湖南影视光学动作捕捉软件成像特点

    3D扫描仪能做什么？【中关村在线3D打印频道原创】三维扫描技术（3D扫描）经历三十多年发展，如今已经应用非常***。影视行业的动作捕捉技术、线上地图的三维测绘技术、数字博物馆的三维重现技术、电商平台产品三维数据展示、个性化产品定制、三维测量等都是广义上的三维扫描技术。这次我们试用和展示的就是用来快速获取三维模型数据的便携工具，确切地说它是一款多功能手持式的3D扫描仪-先临三维EinScanPro2XPlus。快准小***体验先临手持式3D扫描仪2X在先临三维EinScanPro2XPlus这款新产品上市之前，先临在三维数字化建模工具这块已经有了相对完善的产品线和丰富的经验积累，产品包括EinScanSE、SP、Pro、Pro+，以及获得丰富细节和颜色的EinScanDiscovery模块和提升速度的EinScanHDPrime模块，都是为了满足不同类型用户的不同应用场景的需求。先临三维EinScanPro2XPlus将过去积累的经验和技术集成到一款产品上，**提升了用户的友好度，同时两种手持扫描模式，再加上纹理扫描和高速扫描，配合轻量化和人性化的产品，能更好的应对大部分实物数字化的需求。之前，市场上没有一款产品能够完成如此大的使用场景需求覆盖，需要多款不同类型和定位的扫描仪产品来组合。提供新的人机交互手段 表情和动作是人类情绪、愿望的重要表达形式;湖南影视光学动作捕捉软件成像特点

    接收传感器将接收到的信号通过电缆或无线方式传送给处理单元，根据这些信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向。Polhemus和Ascension公司是这类产品生产商的**，其**大特点是使用简单、鲁棒性和实时性好，缺点是对金属物体敏感，金属物引起的电磁场畸变对精度影响大，采样率较低，不利于快速动作的捕捉，线缆式的传感器连接同样对动作表演形成束缚和障碍，不利于复杂动作的表演。惯性式系统图册惯性传感器式动作捕捉系统由姿态传感器、信号***和数据处理系统组成。姿态传感器固定于人体各主要肢体部位，通过蓝牙等无线传输方式将姿态信号传送至数据处理系统，进行运动解算。其中姿态传感器集成了惯性传感器、重力传感器、加速度计、磁感应计、微陀螺仪等元素，得到各部分肢体的姿态信息，再结合骨骼的长度信息和骨骼层级连接关系，计算出关节点的空间位置信息。**性的产品有Xsens、3DSuit等，这类产品主要的优点是便携性强，操作简单，表演空间几乎不受限制，便于进行户外使用，但由于技术原理的局限，缺点也比较明显，一方面传感器本身不能进行空间***定位，通过各部分肢体姿态信息进行积分运算得到的空间位置信息造成不同程度的积分漂移，空间定位不准确。河北科研光学动作捕捉软件二次元偶像比传统的键盘、鼠标更直接方便，不仅可以实现 " 三维鼠标 " 和 " 手势识别 " ;

    计算出关节点的空间位置信息。这类产品主要的优点是便携性强，操作简单，表演空间几乎不受限制，便于进行户外使用，但由于技术原理的局限，缺点也比较明显，一方面传感器本身不能进行空间***定位，通过各部分肢体姿态信息进行积分运算得到的空间位置信息造成不同程度的积分漂移，空间定位不准确；另一方面原理本身基于单脚支撑和地面约束假设，系统无法进行双脚离地的运动定位解算；此外，传感器的自身重量以及线缆连接也会对动作表演形成一定的约束，并且设备成本随捕捉对象数量的增加成倍增长，有些传感器还会受周围环境铁磁体影响精度。光学式光学式动作捕捉系统基于计算机视觉原理，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和**来完成运动捕捉的任务。理论上对于空间中的任意一个点，只要它能同时为两部相机所见，就可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。这类系统采集传感器通常都是光学相机，不同的是目标传感器类型不一，一种是在物体上不额外添加标记，基于二维图像特征或三维形状特征提取的关节信息作为探测目标，这类系统可统称为无标记点式光学动作捕捉系统。

    2016年，全球范围内VR商业化、普及化的浪潮正在向我们走来。VR是一场交互方式的新**，人们正在实现由界面到空间的交互方式变迁，这样的交互极其强调沉浸感，而用户想要获得完全的沉浸感，真正“进入”虚拟世界，动作捕捉系统是必须的，可以说动作捕捉技术是VR产业隐形钥匙。目前动作捕捉系统有惯性式和光学式两大主流技术路线，而光学式又分为标定和非标定两种。那么我们可以将动作捕捉系统分为以下三大主类：基于计算机视觉的动作捕捉系统（光学式非标定）、基于马克点的光学动作捕捉系统（光学式标定）和基于惯性传感器的动作捕捉系统（惯性式）。接下来我们对这三种形式的动作捕捉系统进行简单的解析。1.基于计算机视觉的动作捕捉系统该类动捕系统比较有**性的产品分别有捕捉身体动作的Kinect，捕捉手势的LeapMotion和识别表情及手势的RealSense实感。该类动捕系统基于计算机视觉原理，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和**来进行动作捕捉的技术。理论上对于空间中的任意一个点，只要它能同时为两部相机所见，就可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。还可以把成绩差的运动员的动作捕捉下来，将其与***运动员的动作进行对比分析，从而帮助其训练。

    肢体会遮挡标记点，另外对光学装置的标定工作程序复杂，这些因素都导致精度变低，价格也相对昂贵。基于马克点的光学动作捕捉系统可以实现同时捕捉多目标。但在捕捉多目标时，目标间若产生遮挡，将影响捕捉系统精度甚至会丢失捕捉目标。3.基于惯性传感器的动作捕捉系统**性的产品。基于惯性传感器的动捕系统需要在身体的重要节点佩戴集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，然后通过算法实现动作的捕捉。该系统由惯性器件和数据处理单元组成，数据处理单元利用惯性器件采集到的运动学信息，通过惯性导航原理即可完成运动目标的姿态角度测量。基于惯性传感器的动捕系统采集到的信号量少，便于实时完成姿态**任务，解算得到的姿态信息范围大、灵敏度高、动态性能好，且惯性传感器体积小、便于佩戴、价格低廉。相比于上面提到的两种动作捕捉系统，基于惯性传感器的动作捕捉系统不会受到光照、背景等外界环境的干扰，又克服了摄像机监测区域受限的缺点，并可以实现多目标捕捉。但是由于测量噪声和游走误差等因素的影响，惯性传感器无法长时间地对人体姿态进行精确的**。4.各解决方案对比***。如果在表演者的脸部表情关键点贴上 Marker ，则可以实现表情捕捉，如图 5 所示。大部分表情捕捉都采用光学式。重庆影视光学动作捕捉软件标定

并为**终实现可以理解人类表情、动作的计算机系统和机器人提供了技术基础。湖南影视光学动作捕捉软件成像特点

    动作捕捉相机分辨率直接影响系统成本，通常更高的分辨率意味着更高的设备成本，因此对于大部分追求实用性和性价比的用户来讲，分辨率能够满足自身的需求即可，无需盲目追求**辨率。对于一般的动作捕捉应用来说，捕捉数据用来进行动画制作，其捕捉精度在亚毫米量级已经足够，因为这个量级的误差在动画中人眼是很难分辨的，在分辨率一定、相机视角一定的情况下，决定这个精度的因素主要在于相机工作距离，更直观地说，就是适用场地尺寸大小，捕捉场地越大，***精度越低，当场地大小超过***精度在亚毫米量级的要求时，应该采用更**辨率的动作捕捉相机。以这个精度要求为基准，以常用的动作捕捉60度左右相机视角为例，我们可以得到一个分辨率与适用场地范围的参考对照表：对照表图册动作捕捉相机采集帧率动作捕捉相机采集帧率与通常所说的相机帧率一致，是指单位时间内图像数据采集的次数，单位一般是fps，即帧/秒。相机采集帧率对于动作捕捉来讲具有两大物理意义：一是限定了动作采样频率，动作采样频率**大不超过相机采集帧率（在下面“采样频率”一节会详细阐述）；二是直接决定了运动**算法的有效性，进而决定了动作捕捉的正确率。运动**贯穿动作捕捉的整个过程。湖南影视光学动作捕捉软件成像特点

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。