运动捕捉技术分享PPT.ppt

1、,3D视觉之 运动捕捉技术分享,问题,运动捕捉技术,目录,运动捕捉：是检测、记录、跟踪表演者的肢体在三维空间的运动轨迹，捕捉表演者的动作，并将其转化为数字化的抽象运动。,概念,发展, 第二次世界大战后 物理治疗、康复领域，对患者运动及行为学分析研究。 20世纪70年代 用于动画制作，通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。 20世纪80年代开始 美国Biomechanics实验室、Simon Fraser大学、麻省理工学院等开展了计算机人体运动捕捉的研究。 目前发展状态 发达国家，三维运动捕捉已经进入了实用化 阶段。,目录,机械式、声学式、电磁式和光学式,分类及比较,评价标准：,定位精度； 实时

2、性： 使用方便程度； 可捕捉范围; 成本； 抗干扰性； 多目标捕捉能力；,机械式,机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。将这些姿态数据传给动画软件，使其中的角色模型也做出一样的姿态。这是一种较早出现的运动捕捉装置，但直到现在仍有一定的市场。 机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构相连，物体运动带动机械装置，从而被传感器实时记录下来。,机械式的优点和缺点,优点： 捕捉范

3、围非常大 ； 成本低，便宜 ； 精确度相对较高； 可以做到实时数据测量 ； 数据的捕捉相对简单； 可以同时对多个演员进行同时捕捉 。 缺点： 硬件笨重 ; 使用起来非常不方便 ,系统样本速率很低; 系统对人体骨骼有制约 较难用于连续动作的实时捕捉。,声学式,常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可以计算并确定接收器的位置和方向。 这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受噪声和多次

4、反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与气压、湿度、温度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。,电磁式,电磁式运动捕捉系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器安置在表演者身体的关键位置，随着表演者的动作在电磁场中运动,通过电缆或无线方式与数据处理单元相连。表演者在电磁场内表演时，接收传感器将接收到的信号通过电缆传送给处理单元，根据这些信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向。,电磁式,优点： 六维信息； 速度快； 实时性好； 鲁棒性好； 成本相对低廉。,缺点： 环境要求高； 周围不能有金属 ； 表演范围 小; 不适用于剧烈运动。,光

5、学式动作捕捉,光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。主要分为主动式和被动式。目前比较流行的是被动式。 从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。,光学式运动捕捉,如果在表演者的脸部表情关键点贴上Marker，则可以实现表情捕捉。如图所示， 目前大部分表情捕捉采用都采用光学式。,有些光学运动捕捉系统不依靠Marker作为识别标志，例如根据目标的侧影来提取其运动信息，或者利用有网格的背景简化处理过程等

6、。,光学式运动捕捉的优点和缺点,优点： 表演者活动范围大； 无电缆、机械装置的限制； 表演者可以地表演，使用很方便； 其采样速率较高，可以满足多数高速运动测量的需要； Marker的价格便宜，便于扩充。 缺点： 系统价格昂贵； 后处理的工作量较大； 对于表演场地的光照、反射情况有一定的要求； 当运动复杂时，不同部位的Marker有可能发生混淆、遮挡，产生错误结果，这时需要人工干预后处理过程 。,光学式动作捕捉技术目前最为先进、应用最广泛。,运动捕捉系统原理及设备构成,基于计算机图形学原理，通过数个视频捕捉设备将运动物体的运动状况以图像的形式记录下来，然后使用计算机对图像数据进行处理。典型的运动

7、捕捉设备一般由以下几个部分组成： 传感器； 信号捕捉设备； 数据传输设备； 数据处理设 备。 传感器 信号捕捉设备 数据传输设备 数据处理设备,目录,应用,动画制作,电影艺术 电视 游戏 虚拟现实,工业测量与控制,生产线控制 军事 汽车碰撞 震动分析 虚拟工业设计,应用,运动分析,步态分析 人机工程 运动表现及医学 理疗康复,产品设计及研发 医疗机器人 神经系统科学 矫形及修补,应用-电影应用案例,电影应用案例 阿凡达精彩片段,应用-工业测量与控制,汽车碰撞应用案例,应用-在人体运动方面的应用,运动数据的捕捉,运动监控,应用-在人体运动方面的应用,运动技术诊断,应用-在人体运动方面的应用,Thank you 感谢您的支持!,PPT模板下载：