[发明专利]一种用于光学运动捕捉的球体布点方法及捕捉球、系统

说明书

一种用于光学运动捕捉的球体布点方法及捕捉球、系统，由于采用了预先确定的图形组合划分球体的表面，使得球体表面呈现均匀化的图形分布状态，利于在各个几何图像的顶点或者边中心点处设定球体的反光标记点，以形成可用于光学捕捉的捕捉球。由于利用球体布点方法所得到的捕捉球具备布点均匀、反光标记点间距离差异小的优点，使得运用光学捕捉系统对捕捉球进行运动姿态识别时，利于系统快速地捕捉到捕捉球上的反光标记点，利于系统根据反光标记点的位移变化识别得到捕捉球的运动姿态信息。同时，对于本申请提供的采用球体布点方式获得的捕捉球，只需要捕捉球体上较少匹配点的情形下即可对捕捉球进行运动姿态识别，减小系统计算量，为实际应用带来便利。

技术领域

本发明涉及光学运动捕捉技术领域，具体涉及一种用于光学运动捕捉的球体布点方法及捕捉球、系统。

背景技术

在现有的光学运动捕捉系统中，一般通过捕捉反光标记(marker，是指表面覆盖有特殊反光材料的标记物，常见的形状有球形和半球形等，常用于运动对象的捕捉)的运动轨迹以实现目标对象的运动姿态识别与轨迹跟踪。通常情况下会将捕捉对象上已配置的多个反光标记组成一个可以捕捉的刚体(这里的刚体是指刚体是指在运动中和受力作用后形状和大小不变且内部各点的相对位置不变的物体，是一种理想的模型)，每个反光标记则对应捕捉对象上的某个目标部位。在进行捕捉对象的跟踪时，主要通过识别捕捉对象上的不同刚体以区分捕捉对象的不同目标部位。这种方式能够很好地识别大多数目标对象的运动姿态，比如人体的手部头部、游戏中的各种仿真道具等。然而，捕捉有些运动方式不固定的诸如球类的目标物体，这种方式是行不通的，因为捕捉对象在空间中存在各个方向上随意运动性质，其运动方向无法控制，各个部位都可能会与接触面发生碰撞，此时将对刚体造成损坏。

目前，多通过在球的表面贴一些反光贴纸的做法来将捕捉球变成一个可捕捉的刚体，以此识别球的运动姿态，达到对捕捉球的轨迹跟踪效果。这种方式存在以下缺点：

(1)以刚体方式对捕捉球进行识别时，由于捕捉球上贴有很多反光贴纸以配置出大量的反光标记，为全面地识别捕捉球的运动姿态，在后期的姿态识别以及轨迹跟踪过程中，要遍历每个反光标记的三维坐标，计算量庞大，将极大地影响捕捉球的实时运动姿态识别和轨迹跟踪效果。

(2)捕捉球的自身结构具有大小区别，直径比较大的球在运动过程中会对反光贴纸造成不可预测的遮挡，从而影响捕捉过程，带来较差的运动姿态识别效果。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是如何配置捕捉球上的反光标记点，以增强后期姿态识别和轨迹跟踪过程中的实时运动姿态识别和轨迹跟踪的效果。

根据第一方面，本申请提供了一种用于光学运动捕捉的球体布点方法，包括以下步骤：

将所述球体表面划分成多个子区域；

在所述多个子区域内布置反光标记点，以使得任意两个反光标记点之间的距离值分布集中，所述反光标记点用于对所述球体进行光学运动捕捉。

所述将所述球体表面划分成多个子区域，包括：根据所述球体的尺寸，将所述球体表面划分为第一数量的第一几何图形和第二数量的第二几何图形的图形组合。

所述第一几何图形为正六边形，所述第二几何图形为正五边形，所述正六边形和正五边形的边长相等。

所述第一数量为二十，第二数量为十二。

根据所述球体的尺寸，将所述球体表面划分为第一数量的第一几何形和第二数量的第二几何图形，包括：根据球体的直径或半径，计算球体的表面积；根据所述图形组合的总面积等于球体的表面积，计算所述正六边形和所述正五边形的边长。

所述在所述多个子区域内布置反光标记点，包括：

在所述球体表面的“赤道线”上确定一个基准点，将该基准点作为第一个所述正六边形的中心点，以确定第一个所述正六边形的位置区域；