動作捕捉技術(shù)該如何分析
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2022-11-25
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動作捕捉系統(tǒng)目前主要有慣性和光學兩條技術(shù)路線。光學分為校準和非校準。那么我們可以把動作捕捉system分為以下三類:/基于計算機視覺的kloc-0/system(光學非標定)、基于標志點的optical動作捕捉system(光學標定)和基于慣性傳感器的動作捕捉system(慣性)。簡要分析了動作捕捉system的三種形式。
基于計算機視覺的I類:動作捕捉系統(tǒng)
基于計算機視覺原理,許多高速攝像機從不同角度監(jiān)視和跟蹤目標特征。理論上,對于空間中的任意一點,只要能同時看到兩個攝像頭,就可以確定該點此刻在空間中的位置。當攝像機以足夠高的速度連續(xù)拍攝時,可以從圖像序列中獲得該點的運動軌跡。系統(tǒng)采集傳感器通常是基于二維圖像特征或三維形狀特征的光學相機?;谟嬎銠C視覺的動作捕捉系統(tǒng)可以捕捉和識別人體運動。少量攝像機可用于多目標、高精度的監(jiān)控區(qū)域;同時,被監(jiān)控對象不需要佩戴任何設(shè)備,約束力較小。
第二類:基于標志點的光學動作捕捉系統(tǒng)
該系統(tǒng)的原理是附著在運動物體關(guān)鍵部位(如人體關(guān)節(jié))的標記器動作捕捉攝像機,可以從不同角度實時檢測標記點,數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理工作站。根據(jù)三角測量原理,可以精確計算出標志點的空間坐標,然后基于生物運動原理,求解出骨骼的六自由度運動。主動和被動光學動作捕捉system也分為不同的標記點發(fā)光技術(shù)。
基于標志點的光學運動捕捉系統(tǒng)采集大量信號,空間分辨率算法也非常復雜。實際上,時效性與數(shù)據(jù)處理單元的運行速度和求解算法的復雜程度有關(guān)。此外,當系統(tǒng)捕捉到物體移動時,四肢會擋住標記點。此外,光學設(shè)備的校準程序復雜,導致精度低且價格相對較高。
基于標志點的光學運動捕捉系統(tǒng)可以同時捕捉多個目標。但在捕捉多個目標時,如果目標之間存在遮擋,會影響捕捉系統(tǒng)的精度,甚至會丟失捕捉到的目標。
第三類:動作捕捉基于慣性傳感器的系統(tǒng)
基于慣性傳感器的動態(tài)捕捉系統(tǒng)需要佩戴集成加速度計、陀螺儀、磁強計等慣性傳感器件,然后通過算法捕捉運動。該系統(tǒng)由慣性設(shè)備和數(shù)據(jù)處理單元組成。數(shù)據(jù)處理單元利用慣性設(shè)備采集的運動信息,通過慣性導航原理測量運動目標的姿態(tài)角。
基于慣性傳感器的動態(tài)捕獲系統(tǒng)采集的信號較少,便于實時完成姿態(tài)跟蹤任務。該方案具有姿態(tài)信息范圍廣、靈敏度高、動態(tài)性能好、慣性傳感器體積小、佩戴方便、價格低廉等優(yōu)點。與上述兩種運動捕捉系統(tǒng)相比,基于慣性傳感器的運動捕捉系統(tǒng)克服了攝像機監(jiān)控區(qū)域的限制,可以實現(xiàn)多目標捕捉。