动作捕捉案例分享(二)--六则.doc

动作捕捉案例分享（二）-六则一、人机交互领域中灵活实时的Xsens动作捕捉设备的应用现如今，人机交互功能在工作场所的应用已变得越来越重要，诸如人体工学研究便可以在工作场所现场进行。例如，走动测量系统可引入到装配线上，由于传感器重量轻，便于携带因此不会妨碍正常工作，所以被测试者可以进行正常的工作活动的同时，其运动能够被从远处记录，这就意味着研究人员能够不必进入工作区域就能够对活动进行评估。Xsens测量装置是观测人机交互模式的理想选择，它促进了在诸如汽车，飞机，办公室环境以及装配线生产等各种工作环境下的人体工程学的研究、改善和进步。Xsens动作跟踪系统可以被应用于对象内部或下面而不会丢失数据，这是一个其他动作捕捉系统无可比拟的显著优势。例如，在汽车行业，即使被测试者已经过长距离驾驶，Xsens动作跟踪系统仍可以捕获坐入或退出车辆时的人机交互运动，随着时间的推移姿势的变化的分析，对现实场景的反应以及进行各种控制时对姿势变化的评估都可以同时进行，而对以上这所有情况使用必须用于对象外部测量装置的其它动作捕捉系统是难以完成的。根据测量的复杂性，Xsens提供了一系列产品，xbus套件和MVN工作室使运动和姿势的分析所需的多个部分的分析成为可能。MVN包含17个传感器，可以分析23个体节，另外还有一个可以放在可移动控制器中的“支持”传感器（未完）二、Cabourg赛马跑道使用MT9动作捕捉设备检测跛足赛马快速、准确、可靠的跛足赛马检测在早期阶段使用3 MT9s根据马脊椎评估检测出跛足的赛马。在Cabourg的赛马跑道（法国诺曼底，见照片）上，Cirale赛马场的的研究人员正在测量快跑中的马匹背部的对称性，跛足的赛马因为小肌腱损伤故在做对角线行程运动中存在有细微的差别，研究人员使用简单的3 MT9s测量技术，只需不到半小时即可获知，否则就只能用X射线或精密的摄像系统才可观察到这种细微的差别（Audigi等人2002年，J. Biomech）。3 MT9s测量技术将马背不同位置的运动幅度通过高通滤波加速计算，然后通过每步求平均数求得最终结果。只需短短几百米的小跑，就足可以获得准确的结果（未完）三、运动生物物理使用MVN动作捕捉设备探究坡道负载中的力学和动能学坡道上行进负载的力学和动能学：极端条件下的资源管理人体运动生物物理和临床研究所的Minetti教授与一个研究小组一起开展了一项题为“坡道上行进负载的力学和动能学：极端条件下的资源管理”的评估项目，具体过程按照由项目汇总出的Ev-K2-CNR框架执行。该测量于2008年秋天在尼泊尔金字塔实验室完成。该Xbus系统与几个MT9s结合使用来收集体节点的3D定位以及3D运动学数据，为了确保其为完全便携式系统，数据记录在口袋式计算机设备中。初步试验于2004年9月底在Namche Bazar进行，该项研究涉及了对在负载20到60公斤不等重物的情况下完成不同斜度的100米高度的路程的抽样对象的观察（未完）四、Xsens动作捕捉套装帮助中风患者改善运动功能描述中风患者在行走时肌肉激活模式的特征。在英国，每年大约有10万人罹患中风，中风会导致长期的运动功能障碍，在用于改善运动功能的各种治疗方法中，由于步态分析设施极为昂贵、复杂且不宜日常临床使用，所以很少对运动功能进行定量评估。因此，Xsens研发了一个通过测量肌肉活动、运动和足底压力评估中风病人的步态的系统，即电子肌肉活动系统，该系统透过表面肌电图（sEMG）告诉病人如何实现他们的行走方式，从而可以研究肢体的运动。尽管不同的病人看起来有相似的步态缺陷，但其根本问题是不同的，Xsens肌肉测量系统希望能对这些不同的根本问题进行（未完）五、第一时间应变人员使用MVN的鞋式传感器技术做不规则步行导航应变人员的第一时间全向步行导航假定步行者导航的位置坐标推算法可以解决应变人员（包括消防队员）的第一时间需要，那么这种方法需要随身配备运动传感器，并且在城市搜索和救援任务中典型的不规则步行模式中会失效。但Xsens运动测量装置（MMU）的鞋式传感器技术在路程计算方面就非常准确（可以演示），它可以处理许多随意的运动，诸如急转弯，向侧/后移步和爬楼梯。布莱梅大学的Stphane Beauregard说道：“我们是这样使用Xsens运动测量装置的：将运动测量装置（MMU）（含三轴加速计，速率陀螺仪和磁力计）牢固地绑在（或安装在）鞋子上，利用标准固装式机械化方程，基于阈值的站姿检测和零速度更新允许脚步之间的脚步位移直接计算，其中后者是简单的通过对旋转加速度双积分来确定的。Xsens的MTi IMU是我们实验的主要仪器：用鞋带将传感器与鞋绑到一起，数据线沿裤腿向上传递，数据记录在携带的笔记本电脑中，然后利用Matlab语言编写的常规程序进行后期处理，同时使用uBlox GPS接收器收集在户外进行实验的地面真实数据，而Xsens软件则被用于检索校准的传感器值以及（未完）六、Gearbox Software使用MVN动作捕捉设备营造具有超凡层次感和深度感的游戏氛围2007年夏末，变速箱软件公司（Gearbox Software）与2K Games公司达成协议，委托后者发布其最新款游戏边境之地。变速箱软件公司开发出了具有革命意义的新技术，给边境之地游戏营造出了超凡的层次感和深度感。2K公司总裁柯里斯托弗哈特曼表示：“边境之地标志着游戏设计和制作技术方面的一大飞跃。”作为新技术的典范，变速箱公司对Xsens技术公司的Moven设备大加赞赏，因为采用该设备制作的角色动画具备难以置信的逼真度。变速箱软件公司（Gearbox Software）表示：“使用Moven动作捕捉系统，我们的工作室同世界一样大。”变速箱软件公司（Gearbox Software）不断寻找优秀的游戏制作工具。由于传统的光学动作捕捉解决方案具有技术限制，变速箱公司必须作出选择：要么修建一个新的室内工作室，要么采用一项全新的动作捕捉技术。公司表示：“我们曾经设想修建一个高度更高的室内工作室，但我们意识到，即使把工作室的长、宽、高都增大到120英尺（36.6米），仍然无法在工作室里捕捉坦克等大型物体。所以，经过研究后，我们决定采用这项全新的惯性动作捕捉技术，该技术在动作捕捉方面有了真正革命性的突破。在与该公司接洽几次后，我们最终认定他们的Moven设备能够完全满足我们的需求。”在2007年9月版的游戏线人杂志（Game Informer Magazine）上，变速箱公司对其选择Moven设备代替传统的光学设备的决定进行了详细说明。杂志会员可以在线阅读相关文章。变速箱公司对Moven设备的评价：简直和魔术一样“和魔术一样！该设备能把人体动作数据无线传送至计算机，有专用软件完成设备数据的转换并确保人体动作捕捉的准确性。传统的光学系统使用摄像机进行捕捉，只能看到演员身上安装的灰色球体，捕捉范围受到摄像头间距的影响，而且，在进行多人同时捕捉或者有道具可能妨碍到摄像机视域的情况下，更会丢失很多图像数据。Moven设备完全没有视线阻碍的问题，可以轻松处理多人同时动作数据捕捉；尤其该设备的便携性能更是可圈可点，我们可以在任何地点进行动作捕捉。Moven与传统动作捕捉设备比较“Moven的哪些功能是以往的动作捕捉设备所无法实现的？户外捕捉！传统光学动作捕捉设备仅局限于在室内工作室使用，人们只是在工作室里假装做现实生活中的事情。例如，你不能使用真枪，或者把坦克开到动作捕捉工作室里。相反，你必须模拟这些行为。而使用Moven系统，我们完全可以爬到坦克上，或进坦克内部进行捕捉；我们可以从井盖进入下水道进行动作捕捉；我们还可以跳上墙壁或顺着火警滑杆滑下来；我们可以做任何事情。而采用旧的光学设备，则没法做这些事情。如果需要，我们甚至可以把人从13层楼顶上抛下，并对其动作进行捕捉，当然，为确保特技人员的安全，必须提前准备好安全气囊。”成本比较除了技术方面的差异，传统光学设备与惯性设备在使用成本上也存在巨大差异。使用光学设备时，为保证捕捉数据质量，您至少需要安装12个摄影头。这样的配置要比惯性捕捉设备要多支付4倍的费用。除购买成本以外，光学设备还需要一个大房间作为专门的动作捕捉工作室。而采用惯性捕捉设备，用户可以在任何地点进行动作捕捉。变速箱软件公司（Gearbox Software）表示：“当然，在任何技术的早期使用该技术，往往会花费更多费用，但我们觉得最终的质量和我们的投入成正比。我们过去使用的光学运动捕捉系统占用了近60平方英尺的宝贵空间，现在该工作是可以用作其他用途了。使用Moven系统，我们的