2004년에 ‘Video Content Analyzer’라는 소프트웨어 개발하였습니다.
기능은 USB PC-Camera로 촬영한 영상을 이용하여 물리 특성을 추출하는 프로그램입니다.
당시에는 과학 실험용으로 사용하는 Sensor가 제약이 많아, 운동량 분석하기에 부족했습니다.
2020년부터는 운동 경기부터 다양한 영상 분석 도구가 사용되고 있습니다.
교육 현장에서는 부분적으로 사용하기에 이 글을 통하여, 필요한 정보를 공유하고자 합니다.
물론 ‘철기시대’에 ‘청동기시대’ 이야기를 하는 격이니, 참고하는 자료로만 사용하세요.
우선 영상의 왜곡에 대하여 설명하겠습니다.
노트북이나 스마트폰에 있는 카메라에 대하여 이야기 하겠습니다.
Lens를 통한 빛이 분해되는 현상은, 여기서 설명하지 않겠습니다.
단지 카메라의 위/아래 또는 좌/우의 pixel단위의 이동 거리와 가운데 pixel의 이동 거리가 다르다는 것을 설명하고자 합니다.
자동차가 지나가는 모습을 상상하시면 됩니다.
같은 속도로 다가 오는데, 먼 곳보다 가까운 곳에서 속도가 크게 느껴지는 것처럼, 같은 이동 거리이지만, 가운데가 더 큰 값으로 나옵니다.
또한 광각렌즈(Wide angle lens)를 사용할 경우, 영상의 왜곡을 줄이기 위해, 영상을 변형하는 기능이 있어, 가운데보다 물체가 더 크게 나타납니다.
이런 부분을 고려하여, 촬영하는 거리나, 줌 기능을 어떻게 사용할 것인가? 판단하여야 합니다.
다음으로 셔터속도(shutter speed)에 대하여 알아보겠습니다.
PC-camera는 초당 30fps을 주로 사용합니다.
이 말은 1/30초 마다 영상이 저장된다고 보는 것이 맞을 것 같습니다.
(사양에 적혀 있는 값은 참고만 하십시오. 실제 사용해 보면 별 차이가 없습니다.)
물체의 운동 속도가 빠르면 물체가 늘어진 것처럼 보입니다.
고속-카메라(High-speed camera)가 좋은 점은 기본적으로 1/1000초 이상으로 영상을 저장하기 때문입니다.
반대로 생각하면, 영상 파일 크기가 크게 되어, 분석할 때, 영상을 이미지로 변환해야 하는 시간이 많이 소비됩니다.
단 5초 영상을 보는 시간만 40초 이상 걸립니다.
이런 경우는 많이 사용하는 ‘Tracker(Open Source Physic)’보다는 OpenCV를 이용하여 전용 프로그램을 작성하는 것이 좋습니다.
50이나 100 fream마다 영상을 변환하여 데이터를 추출하는 것이 좋습니다.
또한, CIN(Phantom) 파일을 직접 변환하기가 힘들기에, 변환이 쉬운 MP4로 저장하여 사용하십시오.