[发明专利]一种基于Kinect传感器的动作捕捉文件生成方法

说明书

本发明公开了一种基于Kinect传感器的动作捕捉文件生成方法，步骤如下：通过Kinect传感器采集人体图像数据和深度数据，根据图像数据和深度数据提取各人体骨骼点三维坐标；在动作捕捉文件中写入定义的人体骨骼点父子关系、相对偏移向量和欧拉角旋转顺序作为人体骨架数据；根据Kinect传感器提取的各人体骨骼点三维坐标，计算各人体骨骼点相对于其父骨骼点的旋转四元数，以定义的欧拉角旋转顺序将四元数转换为欧拉角旋转数据，并将该欧拉角旋转数据写入动作捕捉文件中。本发明利用Kinect传感器图像数据和深度数据生成一种动作捕捉文件，该动作捕捉文件是一种通用的人体特征动画文件。

技术领域

本发明涉及动作捕捉以及骨骼动画技术领域，具体涉及一种基于 Kinect传感器的动作捕捉文件生成方法。

背景技术

在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture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。常用的运动捕捉技术从原理上可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度、实时性、使用方便程度、可捕捉运动范围大小、抗干扰性、多目标捕捉能力以及与相应领域专业分析软件连接程度。

但由于高精度运动捕捉装置成本昂贵且操作复杂，很难在日常生活中作为常见的动作捕捉设备使用，且在个人使用并不需要高精度动作捕捉，因此，目前亟待更低的成本和更轻便的转换技术出现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于 Kinect传感器的动作捕捉文件生成方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于Kinect传感器的动作捕捉文件生成方法，所述的动作捕捉文件生成方法包括以下步骤：

S1、Kinect数据采集：通过Kinect传感器采集人体图像数据和深度数据，并提取每一帧图像中各人体骨骼点三维坐标；

S2、在动作捕捉文件中写入人体骨架数据：在动作捕捉文件中写入定义的人体骨骼点父子关系、相对偏移向量和欧拉角旋转顺序作为人体动作捕捉文件的骨架数据；

S3、在动作捕捉文件中写入运动数据：根据Kinect传感器提取的各人体骨骼点三维坐标，计算各人体骨骼点相对于其父骨骼点的偏移向量，并根据计算得到的偏移向量和动作捕捉文件中的骨架偏移向量来计算各人体骨骼点相对于骨架的旋转四元数，以定义的欧拉角旋转顺序将四元数转换为欧拉角旋转数据，并将该欧拉角旋转数据写入动作捕捉文件中。

进一步地，所述的步骤S1中利用Kinect v2传感器获取人体图像数据和深度数据。

进一步地，所述的步骤S1中采用Kinect Software Development Kit(KinectSDK)的骨骼追踪提取各人体骨骼点三维坐标。

进一步地，所述的步骤S2中写入的人体骨架数据采用层次结构定义，人体骨架数据由HIERARCHY关键字开始，根据各个骨骼点之间的父子关系，从ROOT根骨骼点开始，以深度遍历的方式依次写入各人体骨骼点数据，以End Site关键字截止，每一个人体骨骼点数据包含相对于其父骨骼点的偏移向量以及欧拉角旋转顺序。

进一步地，所述的步骤S3过程如下：

S31、根据定义的父子关系，计算子骨骼点相对于其父骨骼的偏移向量；

其中，p_i,j为第i帧图像第j骨骼点相对于父骨骼点偏移坐标，(·)_i，j表示第i帧图像第j骨骼点所对应x，y，z坐标，为第i帧图像第j骨骼点对应的父骨骼点x,y,z坐标；