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光學(xué)動作捕捉技術(shù)（光學(xué)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(xué)動作捕捉有什么差別？
光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)原理
什么是光學(xué)式運(yùn)動捕捉？

光學(xué)動作捕捉技術(shù)（光學(xué)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(shí)、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(jìn)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(shí)和流暢，也可以捕捉面部或手指的細(xì)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(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和姿態(tài)還原，這些設(shè)備可以分為光學(xué)、慣性、機(jī)械等不同類型，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。

光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)是利用攝像機(jī)或其他光學(xué)設(shè)備來記錄被捕捉對象上附著的標(biāo)記點(diǎn)或特征點(diǎn)的位置和運(yùn)動，然后通過計(jì)算機(jī)視覺算法來重建三維姿態(tài)。光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)通常利用紅外光和反光標(biāo)識點(diǎn)，可以分為標(biāo)定和非標(biāo)定兩種：標(biāo)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(biāo)定的系統(tǒng)則可以直接識別人體或物體的自然特征。光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、延遲低、不受電磁干擾，缺點(diǎn)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(jì)、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(yùn)算來計(jì)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(diǎn)是成本低、設(shè)備簡單、空間不受限，缺點(diǎn)是精度較低、延遲較高、易受累積誤差和溫漂影響。

機(jī)械動作捕捉系統(tǒng)是利用機(jī)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(jì)算出位置和姿態(tài)。機(jī)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(shí)時性。機(jī)械動作捕捉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本相對低、設(shè)備相對簡單、精度較高、延遲較低，缺點(diǎn)是空間受限、靈活性差、易受機(jī)械摩擦和磨損影響。

kinect動作捕捉與光學(xué)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(jī)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(xué)動作捕捉技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)視覺原理，由多個高速攝像機(jī)從不同角度對目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤來完成全身的動作的捕捉，因?yàn)榫群芨撸軓V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(xué)動作捕捉系統(tǒng)原理

光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)是以紅外光學(xué)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(shí)時性強(qiáng)、多用于室內(nèi)場景等特點(diǎn)，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(xué)動作捕捉系統(tǒng)由紅外光學(xué)鏡頭、動作捕捉軟件、反光標(biāo)志點(diǎn)、POE交換機(jī)、線纜、標(biāo)定框、以及三腳架等鏡頭固定裝置組成。

首先將紅外光學(xué)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(jī)。鏡頭通過POE交換機(jī)進(jìn)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(shí)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(biāo)定，標(biāo)定的作用在于給動作捕捉區(qū)域建立XYZ坐標(biāo)系，計(jì)算每個鏡頭在坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)，只有完成標(biāo)定后，才可以正確獲取到場地中各個Marker點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，分為L型標(biāo)定與T型標(biāo)定。

L型標(biāo)定通過將L型標(biāo)定桿置于場地中央，在軟件中進(jìn)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(biāo)系，通過對L型桿上四個點(diǎn)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(biāo)軸的朝向和原點(diǎn)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(biāo)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(jìn)行一個參數(shù)的迭代尋優(yōu)。在這一過程，軟件處于T型標(biāo)定模式，操作人員手持T型桿在場地中進(jìn)行揮動，鏡頭實(shí)時捕捉大量數(shù)據(jù)。

完成標(biāo)定后，即可進(jìn)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(biāo)記點(diǎn)（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(biāo)記點(diǎn)反射回來的紅外光。當(dāng)多個光學(xué)鏡頭同時“看到”一個標(biāo)記點(diǎn)后，這一標(biāo)記點(diǎn)在空間中的三維位置就會被確定。

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

軟件獲取到多個反光標(biāo)記點(diǎn)的三維空間位置后，下一步是進(jìn)行物體的識別。在同一物體表面貼有多個反光標(biāo)記點(diǎn)，這些特定點(diǎn)之間的距離是不變的，因而，對同一物體上貼有的有的點(diǎn)進(jìn)行命名，并將點(diǎn)之間用線進(jìn)行連接，表示兩點(diǎn)間的相互關(guān)系，這一組點(diǎn)名稱與連線信息在軟件中被操作記錄為一組Markerset。當(dāng)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(dú)立物體。

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

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

光學(xué)動作捕捉技術(shù)（光學(xué)動作捕捉技術(shù)龍頭公司）

什么是光學(xué)式運(yùn)動捕捉？

光學(xué)式運(yùn)動捕捉，也稱“光學(xué)式動作捕捉”，顧名思義，是通過光學(xué)原理來完場物體的捕捉和定位的。是通過光學(xué)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(xué)式動作捕捉依靠一整套精密而復(fù)雜的光學(xué)攝像頭來實(shí)現(xiàn)，它通過計(jì)算機(jī)視覺原理，由多個高速攝像機(jī)從不同角度對目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤來完成全身的動作的捕捉。

人機(jī)工效研究

光學(xué)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(yùn)動軌跡。而被動式光學(xué)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(yùn)動軌跡。

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