[发明专利]一种基于外骨骼技术的动作采集系统及其方法

说明书

本发明的技术方案包括一种基于外骨骼技术的动作采集系统及其方法，用于实现：首先测量演员的身高体型，根据对应数据制作匹配的外骨骼模型；三维打印站根据外骨骼模型打印外骨骼，并为外骨骼模型安装压力传感器和旋转传感器；演员穿戴外骨骼模型装置，执行动作捕捉，外骨骼模型装置将捕捉的动作通过数据传输给动画工作站；动画工作站使用三维软件建立三维角色模型，并调用关联匹配模块，将外骨骼模型装置发送的动作姿态与三维角色完成绑定，完成演员的动作采集并对三维角色执行实时驱动。本发明的有益效果为：系统装置设备价格低廉、调试简单、捕捉精准，反应迅速，以及对捕捉场景没有特定要求。

技术领域

本发明涉及一种基于外骨骼技术的动作采集系统及其方法，属于信息采集领域。

背景技术

动作捕捉技术川是通过在运动物体的关键位置绑定传感器实时得到运动物体在三维空间中的运动姿态，并实时的将其转化为人体的运动数据，最后在根据所得到的这些人体运动数据来对虚拟人进行实时驱动的技术问。动作捕捉技术最早起源于斯坦福大学神经生物力学实验室，当时主要是对伤残、截肢病患运动行为的分析和物理治疗的领域中。动作捕捉技术的出现改变了以往靠经验来进行研究的现状，促进了许多领域的技术变革。动作捕捉技术能够提供精准的科学的实时的数据，吸引了许多科研人员的研究。从20世纪70年代后期，迪士尼动画公司开始应用动作捕捉技术来改善动画的效果。20世纪80年代西蒙费雷泽大学和麻省理工学院对动作捕捉技术进行深入研究，推动动作捕捉技术的发展，动作捕捉技术走向了实用化。20世纪90年代动作捕捉技术日趋成熟，在动画制作中广泛应用。近几年，动作捕捉取得了突飞猛进的发展，动作捕捉设备推向市场，广泛应用到游戏制作、动画制作、体育科研、电影特效、医学研究、虚拟现实人机交互等。

目前的动作捕捉系统主要存在以下几个问题：

1)动作捕捉系统价格昂贵；

2)动作捕捉系统使用繁琐，演员穿戴和技术人员调试要花费很长时间；

3)动作捕捉系统不精准，反应慢；

4)动作捕捉系统只能在特定房间中使用，不便携。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于外骨骼技术的动作采集系统及其方法，包括外骨骼模型搭建装置、外骨骼模型装置和动画工作站，首先测量演员的身高体型，根据对应数据制作匹配的外骨骼模型；三维打印站根据外骨骼模型打印外骨骼，并为外骨骼模型安装压力传感器和旋转传感器；演员穿戴外骨骼模型装置，执行动作捕捉，外骨骼模型装置将捕捉的动作通过数据传输给动画工作站；动画工作站使用三维软件建立三维角色模型，并调用关联匹配模块，将外骨骼模型装置发送的动作姿态与三维角色完成绑定，完成演员的动作采集并对三维角色执行实时驱动。

本发明解决其问题所采用的技术方案一方面是：一种基于外骨骼技术的动作采集系统，其特征在于，包括：外骨骼模型搭建装置，用于根据演员的身高体型，制作匹配的外骨骼模型；外骨骼模型装置，用于提供给演员穿戴，并捕捉演员的肢体动作；动画工作站，用于创建三维角色模型并通过外骨骼模型装置捕捉的肢体动作驱动三维角色模型。

进一步的，所述外骨骼模型搭建装置还包括：身高体型测量装置，用于测量演员的身高、三围和四肢长度数据；外骨骼三维模型模块，用于根据测量数据建立外骨骼三维模型；三维打印站，用于根据外骨骼三维模型，打印出实体外骨骼模型。

进一步的，所述外骨骼模型装置还包括：压力传感器，用于测量演员各关节间的施加的压力数值；旋转传感器，用于测量演员关节和手指的弯曲角度。

进一步的，所述动画工作站还包括：三维角色模块，用于创建三维角色模型；关联匹配模块，用于与外骨骼模型装置进行实时关联，实现外骨骼模型装置对三维角色模型的实时驱动。