[发明专利]一种三维动作捕捉系统及其方法

权利要求书

1.一种三维动作捕捉系统，其特征在于，该系统包括以下模块：

面部采集模块，用于捕捉待测对象面部区域数据；

动作采集模块，用于安装在待测对象全身及关节点上，采集待测对象的地磁坐标系中的坐标、角速度和加速度；

数据传输模块，用于接收面部采集模块和动作采集模块采集到的信息，并将信息汇总发送到数据处理模块；

数据处理模块，用于接收数据传输模块发送的信息并进行对应处理得到处理后的动作数据；

骨骼模型建立模块，用于建立骨骼模型并套用数据处理模块处理后的动作数据。

2.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述动作采集模块包括：

加速度传感器，用于测量关节节点的加速度信号；

角速度传感器，用于测量关节节点的角速度信号；

位置传感器，用于测量待测对象在地磁坐标系中的坐标。

3.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述采集模块还包括手指关节采集模块。

4.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述数据传输模块为无线蓝牙传输模块。

5.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述面部采集模块为红外高感度摄像机。

6.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：

角速度处理模块，用于将角速度信号进行一次积分得到角度姿态；

加速度处理模块，用于根据加速度信号进行重力分量估算关节点的横滚角和俯仰角。

7.根据权利要求6所述的三维动作捕捉系统，其特征在，所述数据处理模块还包括：

二次数据判断模块，根据角速度处理模块和加速度处理模块得到的数据，与对比库模块中储存的正常动作数据做对比，判断获得的动作数据是否正常。

对比库模块，用于存储正常动作数据。

8.根据权利要求1所述的三维动作捕捉系统，其特征在于，所述骨骼模型建立模块还包括：

姿态编辑模块，用于根据动作数据构建运动结构和姿态并驱动骨骼模型；

模型建立模块，用于从曲线图到曲面图最终到3ds模型，建立骨骼模型。

9.一种应用权利要求1-8任一所述的三维动作捕捉方法，其特征在于，包括以下步骤：

对面部采集模块进行预先设置，包括采集区域大小以及采集频率；

面部采集模块捕捉待测对象面部区域信息，建立面部区域三维模型；

动作采集模块实时采集被测对象自身局部位置的位置、角速度和加速度；

数据传输模块获取面部采集模块和动作采集模块的数据，并将其发送给数据处理模块；

数据处理模块对采集到的原始数据进行处理分析，得到处理后的动作数据；

骨骼模型建立模块建立骨骼模型，并将处理后的动作数据应用在骨骼模型的面部和肢体动作。

10.根据权利要求9所述的三维动作捕捉系统及其方法，其特征在于，所述对采集到的原始数据进行处理分析包括：

将角速度信号进行一次积分得到角度姿态；

加速度信号进行重力分量估算关节点的横滚角和俯仰角；

将处理后的数据使用方向余弦矩阵或欧拉角或四元素进行处理得到计算机可读取的数据格式；

所述将处理后的动作数据应用在骨骼模型的面部和肢体动作中使用动作数据应用在肢体动作包括：

计算各个骨骼之间的旋转矩阵；

根据旋转矩阵得到指定节点的骨骼空间位置；

使用深度优先的原则对整个骨骼关节按顺序遍历，得到完整的骨骼空间位置。