动作捕捉仪技术之四:光学式运动捕捉

发布网友 发布时间：2024-10-24 09:17

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热心网友 时间：2024-11-04 14:16

光学式运动捕捉技术利用特定光点的监视和跟踪实现对目标的运动捕捉。这种技术主要基于计算机视觉原理。理论上，对于空间中的一个点，如果它能同时被两部相机所见，则可以根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，确定该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中可以获得该点的运动轨迹。 MotionAnalysis公司是该领域内的佼佼者，他们使用6～8个相机环绕表演场地排列，这些相机的视野重叠区域即为表演者的动作范围。为了便于处理，表演者通常穿上单色服装，并在身体的关键部位，如关节、髋部、肘、腕等位置贴上特制的标志或发光点，称为"Marker"。视觉系统识别和处理这些标志，从而确定其在每一瞬间的空间位置，进而得到其运动轨迹。为了提高准确性，相机拍摄速率通常要达到每秒60帧以上。

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。目前大部分表情捕捉都采用光学式。有些光*动捕捉系统不依赖Marker作为识别标志，而是根据目标的侧影提取其运动信息，或者利用有网格的背景简化处理过程等。当前，研究人员正在研究不依赖Marker，而直接应用图像识别、分析技术识别表演者身体关键部位并测量其运动轨迹的技术，预计不久将实现实用化。

光学式运动捕捉的优点包括表演者活动范围大，无电缆、机械装置*，表演者可以自由表演，使用方便。其采样速率较高，满足多数高速运动测量需求。Marker价格便宜，便于扩充。然而，这种方法的缺点是系统价格昂贵，后处理工作量大，对表演场地的光照、反射情况有一定要求，装置定标较为复杂。在复杂运动中，不同部位的Marker可能发生混淆、遮挡，导致错误结果，这可能需要人工干预后处理过程。

动作捕捉仪是为第二次世界大战后，起源于物理治疗、康复领域中，对伤残、截肢、脑瘫、帕金森症患者运动及行为学分析研究，诞生与斯坦福大学神经生物力学实验室，该实验室至今仍是该领域的权威机构。运动捕捉技术与20世纪70年代开始应用于动画制作领域，迪斯尼公司曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。