四川体能光学动作捕捉软件定位技术

    这类产品市场上**典型的品牌是美国MotionAnalysis、及中国的青瞳视觉，其主要优点是技术成熟，精度高、采样率高、动作捕捉准确，表演和使用灵活快捷，Marker点可以很低成本地随意增加和布置，适用范围很广；主要缺点是：***，对捕捉视场内的阳光敏感，阳光在地面形成的光斑可能被误识别为Marker点，造成目标干扰，因此系统一般需要在室内环境下正常工作；第二，Marker点识别容易出错，由于反光式Marker点没有***对应的ID信息，在运动过程中出现遮挡等问题容易造成目标**出错，导致Marker点ID混淆，这种情况通常导致运动捕捉现场实时动画演示效果不好，动作容易错位，并且需要在后处理过程中通过人工干预进行数据修复，工作量大幅增加。不过新一代的青瞳动捕软件以及3DMoCap[7]都植入了先进的智能捕捉技术，具有很强的Marker点自动识别和纠错能力，很大程度上满足了现场实时动画演示的需要，并且**降低了人工干预的工作量，从本质上进一步提升了系统的实用性。系统特点分析/动作捕捉系统编辑不同原理的动作捕捉系统各有优缺点。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。四川体能光学动作捕捉软件定位技术

    在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。X-1st是这类产品的**，其优点是成本低，精度高，采样频率高，但**大的缺点是动作表演不方便，连杆式结构和传感器线缆对表演者动作约束和限制很大，特别是连贯的运动受到阻碍，难以实现真实的动态还原。声学式系统图册声学式动作捕捉系统一般由发送装置、接收系统和处理系统组成。发送装置一般是指超声波发生器，接收系统一般由三个以上的超声探头阵列组成。通过测量声波从一个发送装置到传感器的时间或者相位差，确定到接受传感器的距离，由三个呈三角排列的接收传感器得到的距离信息解算出超声发生器到***的位置和方向。这类产品的典型生产厂家有Logitech、SAC等，其**大优点是成本低，但缺点是精度较差，实时性不高，受噪声和多次反射等因素影响较大。电磁式动作捕捉系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器安置在表演者身体的关键位置，电磁式系统图册随着表演者的动作在电磁场中运动。安徽动画光学动作捕捉软件标定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。

    但考虑欧美人蓝色眼睛的问题，通常会选择绿色作为比较好便于抠图的颜色。图2是根据本实用新型一个实施例的反光标记物结构示意图，该反光标记物包括：上半球201、下半球202、支撑柱203以及底座204等，上半球201与下半球202表面均设置有反光材料，其具有较好的反射红外光的性能，以便动作捕捉系统能准确识别**，上半球201与下半球202的大小可相同也可不同，通过支撑柱203将上下半球固定在底座上。支撑柱203与底座204之间可呈一定角度安装在一起，比如直角或其他角度等，支撑柱203的形状及大小不作限定，上半球201与下半球202之间可以通过螺纹或者卡扣等连接方式连接在一起形成球状，即为反光球，球体直径一般为14mm或19mm等，反光球、支撑柱203以及底座204可以一体注塑形成，也可以各自分开。底座204可以是绿色或蓝色的魔术贴，也可以是双面胶等其他材料，底座204的大小应该尽可能小，避免占据目标对象的面积过大，导致抠图时抠掉目标对象的过多信息，影响真实性。底座204、支撑柱203以及球体的颜色均为绿色或蓝色，方便后续的抠图处理。在另一个实施例中，反光球可以采用绿色或蓝色且透光的绑带直接固定在目标对象上。图3是根据本实用新型实施例的反光标记物应用场景图。

    不同的动作捕捉系统依照的原理不同，系统组成也不尽相同。总体来讲，动作捕捉系统通常由硬件和软件两大部分构成。硬件一般包含信号发射与接收传感器、信号传输设备以及数据处理设备等；软件一般包含系统设置、空间定位定标、运动捕捉以及数据处理等功能模块。信号发射传感器通常位于运动物体的关键部位，例如人体的关节处，持续发出的信号由定位传感器接收后，通过传输设备进入数据处理工作站，在软件中进行运动解算得到连贯的三维运动数据，包括运动目标的三维空间坐标、人体关节的6自由度运动参数等，并生成三维骨骼动作数据，可用于驱动骨骼动画，这就是动作捕捉系统普遍的工作流程。系统分类及简介/动作捕捉系统编辑动作捕捉系统种类较多，一般地按照技术原理可分为：机械式、声学式、电磁式、惯性传感器式、光学式等五大类[1]，其中光学式根据目标特征类型不同又可分为标记点式光学和无标记点式光学两类。近期市场上出现所谓的热能式动作捕捉系统，本质上属于无标记点式光学动作捕捉范畴，只是光学成像传感器主要工作在近红外或红外波段。机械式动作捕捉系统机械式动作捕捉系统图册依靠机械装置来**和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成。准确地**测量参与者的动作，将这些动作实时检测出来，以便将这些数据反馈给显示和控制系统。

    一方面软件需要通过**进行不同目标的识别和区分，另一方面通过**预测可以缩小目标探测区域，有效地提升计算速率和捕捉实时性。一旦**失败，往往动作捕捉数据会出错，严重的会导致丢失关键帧，影响捕捉的实时性。一般地讲，相机帧率越高，**性能越好，即捕捉数据正确率越高（主动式光学系统除外，参见下节）。通常为了实现较好的动作捕捉性能，专业的动作捕捉系统制造商都会进行深入的研究以平衡硬件性能参数来满足使用要求。其中，动作捕捉相机分辨率和采集帧率是比较重要的一对相关参数，简单地说，分辨率越高应该对应越高的采集帧率，因为分辨率增加相当于目标在图像上的运动预测不确定度增加，为保证计算速度，在**搜索窗口不变的情况下，目标逃离**窗口的概率大幅增加造成**失败，解决这个问题**有效的方法就是提高采集帧率，降低运动预测的不确定度，以确保**正确率。专业的动作捕捉相机分辨率与帧率的关系一般应满足如下关系：相机分辨率与帧率的关系图册当系统不能达到足够的采集帧率时，**明显的使用问题是快速运动捕捉能力差，例如对人体进行击打、踢腿等动作捕捉时，运动数据往往会频繁出错，造成无法进行现场动画演示，且**增加数据后处理的工作量。由视觉系统直接识别表演者身体关键部位并测量其运动轨迹的技术，估计将很快投入实用。黑龙江体能光学动作捕捉软件光学原理

体育训练 运动捕捉技术可以捕捉运动员的动作，便于进行量化分析;四川体能光学动作捕捉软件定位技术

    而相机采集次数可能已经进行了几十次，这时动作采样频率远小于相机帧率，这类系统往往标注很高的相机帧率，但实际的动作采样率往往在30fps甚至更低。同步采集时间精度专业的动作捕捉系统，特别是各类光学动作捕捉系统，同步采集的时间精度是另一大重要的硬件参数，其物理意义是能够影响系统定位精度。同步采集时间精度是指系统在获取一个动作关键帧时，各相机曝光时刻间的时间差别，理论上讲在同一个动作关键帧采集时，各相机须在完全相同的时刻同步曝光，才能保证视觉三维测量的准确性，在实际应用中，专业的生产厂商会采用同步控制装置对系统进行精确同步控制，时间同步精度往往在百万分之一秒以上。没有同步控制装置或同步精度低的，直接导致空间定位偏差大，或者频繁出现异常噪声直接影响动作捕捉的数据质量和使用效率。动作捕捉相机配置数量动作捕捉相机配置数量具有重要的物理意义：视觉三维测量原理是特征目标被多个相机同时观测到，才能进行三维重建，当只有一个相机或没有相机观测到该目标时，对目标的重建就会失败，造成数据缺失，这种情况多是由于复杂动作、多人表演或与道具结合的表演过程中的各种遮挡导致。相机数量越多，布置的空间视点越多。四川体能光学动作捕捉软件定位技术

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。