在游标视频分析中,速度是用数值导数来计算的。默认计算使用7个点,在兴趣点的两侧各3个点,来计算物体在兴趣点的速度(有关更多细节,请参阅//www.cqlameng.com/til/1011).虽然这有助于减少点标记不一致的影响,但当位置变化迅速时,例如当一个对象与另一个对象相撞时,计算是有问题的。通常在这种情况下,目标是确定物体在碰撞前或碰撞后的速度。然而,数值导数计算对你感兴趣的速度提供了一个糟糕的估计。

图1显示了一个弹跳球的典型数据。正如自由落体物体所预期的那样,球在空中时速度呈线性。在弹跳点处,速度值不遵循这种模式,因为速度计算使用弹跳两侧的位置数据。受影响的速度点的数量(即,它们不遵循线性模式)与数值导数计算中使用的点的数量直接相关。

图1-位置和速度vs。弹跳球的时间图

下面是三种方法,可以在位置迅速变化的情况下,如弹跳球,获得更准确的速度估计。不是每一种方法都适用于所有情况,所以您需要选择最适合您的数据的方法。

1.调整速度计算中的点数

可以使用自定义计算列来计算速度,所用点少于默认的7个点。按照以下步骤创建计算列:

  1. 点击或点击“列选项”,,并选择Add a computed column。
  2. 为列输入名称和单位。
  3. 单击或轻按“插入表达式”并选择“自定义表达式”。
  4. 输入的表达式firstDerivative (Y、X, n)其中Y是位置列,X是时间列,n是导数计算中使用的点数。在输入表达式时遵循以下准则:
  • 数据列名必须加引号(例如,“Y”和“Time”)。
  • n支持的取值为3、5、7、9、11、15、21、29、39、51、65、81和97。
  • 如果不指定n,则使用默认值7。
  • 图2显示了用于速度计算的表达式y使用三个点定位数据。
图2 -使用三个点计算y速度的自定义表达式
  1. 单击或轻按“应用”。

图3显示了3点和7点速度计算之间的比较。虽然在整个运动的测量中有一些变化,但最明显的差异来自于反弹周围的点。

无花果ure 3 -速度vs。弹跳球的时间图

对于弹起的球,3分速度计算提供了一个更好的估计弹起前和弹起后的速度。然而,这并没有完全解决问题。此外,3点方法使所有速度测量更容易受到错误标记的位置点的不准确性的影响。下面的计算方法可以解决这些问题。

2.使用多个对象标记运动

消除速度测量对弹跳前后点的依赖的一种方法是使用游标视频分析对象功能在单独的部分标记点,.按照下面的说明使用多个对象标记运动的各个部分。

  1. 回顾你的对象的运动,并决定运动的哪些部分应该用单独的对象来标记。对于弹跳球数据,运动可以分为三个部分:第一次弹跳之前的运动,第一次和第二次弹跳之间的运动,以及第二次弹跳之后的运动(参见图4)。
  2. 像你通常在视频的第一部分一样标记数据点。
  3. 完成后,点击或点击“对象”,,并选择+添加新对象。
  4. 现在标出视频第二部分的要点。
  5. 重复步骤3和4,直到你标记完视频的所有部分。
图4 -位置vs。用三个不同的物体捕捉弹跳球的时间数据

图5显示了使用整个运动作为单个物体(Y velocity)计算的速度值与使用三个独立物体捕获的相同运动之间的比较。默认的7点速度计算用于所有对象。

图5 -弹跳球的速度与时间关系图

在弹跳周围,对独立物体的速度估计要比使用单个物体捕捉到的运动估计好得多。注意,此方法不影响远离弹跳的速度测量。

这种方法可以与3点速度计算一起使用;然而,你需要为你的运动的每个部分添加一个计算列,因为每个部分的位置数据在单独的数据列中。

3.对速度数据建模

如果您的速度数据遵循一个已知的模型,您可以应用曲线拟合来估计弹跳点附近的速度值。按照下面的说明使用曲线拟合模型来估计速度。

  1. 单击并拖动或触摸并拖动图,以选择您想要建模的速度图的部分。
  2. 点击或点击图形工具,,并选择“应用曲线拟合”。
  3. 选择所需的曲线拟合模型,然后单击或点击“应用”。对于弹跳球数据,曲线拟合模型为线性模型。
  4. 点击或点击图形工具,,并选择插值。当选择Interpolate时,所选的模型的值x坐标显示。
  5. 单击或点击图形上的任意位置以显示inspect行。
  6. 将检查线拖到图上您想要的点上,以查看模型在想要的点上对速度的估计。
  7. 对需要建模的其他数据部分重复此过程。
图6 -用线性函数建模的弹跳球的速度与时间关系图

图6显示了视频中球在地面上时使用线性模型估计的速度(见图1)。虽然使用这些值似乎是合理的,但不可能知道球第一次击中(或后来离开)地面的确切时间,除非视频中明确显示这些信息。因此,在使用曲线拟合模型估计速度时,最好使用与弹跳前的最后一个数据点(以及弹跳后的第一个数据点)相关的时间。

有关使用游标视频分析应用程序的其他信息,请参见
游标视频分析故障处理和常见问题