[實用新型]用于物體定位與姿態分析的多色主動光源

有效

• 申請號: 201720559629.9
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN206833463U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 賈岳杭
• 申請（專利權）人: 賈岳杭
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司13100
• 代理人: 李志民,董金國

技術領域

本實用新型涉及光學動作捕捉技術領域，具體涉及一種用于物體定位與姿態分析的多色主動光源。

背景技術

動作捕捉是實時地準確測量、記錄物體在真實三維空間中的運動軌跡與姿態，并在虛擬三維空間中重建運動物體每一時刻運動狀態的技術。光學式動作捕捉是基于計算機視覺原理，由多個高速相機從不同角度對目標特征點的監視和跟蹤來進行動作捕捉的技術。理論上對于空間中的任意一個點，只要它能同時為兩部相機所見，就可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當相機以足夠高的速率連續拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。這類系統的采集傳感器通常都是光學相機，不同的是目標傳感器類型不一，一種是在物體上不額外添加標記，基于二維圖像特征或三維形狀特征提取的關節信息作為探測目標，這類系統可統稱為無標記點式光學動作捕捉系統；另一種是在物體上粘貼標記點作為目標傳感器，這類系統稱為標記點式光學動作捕捉。

由主動光源參與的標記點式光學動作捕捉系統，在工作時需要將主動光源黏貼至被采集物體表面，作為光學標識點(Markers)，多個動作捕捉相機從不同角度實時探測Marker點，數據實時傳輸至數據處理工作站，根據三角測量原理(Triangulation)，通過多個相機成像面上的Marker點的二維坐標，計算Marker點的空間三維坐標。以上為光學動作捕捉系統對物體進行定位的基本原理。光學動作捕捉系統對于物體姿態的識別，一般可采用幾何相似的基本原理實現。如果兩個物體各點之間存在一一對應的關系，且對應點之間的距離之比對所有可能的點對都不變(等于同一個常數)，則稱這兩個物體是幾何相似的。主動光源是指可以自己發光的物體，如太陽、燈光、火焰等都是主動光源。現有的應用于光學式動作捕捉系統的主動光源均為單色主動光源，存在以下弊端：

1.在多人互動時，需要給每一個標記點或光學動作捕捉對象分配一種單色主動光源的顏色，該顏色應當與背景具有較大差異，且不同標記點或光學動作捕捉對象所分配的顏色也應當具有較大差異，以避免混淆以及由于干擾而產生的顏色漂移。實際應用中，背景顏色和背景光源十分復雜，并不容易找到滿足上述條件的多個單一顏色；

2.單色主動光源僅能滿足三維定位的需要，不能實現針對姿態的識別。

實用新型內容

本申請提供一種用于物體定位與姿態分析的多色主動光源，能夠作為三維空間中運動的人物或物體的光學標識點，為標記點或光學動作捕捉對象設置不少于兩種顏色的特征，方便光學式動作捕捉系統對其進行定位和姿態分析。

本申請的技術方案如下：

一種用于物體定位與姿態分析的多色主動光源,包括基礎光區域和特征光區域；所述基礎光區域和特征光區域的設置使得，在三維空間中任意一個不與所述多色主動光源交叉的投影平面上，均能呈現出所述多色主動光源上的至少一個基本光區域與至少一個特征光區域；所述基礎光區域和特征光區域的發光顏色不同。

進一步的，特征光區域和基礎光區域由有色發光電子元器件與無色漫射透光外殼組成，或，由白色發光電子元器件與有色漫射透光外殼組成。

進一步的，所述特征光區域附著在基本光區域表面，或，所述特征光區域和基本光區域組合成為封閉表面，或，所述特征光區域與基本光區域相互獨立。

進一步的，所述主動光源還包括慣性傳感器模塊、無線數據傳輸模塊、發光電子元器件控制器和電池；所述慣性傳感器模塊采集所述主動光源的姿態數據，并通過所述無線數據傳輸模塊將姿態數據傳輸至光學動作捕捉系統；所述無線數據傳輸模塊接收光學動作捕捉系統發來的發光顏色控制信號并將所述發光顏色控制信號傳輸至發光電子元器件控制器；所述發光電子元器件控制器根據接收到的發光顏色控制信號控制發光電子元器件的發光顏色；所述電池分別向發光電子元器件、發光電子元器件控制器、慣性傳感器模塊與無線數據傳輸模塊供電。

依據上述實施例的多色主動光源，由于該主動光源設置有發光顏色不同的基礎光區域和特征光區域，使得該主動光源具有相較于單色光源更為復雜的特征，便于光學捕捉系統對其進行識別。在多人互動時，需要給每一個標記點或光學動作捕捉對象設置一組基礎光顏色和特征光顏色，以形成唯一代表該標記點或光學動作捕捉對象的多色主動光源。組合顏色的多色主動光源不僅具有更為顯著的特征，而且相較于單色光源其更不容易受到背景光線的干擾和影響，辨識度得到提升。另外，由于在多色主動光源內設置慣性傳感器，使得利用單個多色主動光源即可完成對姿態的識別。

附圖說明

圖1為實施例一中多色主動光源的投影及結構示意圖；