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光學動作捕捉技術(shù)（光學動作捕捉技術(shù)龍頭公司）

發(fā)布時間：2023-04-23 14:38:50 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 91

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本文目錄:

動作捕捉是什么？
kinect動作捕捉與光學動作捕捉有什么差別？
光學動作捕捉系統(tǒng)原理
什么是光學式運動捕捉？

光學動作捕捉技術(shù)（光學動作捕捉技術(shù)龍頭公司）

動作捕捉是什么？

動作捕捉技術(shù)是一種記錄并處理人或其他物體在三維空間中的動作的技術(shù)，它可以廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實、游戲、醫(yī)療、娛樂等多個領(lǐng)域。動作捕捉技術(shù)可以利用不同的外部設(shè)備來對人體結(jié)構(gòu)的位移進行數(shù)據(jù)記錄和姿態(tài)還原。動作捕捉技術(shù)可以使數(shù)字模型的動作更加真實和流暢，也可以捕捉面部或手指的細微動作，這被稱為表演捕捉。

動作捕捉技術(shù)的原理主要是利用外部設(shè)備來對人體結(jié)構(gòu)或其他物體的位移進行數(shù)據(jù)記錄和姿態(tài)還原，這些設(shè)備可以分為光學、慣性、機械等不同類型，它們各有優(yōu)缺點和適用范圍。

光學動作捕捉系統(tǒng)是利用攝像機或其他光學設(shè)備來記錄被捕捉對象上附著的標記點或特征點的位置和運動，然后通過計算機視覺算法來重建三維姿態(tài)。光學動作捕捉系統(tǒng)通常利用紅外光和反光標識點，可以分為標定和非標定兩種：標定的系統(tǒng)需要在被捕捉對象上貼上反光或發(fā)光的小球，非標定的系統(tǒng)則可以直接識別人體或物體的自然特征。光學動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)點是精度高、延遲低、不受電磁干擾，缺點是成本高、設(shè)備復(fù)雜、空間受限、易受環(huán)境光影響。

慣性動作捕捉系統(tǒng)是利用慣性傳感器（如加速度計、陀螺儀等）來測量被捕捉對象上各個部位的加速度和角速度，然后通過積分運算來計算出位置和姿態(tài)。慣性動作捕捉系統(tǒng)不需要外部設(shè)備或參考物，因此可以在任何環(huán)境下使用，且具有較高的靈活性和便攜性。慣性動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)點是成本低、設(shè)備簡單、空間不受限，缺點是精度較低、延遲較高、易受累積誤差和溫漂影響。

機械動作捕捉系統(tǒng)是利用機械裝置（如關(guān)節(jié)臂或外骨骼等）來連接被捕捉對象的各個關(guān)節(jié)，然后通過測量裝置上的角度或長度變化來計算出位置和姿態(tài)。機械動作捕捉系統(tǒng)不受環(huán)境光或電磁干擾的影響，且具有較高的精度和實時性。機械動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)點是成本相對低、設(shè)備相對簡單、精度較高、延遲較低，缺點是空間受限、靈活性差、易受機械摩擦和磨損影響。

kinect動作捕捉與光學動作捕捉有什么差別？

kinect是一種體感攝像頭，精度比較低，只應(yīng)用于Xbox 360主機的周邊設(shè)備，用來做簡單的空間定位，在別的需要用到動作捕捉的領(lǐng)域是用不了的，比如做步態(tài)分析、影視動畫或者教育和科研上。光學動作捕捉技術(shù)是通過計算機視覺原理，由多個高速攝像機從不同角度對目標特征點進行跟蹤來完成全身的動作的捕捉，因為精度很高，能廣泛應(yīng)用于教育科研、醫(yī)療衛(wèi)生、影視娛樂等多個領(lǐng)域。

光學動作捕捉系統(tǒng)原理

光學動作捕捉系統(tǒng)是以紅外光學為原理的動作捕捉系統(tǒng)，相較于慣性原理動作捕捉系統(tǒng)，GPS定位系統(tǒng)等定位手段，具有精度高、延遲低、實時性強、多用于室內(nèi)場景等特點，系統(tǒng)建立過程可分為系統(tǒng)搭建，數(shù)據(jù)采集與傳輸，數(shù)據(jù)識別與處理三部分。

一套光學動作捕捉系統(tǒng)由紅外光學鏡頭、動作捕捉軟件、反光標志點、POE交換機、線纜、標定框、以及三腳架等鏡頭固定裝置組成。

首先將紅外光學鏡頭通過三腳架、夾具等鏡頭固定裝置布置在場地周圍，確保鏡頭視野能夠覆蓋捕捉區(qū)域，然后將所有鏡頭通過網(wǎng)線連接到POE交換機。鏡頭通過POE交換機進行供電和數(shù)據(jù)傳輸，并連接到電腦中的動作捕捉軟件。軟件啟動后，先在頁面中實時模式操作連接上動作捕捉鏡頭。

系統(tǒng)軟硬件搭建并相互連接成功后，下一步就是場地的標定，標定的作用在于給動作捕捉區(qū)域建立XYZ坐標系，計算每個鏡頭在坐標系中的位置和姿態(tài)，只有完成標定后，才可以正確獲取到場地中各個Marker點的三維坐標數(shù)據(jù)，分為L型標定與T型標定。

L型標定通過將L型標定桿置于場地中央，在軟件中進行相應(yīng)設(shè)置來完成，其目的有兩個：首先是確定統(tǒng)一的坐標系，通過對L型桿上四個點的定位，系統(tǒng)可區(qū)分出其長軸與短軸，從而定義出世界坐標軸的朝向和原點位置，其次，這一過程能夠給看到L型桿的鏡頭一個初始參數(shù)，作為后面參數(shù)尋優(yōu)的初值。

T型標定的作用是給每個鏡頭足夠的數(shù)據(jù)，使其能夠在原有初值的基礎(chǔ)上進行一個參數(shù)的迭代尋優(yōu)。在這一過程，軟件處于T型標定模式，操作人員手持T型桿在場地中進行揮動，鏡頭實時捕捉大量數(shù)據(jù)。

完成標定后，即可進行被捕捉物空間數(shù)據(jù)的獲取。在需要定位的人或物體表面貼上反光標記點（一種表面涂有特殊反光物質(zhì)的銀灰色小球），動作捕捉鏡頭上的LED燈向外發(fā)射紅外光，同時接收反光標記點反射回來的紅外光。當多個光學鏡頭同時“看到”一個標記點后，這一標記點在空間中的三維位置就會被確定。

鏡頭獲取到的反光標記點位置信息需要實時傳輸?shù)诫娔X中，以進行數(shù)據(jù)的處理與使用。在光學動作捕捉系統(tǒng)中，所有鏡頭通過網(wǎng)線與交換機相連，當鏡頭獲取到反光標記點空間位置信息后，這些信息會通過網(wǎng)線傳輸?shù)浇粨Q機，再由交換機統(tǒng)一傳輸?shù)较噙B的電腦中，并實時被動作捕捉軟件接收。

軟件獲取到多個反光標記點的三維空間位置后，下一步是進行物體的識別。在同一物體表面貼有多個反光標記點，這些特定點之間的距離是不變的，因而，對同一物體上貼有的有的點進行命名，并將點之間用線進行連接，表示兩點間的相互關(guān)系，這一組點名稱與連線信息在軟件中被操作記錄為一組Markerset。當具有這組Markerset信息的物體出現(xiàn)在場地中時，即被系統(tǒng)識別為一個獨立物體。

一些人體動作捕捉需要大量貼點捕捉數(shù)據(jù)，有專門的貼點模型供選擇使用，根據(jù)所提供的貼點模型，在人體固定位置粘貼反光標記點，并在軟件中進行點的識別、連接與骨骼綁定。

當系統(tǒng)能夠?qū)崟r識別被捕捉物后，一個完整的光學動作捕捉系統(tǒng)就已建立完成，接下來可直接進行動作捕捉，捕捉得到的模型數(shù)據(jù)還可實時根據(jù)效果在軟件中進行調(diào)整與矯正。根據(jù)不同領(lǐng)域方向的需要，光學動作捕捉系統(tǒng)還可實現(xiàn)與測力臺等設(shè)備同步進行運動與測力數(shù)據(jù)捕捉、連接三維軟件進行虛擬人物生成等操作。

光學動作捕捉技術(shù)（光學動作捕捉技術(shù)龍頭公司）

什么是光學式運動捕捉？

光學式運動捕捉，也稱“光學式動作捕捉”，顧名思義，是通過光學原理來完場物體的捕捉和定位的。是通過光學鏡頭捕捉固定在人體或是物體上面的marker的位置信息來完成動作姿態(tài)捕捉。

大空間VR涉及游戲

光學式動作捕捉依靠一整套精密而復(fù)雜的光學攝像頭來實現(xiàn)，它通過計算機視覺原理，由多個高速攝像機從不同角度對目標特征點進行跟蹤來完成全身的動作的捕捉。

人機工效研究

光學動作捕捉可分為被動式和主動式兩種。這個分類是從marker來區(qū)別的。主動式是指marker是主動發(fā)光甚至可以自帶ID編碼的，這樣鏡頭在視野中可以通過marker自身發(fā)光來觀測它，并記錄捕捉到其的運動軌跡。而被動式光學動作捕捉是通過鏡頭本身自帶的燈板發(fā)出特定波長的紅外光，照射到marker上，marker是通過特殊反光處理，可以反射鏡頭燈板發(fā)出的紅外光，這樣鏡頭就能在視野里捕捉記錄該marker的運動軌跡。

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