Evaluating the precision of the HTC VIVE Ultimate Tracker with robotic and human movements under varied environmental conditions

要約

HTC VIVE Ultimate Tracker は、外部カメラなしで 6 DoF トラッキングを提供する内部ステレオ カメラによるインサイドアウト トラッキングを利用し、コスト効率が高く簡単なモーション トラッキングのセットアップを提供します。
当初はゲームおよび VR 業界向けに設計されていましたが、VR を超えたアプリケーションを模索し、VR ヘッドセットを必要とせずに C++ と Python の両方でデータをキャプチャするためのソース コードを提供しました。
この研究は、さまざまな実験シナリオにわたってトラッカーの精度を評価した最初の研究です。
追跡精度の堅牢性を評価するために、正確で再現可能な動作源としてロボット アームを採用しました。
OptiTrack システムをリファレンスとして使用し、照明、移動速度、シーン内のオブジェクトの移動による環境変化、トラッカーの前での人間の動きなど、さまざまな実験条件下でテストを実施しました。また、環境に対する変位サイズも変更しました。
校正センター。
HTC VIVE Ultimate Tracker は、さまざまな条件下で平均して 4.98 mm +/- 4 mm の精度を達成しました。
精度に影響を与える最も重要な要素は、照明条件、移動速度、およびキャリブレーション中心に対する可動範囲でした。
実際の評価のために、現実的なモーション キャプチャ シナリオで 5 つのトラッカーを使用して人間の動きをキャプチャしました。
私たちの調査結果は、人間の動きを捉えるのに十分な精度を示しており、2 つのタスク (低ダイナミックのピックアンドプレースタスクと、エリートアスリートによって実行される高ダイナミックなフェンシング動作) を通じて検証されました。
従来の固定カメラベースのモーション キャプチャ システムよりも精度が低く、そのパフォーマンスはいくつかの要因によって影響を受けますが、HTC VIVE Ultimate Tracker は、さまざまなモーション トラッキング アプリケーションに対して十分な精度を示します。
VR や MOCAP 環境の外で人間や物体の動きをキャプチャできるため、特に多用途です。

要約(オリジナル)

The HTC VIVE Ultimate Tracker, utilizing inside-out tracking with internal stereo cameras providing 6 DoF tracking without external cameras, offers a cost-efficient and straightforward setup for motion tracking. Initially designed for the gaming and VR industry, we explored its application beyond VR, providing source code for data capturing in both C++ and Python without requiring a VR headset. This study is the first to evaluate the tracker’s precision across various experimental scenarios. To assess the robustness of the tracking precision, we employed a robotic arm as a precise and repeatable source of motion. Using the OptiTrack system as a reference, we conducted tests under varying experimental conditions: lighting, movement velocity, environmental changes caused by displacing objects in the scene, and human movement in front of the trackers, as well as varying the displacement size relative to the calibration center. On average, the HTC VIVE Ultimate Tracker achieved a precision of 4.98 mm +/- 4 mm across various conditions. The most critical factors affecting accuracy were lighting conditions, movement velocity, and range of motion relative to the calibration center. For practical evaluation, we captured human movements with 5 trackers in realistic motion capture scenarios. Our findings indicate sufficient precision for capturing human movements, validated through two tasks: a low-dynamic pick-and-place task and high-dynamic fencing movements performed by an elite athlete. Even though its precision is lower than that of conventional fixed-camera-based motion capture systems and its performance is influenced by several factors, the HTC VIVE Ultimate Tracker demonstrates adequate accuracy for a variety of motion tracking applications. Its ability to capture human or object movements outside of VR or MOCAP environments makes it particularly versatile.

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