动作捕捉浅析二光学动作捕捉中英文资料.docx

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动作捕捉浅析二光学动作捕捉中英文资料

动作捕捉浅析

（一）——光学动作捕捉

一、光学式：

光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。

目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。

从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，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；

二、资料

中文资料：

PS光学式人体运动捕捉系统是目前光学式当中的价格最便宜，性能最好的系统。

目前它具有世界上性能价格比最高的特点，被广泛应用于游戏制作、步态分析，运动医学及康复治疗，运动分析，人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等领域。

客户为大学，科研单位，体育研究所，实验室等。

和机械电子式动作捕捉系统有很大的区别。

一元硬币大小的发光二极管，依靠这些主动方式的发光二极管可以快速，高精度，方便的获取人体各个部位的运动数据。

不同于被动式的光学反射标志。

PS系统的主要特点

◆独特性

能够实时获取多达120个LED主动方式标志点的运动轨迹。

相比传统的被动方式标志点的光学运动捕捉系统，具有许多良好的性能。

采用具有发明专利权的主动式LED标志，每个标志是唯一的，因此很好的解决了运动标志点的错位问题。

即使某一个标志点LED脱落，系统依然会识别。

◆高精度

3600x3600像素（1296万像素）。

通过使用“子像素“技术，系统的像素数可达到30000x30000像素。

◆高速度

采集数据的速度为480次/每秒。

PS系统可以同时采集120个LED标志点的数据。

◆实时性

大部分运动轨迹跟踪系统都存在延迟问题。

因为需要进行数据的过滤处理，消除不规则数据等。

但是PS由于采用主动式LED标识，轨迹数据不存在噪音，因此不需要进行任何数据再处理。

◆高性价比

通常12个摄像头的光学系统的价格是25万美金，有的甚至60万美金。

PS系统的价格远远低于这些系统。

PS硬件构成

◆计算机工作站

计算机工作站

该计算机工作站能够采集1到24个摄像机的数据，并且能够获取每秒钟480回的空间位置数据。

物理尺寸（厘米）：

32.3x22.2x21.6

重量（公斤）：

5.6

发光二极管基站

和计算机工作站同步控制发光二极管，频率为2.4GH。

该基站能够向外输出时间同步信号。

比如：

GEN-LOCK和IRIG-B。

物理尺寸（厘米）：

12.7x7.6x3.0

重量（公斤）：

0.16

脉冲摄像机

3600x3600像素（1296万像素）

16位动态范围的行扫描

30000x30000子像素

480次扫描/每秒

物理尺寸（厘米）：

10.8x19.3x7.6

重量（公斤）：

0.08

发光二极管控制器

1到64个发光二极管的控制器，自备电源，连续工作时间可达2到4个小时，最长可达8个小时。

标准动作捕捉系统需要使用4个控制器。

物理尺寸（厘米）：

12.7x6.9x2.1

重量（公斤）：

0.1

发光二极管

发光频率为30到480Hz,红色发光二极管。

客户可选择红色，蓝色，或者黄色。

物理尺寸（厘米）：

2.0x1.4x0.3

重量（公斤）：

0.006

英文资料：

OpticalMotionCapture

YiannisAloimonosandGutembergGuerra-Filho

ComputerVisionLaboratory

CenterforAutomationResearch

InstituteforAdvancedComputerStudies

DepartmentofComputerScience

UniversityofMaryland

CollegePark,Maryland20742-3275,USA

MotioncaptureistheprocessofrecordingreallifemovementofasubjectassequencesofCartesiancoordinatesin3Dspace.Opticalmotioncapture（OMC）usescamerastoreconstructthebodypostureoftheperformer.Oneapproachemploysasetofmultiplesynchronizedcamerastocapturemarkersplacedinstrategiclocationsonthebody.Amotioncapturesystemhasapplicationsincomputergraphicsforcharacteranimation,invirtualrealityforhumancontrol-interface,andinvideogamesforrealisticsimulationofhumanmotion.Inthistutorial,wediscussthetheoreticalandempiricalaspectsofanopticalmotioncapturesystem.Basically,foramotioncapturesystemimplementation;theresourcesrequiredconsistofanumberofsynchronizedcameras,animageacquisitionsystem,acapturingarea,andaspecialsuitwithmarkers.Thelocationsofthemarkersonthesuitaredesignedsuchthattherequiredbodyparts（e.g.joints）arecovered.Wepresentourmotioncapturesystemusingaframeworkthatidentifiesdifferentsub-problemstobesolvedinamodularway.Thesub-problemsinvolvedinOMCareinitialization,markerdetection,spatialcorrespondence,temporalcorrespondence,andpost-processing.Inthistutorial,wediscussthetheoryinvolvedineachsub-problemandthecorrespondingnoveltechniquesusedinthecurrentimplementation.Theinitializationincludessettingupahumanmodelandthecomputationofintrinsicandextrinsiccameracalibration.Markerdetectioninvolvesfindingthe2Dpixelcoordinatesofmarkersintheimages.Thespatialcorrespondenceproblemconsistsinfindingpairsofdetectedmarkersindifferentimagescapturedatthesametimewithdifferentviewpointssuchthateachpaircorrespondstotheprojectionsofthesamescenepoint.Givencameracalibrationandthespatialmatching,the3Dreconstructionofmarkers（translationaldata）isachievedbytriangulatingthevariouscameraviews.Thetemporalcorrespondenceproblem（tracking）involvesmatchingtwocloudsof3Dpointsrepresentingdetectedmarkersattwoconsecutiveframes,respectively.Thetemporalcorrespondencemodulebuildsatrackforeachmarkerwherethemarker’s3Dcoordinatesareconcatenatedaccordingtotime.Post-processingconsistsinlabelingeachtrackwithamarkercode,findingmissingmarkerslostbyocclusions,correctingpossiblegrosserrors,andfilteringnoise.Oncethetranslationaldataisprocessed,ahierarchicalhumanmodelmaybeusedtocomputerotationaldata（jointangles）.Weconsiderstandarddataformatsavailableformotioncapturedata（e.g.bvh,acclaim）.Otherimportanttechniquesusedtoimproveconsistencyinthemotiondataarevolumetricreconstruction,inversekinematics,andinversedynamics.Wealsocovertopicsrelatedtoeditingandmanipulationofmotiondata.

TutorialSlides

TheLanguageofHumanMovement

∙ Outline

∙�      Introduction

oo    RealisticMovement:

SynthesisandAnalysis

oo    MotionCaptureTechnologies

oo    Applications

∙�      RequiredResources

oo    CaptureRoom

oo    BodySuit

oo    CameraEquipment

oo    AcquisitionSystem

∙�      Initialization

oo    Markers’Configuration

oo    Camer