慣性動作捕捉裝置的發展和原理初步介紹

2021-08-06 03:04:46 字數 1186 閱讀 4762

隨著人機互動技術的不斷發展,人與計算機的自然的、多模態的互動技術已經進入白熱化的階段,而動作捕捉技術作為人機互動的乙個重要分支,近幾年,發展迅速。動作捕捉系統就是通過對人體或其他物體運動姿態和位置的檢測和記錄,將這些資訊轉換成數位化的抽象模型,表達不同時刻目標所處的姿態。運動捕捉系統已廣泛應用在運動分析、模型編碼、虛擬實境、動畫製作、智慧型監控系統、遊戲製作等領域。比如,在互動式遊戲中,使遊戲者的各種動作能夠驅動遊戲環境中虛擬角色的動作,為遊戲者帶來一種全新的參與體驗,同時加強了遊戲的真實感和互動性;在動畫製作上,運動捕捉技術極大地提高動畫和遊戲製作的開發效率和開發水平,並降低其開發成本。在體育訓練上,運動捕捉技術可以捕捉運動員在運動過程中的位移、速度、加速度、力以及肌電訊號等量化資訊,結合機器學習技術和人體生物力學原理,可以從量化角度去分析運動員的動作並提出科學的改進方法。因此應用於人體的動作捕捉技術具有廣闊的應用前景和巨大的商用價值。

運動捕捉從工作原理上,主要分為微感測器mems式、電磁式、光學式、機械電動式和聲學式等。傳統的光學式由多個攝像機和標誌點或發光點組成。攝像機己知座標,標誌點被貼附在捕捉物件身體的關鍵部位,通過比較和分析攝像機捕捉得到的影象資料計算標誌點的空間位置。隨著計算機視覺技術的發展,完全可以應用影象識別、分析技術,由視覺系統直接識別表演者身體關鍵部位並測量其運動軌跡。現在主流的動捕裝置是光學式和微感測器mems式。光學式的動作捕捉系統是目前對使用者限制最小的運動捕捉方法,其捕捉的範圍大,使用方便,速度快,資料延遲小,能做到實時捕捉。但是系統後處理包括的識別、跟蹤、空間座標的計算工作量較大,而且裝置昂貴,對光學條件要求苛刻,並且對於遮擋狀態捕捉效果差。微感測器mems式動捕裝置可以克服光線明暗影響的不足,裝置的成本低,精度較高,有利於實時測量,也可以支援多個物件的同時捕捉。下面,我們主要介紹一下基於微感測器的慣性動作捕捉技術。

基於微感測器的慣性動作捕捉裝置的測量裝置,主要由幾個測量節點組成,每個測量節點都有九軸的慣性測量單元,會返回在運動過程中的角速度、加速度和磁力計的測量資訊。陀螺儀可以測量節點相對於本體座標系的三軸轉動角速率,在己知初始狀態的條件下,可以得到剛體目前的姿態。但是目前大部分系統使用的陀螺儀感測器為晶元,有零偏誤差,長時間積分會導致完全偏離失準。而應用加速度和地磁感測器,進行角度計算的方法會受到高頻雜訊的影響,例如由於線性運動而導致的對重力加速度的測量誤差。我們利用kalman filter技術,對多感測器資料進行融合,利用零速度檢測進行濾波矯正。卡爾曼濾波器是目前研究用得最多的姿態濾波演算法。卡爾曼濾波器的廣泛使用,是由於它有成熟的理論支援和有效性。

bip動作捕捉 Mocap動作捕捉系列

貨物名稱 參考型號規格或配置技術引數計量 單位數量 備註動作捕捉開 發版軟體系統功能 支援跟主流三維軟體的捕捉,如 3ds max maya motionbuilder xsic4d poser daz3d 等。支援 biped cat骨骼捕捉,支援bone 骨骼 maya humanik 骨骼。支...

kinect動作捕捉

kinect是微軟在2009年6月2日的 e3大展上,正式公布的 xbox360 體感周邊外設。它是一種3d體感攝影機 開發代號 project natal 同時它匯入了即時動態捕捉 影像辨識 麥克風輸入 語音辨識 社群互動等功能。玩家可以通過這項技術在遊戲中開車 與其他玩家互動 通過網際網路與其他...

三維姿態捕捉 什麼是動作捕捉?

動作捕捉?什麼是動作捕捉?字面意思可以直觀地理解為通過各種技術手段記錄被觀察物件 人或物,或是動物 的動作,並做有效的處理。從專業角度來看,動作捕捉是一項能夠實時地準確測量 記錄運動物體在實際三維空間中的各類運動軌跡和姿態,並在虛擬三維空間中重構這個物體每個時刻運動狀態的高新技術。既然是一項技術,那...