[發明專利]基于虛擬現實的全身動作捕捉方法和系統

有效

• 申請號: 201811647445.3
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109782911B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 戴恩波;劉道兵;黃云龍;韋宇煒
• 申請（專利權）人: 廣州嘉影軟件有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 顏春艷

1.一種基于虛擬現實的全身動作捕捉方法，其特征在于，包括：

通過Kinect獲得包括各個關節點原始坐標在內的人體姿態數據；

進行空間坐標計算出各個關節的旋轉角度；

將各個關節的旋轉角度映射到人物模型上；

通過LeapMotion獲取手掌及各個手指的位置數據；

將LeapMotion獲取的手掌及各個手指的位置數據進行空間坐標轉換處理，獲得Kinect識別空間下手掌及各個手指的位置數據；

將LeapMotion手掌位置重置于Kinect識別空間下的手掌位置，計算手指關節旋轉角度；

將手指關節旋轉角度映射到人物模型的手指；

將場景攝像機放置于人物模型眼睛部位的位置，通過虛擬現實頭顯來控制攝像機的旋轉，進行虛擬現實環境下的全身動作捕捉；

進行空間坐標計算出各個關節的旋轉角度包括：

根據以下坐標換算公式將各個關節點原始坐標從Kinect空間坐標系轉換為Unity世界空間坐標系：

P_world＝M_k2wP_kinect

其中，P_world表示Unity世界空間下的坐標，M_k2w表示從Kinect空間到Unity世界空間的轉換矩陣，P_kinect表示Kinect空間下的坐標，H表示Kinect傳感器的高度，A表示Kinect傳感器的角度；

對獲得的關節點在Unity世界的世界坐標，按以下公式通過相鄰關節點之間相減獲得關節方向：

dir＝P_j-P_jParent

其中，dir表示方向，P_j表示關節點的世界坐標，P_jParent表示父關節點的世界坐標；

根據關節方向計算獲得用于將關節的旋轉角度運用于人體模型的關節四元數。

2.如權利要求1所述基于虛擬現實的全身動作捕捉方法，其特征在于，將各個關節的旋轉角度映射到人物模型上包括：

將關節四元數賦予人物模型的關節角度完成關節的旋轉角度到人物模型的映射。

3.如權利要求2所述基于虛擬現實的全身動作捕捉方法，其特征在于，將LeapMotion獲取的手掌及各個手指的位置數據進行空間坐標轉換處理，獲得Kinect識別空間下手掌及各個手指的位置數據包括：

根據以下公式將LeapMotion獲取的手掌及各個手指的位置數據進行空間坐標轉換處理，獲得Kinect識別空間下手掌及各個手指的位置數據：

P_world＝M_l2wP_leapmotion

其中，M_l2w表示從LeapMotion空間到Kinect正前方向世界空間的轉換矩陣，P_leapmotion表示LeapMotion空間下的坐標。

4.如權利要求3所述基于虛擬現實的全身動作捕捉方法，其特征在于，將場景攝像機放置于人物模型眼睛部位的位置，通過虛擬現實頭顯來控制攝像機的旋轉，進行虛擬現實環境下的全身動作捕捉包括：

在初始化階段，將場景攝像機放置于人物模型眼睛部位的位置，將攝像機的位置與人物模型眼睛部位的位置進行相減，得到偏移值；

按照以下公式確定攝像機位置：

攝像機位置＝人物模型眼睛部位的位置+偏移值

通過虛擬現實頭顯根據攝像機位置來控制攝像機的旋轉，進行虛擬現實環境下的全身動作捕捉。