Video analysis using a shaking camera

• Published in: Revista Brasileira de Ensino de Física Vol. 43
• Main Authors: de Jesus, V. L. B., Sasaki, D. G. G.
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Sociedade Brasileira de Física 2021
• Subjects: Physics teaching; reference frame; relative movement; Tracker; video analysis
• ISSN: 1806-1117; 1806-1117; 1806-9126
• DOI: 10.1590/1806-9126-rbef-2021-0296

To perform a reliable video analysis, it is mandatory to avoid shaking the camera while taking the video, normally using a tripod for smartphones/cameras. But there are some situations which the only chance to make the video is using your hands and it is almost impossible to avoid shaking the camera even trying your best. Imagine the following situation: a volleyball is obliquely launched, and the video is filmed by hand. Then, a point that is fixed in relation to the ground is chosen as the origin of a ground fixed reference frame. Despite being a ground fixed point, it will appear shaky in images captured by the handheld camera. Thereby, two standard video analyses are performed, one from the ground fixed point random shaking and one from the ball’s trajectory, both in relation to the default reference frame of the video analysis software. Lastly, to implement the video analysis of the relative ball movement it is enough to subtract the position coordinates of the ball’s movement by the position coordinates of the ground fixed point tremble, at each instant of time. The graphs of the position and velocity components versus time are presented, and the results are discussed. Em uma videoanálise confiável, evita-se balançar a câmera durante a filmagem, normalmente usando um tripé para smartphones/câmeras. Mas existem algumas situações em que a única chance de fazer o vídeo é usando as mãos e é quase impossível evitar balançar a câmera mesmo tentando o seu melhor. Imagine a seguinte situação: uma bola de vôlei é lançada obliquamente e o vídeo é filmado à mão. Em seguida, um ponto que é fixo em relação ao solo é escolhido como a origem de um referencial fixo do solo. Apesar de ser um ponto fixo no solo, ele aparecerá trêmulo nas imagens capturadas pela câmera. Desse modo, duas videoanálises padrão são realizadas, uma do tremor aleatório do ponto fixo no solo e outra da trajetória da bola, ambas em relação ao referencial padrão do software de análise de vídeo. Por fim, para implementar a videoanálise do movimento relativo da bola, basta subtrair suas coordenadas de posição pelas coordenadas de posição do ponto fixo do solo, a cada instante de tempo. Esta técnica reduz drasticamente o efeito de vibração nas variáveis cinemáticas. Os gráficos dos componentes de posição e velocidade em função do tempo são apresentados e os resultados são discutidos.