Come utilizzare Kinovea per acquisire/registrare, misurare e annotare immagini con telecamere machine vision

Kinovea è utilizzato in molti mercati come:

• sport (tracciamento del movimento degli atleti per migliorare la tecnica atletica)
• laboratori (analisi di immagini realizzate tramite microscopio)
• automazione industriale (utilizza la funzione slow-motion per eseguire il debug di problemi meccanici su una macchina)

Questo articolo è una guida passo-passo che spiega come installare Kinovea sul tuo dispositivo, configurare i parametri di registrazione ed effettuare misurazioni e annotazioni di base.

Si prega di notare che VA Imaging non fornisce ulteriore supporto per Kinovea. Per il supporto, contattare Kinovea.

Passaggio 1: Installa Kinovea e il Plugin Daheng

Per installare il software Kinovea, vai alla pagina di download di Kinovea e installa sia Kinovea che il plugin Daheng.

Apri il file readme.txt e segui le istruzioni.

Passaggio 2: Acquisisci immagini dalla Telecamera

Hai ancora bisogno di aiuto per selezionare la Telecamera giusta per questa applicazione? Compila il modulo qui sotto.

Dopo aver installato Kinovea e il plugin richiesto, puoi iniziare ad acquisire immagini live. Fai doppio clic sul nome della Telecamera. Dovresti vedere l'immagine live della tua Telecamera.


Per modificare i parametri della Telecamera, clicca sulla piccola chiave inglese nell'angolo in basso a sinistra



Ora vedrai un pop-up con i parametri della Telecamera

Passaggio 3: Acquisisci un'immagine o registra un video in Kinovea

Ora sei pronto per registrare video o salvare immagini singole. Nella barra degli strumenti in basso, hai diverse opzioni.
Per acquisire un'immagine singola, clicca sull'icona della Telecamera fotografica sotto lo schermo di acquisizione.
Per registrare un video, clicca sul punto rosso sotto lo schermo di acquisizione.



Per modificare i parametri di acquisizione / registrazione predefiniti vai su opzioni -> preferenze->Acquisizione. Per ulteriori informazioni sull'impostazione dei parametri di acquisizione ottimali, consulta l'appendice 1, impostazioni avanzate di acquisizione video e il paragrafo sulla registrazione ad alta velocità alla fine di questo articolo.

Passaggio 4: riproduzione (lenta) del movimento

Kinovea è comunemente utilizzato per riprodurre registrazioni ad alta velocità indietro al rallentatore. Durante la riproduzione di un video registrato, puoi utilizzare questo menu per controllare la velocità di riproduzione, misurare il tempo e acquisire screenshot.


Ulteriori informazioni sono disponibili anche sul sito web di Kinovea:
https://www.kinovea.org/help/en/userinterface/preferences/capture.html
https://www.kinovea.org/help/en/capture/recording.html#performances

Passaggio 5: annotazione di un'immagine / video registrato

In Kinovea è possibile annotare immagini e video. Ecco un riepilogo degli esempi di annotazione più utilizzati:

Esempio 1: Misurazione delle distanze su una superficie parallela

Grazie agli ottimi strumenti di annotazione integrati in Kinovea, è possibile misurare le distanze. Per misurare le linee sull'immagine acquisita, disegna prima una linea utilizzando il pulsante linea contrassegnato in giallo qui sotto.



Poi fai clic sinistro sulla linea, seleziona Visualizza misura -> Lunghezza. Ora viene visualizzata la lunghezza in pixel.



Per ottenere una misurazione esatta in millimetri, è necessario un righello o un oggetto di cui si conosce la dimensione nell'immagine. Inserisci l'oggetto nell'immagine e disegna una linea di cui conosci la lunghezza (come mostrato nell'immagine sotto).



Sappiamo che questa linea è esattamente lunga 26 centimetri. Facciamo clic sinistro sulla linea e andiamo su calibra. Qui inseriamo la lunghezza reale della linea (nel nostro caso 26 centimetri) e facciamo clic su applica. Ora ogni linea che disegniamo da questo momento in poi viene mostrata in centimetri e possiamo iniziare a misurare oggetti nelle nostre immagini. Questa calibrazione della linea funziona solo su piani 2D paralleli alla Telecamera.

Esempio 2, misurazione della distanza di una superficie non parallela

Per calibrare superfici o piani 3D non paralleli, è necessario posizionare una griglia su un piano di dimensioni note. Pertanto, fai clic sull'icona della griglia, contrassegnata in giallo qui sotto, e posiziona la griglia nella posizione corretta.



Fai clic sinistro su un angolo e apri il menu di calibrazione.

Inserisci le dimensioni del piano e fai clic su “Applica”.

Ora puoi misurare la distanza con le linee anche se hanno una certa profondità. Per spiegazioni più dettagliate o per applicazioni più complesse, consulta la documentazione di Kinovea.

Meccanismi di calibrazione — Documentazione Kinovea 0.9.5

Esempio 3: Tracciamento e misurazione del movimento

Per iniziare a tracciare un oggetto in movimento in un video registrato, fai clic destro sull'oggetto e seleziona traccia percorso. Il tracciamento verrà eseguito automaticamente ma può essere adeguato in qualsiasi momento. Per farlo, utilizza semplicemente il pulsante “Next” frame o la rotella del mouse e adegua il punto di tracciamento fotogramma per fotogramma.



Il rettangolo interno è la finestra dell'oggetto, mentre il rettangolo esterno è la finestra di ricerca. Quando il tracciamento automatico fallisce, correggilo trascinando la finestra dell'oggetto nella posizione corretta. Quando il tracciamento riprende, utilizzerà questo punto come riferimento.



Puoi anche tracciare angoli, linee o modelli, facendo clic con il tasto destro sulla linea, sull'angolo o sul modello e selezionando Tracciamento > Avvia tracciamento. La procedura di correzione rimane la stessa.

Come effettuare una registrazione ad alta velocità?

Kinovea è ideale per la registrazione video ad alta velocità di breve durata. Tuttavia, per effettuare registrazioni ad alta velocità è importante regolare le impostazioni per ottenere le migliori prestazioni. Quando l'elaborazione della registrazione (il PC) non è abbastanza veloce per elaborare le immagini della Telecamera, le immagini vengono perse. Queste immagini perse possono compromettere le misurazioni temporali effettuate sul video di output, poiché è necessario un framerate stabile.
Puoi vedere le immagini perse della tua registrazione nella InfoBar in alto.


Se hai troppe perdite, devi individuare il collo di bottiglia nel tuo sistema e ottimizzare le impostazioni di registrazione in Kinovea.
Il primo passo è verificare se il collo di bottiglia è la CPU o la velocità di scrittura del disco rigido. Evita di utilizzare il disco di sistema come destinazione di archiviazione, poiché è già occupato dall'esecuzione del sistema operativo.

La registrazione e il salvataggio dei video saranno sempre un compromesso tra memoria/archiviazione e velocità. Se, ad esempio, hai un buffer grande, puoi aumentare la dimensione del buffer e utilizzare la modalità di registrazione “Retroattiva”, questo dovrebbe evitare perdite, ma allo stesso tempo aumentare l'utilizzo della memoria.
Non esiste una soluzione generale su quali impostazioni siano le migliori. È necessario provare diverse impostazioni e vedere quale funziona meglio.
Consulta l'appendice 1 e 2 per sapere come puoi modificare i parametri di Kinovea per aumentare le prestazioni di registrazione ad alta velocità.

Domande?

Hai ancora domande dopo aver letto questo articolo? Consulta il sito web di Kinovea. Per aggiornamenti riguardanti nuovi articoli del knowledge center, assicurati di seguire la nostra pagina LinkedIn.

Appendice 1: Impostazioni avanzate di acquisizione video

Nella scheda generale delle preferenze di acquisizione è possibile impostare i seguenti parametri:

• Registra video non compressi. Quando questa opzione è selezionata, i video vengono registrati senza comprimere prima i fotogrammi video in MP4. Le immagini non compresse contengono più dati, ma non tutti i lettori video possono riprodurre file non compressi. La registrazione di video non compressi riduce la potenza della CPU richiesta, ma aumenta la velocità di scrittura richiesta dal disco rigido.

Quando questa opzione non è selezionata, i fotogrammi video vengono compressi in MP4 utilizzando impostazioni di alta qualità per mantenere l'integrità. Il video compresso è più piccolo e può essere archiviato più rapidamente. Utilizzando immagini compresse, si minimizza la capacità di archiviazione richiesta e la velocità di scrittura del disco rigido, ma aumenta la potenza della CPU necessaria.

• Frequenza di aggiornamento delle immagini. Questa opzione definisce la frequenza con cui le immagini della Telecamera vengono aggiornate nella schermata di acquisizione. Durante la registrazione, le risorse del computer sono condivise tra la visualizzazione dello stream della Telecamera e la registrazione sul supporto di memorizzazione. La priorità più alta viene sempre data alla registrazione, ma abbassare questo valore può aiutare a ridurre il carico complessivo sul computer e migliorare le prestazioni di registrazione.
• Formato immagine. In Kinovea è possibile salvare singole immagini. Qui si definisce il formato dell'immagine salvata.
• Formato video. L'impostazione del formato video definisce il formato del flusso video registrato. Scegliere il formato video che corrisponde al lettore video utilizzato. Si consiglia MP4 per i migliori risultati.
• Formato video non compresso. Se si registra in modalità non compressa, qui è possibile selezionare il formato video per il video non compresso.

Il passo successivo è la scheda di registrazione delle preferenze di acquisizione.  


Le seguenti impostazioni possono essere configurate nella scheda di registrazione:

• Modalità di registrazione e ritardo. L'opzione della modalità di registrazione determina come il sistema di registrazione interagisce con il buffer di ritardo. Le immagini dalla Telecamera vengono sempre inserite nel buffer di ritardo. Il sistema di registrazione preleva le immagini da questo buffer per creare un video. Ci sono 3 opzioni:
  • Telecamera, quando si utilizza questa modalità di registrazione, il valore di ritardo impostato nella schermata di acquisizione viene ignorato. La registrazione viene eseguita in tempo reale, il fotogramma salvato è sempre il fotogramma più recente inviato dalla Telecamera.
  • Ritardato, quando si utilizza questa modalità di registrazione, viene preso in considerazione il valore di ritardo impostato nella schermata di acquisizione. La registrazione viene eseguita in tempo reale, il fotogramma salvato viene prelevato dal buffer di ritardo in base al valore di ritardo. Questo può essere utilizzato per registrare azioni che avvengono prima del momento in cui viene premuto o attivato il pulsante di registrazione. Questa funzione è particolarmente utile se si desidera registrare eventi prima che venga premuto il pulsante di registrazione. Con questa opzione attiva, il fotogramma salvato viene prelevato dal buffer di ritardo, in base al valore impostato nella schermata di acquisizione.
  • Retroattivo, quando si utilizza la modalità di registrazione, la registrazione non viene eseguita in tempo reale. Invece, al termine del processo di registrazione, quando si fa clic sul pulsante di stop della registrazione o quando viene raggiunta la durata massima di registrazione, il flusso della Telecamera viene messo in pausa, il buffer di ritardo viene congelato e il file video viene creato tutto in una volta. Il valore di ritardo viene preso in considerazione per la creazione della registrazione. Questa modalità offre le migliori prestazioni di registrazione e minimizza la perdita di fotogrammi, a scapito di una lunghezza massima ridotta per i video creati e di un congelamento temporaneo del flusso della Telecamera. La lunghezza massima dei video registrati dipende dalla dimensione del buffer di ritardo. Questo può essere configurato dalla pagina delle preferenze di Memoria.

Appendice 2: velocità di scrittura del disco rigido per la registrazione ad alta velocità

La velocità di scrittura del disco rigido è importante per la registrazione dei video. Il throughput non dovrebbe essere superiore alla velocità massima di scrittura del disco. Un throughput elevato comporterà la perdita di fotogrammi. È possibile testare la velocità di scrittura con un'applicazione di benchmarking gratuita. Nello screenshot qui sotto abbiamo una Telecamera a colori da 6MP a 60fps. Questa Telecamera richiede un throughput di circa 1100mb/s. I migliori dischi SSD supportano una velocità di scrittura di circa 500mb/s. Quindi, sarebbero necessari 3 SSD in configurazione RAID0.



Per ridurre la velocità di scrittura richiesta dal disco rigido, nel caso di una Telecamera a colori, potresti decidere di acquisire il video non in RGB ma in formato RAW. La demosaicizzazione dell'immagine verrà eseguita durante la riproduzione invece che durante la registrazione. Di conseguenza, ci sarà più potenza di elaborazione disponibile per la registrazione e la velocità di trasferimento verrà ridotta. Per modificare questa impostazione, apri i parametri della Telecamera e seleziona come formato di streaming Raw, vedi immagine sotto.



La velocità di trasferimento è ora ridotta da 1100mb/s a 368mb/s. Di conseguenza, non sono necessari tre dischi SSD ma solo uno.



Se il tuo disco è abbastanza veloce e ha spazio sufficiente, puoi registrare video non compressi (vedi screenshot sotto). Questo ridurrà la potenza di elaborazione necessaria per la registrazione ma aumenterà notevolmente la dimensione del file video. Se ciò non è possibile, seleziona la registrazione compressa. Richiederà molta più potenza del processore e può causare una maggiore perdita di fotogrammi.



Un altro parametro da regolare per evitare la perdita di fotogrammi è l'impostazione della modalità di registrazione (vedi screenshot sotto). La registrazione retroattiva è l'opzione migliore se il tuo sistema soddisfa i requisiti. Sono raccomandati 16 GB di RAM e un buon processore. Se il tuo computer non soddisfa questi requisiti, dovresti scegliere la registrazione “Telecamera” o “Ritardata” a seconda delle tue esigenze. Vedi anche appendice 1.



Frequenza dei fotogrammi di sostituzione
La frequenza dei fotogrammi di sostituzione sovrascrive la frequenza dei fotogrammi scritta nei metadati del file di output. Questo influenza la quantità di risorse necessarie per la riproduzione del file e la velocità apparente dell'azione.

Una Telecamera potrebbe essere in grado di produrre e trasmettere 1000 fotogrammi al secondo, ma il computer non sarà in grado di riprodurre il file a quella velocità e il monitor non riuscirà nemmeno a rinfrescarsi abbastanza rapidamente. Per ovviare a questo problema, è consuetudine ridurre la frequenza dei fotogrammi del file di output a una più tipica. I dispositivi di registrazione normalmente applicano automaticamente questa trasformazione. Il risultato è un video che appare al rallentatore.

Soglia di sostituzione della frequenza dei fotogrammi
Questa opzione determina a quale frequenza dei fotogrammi il file di output viene modificato alla frequenza dei fotogrammi di sostituzione inferiore.
Se imposti la soglia a 100FPS e la tua Telecamera registra con più di 100fps, il video verrà memorizzato con la frequenza dei fotogrammi di sostituzione impostata. Ciò significa che, se apri successivamente il video, verrà visualizzato con la frequenza dei fotogrammi di sostituzione salvata e vedrai il video al rallentatore.

Consulta la documentazione ufficiale di Kinovea per informazioni più dettagliate.
Manuale di riferimento Kinovea — Documentazione Kinovea 0.9.5