CN107844191A - 用于虚拟现实的动作捕捉装置 - Google Patents

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宋乔宇
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Abstract

本发明的一个实施例涉及一种用于虚拟现实的动作捕捉装置，包括：壳体；至少一根连接杆，每根连接杆的第一端与壳体的内部相导通；至少一个光学标记物，每个光学标记物对应一根连接杆，每个光学标记物与对应的连接杆的第二端相连接，发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息；其中，壳体还设置有：脉冲板，设置于壳体内部，将外部输入的直流电压转变为交流电压为动作捕捉装置供电；惯性传感器，固定设置于脉冲板上，采集动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定动作捕捉装置的空间姿态；光学驱动板，固定设置于脉冲板上，通过连接杆内部的导线与光学标记物进行电连接，驱动光学标记物发光。

Description

用于虚拟现实的动作捕捉装置
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种用于虚拟现实的动作捕捉装置。
背景技术
随着计算机软硬件技术的飞速发展和影视制作要求的提高，动作捕捉技术得到了普遍应用。动作捕捉技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接处理的数据。在运动物体的关键部位设置***，由动作捕捉***捕捉***位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在影视制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于虚拟现实的动作捕捉装置。
本发明实施例提供的用于虚拟现实的动作捕捉装置包括：
壳体；
至少一根连接杆，每根所述连接杆的第一端与所述壳体的内部相导通；
至少一个光学标记物，每个所述光学标记物对应一根所述连接杆，每个所述光学标记物与对应的所述连接杆的第二端相连接，发送与所述动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息；
其中，所述壳体还设置有：
脉冲板，设置于所述壳体内部，将外部输入的直流电压转变为交流电压为所述动作捕捉装置供电；
惯性传感器，固定设置于所述脉冲板上，采集所述动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定所述动作捕捉装置的空间姿态；
光学驱动板，固定设置于所述脉冲板上，通过所述连接杆内部的导线与所述光学标记物进行电连接，驱动所述光学标记物发光。
可选地，所述动作捕捉装置还包括：
固定连接件，设置于所述壳体上，连接外部设备，以形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息，或者组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态。
可选地，所述固定连接件包括：连接件和快装板；所述连接件和快装板将所述动作捕捉装置和所述外部设备固定连接。
可选地，所述连接件包括：手柄、支架、背负式斯坦尼康、摇臂或轨道车。
可选地，所述手柄和所述快装板通过铝管和管夹相连接,从而将所述动作捕捉装置和所述外部设备固定连接。
可选地，所述壳体上还设置有航空插头，与外部电源相连接，控制电路的断开或连接。
可选地，所述惯性传感器包括：
三轴MEMS微加速度计，测量所述惯性传感器的加速度；以及
三轴MEMS微陀螺仪，测量所述惯性传感器的角速度；和/或
三轴MEMS磁力计，测量地磁方向。
可选地，所述光学驱动板具体为LED驱动板。
可选地，所述动作捕捉装置还包括：
通讯模块，设置于所述壳体的内部，与所述惯性传感器相连接，获取所述动作捕捉装置的空间姿态信息发送给所述虚拟现实***。
可选地，所述连接杆与所述壳体刚性连接。
本发明实施例提供的用于虚拟现实的动作捕捉装置，将光学标记物和惯性传感器进行一体化封装，光学标记物通过连接杆内部的导线与动作捕捉装置壳体内部的光学驱动板进行电连接，驱动光学标记物发光，光学标记物发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息，惯性传感器采集动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定动作捕捉装置的空间姿态。本实施例的动作捕捉装置，可以和外部设备相连接，形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息，或者组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态，经过虚拟现实***的处理，使虚拟场景和现实物体相结合，从而更好地呈现拍摄效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实的动作捕捉装置的结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的动作捕捉装置的平面示意图；
图3为本发明一个实施例提供的动作捕捉装置连接监视器示意图；
图4为本发明一个实施例提供的快装板结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的用于虚拟现实的动作捕捉装置的示意图；如图1所示，该用于虚拟现实的动作捕捉装置可包括：壳体1，至少一根连接杆2和至少一个光学标记物3。
每根连接杆2的第一端与壳体1的内部相导通。每个光学标记物3对应一根连接杆2，每个光学标记物3与对应的连接杆2的第二端相连接，发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息。
动作捕捉装置的平面图如图2所示，结合图1和图2，壳体1还可设置有：
脉冲板11，设置于壳体1内部，将外部输入的直流电压转变为交流电压为动作捕捉装置供电。
惯性传感器12，固定设置于脉冲板上，采集动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定动作捕捉装置的空间姿态。
光学驱动板13，固定设置于脉冲板上，通过连接杆2内部的导线与光学标记物进行电连接，驱动光学标记物发光。
光学标记物3发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息，动作捕捉相机接收该光学信息后发送给虚拟现实***，从而获取到动作捕捉装置的位置信息。惯性传感器12采集动作捕捉装置的动作信息后发送给虚拟现实***，从而获取到动作捕捉装置的空间姿态信息。
本发明光学标记物3的数量为多个即可，具体数量不做限定，其设置位置和角度均可以根据实际需求确定。
光学标记物3为主动发光器件，发射出可以被动作捕捉相机接收到的光。动作捕捉相机接收到发光器件发出的光，从而得到与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息。发光器件发射出的光可以为红外光、可见光或其他波长范围的光。
本实施例中发光器件可以具体为LED发光器件，或者为其他类型的光源。以LED发光器件为例,相应地，光学驱动板13为LED驱动板。连接杆2为中空结构,内部设置有导线,LED发光器件通过连接杆2内部的导线与LED驱动板相连接,LED驱动板驱动LED发光器件,发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息,动作捕捉装置接收到这些光信息后,发送给虚拟现实***,从而获取到动作捕捉装置的位置信息。
惯性传感器12可包括三轴MEMS微加速度计和三轴MEMS微陀螺仪。作为一种选择，惯性传感器12还可包括三轴MEMS磁力计。三轴MEMS微加速度计用于测量惯性传感器12的加速度；三轴MEMS微陀螺仪用于测量惯性传感器12的角速度；三轴MEMS磁力计用于测量地磁方向；三轴MEMS磁力计在这里为可选方案。
惯性传感器12仅包括三轴MEMS微加速度计和三轴MEMS微陀螺仪时，构成六轴惯性传感器。惯性传感器12包括三轴MEMS微加速度计、三轴MEMS微陀螺仪和三轴MEMS磁力计时，则构成九轴惯性传感器。
如果采用六轴惯性传感器的方案，惯性传感器12获取的动作信息包括惯性传感器12的角速度和加速度。如果采用九轴惯性传感器的方案，惯性传感器12不仅能够获取角速度和加速度，还能够获取地磁方向信息。
惯性传感器12采集动作捕捉装置的角速度、加速度、地磁方向信息后，发送给虚拟现实***,以使虚拟现实***确定动作捕捉装置的空间姿态。
光学标记物3和惯性传感器12的设置，使本发明的提供的动作捕捉装置在与外部设备相连接进行拍摄时，可以减少现场跟踪摄像头的数量，从而降低拍摄成本。
在工作时，本申请实施例中的动作捕捉装置通过固定连接件与外部设备相连接。固定连接件设置于壳体1上，固定连接件具体包括连接件和快装板5。其中，连接件具体包括手柄、支架、背负式斯坦尼康、摇臂或轨道车等。
动作捕捉装置通过固定连接件连接外部设备，以形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息，或者组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态。外部设备包括但不限于监视器、摄像机等。
下面以两个具体的例子，对几种情况分别进行说明。
在第一个具体的例子中，动作捕捉装置通过手柄和快装板与监视器相连接，形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息。
动作捕捉装置连接监视器如图3所示，手柄4通过管夹7和铝管6相连接，铝管6固定在快装板5上，监视器8和快装板5相连接。动作捕捉装置固定在快装板5上，从而将动作捕捉装置和监视器8固定一个整体，可以手持手柄4移动监视器和动作捕捉装置，动作捕捉装置的光学标记物3发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息，拍摄场地四周设置动作捕捉相机，接收光学标记物3发送的光学信息后发送给虚拟现实***，从而获取到动作捕捉装置和监视器8的空间位置变化信息，动作捕捉装置的惯性传感器12采集动作捕捉装置的动作信息，发送给虚拟现实***，使虚拟现实***获取到动作捕捉装置和监视器8的姿态信息，监视器8采集虚拟场景信息发送给虚拟现实***，从而形成虚拟摄像机。
其中，快装板5的具体结构如图4所示。快装板5为摄像机的标准快装板，能够实现和多种拍摄设备进行连接，提高了动作捕捉装置连接外部设备时的易用性。
在动作捕捉装置中，连接杆2与壳体1刚性连接，光学标记物3的位置在设定好之后即是固定的，以保证动作捕捉装置在连接外部设备时，和外部设备的相对位置和姿态信息是固定不变的。固定好的动作捕捉装置和外部设备的相对位置和姿态信息存储在虚拟现实***中。
当动作捕捉装置和外部设备相连接时，需要从外部设备所具有的电源上，接出符合所用光源输入标准的电源。可以根据具体情况选择使用逆变器或变压器等电压转换器件进行电压转换后对光源供电，也有可能采用无线空间传输电力的技术实现光源供电。
在另一个具体的例子中，动作捕捉装置通过快装板5与实体摄像机相连接，动作捕捉装置的光学标记物3发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息，拍摄场地四周设置动作捕捉相机，接收光学标记物3发送的光学信息后发送给虚拟现实***，从而获取到动作捕捉装置和实体摄像机的空间位置变化信息，动作捕捉装置的惯性传感器采集动作捕捉装置的动作信息，发送给虚拟现实***，使虚拟现实***获取到动作捕捉装置和实体的姿态信息，从而组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态。
当虚拟摄像机和协同工作摄像机同时进行工作时，动作捕捉装置获取到的空间位置数据和空间姿态数据发送给虚拟现实***后，经过虚拟现实***的处理，使虚拟场景和现实物体相结合，形成虚拟现实从而更好地呈现拍摄效果。
另外，动作捕捉装置还可以通过快装板5和三脚架等支架相连接，或者与背负式斯坦尼康、摇臂或轨道车等相连接，从而获取外部设备的空间位置和空间姿态信息。
作为一种选择，壳体1上还设置有航空插头，与外部电源相连接，控制电路的断开或连接。航空插头和壳体1的连接方式包括端接、焊接、压接、螺钉连接等，具体连接方式可以根据需要进行设定。
作为一种选择，动作捕捉装置还包括通讯模块，设置于壳体的内部，与惯性传感器相连接，获取动作捕捉装置的空间姿态信息通过有线或者无线的方式发送给虚拟现实***。
本发明涉及的动作捕捉装置还可以应用到虚拟碰碰车、虚拟平衡车等应用场景，获取相关位置信息和空间姿态信息发送给虚拟现实***。
本发明实施例提供的用于虚拟现实的动作捕捉装置，将光学标记物和惯性传感器进行一体化封装，光学标记物通过连接杆内部的导线与动作捕捉装置壳体内部的光学驱动板进行电连接，驱动光学标记物发光，光学标记物发送与动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息，惯性传感器采集动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定动作捕捉装置的空间姿态。本实施例的动作捕捉装置，可以和外部设备相连接，形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息，或者组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态，经过虚拟现实***的处理，使虚拟场景和现实物体相结合，从而更好地呈现拍摄效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于虚拟现实的动作捕捉装置，其特征在于，所述装置包括：
壳体；
至少一根连接杆，每根所述连接杆的第一端与所述壳体的内部相导通；
至少一个光学标记物，每个所述光学标记物对应一根所述连接杆，每个所述光学标记物与对应的所述连接杆的第二端相连接，发送与所述动作捕捉装置的空间位置相关的光学信息；
其中，所述壳体还设置有：
脉冲板，设置于所述壳体内部，将外部输入的直流电压转变为交流电压为所述动作捕捉装置供电；
惯性传感器，固定设置于所述脉冲板上，采集所述动作捕捉装置的动作信息，以使虚拟现实***确定所述动作捕捉装置的空间姿态；
光学驱动板，固定设置于所述脉冲板上，通过所述连接杆内部的导线与所述光学标记物进行电连接，驱动所述光学标记物发光。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动作捕捉装置还包括：
固定连接件，设置于所述壳体上，连接外部设备，以形成虚拟摄像机采集虚拟场景信息，或者组成协同工作摄像机获取实体摄像机拍摄信息、实体摄像机的空间位置和空间姿态。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定连接件包括：连接件和快装板；所述连接件和快装板将所述动作捕捉装置和所述外部设备固定连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接件包括：手柄、支架、背负式斯坦尼康、摇臂或轨道车。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述手柄和所述快装板通过铝管和管夹相连接,从而将所述动作捕捉装置和所述外部设备固定连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体上还设置有航空插头，与外部电源相连接，控制电路的断开或连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惯性传感器包括：
三轴MEMS微加速度计，测量所述惯性传感器的加速度；以及
三轴MEMS微陀螺仪，测量所述惯性传感器的角速度；和/或
三轴MEMS磁力计，测量地磁方向。
8.根据权利要求1装置，其特征在于，所述光学驱动板具体为LED驱动板。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动作捕捉装置还包括：
通讯模块，设置于所述壳体的内部，与所述惯性传感器相连接，获取所述动作捕捉装置的空间姿态信息发送给所述虚拟现实***。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接杆与所述壳体刚性连接。
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