广东影视光学动作捕捉软件光学原理

2月22日，科幻动作视效巨制《阿丽塔：战斗天使》在内地上映。影片根据日本作家木城雪户经典漫画《铳梦》改编，主讲了未来世界中的一个半机械少女阿丽塔断片后从失忆到找回记忆，拥有超凡战斗力的过程。实际上，阿丽塔完全是通过对演员的动作捕捉后进行CG制作的一名角色，通过对饰演阿丽塔的演员罗莎·萨拉查在片场与所有演员一起进行表演、互动的动作捕捉，尽**大可能将阿丽塔在日常生活中的每一个细微的动作与表情都如实记录下来。动作捕捉技术就是将真人表演和计算机技术结合起来，先是借助高科技手段把表演者的动作捕捉下来，然后把其作为电脑中的虚拟角色的运动依据，使虚拟角色的动作和表情能像真人一般自然逼真。***，我们就一起来看看动作捕捉技术的发展历程。初上银幕小试牛刀《***回忆》（1990年）20世纪70年代，一位名叫约翰逊的心理学家提出了动作捕捉技术，该技术**初只运用于医疗事业，进入影视领域后，没想到还起了奇效。1990年，动作捕捉技术在好莱坞大片《***回忆》中露了一手。影片中，男主角（施瓦辛格饰）要通过X光扫描射线来进行动作捕捉。我们知道X光具有很高的穿透能力，能够隔着皮肉******骨骼。其采样速率较高，可以满足多数高速运动测量的需要。Marker 数量可根据实际应用购置添加，便于系统扩充。广东影视光学动作捕捉软件光学原理

    相当于在同一个动作帧中分别针对每个Marker进行逐次曝光，破坏了动作捕捉的Markers检测的同步性，导致运动变形，不利于快速动作的捕捉；第二，由于相机帧率很大部分用于单帧内对不同Marker点的识别，因此有效动作帧采样率较低，这点上也不利于快速运动的捕捉和数据分析；第三，LEDMarker可视角度小(发射角120度左右)，一个捕捉镜头内部通常集成了两个相机近距离采集，这种窄基线结构导致视觉三维测量精度较低，并且在运动过程中由于动作遮挡等问题仍然不可避免地导致频繁的数据缺失，如果为尽量避免遮挡造成的数据缺失，需要成倍增加动作捕捉镜头的数量弥补遮挡盲区问题，设备成本也随之成倍增加；第四，由于时序编码的原理局限，系统可支持的Marker总数有严格限制，在保证足够的采样率前提下，同时采集人数一般不宜超过2人，且Marker点数量越多，单帧逐点曝光时间越长，运动变形越严重。被动式光学系统图册被动式光学动作捕捉系统，也称反射式光学动作捕捉系统，其Marker点通常是一种高亮回归式反光球，粘贴于人体各主要关节部位，由动作捕捉镜头上发出的LED照射光经反光球反射至动捕相机，进行Marker的检测和空间定位。作战光学动作捕捉软件专业技术为了得到准确的运动轨迹，相机应有较高的拍摄速率，一般要达到每秒 60 帧以上。

    本实用新型属于运动捕捉技术领域，尤其涉及一种用于动作捕捉的反光标记物。背景技术：光学动作捕捉技术原理为在运动物体的关键部位设置**器，由动作捕捉系统捕捉**器位置，再经过计算机处理后得到运动物体的三维空间坐标数据。其中，**器是动作捕捉系统的关键部件之一，**器又称为marker点(标记点)、反光球、刚体等，通常使用的是一种涂有高反光材料的反光球，可粘贴于例如人体各主要关节部位，由动作捕捉镜头发出的红外光经反光球反射至动捕相机后，从而进行标记检测和空间定位。动作捕捉技术可以应用在动画制作、步态分析、生物力学、人机工程等领域，例如在动画制作领域，反光球设置在真实演员身上，其反射被照射到的红外光后，动作捕捉系统便可捕捉到真实演员的动作，然后将真实演员抠图出来实现动作还原并渲染至相应的虚拟形象身上便呈现出屏幕上的动画效果。然而，现有技术的反光球一般都是灰色或白色的球形，抠图背景一般为绿色或蓝色，这样在抠图时往往容易留下反光球的形态，从而影响外观真实性。技术实现要素：本实用新型为了解决现有技术中反光球不易抠图从而影响真实性的问题，提供一种用于动作捕捉的反光标记物。为了解决上述问题。

    虚拟现实头盔OculusRift使用的就是红外光学定位技术，只不过稍有区别：它是直接通过头显发射出红外光，由于***上布置了滤波片，因此*能更精确地捕捉到自家设备发出的红外光线。虽然红外技术提供了比较高的定位精度和比较低的延迟率，但是外部设备的布置必然会导致使用学习成本的增加，并且由于摄像头的FOV受限，其无法再太大的活动范围使用（除非增加摄像头的数量）。激光定位：说到激光定位，大家肯定能想起HTCVive的Lighthouse，也就是我们俗称为“光塔”的东西。光塔会在空间中不断发射垂直和水平扫射的激光束，而场景中被检测的物体会安装多个激光感应***，通过计算激光束投射在物体上的角度差，就能得到物体的三维坐标。而物体在空间中的移动会让坐标数据产生实时变化，从而完成动作捕捉信息的获取。以Vive为例，Lighthouse每秒产生大约六次激光束与设备进行交互并获取位置信息。激光定位相比其他定位技术成本较低，并且精度较高，不容易受到遮挡，也不需要特别复杂的数据运算，因此能做到比较强的实时度。可见光定位：这种定位方式类似于红外，但是摄像头不需要发射红外光，而是直接在追踪物体上安装不同颜色的发光设备。将运动捕捉技术用于动画制作，可极大地提高动画制作的水平。

    让动作捕捉演员的先驱AndySerkis可以作为咕噜和其他演员进行互动，随着动作捕捉的发展，现在动捕已经被***地应用于各种影视拍摄中.在中国市场，青瞳视觉作为国产品牌获得了不少国内开发团队的青睐，其产品形成了一系列具有完全自主知识产权的低成本高精度动作捕捉系统，相比其他动辄万元起步每平米的动捕方案，设备显得更为实惠。除此之外还有其他的动作捕捉设备和方案，早在2006-2007年左右，就将定价做到了20%左右。随着近年来的虚拟现实技术的兴起与动捕方案成本的降低，大空间定位和多人协同虚拟现实技术的需求也越来越多，更多的交互需求促进了虚拟现实与动捕方案的结合。在这样的环境下，诸多动捕设备品牌都做了针对虚拟现实开发的适配：青瞳视觉推出了与三星GearVR以及OcculusCV1和DK2的设备适配方案；ManusVR做了可以绑定在HTCVive这种VR头显设备中协同使用的蓝牙手套；青瞳视觉发布了一套虚拟现实商用解决方案——ProjectAlice等等动捕技术分类比较繁杂，从原理上追溯有机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式。现有的主流动捕技术主要包含两大类，一类是光学捕捉，另一类是惯性捕捉。从成本来进行分析的话。ForwardKinematics）进行计算。运动捕捉系统将动作捕捉下来，实时传送给机器人并控制其完成同样的动作。山东光学动作捕捉软件交互定位

给游戏者以一种全新的参与感受，加强游戏的真实感和互动性。广东影视光学动作捕捉软件光学原理

    从技术原理上分主要为机械式、声学式、电磁式和光学式[4]。动作捕捉的原理是测量、**、记录物体或标记点的空间坐标与轨迹，数据经过处理后，驱动虚拟角色运动。动作捕捉设备包括传感器，信号捕捉设备，数据传输设备与数据处理设备。二、动作捕捉技术新特点与新趋势（一）由摄影棚捕捉发展为户外实景动作捕捉在电影工业中，一般动作捕捉都是在摄影棚中完成的。例如2009年上映的电影《阿凡达》（Avatar）制作时，剧组建立有史以来比较大的拍摄与动作捕捉影棚，里面有140个**摄像机，主要采用光学式动捕设备。在摄影棚拍摄与动作捕捉是有缺点的，演员缺乏与实景环境之间的参考与互动，摄影棚与户外完全不同的光学环境，活动范围有限，表演者更希望在实景中拍摄。但户外实景拍摄对动作捕捉技术要求很高，一是要求动捕设备重要是**减少，易于携带，不影响表演。二是光学捕捉系统在实景捕捉中要解决环境光干扰的问题。至2011年，由于技术发展，动捕设备已经很轻巧，不会对表演产生较大影响，并且开发出主动频闪红外光LED标记点新技术，户外实景动作捕捉技术已经成熟，并在多部影片中应用。（二）由单一角色捕捉发展为多角色与多道具捕捉在早期的动作捕捉中，由于受到技术限制。广东影视光学动作捕捉软件光学原理

上海青瞳视觉科技有限公司是一家专注于红外光学位置追踪系统及虚拟现实平台研发的高科技企业，成立于2015年8月，公司位于上海大学科技园内，是国内光学动作捕捉系统生产商之一。公司由一支高素质的研发团队组建，主要成员来自于中科院自动化所、上海交通大学等国内**高校且具有多年研发经验。目前公司具有完全自主知识产权、自行生产的光学动作捕捉设备和软件，成功研发并推出CMTracker动作捕捉、IQFace表情捕捉、VirtualHand手势捕捉、SLAM定位、VRWizard虚拟仿真平台等产品。系统服务于虚拟现实主题乐园，影视，游戏等泛娱乐等文化产业，也可应用于医疗、运动分析、工业仿真、机器人、无人机等领域。在VR和AR技术影响世界科技创新浪潮之际，团队专注于交互方案研究，为客户提供稳定，满意的交互方案。