[發明專利]一種用于光學運動捕捉的球體布點方法及捕捉球、系統

有效

• 申請號: 201810322184.1
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108830132B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 王越;長坂友裕;許秋子
• 申請（專利權）人: 深圳市瑞立視多媒體科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 胥強;彭家恩

一種用于光學運動捕捉的球體布點方法及捕捉球、系統，由于采用了預先確定的圖形組合劃分球體的表面，使得球體表面呈現均勻化的圖形分布狀態，利于在各個幾何圖像的頂點或者邊中心點處設定球體的反光標記點，以形成可用于光學捕捉的捕捉球。由于利用球體布點方法所得到的捕捉球具備布點均勻、反光標記點間距離差異小的優點，使得運用光學捕捉系統對捕捉球進行運動姿態識別時，利于系統快速地捕捉到捕捉球上的反光標記點，利于系統根據反光標記點的位移變化識別得到捕捉球的運動姿態信息。同時，對于本申請提供的采用球體布點方式獲得的捕捉球，只需要捕捉球體上較少匹配點的情形下即可對捕捉球進行運動姿態識別，減小系統計算量，為實際應用帶來便利。

技術領域

本發明涉及光學運動捕捉技術領域，具體涉及一種用于光學運動捕捉的球體布點方法及捕捉球、系統。

背景技術

在現有的光學運動捕捉系統中，一般通過捕捉反光標記(marker，是指表面覆蓋有特殊反光材料的標記物，常見的形狀有球形和半球形等，常用于運動對象的捕捉)的運動軌跡以實現目標對象的運動姿態識別與軌跡跟蹤。通常情況下會將捕捉對象上已配置的多個反光標記組成一個可以捕捉的剛體(這里的剛體是指剛體是指在運動中和受力作用后形狀和大小不變且內部各點的相對位置不變的物體，是一種理想的模型)，每個反光標記則對應捕捉對象上的某個目標部位。在進行捕捉對象的跟蹤時，主要通過識別捕捉對象上的不同剛體以區分捕捉對象的不同目標部位。這種方式能夠很好地識別大多數目標對象的運動姿態，比如人體的手部頭部、游戲中的各種仿真道具等。然而，捕捉有些運動方式不固定的諸如球類的目標物體，這種方式是行不通的，因為捕捉對象在空間中存在各個方向上隨意運動性質，其運動方向無法控制，各個部位都可能會與接觸面發生碰撞，此時將對剛體造成損壞。

目前，多通過在球的表面貼一些反光貼紙的做法來將捕捉球變成一個可捕捉的剛體，以此識別球的運動姿態，達到對捕捉球的軌跡跟蹤效果。這種方式存在以下缺點：

(1)以剛體方式對捕捉球進行識別時，由于捕捉球上貼有很多反光貼紙以配置出大量的反光標記，為全面地識別捕捉球的運動姿態，在后期的姿態識別以及軌跡跟蹤過程中，要遍歷每個反光標記的三維坐標，計算量龐大，將極大地影響捕捉球的實時運動姿態識別和軌跡跟蹤效果。

(2)捕捉球的自身結構具有大小區別，直徑比較大的球在運動過程中會對反光貼紙造成不可預測的遮擋，從而影響捕捉過程，帶來較差的運動姿態識別效果。

發明內容

有鑒于此，本發明主要解決的技術問題是如何配置捕捉球上的反光標記點，以增強后期姿態識別和軌跡跟蹤過程中的實時運動姿態識別和軌跡跟蹤的效果。

根據第一方面，本申請提供了一種用于光學運動捕捉的球體布點方法，包括以下步驟：

將所述球體表面劃分成多個子區域；

在所述多個子區域內布置反光標記點，以使得任意兩個反光標記點之間的距離值分布集中，所述反光標記點用于對所述球體進行光學運動捕捉。

所述將所述球體表面劃分成多個子區域，包括：根據所述球體的尺寸，將所述球體表面劃分為第一數量的第一幾何圖形和第二數量的第二幾何圖形的圖形組合。

所述第一幾何圖形為正六邊形，所述第二幾何圖形為正五邊形，所述正六邊形和正五邊形的邊長相等。

所述第一數量為二十，第二數量為十二。

根據所述球體的尺寸，將所述球體表面劃分為第一數量的第一幾何形和第二數量的第二幾何圖形，包括：根據球體的直徑或半徑，計算球體的表面積；根據所述圖形組合的總面積等于球體的表面積，計算所述正六邊形和所述正五邊形的邊長。

所述在所述多個子區域內布置反光標記點，包括：

在所述球體表面的“赤道線”上確定一個基準點，將該基準點作為第一個所述正六邊形的中心點，以確定第一個所述正六邊形的位置區域；