background image

Systemy wizyjne
Vision systems

Laboratory 1

High speed camera test stand

ISSUES: 

1. Camera technical parameters, camera usage,  record modes & settings , 
- rate vs.  exposure, aperture vs. exposure, acquisition settings (record modes) 

Lecturer: Piotr Kohut, PhD eng.

Date:

Grade

Students' names:

1.

2.

3.

background image

Idea of this test stand is to record an object in
motion.

Then using a proper software analyse

this images and gain data (position x,y,z and
orientation yaw,pitch,roll) describing motion of this
object is 3D space.

Idea of test stand

background image

Test stand procedure

Test stand procedure is divided into 3 main parts:

Lab_1_Image aquisition 

– using Motion Studio

Lab_2_Camera calibration 

– using GML Camera 

Toolbox

Lab_3_Image analysis, trajectory tracking, 
displaying results 

– using Tema software

background image

Test stand

A model to track, with
quadrant markers placed
at known positions

A

scene

-

uniform

background for a model

Camera

recording

3

marked

walls

of

the

model

Lighting - as close to the
model as possible and
aproximately

along

the

axis of camera

background image

Motion Studio

Main feature

– acquisition of the sequence

of images recorded by the high-speed
camera

Setting the parameters of recording, such
as frequency rate, exposure time, region of 
interest

Simple image processing, filters.

Internal or external trigger

background image

Motion Studio

1. Open

camera

2. Camera 

control - Live

3. Acquisition 

settings -

Camera

4. Set 

aperture

5. Set rate and 

exposure

6. Position the

model

7. Adjust the

focus

8. Acquisition 

settings 

Record

9. Camera 

control -

playback

10. Save

acquisition

background image

Motion Studio

1. Open camera. Select all the available types of cameras.

1. Open

camera

2. Camera 

control - Live

background image

Motion Studio

Choose the X-Stream XS3 camera, USB 2.0

1. Open

camera

2. Camera 

control - Live

background image

Motion Studio

2. Camera control - Live

Rec - switches record mode on. However, it does not 
starts acquiring

Trigger - while in record mode, sets the moment of 
acquisition

Live - sends live preview from the camera onto the 
screen, but not records images

Stop

Now, choose Live mode.

1. Open

camera

2. Camera 

control - Live

3. Acquisition 

settings -

Camera

background image

Experimental Tests_1

Camera control - Live

background image

Motion Studio

3.  Acquisition settings - Camera

Rate - number of frames per second. 

Exposure - time of acquisition of a single 
frame in microseconds. It can be adjusted 
by the buttons -1/2f and 1/2f.
Maximum time is determined by set Rate. 
The higher rate, the lower maximum 
exposure time.  Longer exposure provides 
more light and brighter image; shorter -
darker image.

Low light mode (

) - Temporarily sets 

Rate to 25Hz and exposure to four times the 
current value. It is useful for preview in low-
light conditions.

ROI - region of interest - Sets the area of 
frames, we want to acquire. Maximum is 
1280x1024. Number of lines determines the 
maximum Rate. For largest ROI, maximum
rate is 610Hz

2. Camera 

control - Live

3. Acquisition 

settings -

Camera

4. Set 

aperture

background image

Motion Studio

ROI - region of interest

Sets the area of 
frames, we want to 
acquire. Maximum is 
1280x1024. Number 
of lines determines 
the maximum Rate. 
For largest ROI, 
maximum rate is
610Hz

2. Camera 

control - Live

3. Acquisition 

settings -

Camera

4. Set 

aperture

background image

Experimental test_2

Rate

ROI….

background image

Motion Studio

4. Adjusting aperture

Should be relatively high 
to provide high depth of 
field and ensure that all
markers will be tracked
properly

On the other hand
higher aperture reduces
amount of light and 
longer exposure time 
has to be set

Set the value from 4 to 8

3. Acquisition 

settings -

Camera

4. Set 

aperture

5. Set rate

and exposure

background image

Motion Studio

5. Choosing appropriate rate and exposure

For high precision of tracking a movement, it is 
good to provide as high rate as possible. However, 
you have to provide enough light. Because of this, 
set maximum exposure for given rate.

Appropriate 
amount of light

4. Set 

aperture

5. Set rate

and exposure

6. Position the

model

background image

Motion Studio

Too much light

Too little light:

4. Set 

aperture

5. Set rate

and exposure

6. Position the

model

background image

Experimental test_3

Aperture

Exposure

background image

Motion Studio

6. Positioning of a model:

Model should occupy major part in the centre of a frame.

All three walls should be equally, well visible. The closer to 
perpendicular they are, the more reliable tracking is. Three markers, 
which are most difficult to be tracked properly are marked on the 
image:

5. Set rate

and exposure

6. Position

the model

7. Adjust the

focus

background image

Motion Studio

7. Adjusting the focus

After positioning of a model, the focus 
has to be adjusted on the lens of the 
camera. It has to be set so, that 
images of all the markers: the closest 
to the camera, as well as furthest 
ones, has to be equally sharp.

ATTENTION! Focus cannot be 
changed between acquiring the 
sequence and calibration!

6. Position

the model

7. Adjust the

focus

8. Acquisition 

settings 

Record

background image

Motion Studio

Bad focused image

Well focused image

6. Position

the model

7. Adjust the

focus

8. Acquisition 

settings 

Record

background image

Experimental test4

Focus

background image

Motion Studio

8.Acquisition settings 

– Record

Record mode:

Normal  - the camera acquires and 
stops when assumed number of 
frames was recorded

Circular - enables to acquire 
frames which occurred before and 
after "Trigger" button. Length of pre-
and post-trigger can be adjusted by 
Trigger Adjust

BROC (Burst Record on 
Command) - enables to acquire 
several sequences in one record, 
each at the time of trigger.

7. Adjust the

focus

8. Acquisition 

settings 

Record

9. Camera 

control -

playback

background image

Motion Studio

Choose circular
mode, set the 
number of frames to 
obtain sequence of 
length 0.5s - 1s, set 
pre-trigger to, e.g. 
25% of length.

Record and trigger

7. Adjust the

focus

8. Acquisition 

settings 

Record

9. Camera 

control -

playback

background image

Motion Studio

9. Camera control -

playback

A sequence after 
acquisition can be 
played with a Play 
button. The speed can 
be adjusted with a 
slider

8. Acquisition 

settings 

Record

9. Camera 

control -

playback

10. Save

acquisition

background image

Motion Studio

10. Saving acquisition

Use "Save Acquisition" button (marked with red rectangle). 
You can choose folder, name for files and format.

9. Camera 

control -

playback

10. Save

acquisition

background image

Experimental test5

Recording modes