(北京電影學院現(xiàn)代創(chuàng)意媒體學院,山東青島 266000)

1 攝影機定位跟蹤技術的起源與發(fā)展

攝影機定位跟蹤指的是對真實空間中攝影機的位置和姿勢進行跟蹤的過程,包含空間位置信息X、Y、Z和姿勢信息Pan (橫搖)、Tilt(俯仰)、Roll(橫滾)六個自由度(6DOF,Degree Of Freedom)。在電影的現(xiàn)場實時預演過程中,這六個自由度的信息被實時傳送至虛擬渲染引擎,為引擎中的虛擬攝影機提供真實攝影機在三維空間中的位置和姿勢信息,以及鏡頭參數(shù)信息,包括焦距、焦點和光圈等,依靠實時渲染和實時摳像與合成技術,實現(xiàn)虛擬攝影機與真實攝影機的運動及構圖的同步,使得實拍畫面與虛擬元素得以實時合成。

電視節(jié)目制作領域應用的虛擬演播室技術,是使用定位跟蹤技術來跟蹤攝像機運動,將實拍畫面與虛擬元素進行合成的代表。1994年,首個應用于虛擬演播室來跟蹤攝像機焦點和焦距參數(shù)的基座誕生,該系統(tǒng)基于機械式跟蹤技術,利用編碼器測量攝像機鏡頭的運動數(shù)據(jù),使得電視節(jié)目領域的虛擬制作成為可能,但是受技術限制,當時的虛擬背景制作都是基于二維圖像。1995年,可以定位攝影機在虛擬演播室位置和高度的機器人底座出現(xiàn),三維虛擬演播室成為可能。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展,國內(nèi)外虛擬演播室技術日趨成熟,基于機械式跟蹤、慣性式跟蹤和光學式跟蹤技術的攝影機定位跟蹤產(chǎn)品層出不窮,創(chuàng)作者們可以根據(jù)自己的實際需求選擇最適合的攝影機跟蹤產(chǎn)品。例如,中央電視臺在2016 年使用了NCAM光學跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)了多類綜藝節(jié)目和多場體育賽事的轉(zhuǎn)播和直播任務,各類攝影機跟蹤系統(tǒng)被廣泛應用于電視領域,包括虛擬演播室和大型場外節(jié)目的錄制。

攝影機定位跟蹤系統(tǒng)廣泛應用于電影領域是在20世紀70 年代,喬治·盧卡斯等電影先驅(qū)們在《星球大戰(zhàn)》的制作過程中運用了機械式定位跟蹤技術來記錄現(xiàn)場攝影機的運動軌跡,目的是準確無誤地重復運動軌跡,以此來保證攝影機的多次拍攝能有同樣的運動方式。另外,電影 《人工智能》在拍攝含有視覺特效的鏡頭時,電影創(chuàng)作者們將特制的跟蹤點貼在攝影棚天花板上,攝影機上安裝的跟蹤設備會利用天花板上的跟蹤點來定位跟蹤攝影機的運動。詹姆斯·卡梅隆導演的電影《阿凡達》,幾乎使用了當時所有最先進的電影制作技術,包含攝影機定位跟蹤技術、演員的動作捕捉、面部捕捉技術和3D 立體拍攝技術,以及實時渲染技術等全套電影虛擬化制作技術。在之后的許多電影制作中,攝影機定位跟蹤成為了電影制作過程中必不可少的一部分。

國內(nèi)對電影虛擬化制作技術的成功應用開始于2016年的 《封神傳奇》,采用虛擬拍攝可以呈現(xiàn)出東方神話與西方魔幻的奇妙效果。2017年,趙小丁導演執(zhí)導的大型魔幻電影 《三生三世十里桃花》上映,北京電影學院影視技術系的預演團隊參與了制作,現(xiàn)場預演使用的Lightcraft系統(tǒng),其中的Airtrack和Intersense定位跟蹤模塊在現(xiàn)場實時預演工作中發(fā)揮了重要作用。一直到2019年上映的科幻電影《流浪地球》和2021 年上映的 《刺殺小說家》,國內(nèi)電影工作者越來越依賴于電影虛擬化制作流程來進行電影的創(chuàng)作,電影 《刺殺小說家》在現(xiàn)場拍攝階段便使用了NCAM 系統(tǒng)來進行現(xiàn)場實時預演,其中包含的雙目攝影機定位跟蹤模塊,在實現(xiàn)電影虛擬化制作過程中發(fā)揮了重要的作用,見圖1。

圖1 電影 《刺殺小說家》現(xiàn)場實時雙眼相機和實時顯示引擎[2]

2 攝影機定位跟蹤技術的分類及工作原理

在電影虛擬化制作的應用領域,攝影機定位跟蹤系統(tǒng)需要給現(xiàn)場虛擬渲染引擎中的虛擬攝影機提供位置和姿勢六個自由度的信息,稱為外部參數(shù)信息;還要提供給虛擬攝影機鏡頭參數(shù)信息,包括焦距、焦點、光圈、光心位置和畸變系數(shù)等信息,稱為內(nèi)部參數(shù)信息。攝影機定位跟蹤系統(tǒng)將獲得的跟蹤數(shù)據(jù)實時傳輸給虛擬攝影機,才能實現(xiàn)與現(xiàn)場真實攝影機運動的實時匹配,從而完成現(xiàn)場虛擬預演畫面的實時渲染與合成。

攝影機定位跟蹤系統(tǒng)可根據(jù)其內(nèi)部跟蹤原理的不同分成兩大類:光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)和非光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)。

2.1 光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)依賴能夠?qū)崟r檢測標記點或者圖像特征點的光學相機來定位跟蹤攝影機。目前,光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)按照跟蹤方式的不同可以分為兩類:第一類是由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng) (Outside-in systems),第二類是由內(nèi)向外的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng) (Inside-out systems)。攝影機定位跟蹤系統(tǒng)分類如圖2所示。

圖2 攝影機定位跟蹤系統(tǒng)分類

2.1.1由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)需要在攝影機的跟蹤區(qū)域內(nèi)懸掛攝像機,其拍攝方向指向跟蹤區(qū)域內(nèi)部,這些攝像機通過主攝影機機身上的標記點定位跟蹤主攝影機,從而確定主攝影機的位置和運動。由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)根據(jù)標記點的發(fā)光方式不同可以分為基于被動式標記點的光學式攝影機定位跟蹤和基于主動式標記點的光學式攝影機定位跟蹤。

由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的跟蹤效果取決于外部攝像機的數(shù)量和所拍攝圖像的分辨率,外部攝像機的數(shù)量越多,跟蹤范圍越廣,所拍攝的圖像分辨率越高,攝影機的跟蹤效果越好。這種跟蹤方法應用廣泛,既可用于攝影機定位跟蹤,也可用于動作和面部捕捉。另外,由外向內(nèi)的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)需要訓練有素的工作人員提前進行硬件安裝、相機校準和測試工作,需要耗費一定的時間成本。

2.1.1.1 被動式標記點光學式攝影機定位跟蹤

被動式標記點的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)基于一組高速紅外攝像機,這組攝像機部署在有效測量區(qū)域周圍,可以實時捕捉能反射紅外光的被動式標記點,對標記點的位置進行三角測量來獲得攝影機的位置和姿勢信息。

這類跟蹤系統(tǒng)使用的被動式標記點是能夠反射紅外光且散射程度很小的橡膠球,如圖3所示。標記點的大小主要是由相機間的距離和拍攝到的影像分辨率決定,其他影響因素還有頻閃強度、光圈值。

圖3 被動式標記點光學式攝影機定位跟蹤原理[4]

圖4 optitrack攝像機和標記點[5]

由于跟蹤標記點完全相同,在正式跟蹤工作之前則需要為三維工作站提供一組未標記的點,通過后處理任務來對標記點進行識別和分類。這類系統(tǒng)需要依靠標記點來實現(xiàn)攝影機的定位跟蹤,一旦標記點發(fā)生遮擋,則無法正常工作。另外,該系統(tǒng)的跟蹤精度具有毫米級的誤差,跟蹤區(qū)域的大小取決于分布在外圍的攝像機的數(shù)量。因此,被動式標記點光學式定位跟蹤普遍應用于動作捕捉領域。如圖4是常見的被動式標記點定位跟蹤設備optitrack的攝像機和標記點。

2.1.1.2 主動式標記點光學式攝影機的定位跟蹤

主動式標記點光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)使用自發(fā)光的有源標記點——紅外發(fā)光二極管 (IRED),此類標記點充當發(fā)光光源和反射器,標記點通過一個微小的固態(tài)LED 發(fā)出頻率與攝像頭捕捉頻率一致的紅外光譜,實際捕捉圖像的幀率由紅外攝像機的幀率除以標記點數(shù)量得到,因為每個紅外發(fā)光標記點的頻率不一樣,在同一瞬間,所有相機只能捕捉到一個標記點的信息,在這種情況下,跟蹤系統(tǒng)具有有限的測量頻率和標記點數(shù)量,見圖5。

圖5 自發(fā)光的主動式有源標記點跟蹤設備[6]

與被動式標記點相比,自發(fā)光的主動式有源標記點(如紅外LED)可以實現(xiàn)在更大空間的定位跟蹤,適用于更亮的環(huán)境和標記點識別不敏感的煙霧、霧氣環(huán)境。另外,此類系統(tǒng)可以獨立識別每一個標記點,因此需要較少的后處理時間。主動式標記點會發(fā)射特定方向的光線使跟蹤攝像機具有很好的信號接收效果,并且其發(fā)射的光線能夠發(fā)生散射來覆蓋更廣的視場角。

盡管如此,主動式標記點與被動式標記點光學式跟蹤系統(tǒng)存在同樣的問題,標記點的遮擋會導致跟蹤信息的丟失。另外,主動式標記點需要單獨供電,系統(tǒng)價格昂貴,需要在跟蹤空間內(nèi)架設更多的相機來獲得令人滿意的跟蹤效果。此外,基于紅外光的跟蹤系統(tǒng)在面對像金屬三腳架、液體等反光物體時,跟蹤質(zhì)量會迅速下降。因此,主動式有源標記點在攝影機定位跟蹤領域應用較少。

2.1.2 由內(nèi)向外的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

由內(nèi)向外的攝影機定位跟蹤系統(tǒng)通過分析安裝在主攝影機機身上的跟蹤攝像機所拍攝的實時圖像來計算主攝影機在三維空間的運動參數(shù)。根據(jù)所使用跟蹤攝像機數(shù)量的不同,可分為單目光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)和雙目光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng),如圖6所示為LightCraft系統(tǒng)單目跟蹤模塊及跟蹤靶標圖。

2.1.2.1 單目光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

單目光學跟蹤方法基于視覺定位技術,通過一個跟蹤攝像機拍攝到的二維圖像來計算主攝影機的三維位置和姿勢信息,利用輸入的二維圖像來描述三維世界。

圖6 LightCraft系統(tǒng)單目跟蹤模塊及跟蹤靶標[7]

單目光學定位跟蹤方法的關鍵技術有圖像分割、特征點提取和攝像機標定。

(1)圖像分割

圖像分割指的是將所獲圖像分割成若干個區(qū)域,再從各個區(qū)域中提取特征點的過程。圖像分割的準確與否會直接影響到提取特征點的精度,因而成為圖像處理中的關鍵環(huán)節(jié)。

(2)圖像特征點提取

圖像中物理和幾何特性變化明顯的區(qū)域代表圖像的特征信息,如跟蹤目標的邊緣、特征角點或特殊幾何形狀中心。從大量“無用”信息中提取出有用的特征信息是進行視覺跟蹤的基礎。

(3)攝像機標定

攝像機標定是利用空間內(nèi)已知目標特征點的三維坐標信息與圖像中特征點的二維坐標來求出攝像機的內(nèi)部參數(shù)的過程,而在由內(nèi)向外的光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)中常使用的內(nèi)參數(shù)獲取方法是基于機械式跟蹤的方式。

標定過程涉及世界坐標系、相機坐標系和圖像坐標系。

世界坐標系:三維世界的坐標系,以三維空間中的某個點為原點,目的是描述目標物在真實世界中的位置,單位為米。

相機坐標系:以相機為原點建立的坐標系,目的是從相機的角度描述物體位置,是世界坐標系與圖像坐標系轉(zhuǎn)換的中間一環(huán),單位為米。

圖像坐標系:為了描述成像過程中物體從相機坐標系到圖像坐標系的投影透射關系而引入,可以從相機內(nèi)讀取到的圖像所在的坐標系,單位為像素。

標定過程需要獲取世界坐標系中足夠多的三維空間點坐標,找出這些點在圖像投影中的二維坐標,建立一一對應關系。

具體分析過程如下:如圖7 所示,P (X,Y,Z)代表世界坐標系中三維點的坐標,(u,v)是像素投影點坐標,(c,c)代表光心,(f,f)

圖7 標定過程參考圖[10]

攝像機的外參數(shù)可用旋轉(zhuǎn)矩陣R 和平移向量t表示,內(nèi)參數(shù)矩陣A 隨著焦距變化才改變,通過外部參數(shù)矩陣可將P (X,Y,Z)的坐標轉(zhuǎn)換為相機內(nèi)的坐標(x,y,z),轉(zhuǎn)換過程為:

上述計算過程可解決以下問題:

(1)給定內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)時,可實現(xiàn)實時定位跟蹤和三維重建;

(2)給定內(nèi)參數(shù)和幾個三維點的投影坐標,計算和標定外參數(shù);

(3)已知標記板的若干視圖,計算內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)。

單目光學系統(tǒng)需要依賴固定樣式的跟蹤點來實現(xiàn)攝影機跟蹤,因此在跟蹤工作開始之前需要在室內(nèi)或者室外的跟蹤區(qū)域提前將跟蹤點安裝好,做好相機的標定工作。另外,由于單目光學系統(tǒng)缺少場景的深度信息,并且存在因相機遮擋而丟失跟蹤信息的問題,因此需要搭配慣性跟蹤模塊來配合使用。

2.1.2.2 雙目光學攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

不同于單目光學攝影機定位跟蹤系統(tǒng),雙目光學攝影機定位跟蹤系統(tǒng)利用兩個跟蹤攝像機可以實時獲取圖像特征值及深度值,增加了定位跟蹤的精確度。NCAM 系統(tǒng)中的雙目光學式攝影機定位跟蹤模塊如圖8所示。

圖8 由內(nèi)向外的攝影機定位跟蹤系統(tǒng)[11]

用雙目立體視覺來計算深度值的原理如圖9所示,在定位跟蹤工作時,需要確保左右兩臺跟蹤相機位于同一平面,且所有的相機參數(shù)都一致,如焦距f,可得到深度值的計算公式如 (6)和 (7)所示。

圖9 雙目立體視覺相機模型 (y軸垂直于紙面方向)[12]

根據(jù)上述推導,空間中某點的深度為:z=f×b/d,知道相機焦距f、左右相機的基線b和視差d就可得到深度值。

雙目光學跟蹤系統(tǒng)不像單目光學跟蹤那樣需要依賴固定的跟蹤點,工作起來比較靈活,室內(nèi)、室外拍攝環(huán)境都適用。但受光學跟蹤方式的限制,該系統(tǒng)在環(huán)境光照較強和較暗的環(huán)境中獲得的跟蹤圖像信息易不完整,跟蹤效果會不理想,這就對匹配算法提出較高要求。另外,雙目光學跟蹤不適用于單調(diào)缺乏紋理的場景,像缺乏視覺特征點的場景,如天空、白墻、沙漠等,這會導致跟蹤誤差較大甚至跟蹤失敗。

2.2 非光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

非光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的主要元件不是相機等光學設備,而是能夠跟蹤和獲得跟蹤主體在空間中位置和姿勢的替代組件,如機械式設備、電磁式設備、慣性式設備和聲學式設備。

2.2.1機械式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

機械式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)利用機電傳感器來獲得攝影機的姿勢信息,如喬治盧卡斯首創(chuàng)的機械式定位跟蹤系統(tǒng)能夠記錄攝影機的運動數(shù)據(jù),可以在再次拍攝時準確無誤地重復上一次拍攝時的攝影機運動,保證攝影機每次拍攝具有相同的運動軌跡。

圖10 Mo-sys開發(fā)的Camera Tracking系統(tǒng)[13]

隨著技術的發(fā)展,機械式攝影機定位跟蹤方式逐漸演變成今天使用的攝影機定位跟蹤系統(tǒng)。由Mo-sys開發(fā)的Camera Tracking系統(tǒng)便是基于機械式定位跟蹤技術 (見圖10),為了獲得攝影機機身和鏡頭的運動情況,需要在橫搖、俯仰、旋轉(zhuǎn)、變焦、聚焦、光圈的轉(zhuǎn)動方向上安裝嚙合齒輪,當攝影機姿勢或鏡頭狀態(tài)發(fā)生變化時,測量傳感器可以實時檢測到機械齒輪的轉(zhuǎn)動,得到攝影機運動數(shù)據(jù),進行編碼處理后,將運動數(shù)據(jù)傳輸給主機,為虛擬攝影機提供真實攝影機的姿勢和鏡頭運動信息。至于攝影機在三維空間中的位置信息,可以在攝影機云臺下面安裝搖臂或軌道來進行運動跟蹤。

機械式定位跟蹤系統(tǒng)的抗干擾能力最強,跟蹤數(shù)據(jù)精確且跟蹤穩(wěn)定,整個系統(tǒng)不需要接入其他工作站來處理跟蹤信息,可以實現(xiàn)極低延時的跟蹤處理,運行速度快。這類系統(tǒng)不存在外力或遮擋問題,不會影響攝影機的定位跟蹤結果。

機械式跟蹤最大的不足之處在于攝影機的活動范圍受到機械結構限制,使用起來不夠靈活,移動性和可使用場景有限。另外,機電傳感器的精度要求高,安裝成本也高,系統(tǒng)構成很復雜且設備笨重,攝影師不能靈活進行鏡頭調(diào)度。因此,在電影制作中,機械式的跟蹤方式常用來獲取攝影機的內(nèi)部參數(shù),而外部參數(shù)的獲取則更多依賴于光學式定位跟蹤的方法。

2.2.2電磁式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

電磁式跟蹤系統(tǒng)利用磁場強度變化對目標進行位置和姿勢的跟蹤,系統(tǒng)一般由四個部分構成:微控制器、發(fā)射器、接收器和主機。發(fā)射器用于發(fā)射磁信號,攝影機機身上的接收器將接收到的磁信號轉(zhuǎn)換成電信號,其位置通過與靜態(tài)發(fā)射器之間的距離來識別,并將此信號送到微控制器,經(jīng)過計算后得出跟蹤數(shù)據(jù)。

電磁式定位跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)勢在于使用的跟蹤傳感器不存在遮擋問題,且系統(tǒng)便攜度高,應用起來很靈活,跟蹤精度較高。但該系統(tǒng)最大的問題是跟蹤區(qū)域受限于發(fā)射器 (基站)周圍的區(qū)域,跟蹤范圍極其有限,并且易受到電子設備或金屬物體的干擾,造成跟蹤出錯,抗干擾能力弱。

2.2.3慣性式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

慣性式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的核心原件是慣性傳感器,兩種主要類型是加速度計和陀螺儀,只能提供跟蹤目標的旋轉(zhuǎn)、姿勢信息。

(1)加速度計

加速度計傳感器可以測量運動物體的加速度,通常包含質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部件。加速度計對慣性力進行測量,運用牛頓第二定律來獲得物體的加速度值。加速度計在跟蹤測量時會不可避免地產(chǎn)生一定噪聲,影響跟蹤結果的精確性。

(2)陀螺儀

陀螺儀由位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構成,它以振動方式來實現(xiàn)驅(qū)動,如圖11所示。陀螺儀驅(qū)動的同時,要在每秒0.01度到每秒幾百度的范圍內(nèi)計算旋轉(zhuǎn)量每秒的度數(shù)信息,但其噪聲值高達每秒0.2度,因此需要進行外部測量其振動、溫度和絕對位置信息。

圖11 陀螺儀原理示意圖

慣性式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)勢,一方面,它不像光學式攝影機跟蹤系統(tǒng)需要暴露在光學相機的捕捉視線內(nèi),跟蹤設備的使用較靈活,可以用于戶外的攝影機跟蹤拍攝,還可應用于大范圍的跟蹤環(huán)境中。另一方面,慣性式系統(tǒng)集成速度快,易于使用,成本較低。

慣性式定位跟蹤系統(tǒng)的傳感器在捕獲具有小加速度值的細微運動時,還是會存在干擾誤差。此外,這些設備一旦達到其結構限制就會提供不準確的跟蹤結果,在長時間的跟蹤中會產(chǎn)生跟蹤數(shù)據(jù)偏移。

因此,將慣性式低成本跟蹤設備與光學式定位跟蹤設備結合應用,形成混合的攝影機跟蹤系統(tǒng),能夠解決光學式設備的遮擋問題和慣性設備的誤差問題。通常光學系統(tǒng)遇到遮擋問題時長不會超過一秒鐘,而慣性器件可以對如此短時間內(nèi)的定位跟蹤做出精確的補充。

2.2.4聲學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)

聲學式定位跟蹤技術利用超聲波來確定跟蹤目標的位置和姿勢信息,通過計算發(fā)射器發(fā)射脈沖信號到達另一端的接收器所用的時間,便可以得到發(fā)射器與接收器間的距離長度,追蹤到目標的三維空間位置信息。

超聲跟蹤系統(tǒng)不存在電磁干擾的問題,也不像電磁式跟蹤系統(tǒng)易受臨近電子設備或金屬物體的影響,發(fā)射器和接收器輕便、易安裝,在成本、系統(tǒng)便攜度等方面相較于其他跟蹤系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢。

超聲跟蹤系統(tǒng)的限制是聲音信號傳輸不能被遮擋,否則就會丟失跟蹤數(shù)據(jù),且易受到氣壓、濕度、干擾聲音等外部環(huán)境的影響,從而導致跟蹤準確性降低。另外,聲波具有衰減特性,使得系統(tǒng)的跟蹤范圍受限,其跟蹤范圍遠遠低于光學式跟蹤系統(tǒng)。由于超聲遇障礙物反射易干擾自身定位,導致聲學式系統(tǒng)的定位跟蹤精度比其他系統(tǒng)要低。因此,聲學式定位技術通常與其它的定位技術結合應用以改進系統(tǒng)性能,完成更高精度的定位。

3 總結

攝影機定位跟蹤系統(tǒng)因其跟蹤機制和跟蹤原理的不同,擁有各自的優(yōu)勢和跟蹤局限,可總結出不同攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的特性,如表1所示。

表1 不同攝影機定位跟蹤系統(tǒng)特性

隨著技術發(fā)展,應用不同跟蹤定位原理可產(chǎn)生多種攝影機定位跟蹤產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,每一類產(chǎn)品適用的場景也有所不同。現(xiàn)有的攝影機定位跟蹤系統(tǒng)分類中,光學式攝影機定位跟蹤系統(tǒng)具有跟蹤范圍廣、系統(tǒng)延時較低、跟蹤精度較高和抗干擾能力強的優(yōu)勢,但其存在的最大問題是跟蹤攝像機的遮擋問題和拍攝環(huán)境照度問題而導致跟蹤信息丟失,而慣性式定位跟蹤方式能夠解決光學式設備的遮擋問題。因此,將慣性低成本跟蹤設備與基于光學原理的攝影機定位跟蹤系統(tǒng)結合起來應用,將大大提高攝影機定位跟蹤系統(tǒng)的定位跟蹤效果。?