Q&A
参考
https://s3.expydoc.com/store/data/011518440_1-cd449c907592fdbce25a1eecec36135d.png
https://interface.cqpub.co.jp/wp-content/uploads/if2009_076.pdf
前提・実現したいこと
自由落下させた球体の加速度を調べるため、パイカメラを使って高fps(今回は200fps)で動画を撮影し、動画をいったん静止画に分割して、静止画から物体の位置を調べています。その際、分割した静止画を確認したところ、落下中の球体が縦長の楕円形として映ってしまっています（下記画像を参照）。コマンドなどの設定で改善できるようでしたら教えていただけるとありがたいです。よろしくお願いいたします。
※今回の検証では、直径6mmほどのビービー弾を落下させています。静止時の画像は円形状であることを確認しています。
※200fpsで設定した場合、分割できる静止画は約1900枚です。
※落下中の球体の画像3枚を使って、下先端の位置から計算した加速度
（落下距離については、物差しを撮影フレームの中にいっしょに撮影し、実測しています。時間については、分割した静止画の枚数をトータルの撮影時間で割り算した値を用いています）
※カメラを横にして撮影した際の画像
発生している問題・エラーメッセージ
エラーメッセージ
該当のソースコード(動画撮影＆保存コマンド)
sh
1raspivid -w 200 -h 720 -fps 200 -t 10000 -ex off -ss 50 /home/pi/image.h264
試したこと
1)fpsを最大200fpsに設定し、シャッタースピード(-ss)を10~200くらいまで変えてみました。-ssの値を小さくしていくにしたがって、球体の輪郭が多少はっきりと映るようになりますが、シャッタースピードにかかわらず、球体の縦横比に関してはほとんど変わらず縦長に映ってしまいます。
2)アドバイスにしたがい、カメラを横にして撮影してみました。添付の画像のとおり、球体が斜めに引き延ばされた形状で映りました。
補足情報（FW/ツールのバージョンなど）
ここにより詳細な情報を記載してください。
シャッタースピードの単位が書いてないので推測ですが、シャッター速度が200分の1秒だとすると(動画としてはハイスピードですが)静止画としては普通の速度です。手を振っている人を撮影すると、手にブレが発生するくらいの速度です。近距離の物を撮影するとより顕著になるので、進行方向にブレが発生する(延びて写る)のではないでしょうか。
物体の位置を知りたいだけであれば、画像からBB弾の重心(あるいは上端、下端など)を求めて位置を計算するのでもよいと思います。
AOKINAOさん
https://www.raspberrypi.org/documentation/accessories/camera.html#raspivid
によると、「-ss」の単位はmicrosecondsです
> シャッタースピード(-ss)を10~200くらいまで変えてみました。
10microseconds = 1/100000秒 なので、指定してる数値的には、かなり速いですよね
実際にその速度で撮影できてるのかは、知りませんが
おそらく、シャッタースピードが遅すぎてブレて伸びているのではなく、ローリングシャッターなので撮影タイミングに時間差が生じている間に球が落下しているため伸びている、のではないかと思います
(y_waiwaiさんの回答と同じ)
参考
https://www.argocorp.com/UVC_camera/UVC_shutter.html
カメラをひっくり返すと「縮んで」見えるんでしょうね、きっと。
カメラ横写真を見ると、確かにローリングシャッターの問題ですね。綺麗に撮るにはグローバルシャッターのカメラに変えるしかないですが、目的はそこではないようなので、カメラから見たBB弾や物差しの位置関係を再度見直すかぐらいですか。
回答1件
0
カメラも面を一度に取り込むんではなくて一点、あるいは１ラインを順にスキャンしながら明るさ情報を取り込んでいきます
ということで、動いてる物体を映すと、自ずとそうなってしまいますね
いっぺんカメラを横にして撮影してみてはどうでしょう
投稿2021/09/02 22:25
編集2021/09/02 22:28
総合スコア88042
動画=スチルカメラで撮った静止画の連続 じゃ"ない"のよねー...
>y_waiwaiさん
回答いただきありがとうございます。アドバイス、大変参考になります。カメラを横にしてスキャン状況が変わるか確認してみたいと思います。
カメラを横にしたら、球が斜めに変形したりして
つっても規則的なズレなんだからうまいこと補正して丸くできそう。(静止した玉をリファレンスにして)
あるいはその伸びっぷりからスピードがわかるよね。速く動くほど伸びるんだから♪
たしかに、カメラを横にして、それを何とかした方が何とかなりそうな気がしますね
質問にあるような縦に伸びた画像を使う場合のややこしさは、200fpsの場合の1/200秒間隔の位置を撮影してることにならない、ということですよね
球が落ちて画像の下に行くほど、撮影のタイミングが遅れるので、実際の撮影の時間間隔は1/200秒よりも少し長くなりますよね
しかも、球が下に落ちるに従って、撮影の時間間隔が伸びていきますよね
(で合ってるかな？？)
カメラを横にして、球がまっすぐ(カメラの画素の並びに並行)に落ちてるなら、たとえば球の右端の位置の撮影の時間間隔は1/200秒より増えないので、右端の位置の軌跡を追いかければ時間的に等間隔な位置が得られるような気がします
(右端じゃなくて、もちろん左端や左右の中心でもどこでもいいですが、球の左右方向の同じ場所の軌跡を比べれば)
>y_waiwaiさん、jbpb0さん、AOKINAOさん
アドバイスいただき、ありがとうございます。カメラを横にして撮影してみました。結果は添付したとおりで、球体が斜めに引き延ばされたような画像になりました。また、当初撮影した縦長の画像３枚から加速度を計算してみたところ、添付の表のとおり、加速度は重力加速度のちょうど倍くらい大きい値になってしまいました。。
> 縦長の画像３枚から加速度を計算
カメラを横にした時の画像でも計算してみてください
縦長の画像では、私の「2021/09/03 14:52」のコメントに書いた理由により、球を撮影した正味の時間間隔が等間隔では無いので、計算結果が不正確になります
>jbpb0さん
コメントくださいましてありがとうございます。カメラを横にしたときの画像を使って計算してみましたが、縦長の画像のときと結果はほとんど変わりませんでした（20くらいの値でした）ただ、いまの撮影条件だと被写体の輪郭が明確でなく、1ピクセル読み取り位置が変わっただけでも加速度に大きく跳ね返ってきてしまうため、輪郭が明確に撮影できる条件を調整して再度検証してみたいと思います。
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