[發明專利]一種適合水下使用的光學動作捕捉系統

在審

• 申請號: 202010086288.4
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111290196A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京度量科技有限公司
• 主分類號: G03B17/08
• 分類號: G03B17/08;G03B15/05;G03B11/04;G06K9/00;G06K9/20
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提供一種適合水下使用的光學動作捕捉系統，由防水光學動捕鏡頭、鏡頭固定裝置、水密連接線組和控制主機構成；防水光學動捕鏡頭的防水抗壓外殼設有透明防水視窗，其內側設置光學鏡頭；光學鏡頭旁邊設有補光燈及其控制電路板；補光燈板上設有波長在450～600nm之間的光源；防水抗壓外殼內設有成像電路板和主控制板；成像電路板上設有圖像傳感器，圖像傳感器與光學鏡頭后部之間設有濾光片；防水抗壓外殼與鏡頭固定裝置連接實現在水下的固定；水密連接線組通過防水抗壓外殼的水密線孔穿出連接控制主機；水密連接線組包括網絡連接線、電源線和控制線；控制主機一方面接收和處理光學動捕鏡頭的數據，另一方面調控光學動捕鏡頭的捕捉。本發明的系統可在水體中實現高精度快速動作捕捉。

技術領域

本發明屬于數字圖像、機器視覺領域，具體涉及一種動作捕捉系統。

背景技術

光學動作捕捉是近些年來數字圖像、機器視覺應用的出色代表。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或姿態，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物體特征點的監視和跟蹤，由此來進行動作捕捉的技術。理論上講，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。

目前，動作捕捉設備正在越來越廣泛地應用于關乎人們生活和生產的各個行業。對人和物體在運動狀態下的運動數據采集分析需求的增長，使得動作捕捉設備在體育運動技術分析、教學實驗研究、理療康復工程、廣電動畫制作、虛擬現實、人機工效、機械仿生、工業機器人等等諸多領域發揮著越來越重要的作用。

現有的動作捕捉設備主要有光學式、慣性式等。光學動作捕捉形式大體上又可分為主動式和被動式兩種，其中被動式的光學動作捕捉方式以其較高的捕捉精度而被更加廣泛的使用。然而隨著人們生產和生活領域和空間的不斷擴大，各種水下建設項目、水下設備、潛水器、水中體育運動的動作捕捉需求相繼出現，目前不論哪種動作捕捉設備，都無法適應水下的使用環境。其中亟待解決的主要問題包括：水下捕捉過程中，光源在水中的傳播會發生衰減，導致捕捉誤差較大；捕捉設備在水中會因浮力而發生位置變化，導致捕捉數據誤差增加；等等。

鑒于上述背景，有必要提供一種適用于水下動作捕捉的系統，具有足夠的精度和穩定性，以滿足日益增長的水下動作捕捉需求。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種適合水下使用的光學動作捕捉系統，捕捉精度高、壽命長，可以廣泛用于各種水下環境的動作捕捉場景。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

提供一種適合水下使用的光學動作捕捉系統，它由防水光學動捕鏡頭、鏡頭固定裝置、水密連接線組和控制主機構成；

所述的防水光學動捕鏡頭包括防水抗壓外殼，所述防水抗壓外殼至少設有一處透明防水視窗，所述透明防水視窗內側設置光學鏡頭；所述的光學鏡頭前部正對所述透明防水視窗，且旁邊設有補光燈及補光燈控制電路板；所述的補光燈由波長在450～600nm之間的光源構成；

所述防水抗壓外殼內還設有控制成像的成像電路板和控制數據處理、數據同步和供電的主控制板，所述的主控制板分別與所述成像電路板和所述的補光燈控制電路板電連接；所述的成像電路板上設有正對所述光學鏡頭后部的圖像傳感器，所述圖像傳感器與所述光學鏡頭后部之間設有濾光片；

所述防水抗壓外殼外表面兩側對稱地設有安裝固定孔，用于與所述的鏡頭固定裝置連接，實現所述防水光學動捕鏡頭在水下的固定安裝；所述的防水抗壓外殼還設有一處水密線孔，用于所述水密連接線組從所述防水抗壓外殼內部穿出以連接所述控制主機；

所述的鏡頭固定裝置包括能與所述安裝固定孔螺接的支撐底座及螺接組件；