時間経過にともないわずかにカメラの固定が緩むこともある．また，体育館などの床はかなりたわんだり振動する．カメラのセンサの温度変化なども考慮し，定期的にキャリブレーションを行うことをすすめる．また，このような計測中のカメラの固定のズレなどによるキャリブレーションの誤差補正を行う，Continuous Calibration機能によって，計測の合間に自動で補正することもできる．
２．ケーブル，スイッチ
図２のネットワーク配線図などを参考に，PC，すべてのカメラ，周辺機器などをイーサネットケーブルを介してPoEネットワークスイッチに接続し，スイッチの電源を投入する．
３．ソフトウエアの起動
すべてのカメラ，ケーブルなどをイーサネットケーブルを介して接続後，計測制御ソフトウエア（Motive）を起動する．なお，実際の計測は，カメラへの電源投入後30分ほど間隔をあけてから計測するのが良い．カメラも撮像素子というイメージセンサを利用しているため，計測が安定するまでエージング（暖機運転）が必要である．ただし，カメラへの通電を早めに行ってしまい，準備作業に時間を要することを考えれば，さほど神経質にならなくてよい．
４．画角調整
カメラの配置によって，計測精度を向上させ，オクルージョン（マーカが隠れるなどして計測できない状態）を防ぐため，カメラの配置を決定する作業は重要である．「１．カメラの配置」で大まかにカメラを配置したが，ここで正確に計測できるような配置の最終調整を行う．
計測制御ソフトウエアMotiveの起動後（図４），
カメラの背面のボタンを押すと（図５）
自動的にボタンを押したカメラの画像が，MotiveのCamera Preview画面で選択され（図６），
Camera Preview画面がグレースケールモードとなる（図７）．グレースケールモードでは反射マーカ以外の像も確認できるので，計測空間でマーカを動かすなどして，このモードを利用してカメラの配置（位置，方向）を決定する．
以上のこれらの作業を全カメラで繰り返し，全計測空間に渡って，マーカが（目安として）３台以上のカメラで撮影できるようなカメラの配置を調整する．また，計測空間に映っていても，身体や対象物の動きでオクルージョンも発生するので，よく確認する．大規模な計測空間では，事前の計測空間とカメラレイアウトの計画も重要である（図８）．
５．カメラの設定
カメラの配置が決まれば，あとはソフトウエア上での各カメラで以下の２つのパラメータの設定を行う．
Camera Frame Rate ：前章でも説明をしたが，1秒間あたりに撮影できるフレーム数をフレームレートと呼び，主として計測対象の運動速度などから決定をする．例えば，Prime 13の選択できるフレームレートは図９（右）のようになる．
Exposue：数値が大きくなるほど，計測できる反射マーカの反射光が増え，反射マーカが鮮明に撮影される．Exposureの数値はCamera Viewで確認しながら決定する（図９）．一般に大きくすることで，マーカーが鮮明に反射するが，最終的には２値化されるため，これが大きすぎても大きな違いはないことと，Exposureを大きくすることで，反射マーカ以外のものを計測してしまう可能性があるので，必要以上に大きくしないことが重要である．
そこで，Exposureを小さい数値から大きくしながら，反射マーカがきれいにCamera Preview画面に映りだしてから，余裕をもたせて若干大きめの数値にすることで，余計なノイズが撮影されない適切な設定となる．
６．マスキング
カメラにはPassiveマーカやActiveマーカ以外にもマーカと認識されるものが計測空間内に含まれることがある．そのようなものは可能な限り物理的に排除し，隠すことが望ましい．スポーツウエアやシューズには反射材が使用されることも多いので，その部分をテープなどで覆うなどする．床材も材質によっては反射しやすいこともある．しかし，計測エリアからどうしても除外できないカメラのLED光などは，2D画面（Camera Preview）レベルで，計測しないエリアとして設定することが可能である．これをマスキングと呼ぶ．マスキングは自動または手動で行うことができる（図10）．
６．キャリブレーション（ワンディング，座標系の設定）
キャリブレーションは，計測空間における各カメラの配置（位置と方向）を決める作業で，ワンドとスクエアを利用して定める．
キャリブレーションについては第１章
を，ワンドとスクエアについては前章（第３章）
を参照されたい．
ワンディングは，カメラ空間においてワンドを動かし，計測空間にわたってワンドを満遍なく動かし，全カメラに撮影されるようにする（動画参照）．
ワンディングの最中，Camera Preview画面には図11のように認識したマーカの位置が表示され，各カメラの２Dレベルでキャリブレーションの様子を確認できる．
キャリブレーション結果は，
図12のように示される．
キャリブレーションが成功した後は，スクエアを地面において，スクエアのマーカに基づき座標系を決定する（図13）．
時間経過にともないわずかにカメラの固定が緩むこともある．また，体育館など，床はかなりたわんだり振動する．そこで，定期的にキャリブレーションを行うことをすすめる．
【解析・受託開発について】
スポーツセンシングでは，豊富な知見を持つ，研究者や各種エンジニアが研究・開発のお手伝いをしております．研究・開発でお困りの方は，ぜひスポーツセンシングにご相談ください．
【例】
・データ解析の代行
・受託開発
（ハードウェア、組込みソフトウェア、PC/モバイルアプリ）
・測定システム構築に関するコンサルティング など
その他，幅広い分野をカバーしておりますので，まずはお気軽にお問い合わせください．
株式会社スポーツセンシング
【ホームページ】sports-sensing.com
【Facebook】sports.sensing
【Twitter】Sports_Sensing
【メール】support@sports-sensing.com