[发明专利]一种三维动作捕捉系统及其方法

说明书

本发明的技术方案包括一种三维动作捕捉系统及其方法，用于实现：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，从而实现骨骼模型的驱动。本发明的有益效果为：有着便携，可以随演员进行流动，方便易用，且价格特别低廉的优点，更利于动作捕捉系统的普及。

技术领域

本发明涉及一种三维动作捕捉系统及其方法，属于动作捕捉领域。

背景技术

动作捕捉(MOCAP)——技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motioncapture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。这种技术发明已经多年，最早被美国和日本所发明和使用，多用于好莱坞电影拍摄和后期制作中，日本主要在游戏中用来制作游戏或过场动画中角色的动作信息。

动作捕捉系统比传统人工手调动画更加优秀的方面在于，这提供了一个更加精准的动作效果，而且速度更快更方面快捷。

不过传统的动作捕捉系统必须部署到专业的动作捕捉室中，不能随演员进行流动，且价格特别昂贵。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种三维动作捕捉系统及其方法，包括面部采集模块，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，从而实现骨骼模型的驱动。

本发明解决其问题所采用的技术方案一方面是：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。

进一步的，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。

进一步的，所述采集模块还包括手指关节采集模块。

进一步的，所述数据传输模块为无线蓝牙传输模块。

进一步的，所述面部采集模块为红外高感度摄像机。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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；