Como utilizar o Kinovea para capturar/gravar, medir e anotar imagens com câmaras de machine vision

O Kinovea é utilizado em muitos mercados, tais como:

• desporto (rastreio do movimento dos atletas para melhorar a técnica dos atletas)
• laboratórios (análise de imagens feitas por um microscópio)
• automação industrial (utilize a funcionalidade de câmara lenta para depurar problemas mecânicos numa máquina)

Este artigo é um guia passo a passo que explica como instalar o Kinovea no seu dispositivo, configurar os parâmetros de gravação e efetuar medições e anotações básicas.

Por favor, note que VA Imaging não fornece mais suporte para o Kinovea. Para suporte, por favor contacte o Kinovea.

Passo 1: Instalar o Kinovea e o Plugin Daheng

Para instalar o software Kinovea, aceda à página de download do Kinovea e instale tanto o Kinovea como o plugin Daheng.

Abra o readme.txt e siga as instruções.

Passo 2: Adquirir imagens da câmera

Precisa ainda de ajuda para selecionar a câmera certa para esta aplicação? Por favor, preencha o formulário abaixo.

Depois de instalar o Kinovea e o plugin necessário, pode começar a capturar imagens ao vivo. Faça duplo clique no nome da câmera. Deverá obter a imagem ao vivo da sua câmera.


Para alterar os parâmetros da câmera, clique na pequena chave inglesa no canto inferior esquerdo



Irá agora ver um pop-up com os parâmetros da câmera

Passo 3: Capture uma imagem ou grave um vídeo no Kinovea

Está agora pronto para gravar vídeos ou guardar imagens únicas. Na barra de ferramentas abaixo, tem várias opções.
Para capturar uma única imagem, clique no ícone de câmera fotográfica por baixo do ecrã de captura.
Para gravar um vídeo, clique no ponto vermelho por baixo do ecrã de captura.



Para alterar os parâmetros padrão de captura / gravação, vá a opções -> preferências->Capture. Para mais informações sobre como definir os parâmetros de captura ideais, consulte o apêndice 1, definições avançadas de captura de vídeo e o parágrafo sobre gravação de alta velocidade no final deste artigo.

Passo 4: reprodução de movimento (lenta)

O Kinovea é frequentemente utilizado para reproduzir gravações de alta velocidade em câmara lenta. Ao reproduzir um vídeo gravado, pode usar este menu para controlar a velocidade de reprodução, medir o tempo e tirar capturas de ecrã.


Mais informações também podem ser encontradas no site do Kinovea:
https://www.kinovea.org/help/en/userinterface/preferences/capture.html
https://www.kinovea.org/help/en/capture/recording.html#performances

Passo 5: anotar uma imagem / vídeo gravado

No Kinovea é possível anotar imagens e vídeos. Aqui está um resumo dos exemplos de anotação mais utilizados:

Exemplo 1: Medição de distâncias numa superfície paralela

Graças às excelentes ferramentas de anotação integradas no Kinovea, é possível medir distâncias. Para medir linhas na sua imagem adquirida, desenhe primeiro uma linha usando o botão de linha assinalado a amarelo abaixo.



Depois, clique com o botão esquerdo na linha, selecione Display measure -> Length. Agora o comprimento em píxeis é apresentado.



Para obter a medição exata em milímetros, precisa de uma régua ou de um objeto cujo tamanho conheça na sua imagem. Coloque o objeto na imagem e desenhe uma linha cujo comprimento conheça (como mostrado na imagem abaixo).



Sabemos que esta linha tem exatamente 26 centímetros de comprimento. Clique com o botão esquerdo do rato na linha e vá a calibrar. Aqui, preencha o comprimento real da linha (no nosso caso, 26 centímetros) e clique em aplicar. Agora, todas as linhas desenhadas a partir deste ponto são apresentadas em centímetros e pode começar a medir objetos nas suas imagens. Esta calibração de linha só funciona em planos 2D paralelos à câmera.

Exemplo 2, medição de distância de uma superfície não paralela

Para calibrar superfícies ou planos 3D não paralelos, é necessário colocar uma grelha sobre um plano com dimensões conhecidas. Para isso, clique no ícone da grelha, assinalado a amarelo abaixo, e coloque a grelha na posição correta.



Clique com o botão esquerdo num canto e abra o menu de calibração.

Introduza as dimensões do plano e clique em “Aplicar”.

Agora pode medir a distância com linhas mesmo que tenham alguma profundidade. Para explicações mais detalhadas ou aplicações mais complexas, consulte a documentação do Kinovea.

Mecanismos de calibração — Documentação Kinovea 0.9.5

Exemplo 3: Seguimento de movimento e medição

Para iniciar o seguimento de um objeto em movimento num vídeo gravado, clique com o botão direito no objeto e selecione track path. O seguimento será feito automaticamente, mas pode ser ajustado a qualquer momento. Para isso, basta usar o botão “Next” frame ou a roda do rato e ajustar o ponto de seguimento frame a frame.



O retângulo interior é a janela do objeto e o retângulo exterior é a janela de pesquisa. Quando o seguimento automático falha, corrija arrastando a janela do objeto para o local correto. Quando o seguimento for retomado, este ponto será utilizado como referência.



Também pode seguir ângulos, linhas ou modelos, clicando com o botão direito na linha, ângulo ou modelo e depois selecionando Seguimento > Iniciar seguimento. O procedimento de correção mantém-se o mesmo.

Como fazer gravação em alta velocidade?

O Kinovea é ideal para gravação de vídeo de curta duração em alta velocidade. No entanto, para realizar gravações em alta velocidade é importante ajustar as definições para obter o melhor desempenho. Quando o processamento da gravação (o PC) não é suficientemente rápido para processar as imagens da câmera, as imagens são perdidas. Estas imagens perdidas podem corromper as medições de tempo feitas no vídeo de saída, pois requerem uma taxa de atualização estável.
Pode ver as imagens perdidas da sua gravação na InfoBar no topo.


Se tiver demasiadas perdas, precisa de identificar o fator limitante no seu sistema e otimizar as definições de gravação no Kinovea.
O primeiro passo é verificar se o CPU ou a velocidade de escrita do disco rígido é o fator limitante. Evite usar o disco do sistema como destino de armazenamento, pois já está ocupado a executar o seu sistema operativo.

A gravação e o armazenamento de vídeos serão sempre um compromisso entre memória/armazenamento e velocidade. Se, por exemplo, tiver um buffer grande, pode aumentar o tamanho do buffer e usar o modo de gravação “Retroativo”, o que deve evitar perdas, mas ao mesmo tempo aumenta o uso de memória.
Não existe uma solução geral para quais definições são as melhores. É necessário experimentar diferentes definições e ver qual funciona melhor.
Por favor, consulte os apêndices 1 e 2 para saber como pode ajustar os parâmetros do Kinovea para aumentar o desempenho da gravação em alta velocidade.

Alguma questão?

Ainda tem dúvidas depois de ler este artigo? Por favor, consulte o site da Kinovea. Para atualizações sobre novos artigos do centro de conhecimento, certifique-se de seguir a nossa página do LinkedIn.

Apêndice 1: Definições avançadas de captura de vídeo

No separador geral das preferências de captura, podem ser definidos os seguintes parâmetros:

• Gravar vídeo não comprimido. Quando esta opção está marcada, os vídeos são gravados sem comprimir os frames de vídeo para MP4 primeiro. As imagens não comprimidas contêm mais dados, mas nem todos os leitores de vídeo conseguem reproduzir ficheiros não comprimidos. Gravar vídeo não comprimido reduz a potência de CPU necessária, mas aumenta a velocidade de escrita exigida ao disco rígido.

Quando esta opção está desmarcada, os frames de vídeo são comprimidos para MP4 utilizando definições de alta qualidade para manter a integridade. O vídeo comprimido é menor e pode ser armazenado mais rapidamente. Ao utilizar imagens comprimidas, minimiza-se a capacidade de armazenamento necessária e a velocidade de escrita do disco rígido, mas aumenta-se a potência de CPU necessária.

• Taxa de atualização do ecrã. Esta opção define a frequência com que as imagens da câmera são atualizadas no ecrã de captura. Durante a gravação, os recursos do computador são partilhados entre a visualização do fluxo da câmera e a gravação para o meio de armazenamento. A prioridade máxima é sempre dada à gravação, mas reduzir este valor pode ajudar a diminuir a carga geral no computador e melhorar o desempenho da gravação.
• Formato de imagem. No Kinovea pode guardar imagens individuais. Aqui define o formato da imagem guardada.
• Formato de vídeo. A definição de formato de vídeo define o formato do fluxo de vídeo gravado. Escolha o formato de vídeo que corresponda ao leitor de vídeo que está a utilizar. Recomendamos MP4 para melhores resultados.
• Formato de vídeo não comprimido. Se gravar em modo não comprimido, pode selecionar aqui o formato de vídeo para o vídeo não comprimido.

O próximo passo é o separador de gravação das preferências de captura.  


As seguintes definições podem ser configuradas no separador de gravação:

• Modo de gravação e atraso. A opção de modo de gravação determina como o sistema de gravação interage com o buffer de atraso. As imagens da câmera são sempre colocadas no buffer de atraso. O sistema de gravação retira as imagens deste buffer para criar um vídeo. Existem 3 opções:
  • Câmera, ao utilizar este modo de gravação, o valor de atraso definido no ecrã de captura é ignorado. A gravação é realizada em tempo real, o frame guardado é sempre o frame mais recente enviado pela câmera.
  • Atrasado, ao utilizar este modo de gravação, o valor de atraso definido no ecrã de captura é tido em conta. A gravação é realizada em tempo real, o frame guardado é retirado do buffer de atraso com base no valor de atraso. Isto pode ser usado para gravar ações que acontecem antes do momento em que o botão de gravação é pressionado ou acionado. Esta funcionalidade é especialmente útil se quiser gravar eventos antes de pressionar o botão de gravação. Com esta opção ativa, o frame guardado é retirado do buffer de atraso, com base no valor definido no ecrã de captura.
  • Retroativo, ao utilizar o modo de gravação, a gravação não é realizada em tempo real. Em vez disso, no final do processo de gravação, ao clicar no botão de parar gravação ou quando a duração máxima de gravação é atingida, o feed da câmera é pausado, o buffer de atraso é congelado e o ficheiro de vídeo é criado de uma só vez. O valor do atraso é tido em conta para criar a gravação. Este modo oferece o melhor desempenho de gravação e minimiza a perda de frames, à custa de uma duração máxima reduzida para os vídeos criados e de um congelamento temporário do feed da câmera. O comprimento máximo dos vídeos gravados depende do tamanho do buffer de atraso. Isto pode ser configurado na página de preferências de Memória.

Apêndice 2: velocidade de escrita do disco rígido para gravação em alta velocidade

A velocidade de escrita do seu disco rígido é importante para gravar vídeos. O débito não deve ser superior à velocidade máxima de escrita do seu disco. Um débito elevado resultará em perda de frames. Pode testar a sua velocidade de escrita com uma aplicação de benchmarking gratuita. Na captura de ecrã abaixo, temos uma câmera de 6MP a cores a 60fps. Esta câmera requer um débito de aproximadamente 1100mb/s. Os melhores discos SSD suportam uma velocidade de escrita de cerca de 500mb/s. Assim, seriam necessários 3 SSDs numa configuração RAID0.



Para reduzir a velocidade de escrita necessária do disco rígido, no caso de uma câmera a cores, pode optar por capturar o vídeo não em RGB, mas em formato RAW. A debayerização da imagem será feita durante a reprodução em vez de durante a gravação. Como resultado, há mais potência de processador disponível para a gravação e o throughput é reduzido. Para alterar esta definição, abra os parâmetros da câmera e selecione como formato de stream Raw, veja a imagem abaixo.



O throughput foi agora reduzido de 1100mb/s para 368mb/s. Como resultado, já não precisamos de três discos SSD, mas apenas de um.



Se o seu disco for suficientemente rápido e tiver espaço de armazenamento suficiente, pode gravar vídeos não comprimidos (ver captura de ecrã abaixo). Isto irá diminuir a potência de processamento necessária para a gravação, mas aumenta drasticamente o tamanho do ficheiro de vídeo. Se isto não for possível, selecione então a gravação Comprimida. Irá exigir muito mais potência de processador e pode causar mais perda de fotogramas.



Outro parâmetro a ajustar para evitar a perda de fotogramas é definir o modo de gravação (ver captura de ecrã abaixo). A gravação retroativa é a melhor opção se o seu sistema cumprir os requisitos. São recomendados 16 GB de RAM e um bom processador. Se o seu computador não tiver esses requisitos, deve escolher a gravação “Câmera” ou “Diferida”, dependendo das suas necessidades. Consulte também o apêndice 1.



Taxa de fotogramas de substituição
A taxa de fotogramas de substituição sobrescreve a taxa de fotogramas escrita nos metadados do ficheiro de saída. Isto influencia o número de recursos necessários para reproduzir o ficheiro e a velocidade aparente da ação.

Uma câmera pode ser capaz de produzir e transmitir 1000 fotogramas por segundo, mas o computador não conseguirá reproduzir o ficheiro a essa velocidade e o monitor também não conseguirá atualizar-se suficientemente rápido. Para contornar este problema, é habitual reduzir a taxa de fotogramas do ficheiro de saída para uma mais típica. Os dispositivos de gravação normalmente aplicam esta transformação automaticamente. Isto resulta num vídeo que parece estar em câmara lenta.

Limite de substituição da taxa de fotogramas
Esta opção determina a que taxa de fotogramas o ficheiro de saída é alterado para a taxa de fotogramas de substituição inferior.
Se definir o seu limite em 100FPS e a sua câmera gravar com mais de 100fps, o vídeo será armazenado com a taxa de fotogramas de substituição definida. Isto significa que, se abrir o vídeo posteriormente, será apresentado na taxa de fotogramas de substituição guardada e verá o vídeo em câmara lenta.

Consulte a documentação oficial do Kinovea para obter informações mais detalhadas.
Manual de referência Kinovea — Documentação Kinovea 0.9.5