[发明专利]使用主要和次要标志的运动捕捉

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2005年8月26日递交的题为“Motion Capture Using Active Markers and Passive Markers”、申请号为60/711,923的共同未决美 国临时专利申请和题为“Personal Wearable Digitizer used in Motion Capture”、申请号为60/711,905的共同未决美国临时专利申请的优先权。 以上参考的专利申请的内容通过引用被结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及运动捕捉，并且更具体地，涉及使用主要和次要标 志(marker)来生成三维图形和动画的运动捕捉。

背景技术

运动捕捉系统用于捕捉真实物体的运动，并且作为将其制作成动画的 一种方式，将其映射到由计算机生成的物体上。通常在制作运动图像和视 频游戏时将这样的系统用于创建用作源数据的人物的数字表示以创建计算 机图形(CG)动画。在典型系统中，表演者穿着一套在多个位置附有标志 (例如，在身体和四肢上附有较小的反射标志)的衣服，并且数字相机在 照明标志的同时从不同角度记录下表演者的运动。系统然后分析图像以确 定在每一帧中表演者衣服上的标志的位置(例如，如空间坐标)和方向。 通过跟踪标志的位置，系统产生标志随时间的空间表示，并且建立运动中 的表演者的数字表示。该运动然后被应用于数字模型，该数字模型然后可 以被纹理化(texture)并且被渲染(render)以产生表演者和/或表演的完 整的CG表示。这种技术已经被特效公司用于在许多流行电影中产生高度 逼真的动画。

某些运动捕捉系统优于诸如关键帧(keyframing)之类的传统动画技 术的优点在于实时可视的能力。制作组可以实时地或者准实时地查看表演 者的运动的空间表示，从而使得表演者能够变化实体表演以捕捉最佳数 据。此外，运动捕捉系统检测不能够通过使用其他动画技术来容易地再现 的实体运动的细微差异，从而产生更精确地反映自然运动的数据。因此， 使用通过运动捕捉系统而收集的源材料的动画通常呈现实质上更加逼真的 外观。

捕捉运动数据的传统方法可能经受耗时的手动步骤。例如，某些方法 利用是小的反射球体(sphere)的标志。捕捉空间中的灯照明反射球体， 并且相机捕捉所产生的反射。因为标志是球形的，所以来自单个灯的光可 以从与入射光相关联的半球被几乎全向地反射，结果，所反射的光可以被 放置在捕捉空间中的多个位置处的多个相机捕捉。通过这种方式，标志的 空间坐标可以被确定。还必需逐帧地单独跟踪每个数据点以产生运动经 历，通过该运动经历来影响所期望的动画。出于相同原因，即因此从球形 标志反射的光提供捕捉空间中明亮且精确的数据点，所以所捕捉的数据点 相对较小并且因此在外观上也可能几乎相同。区分各个所捕捉的数据点可 能十分困难，并且逐帧地跟踪各个数据点可能因此变得十分复杂。因为当 将被跟踪的所捕捉数据点(即，标志)基本不可区分时，自动跟踪方法存 在问题，所以作为替代通常需要长时间的并且大量占用资源的手动处理， 以确保精确地区分每个所捕捉的数据点并且从一帧到另一帧地使这些数据 点与其自身正确地相关联。此外，可能也需要大量标志用于充分地解析与 表示经动画制作的CG表演者的表面的高分辨率3-D表面网格的顶点 (vertex)相关联的运动，因此混合了由大量数据进行自动和手动跟踪的 问题。

因此，所需要的是一种克服在传统系统中发现的这些关于标志识别和 跟踪的重大问题的方法和系统。

发明内容

本发明的实施例提供结合运动捕捉相机、使用主要和次要标志来捕捉 运动。

在一种实现方式中，一种方法包括：将多个主要标志耦合到目标；将 至少一个次要标志耦合到目标；捕捉多个主要标志数据点，其中每个主要 标志数据点对应于多个主要标志中的一个主要标志；捕捉至少一个次要标 志记号(signature)，每个标志记号对应于并且唯一(uniquely)地识别至 少一个次要标志中的每个次要标志；并且通过使用至少一个次要标志记号 来识别多个主要标志。

在另一种实现方式中，捕捉至少一个次要标志记号的步骤包括捕捉至 少一个次要标志的独特(unique)属性。