[发明专利]人体动作捕捉与骨骼数据映射系统及其方法

说明书

本申请实施例提供了一种人体动作捕捉与骨骼数据映射系统及其方法，包括实时捕捉现实人体的动作轨迹以生成动作数据流，通过将所述动作数据流转换为动作驱动数据流而实时驱动虚拟三维模型执行动作，从而实时生成三维模型动画，可克服现有三维模型动画的动作实时性不佳的问题，使所生成的三维模型动画更加生动。

技术领域

本申请实施例涉及人体动作识别领域，具体而言，涉及一种实时的人体动作捕捉与骨骼数据映射的系统及其方法。

背景技术

虚拟模型是三维模型在游戏引擎中的应用体现，目前，在控制虚拟模型仿真执行人体动作时，容易出现一些的问题包括有：动作实时性不佳，关节位置与人体常规动作不吻合以及动作突变、动作抖动等。此外，对于虚拟模型的一些细节骨骼(例如手脚部位、关节部位)的处理也不够精细，使得所生成的三维模型动画不够生动。如何逼真地模拟人体动作，已成为虚拟模型的一项关键性技术。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种人体动作捕捉与骨骼数据映射系统及其方法，以克服现有三维模型动画的动作实时性不佳的问题，并可修正虚拟模型所出现的动作瑕疵，以使三维模型动画更加生动。

本申请实施例提供了一种人体动作捕捉与骨骼数据映射系统，其特征在于，包括动作捕捉装置与数据处理装置，其中，动作捕捉装置用于用于实时捕捉现实人体的动作轨迹以生成动作数据流；数据处理装置包括模型数据库，其用于储存虚拟人体的虚拟三维模型，所述虚拟三维模型中绑定有所述虚拟人体的骨骼数据；以及动作映射模块，其用于将所述动作数据流实时转换为动作驱动数据流，并将所述动作驱动数据流映射至所述虚拟三维模型的所述骨骼数据上，从而实时驱动所述虚拟三维模型执行动作，以实时生成三维模型动画。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述动作数据流由连续多帧的动作数据所组成，所述动作映射模块还包括：分解单元，其用于分解所述动作数据流中的各帧所述动作数据，以及分解各帧所述动作数据中的骨骼运动数据；转换单元，其依据所述虚拟三维模型的数据格式转换所述动作数据中的所述骨骼运动数据，以生成多帧连续的所述动作驱动数据，并整合所述动作驱动数据以形成所述动作驱动数据流；以及映射单元，其用于将所述动作驱动数据流中的各所述动作驱动数据逐帧地映射至所述虚拟三维模型的所述骨骼数据上，以驱动所述虚拟三维模型执行连续性的动作。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述数据处理装置还包括动作修正模块，其通过预设算法以针对所述三维模型动画中出现的所述虚拟三维模型的突变动作及抖动动作进行修正，以及通过将预先设计的细节动作驱动数据映射至所述虚拟三维模型的所述骨骼数据上，以针对所述虚拟三维模型的细节动作进行修正。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述动作修正模块还包括：突变动作修正单元，其通过预设算法以针对所述突变动作所对应的所述动作驱动数据的前一帧与后一帧的动作驱动数据进行平均数计算处理，并利用计算结果填充所述突变动作所对应的所述动作驱动数据，以修正所述突变作动；抖动动作修正单元，其用于将所述抖动动作所对应的所述动作驱动数据通过滤波处理以生成平滑的动作驱动数据，以修正所述抖动动作；以及细节动作修正单元，其用于依据使用场景而针对所述虚拟三维模型中的细节骨骼预先设计细节动作而生成所述细节动作驱动数据，以将所述细节动作驱动数据映射至所述虚拟三维模型的细节骨骼对应的所述骨骼数据上，以驱动所述细节骨骼执行所述细节动作。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述细节动作是指手部动作、脚部动作以及关节动作。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述细节动作驱动数据可直接加载于所述转换单元所生成的所述动作驱动数据中。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述虚拟三维模型由多个局部模型所构成，各所述局部模型中绑定有与之对应的所述骨骼数据，各所述局部模型分别对应于所述虚拟人体的不同虚拟人体部位，所述映射单元还包括将所述动作数据中的所述骨骼运动数据分别映射至各所述局部模型所对应的所述骨骼数据上，以驱动各所述局部模型执行相应的作动。