CN212256370U - 光学式运动捕捉*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学式运动捕捉***，包括：运动捕捉设备，包括多个光学标识点和多个运动捕捉相机，每个运动捕捉相机通过每个光学标识点获取目标运动视频信息；每一个标识点设置于不同的目标部位上，且标识点为主动信号发射装置；主动信号发射装置包括：LED灯珠、电源模块、匀光罩和基底；电源模块为LED灯珠供电，匀光罩扣在LED灯珠上，基底用于将LED灯珠安装于目标部位上；三维重建单元，获取目标运动视频信息以及运动捕捉相机标定信息，根据运动捕捉相机标定信息对目标运动视频信息进行三维重建处理，得到标识点的空间坐标；运动捕捉相机标定信息包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数。

Description

光学式运动捕捉***

技术领域

本实用新型属于运动捕捉技术领域，具体涉及一种光学式运动捕捉***。

背景技术

光学运动捕捉技术是一种通过光学传感器采集，并采用计算机视觉原理计算物体的运动轨迹、姿态等空间信息的技术。根据原理不同可以将光学运动捕捉技术分为标记点式和无标记点式两大类。其中，标记点式运动捕捉技术具有高速、高精度、高可靠性的特点，在CG制作、工业测量、手术导航、虚拟现实、体育训练、医疗康复、机器人等领域有广阔的应用空间。

光学标记点是标记点式运动捕捉***硬件中的重要组成部分，其用于标记目标物体，通过对标记的采集和计算获取物体的运动信息。

目前标记点式运动捕捉常用的光学标记点根据形态不同分为二维标记和三维标记两大类。前者为平面标记点，例如圆形标记、二维码标记等，其缺点是空间可视角度小，不利于空间全方位观测；后者为立体标记点，通常为球形标记，其特点是可视角度大，便于空间全方位观测，因此在运动捕捉技术中广为使用。空间球形标记通常为一种反光球，自身不发光，通过反射补光光源的光线进入相机成像，在图像上被记录为高亮的光斑，以便于标记点的识别检测以及后续计算。

平面光学标记由于可视角度较小，空间观测盲区多，因此对于运动捕捉技术来说实用性不强。

常用的球形反光标记解决了可视角度问题，但受限于反光原理，发光亮度有限，在环境光较强的场合，标记的亮度不足以与背景亮度明显区分，导致标记检测失效。这也是该类型运动捕捉***不适用于户外场景的主要原因，限制了***的适用性。另一方面，反光球由于需要在球体表面覆盖反光材料，想要保持良好的球度和稳定性，工艺难度较大，目前常见的该类标记点普遍存在球圆度差、表面不平整或反光亮度不均匀等问题，这些不足导致该技术难以满足高精度测量领域的应用，比如工业测量、手术导航等。

实用新型内容

本实用新型的目的是采用主动发光装置代替被动反光球的主动式光学捕捉标识点。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种光学式运动捕捉***，所述***包括：运动捕捉设备，包括多个光学标识点和多个运动捕捉相机，每个运动捕捉相机通过每个光学标识点获取目标运动视频信息；其中，每一个标识点设置于不同的目标部位上，且标识点为主动信号发射装置；所述主动信号发射装置包括：LED灯珠、电源模块、匀光罩和基底；所述电源模块为LED灯珠供电，所述匀光罩扣在所述LED灯珠上，所述基底用于将所述LED灯珠安装于目标部位上；三维重建单元，获取目标运动视频信息以及运动捕捉相机标定信息，根据所述运动捕捉相机标定信息对所述目标运动视频信息进行三维重建处理，得到所述标识点的空间坐标；其中所述运动捕捉相机标定信息包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数。

更好地，所述电源模块为一个或多个LED灯珠进行供电。

本实用新型的光学式运动捕捉***，采用主动发光装置代替被动反光球的主动式光学捕捉标识点，使传统光学捕捉***可在户外环境也能准确感知到标记点，并且由于红外标识点的亮度可调可增加传统光学捕捉***的感知距离。有效提高动作不***的识别精度、准确度和使用范围。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型光学式运动捕捉方法步骤流程图；

图2为本实用新型光学式运动捕捉***结构框图；

图3为本实用新型主动信号发射装置的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型光学式运动捕捉方法步骤流程图。如图1所示，本实用新型提供一种光学式运动捕捉方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取运动捕捉相机标定信息，包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数；

获取目标运动视频信息，包括：多个运动捕捉相机获取的光学标识点标记的目标部位运动状况；

根据所述运动捕捉相机标定信息对所述目标运动视频信息进行三维重建处理，得到所述标识点的空间坐标。

图2为本实用新型光学式运动捕捉***结构框图，图3为本实用新型主动信号发射装置的结构示意图。如图2并参考图3所示，本实用新型提供一种光学式运动捕捉***，所述***包括：

运动捕捉设备，包括多个光学标识点1和多个运动捕捉相机2，每个运动捕捉相机通过每个光学标识点获取目标运动视频信息；

其中，每一个标识点设置于不同的目标部位上，且标识点为主动信号发射装置；如图3所示，所述主动信号发射装置包括：LED灯珠12、电源模块13、匀光罩11以及基底14。其中，所述电源模块13为一个或多个LED灯珠11进行供电。所述基底14用于将LED灯珠11布置/安装于目标部位表面，如魔术贴。

三维重建单元3，获取目标运动视频信息以及运动捕捉相机标定信息，根据所述运动捕捉相机标定信息对所述目标运动视频信息进行三维重建处理，得到所述标识点的空间坐标；

其中所述运动捕捉相机标定信息包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数。

需要说明的是，所述LED灯珠为一种大功率LED灯珠，如，功率3w。功率越大，标记点亮度越高，在光环境中的可分离度越高，在满足标记点在相机中成像达到一定亮度阈值的前提下，可以通过减小光圈或降低快门等方法降低背景的成像亮度，从而增强光学标记在图像中的辨识度。

电源模块，可适配一定范围内的输入电压，如5～32v，可在一定范围内调节输出电压(如0.8～30v)、电流(如0～5A)。电源模块是一种小/微型便携式电源，可以是纽扣电池，用于给单体LED灯珠供电，也可以是一种大容量移动电源，用于给多个LED灯珠同时供电。

具体工作原理：

设置于目标上的主动信号发射装置，发射出可见光，多个运动捕捉相机对该可见光进行捕捉，以获取目标运动视频信息，并传送到三维重建单元。所述三维重建单元根据运动捕捉相机标定信息(包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数)，对目标运动视频进行处理，当至少有两个运动捕捉相机从不同视角观测到同一个标识点时，标识点在图像中呈现为高亮的圆形斑点，提取圆斑中心，利用立体视觉三角测量原理即可求取该标识点中心的空间坐标；当图像中存在多个标识点时，根据对极约束原理，例如：图像A中的标识点a在B图中的同名点必然在其极线上，距离极线最近且满足给定距离阈值的点即为a在B图中的同名点，从而获得不同图像中的同名标识点对。

得到目标物体上各标识点的空间坐标后，即可输出至多种动画制作软件(如Motionbuilder等)绑定动画角色模型实现动作驱动。

本实用新型还提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行光学式运动捕捉方法。

本实用新型还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行光学式运动捕捉方法。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

Claims (2)

1.一种光学式运动捕捉***，其特征在于，所述***包括：

运动捕捉设备，包括多个光学标识点和多个运动捕捉相机，每个运动捕捉相机通过每个光学标识点获取目标运动视频信息；

其中，每一个标识点设置于不同的目标部位上，且标识点为主动信号发射装置；所述主动信号发射装置包括：LED灯珠、电源模块、匀光罩和基底；所述电源模块为LED灯珠供电，所述匀光罩扣在所述LED灯珠上，所述基底用于将所述LED灯珠安装于目标部位上；

三维重建单元，获取目标运动视频信息以及运动捕捉相机标定信息，根据所述运动捕捉相机标定信息对所述目标运动视频信息进行三维重建处理，得到运动捕捉所述标识点的空间坐标；

其中所述运动捕捉相机标定信息包括：镜头焦距、成像中心、倾斜因子以及畸变参数。

2.如权利要求1所述的光学式运动捕捉***，其特征在于，所述电源模块为一个或多个LED灯珠进行供电。

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