[發(fā)明專利]獲取運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00803619.5
• 申請(qǐng)日: 2000-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN1340170A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃炳翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃炳翼
• 主分類號(hào): G06F7/548
• 分類號(hào): G06F7/548
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 于靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的獲取，特別是涉及一種運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的獲取方法，其中利用顏色標(biāo)記來捕獲人或動(dòng)物的行動(dòng)，并且可以在所捕獲動(dòng)作的基礎(chǔ)上產(chǎn)生三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

背景技術(shù)

隨著動(dòng)畫和游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了集中興趣于能產(chǎn)生自然運(yùn)動(dòng)的技術(shù)的三維建模、繪制和仿真技術(shù)。

為了適應(yīng)這種興趣，已經(jīng)提出了一種運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)，該技術(shù)能夠直接捕捉人的動(dòng)作，用數(shù)字表示這些動(dòng)作，把結(jié)果運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，并在所輸入運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上移動(dòng)一個(gè)角色，等等。

在這種運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)中，最重要的是快速獲取有關(guān)自然身體運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。

多數(shù)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)適用于將標(biāo)記或傳感器加到人的身體上，分析傳感器輸出的數(shù)據(jù)或由相機(jī)拍攝的標(biāo)記圖像，并根據(jù)分析的結(jié)果計(jì)算相應(yīng)人體關(guān)節(jié)的位置和方位。

這樣的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)，根據(jù)所用標(biāo)記或傳感器的操作類型，可以分為四類，即聲學(xué)型、機(jī)械型、磁學(xué)型和光學(xué)型。其中，磁學(xué)型和光學(xué)型系統(tǒng)是現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)用最廣泛的兩種系統(tǒng)。

以上不同類型的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)有以下的特征和問題。

聲學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)包括多個(gè)聲學(xué)傳感器和三個(gè)聲學(xué)接收器。所述聲學(xué)傳感器設(shè)置在運(yùn)動(dòng)者的相應(yīng)關(guān)節(jié)以連續(xù)產(chǎn)生聲波，所述聲學(xué)接收器與所述聲學(xué)傳感器分開放置，以接收所述聲學(xué)傳感器產(chǎn)生的聲波。這種運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)適用于通過利用所述聲學(xué)接收器收到所述聲學(xué)傳感器產(chǎn)生的聲波所需時(shí)間計(jì)算傳感器和接收器之間的距離。在三維空間中，每一個(gè)傳感器的位置是用三個(gè)接收器分別計(jì)算出的值在三角測(cè)量原理的基礎(chǔ)上得到的。這種聲學(xué)型系統(tǒng)的弊端在于，采樣頻率低，同時(shí)可使用的聲音發(fā)生器的數(shù)量很小。而且，運(yùn)動(dòng)者的動(dòng)作可能因?yàn)樗鰝鞲衅鞯捏w積太大而變得不自然。此外，聲學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)因?yàn)槁曇粞b置的特征而受到聲音反射的極大影響。

機(jī)械型的運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)包括一個(gè)電位器與滑尺的組合來測(cè)量一個(gè)運(yùn)動(dòng)者關(guān)節(jié)的動(dòng)作。因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)沒有接收器，所以它可以提供一種不受任何環(huán)境干擾和影響的絕對(duì)測(cè)量裝置。因此，與聲學(xué)型的系統(tǒng)相比，機(jī)械型的系統(tǒng)幾乎不需要初始標(biāo)定，也不需要昂貴的播音設(shè)備。進(jìn)而言之，與其他類型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)比較，機(jī)械型系統(tǒng)成本低，并且有很高的采樣頻率。然而，機(jī)械型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)有一個(gè)缺點(diǎn)，就是運(yùn)動(dòng)者的動(dòng)作將因?yàn)榧釉谄渖系臋C(jī)械元件而變得不自然。此外，機(jī)械型系統(tǒng)的測(cè)量精度取決于機(jī)械元件安裝在運(yùn)動(dòng)者相應(yīng)關(guān)節(jié)上的位置有多精確。

磁學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)包括多個(gè)安裝在運(yùn)動(dòng)者相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳感器以檢測(cè)磁場(chǎng)。當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)者圍繞一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器移動(dòng)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的變化，然后將此變化轉(zhuǎn)換成空間數(shù)值以進(jìn)行動(dòng)作的測(cè)量。所述傳感器，磁場(chǎng)發(fā)生器和系統(tǒng)實(shí)體通過線纜或者，最近也應(yīng)用無線，連接起來。磁學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)低，有很好的性價(jià)比，而且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。然而，當(dāng)所述傳感器是有線型時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)者就只能在由其身上傳感器所引出的連接線纜限制的區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，這就使得運(yùn)動(dòng)者很難自然地表達(dá)出他或她的復(fù)雜和快速的動(dòng)作。對(duì)于一個(gè)用無線發(fā)送器代替線纜的無線系統(tǒng)，因?yàn)榘仓迷谶\(yùn)動(dòng)者身上的發(fā)送器體積很大，所以運(yùn)動(dòng)者也不能自然地運(yùn)動(dòng)。再者，所述運(yùn)動(dòng)者必須在限制的區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，因?yàn)樗蛩仨毐３衷诖艌?chǎng)范圍內(nèi)。

光學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)包括多個(gè)相應(yīng)安裝在運(yùn)動(dòng)者主要關(guān)節(jié)上的反射標(biāo)志用以反射紅外線，還包括多個(gè)相機(jī)，每個(gè)相機(jī)都裝有3到16個(gè)紅外濾光鏡。所述相機(jī)用以產(chǎn)生所述反射標(biāo)志圖像的二維坐標(biāo)。一個(gè)專用的程序用來分析由相機(jī)捕捉到的二維坐標(biāo)并把它們轉(zhuǎn)換成三維立體坐標(biāo)作為分析的結(jié)果。這種傳統(tǒng)的光學(xué)型運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于其強(qiáng)調(diào)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的逼真表現(xiàn)，于是就需要大量的數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的高品質(zhì)的計(jì)算機(jī)。

發(fā)明目的和技術(shù)方案

因而，本發(fā)明鑒于上述問題而產(chǎn)生，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種獲取運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的方法，其能夠通過只抽取和處理隨運(yùn)動(dòng)變化的坐標(biāo)值來處理數(shù)量較少的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種獲取運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的方法，其能夠很簡單方便地對(duì)運(yùn)動(dòng)的捕獲進(jìn)行初始標(biāo)定。

本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一處獲取運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的方法，其中所需處理的數(shù)據(jù)數(shù)量很小，只需廉價(jià)的個(gè)人計(jì)算機(jī)，攝放像機(jī)和USB相機(jī)，無需復(fù)雜和昂貴的外設(shè)，從而可以實(shí)現(xiàn)一種低成本，高效率的系統(tǒng)。

本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種獲取運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的方法，其中運(yùn)動(dòng)者和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間沒有線纜連接，因而有可能方便地抽取運(yùn)動(dòng)者的動(dòng)作，包括劇烈的動(dòng)作。