專利名稱：一種運動捕捉系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及運動捕捉技術領域，尤其涉及一種光學的運動捕捉系統。
背景技術：
目前，動畫制作工作人員應用運動捕捉技術進行基于三維物理模型的數字化動畫制作，運動捕捉技術能夠快速、準確地捕捉物理模型運動規律，提高三維物理模型動作的制作質量。其中，運動捕捉技術可以分為電磁式運動捕捉、機電式運動捕捉和光學運動捕捉。 現有的一種光學運動捕捉系統，包括固定于人體關節點(待捕捉運動體)的由反光材料制作的標記點、攝像機和圖像處理設備等，多個攝像機對標記點進行拍攝，圖像處理設備對這些拍攝到的標記點進行空間坐標的三維重建，從而得出標記點在三維坐標隨時間變化的動態三維模型，最終生成動作數據庫。現有技術需要在人體關節點設置標記點，捕捉運動過程不夠便利，增加了設計成本。
發明內容本實用新型提供一種捕捉運動過程便利、可降低設計成本的運動捕捉系統。一種運動捕捉系統，運動捕捉系統包括用于攝像的4個攝像機、用于根據攝像獲取圖像的視覺處理器、用于根據圖像建立三維坐標并輸出動作數據庫的圖像處理設備、液晶顯示器，4個攝像頭的數據輸出端均與視覺處理器的數據輸入端連接，視覺處理器的數據輸出端與圖像處理設備的數據輸入端連接，圖像處理設備的視頻輸出端與液晶顯示器連接。其中，運動捕捉系統還包括4個三腳架，4個攝像機分別設置在4個三腳架的上端。其中，三腳架包括3個支撐腳、可調節長度的伸縮支桿、固定架，3個支撐腳均與伸縮支桿的下端鉸接，固定架與伸縮支桿的上端固接，攝像機設置于固定架。其中，攝像機通過萬向旋轉接頭設置于固定架。其中，攝像機離地面的高度為1米-1. 5米。其中，攝像機的前端面設置有發光二極管。其中，發光二極管的數量為至少三個，這些發光二極管以攝像機鏡頭的軸線為軸心圍成一個圓圈。其中，運動捕捉系統還包括直流電源，直流電源與發光二極管電連接。其中，發光二極管為白光發光二極管。其中，運動捕捉系統還包括存儲服務器，存儲服務器的輸入端與圖像處理設備的數據輸出端連接。本實用新型有益效果運動捕捉系統包括用于攝像的4個攝像機、用于根據攝像獲取圖像的視覺處理器、用于根據圖像建立三維坐標并輸出動作數據庫的圖像處理設備、 液晶顯示器，4個攝像頭的數據輸出端均與視覺處理器的數據輸入端連接，視覺處理器的數據輸出端與圖像處理設備的數據輸入端連接，圖像處理設備的視頻輸出端與液晶顯示器連接。4個攝像機進行攝像，視覺處理器按一定頻率獲取4個攝像機的攝像的圖像，圖像處理設備提取這些圖像的關鍵點，建立基于關鍵點的三維坐標，關鍵點在三維坐標隨時間的變化形成動態三維模型，本實用新型捕捉運動過程便利，可降低設計成本，本實用新型可生成動作數據庫，能夠應用于數字化動畫制作。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1，
以下結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。本實施例的運動捕捉系統包括用于攝像的4個攝像機14、用于根據攝像獲取圖像的視覺處理器13、用于根據圖像建立三維坐標并輸出動作數據庫的圖像處理設備11、液晶顯示器10，4個攝像頭的數據輸出端均與視覺處理器13的數據輸入端連接，視覺處理器13 的數據輸出端與圖像處理設備11的數據輸入端連接，圖像處理設備11的視頻輸出端與液晶顯示器10連接。液晶顯示器10可以顯示圖像處理設備11處理數據的全過程。4個攝像機14對待捕捉運動體進行攝像，4個攝像機14實時將攝像發送到視覺處理器13。視覺處理器13按一定頻率同時獲取4個攝像機14的攝像的圖像，視覺處理器13 同一次獲取的4個攝像機14的攝像的圖像發生在同一時間點，可以理解為4個攝像機14 在某一時刻同時拍攝了待捕捉運動體的圖像，視覺處理器13獲取的這4個圖像具有時間同步的效果。圖像處理設備11提取這些圖像的關鍵點，該關鍵點可以為待捕捉運動體輪廓中的特征點，通過不同圖像相交的關鍵點來對對象的坐標進行三角測量，建立基于這些關鍵點的三維坐標，關鍵點在三維坐標隨時間的變化形成動態三維模型，本實用新型捕捉運動過程便利，可降低設計成本，本實用新型可生成動作數據庫，能夠應用于數字化動畫制作， 提高動漫產業的自主創新能力。待捕捉運動體的關鍵點的數量越多，需要運算的數據就越多，則動態三維模型越接近于真實，但對圖像處理設備11的處理能力要求越高。獲取4個攝像機14的攝像的圖像的頻率越快，則動態三維模型越接近于真實，但對圖像處理設備11的處理能力要求越高。 故需根據圖像處理設備11的處理能力選擇合適數量的關鍵點和合適的頻率。隨著CPU的數據處理能力的大幅度提升，圖像處理設備11的處理能力也大幅度提升，使用本實用新型產生的動態三維模型的效果將越好。圖像處理設備11可以為一臺高性能的具有三維坐標軟件的電腦。本實施例中，運動捕捉系統還包括4個三腳架，4個攝像機14分別設置在4個三腳架的上端，1個攝像機14對應1個三腳架。具體的，三腳架包括3個支撐腳、可調節長度的伸縮支桿、固定架，3個支撐腳均與伸縮支桿的下端鉸接，固定架與伸縮支桿的上端固接，攝像機14設置于固定架。伸縮支桿可以調節長度，從而調節攝像機14離地面的高度，以對應不同場景。優選的，攝像機14離地面的高度為1米-1.5米。具體的，攝像機14通過萬向旋轉接頭設置于固定架，可通過萬向旋轉接頭靈活調整攝像機14的攝像角度。本實施例中，攝像機14的前端面設置有發光二極管；發光二極管的數量為至少三個，這些發光二極管以攝像機鏡頭的軸線為軸心圍成一個圓圈。以攝像機鏡頭的軸線為
4軸心圍成圓圈的發光二極管發出的光線照向前方，從而為攝像機14提供足夠的、勻稱的光線，保證攝像的清晰度。其中，發光二極管可為白光發光二極管。運動捕捉系統還包括直流電源，直流電源與發光二極管電連接；為了使發光二極管穩定工作，可為其提供獨立的直流電源。本實施例中，運動捕捉系統還包括存儲服務器12，存儲服務器12的輸入端與圖像處理設備11的數據輸出端連接。圖像處理設備11將動態三維模型文件保存到存儲服務器 12，以供他人讀取或對外發布。這些文件可以保存為MAYA、3D MAX等主流三維動畫軟件通用的FBX數據格式。本實用新型通過對待捕捉運動體的動作捕捉，收集大量動作數據，形成動態三維模型文件，整合成一個適用于三維動畫制作的動作數據庫。動畫制作工作人員通過利用該動作數據庫對自己建立的動畫角色進行驅動，將數據導入MAYA、3D MAX等主流三維動畫軟件，數據關聯到三維物理模型上，從而驅動模型進行相應動作演示，可輕松完成骨骼動畫K 幀的過程，大大節省了三維動畫動作設置的時間，讓動畫制作變得更高效。該動作數據庫按動作類別分為五個模塊，分別是基本類動作模塊、無差別類動作模塊、普通套路類動作模塊、競技藝術類動作模塊、套路類動作模塊。A基本類動作模塊受情緒、性格、年齡等因素影響的普通必要動作，主要以正常走路、跑步、爬起、轉身、蹦、躺下、倒下等動作為主。此類動作具有身體重心的移動。此類動作數據庫主要應用于動畫制作當中的簡單人物動作，受情緒、年齡等因素影響的各類日常動作，在動畫制作當中運用較為廣泛，通過把數據導入軟件，綁定三維物理模型，能直接套用動作數據，十分方便。B無差別類動作模塊主要以鼓掌、彎腰、下蹲、擁抱等等。此類動作不受情緒、性格、年齡等因素影響的普通必要動作。此類動作數據庫主要應用于動畫制作當人物共性動作，它不受情緒、年齡等因素影響，能直接套用到各種三維物理模型上。C普通套路類動作模塊主要以普通人可以表演的套路動作為主，如單腿跳、伸懶腰、抱物走等等，與日常生活比較接近，由多個單一動作組成的連貫性動作數據。此類動作數據庫主要應用于動畫制作當中的人物日常生活套路動作，屬于連貫動作。D競技藝術類動作模塊主要以專業演員表演，如芭蕾旋轉、舞棍、倒立、下腰、飛踢、翻跟斗、掃腿等等，動作具有相當的難度，而且在動畫制作當中此類動作屬于難度較高的。此類動作數據主要應用于動畫制作當中競技、藝術等連貫性套路動作，比起手動調節關鍵幀，本動作數據發揮很大的作用。E套路類動作模塊主要以專業演員表演，如太極套路動作、健美操套路動作、舞劍套路動作等等，均為專業表演類套路動作，在動畫動作制作中均屬難度較大，動作連貫。 有固定套路且由專業演員進行表演的套路動作數據。此類動作數據主要應用于動畫制作當中人物表演性套路連貫動作，屬于專業套路動作數據，具有一定得規范性。本實用新型產生的動作數據庫可廣泛應用于科教動漫企業和國家動漫創意教育事業上，向社會公開推廣，便于我國本土動漫企事業的有效利用，推動國家科教動漫創意事業發展，對我國科教動漫產業鏈的完善有著重要的作用。以上內容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為
5對本實用新型的限制。
權利要求1.一種運動捕捉系統，其特征在于所述運動捕捉系統包括用于攝像的4個攝像機、用于根據攝像獲取圖像的視覺處理器、用于根據圖像建立三維坐標并輸出動作數據庫的圖像處理設備、液晶顯示器，4個攝像頭的數據輸出端均與視覺處理器的數據輸入端連接，視覺處理器的數據輸出端與圖像處理設備的數據輸入端連接，圖像處理設備的視頻輸出端與液晶顯示器連接。
2.根據權利要求1所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述運動捕捉系統還包括4 個三腳架，4個攝像機分別設置在4個三腳架的上端。
3.根據權利要求2所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述三腳架包括3個支撐腳、可調節長度的伸縮支桿、固定架，3個支撐腳均與伸縮支桿的下端鉸接，固定架與伸縮支桿的上端固接，所述攝像機設置于固定架。
4.根據權利要求3所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述攝像機通過萬向旋轉接頭設置于所述固定架。
5.根據權利要求4所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述攝像機離地面的高度為1米-1.5米。
6.根據權利要求1所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述攝像機的前端面設置有發光二極管。
7.根據權利要求6所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述發光二極管的數量為至少三個，這些發光二極管以攝像機鏡頭的軸線為軸心圍成一個圓圈。
8.根據權利要求6所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述運動捕捉系統還包括直流電源，直流電源與所述發光二極管電連接。
9.根據權利要求6所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述發光二極管為白光發光二極管。
10.根據權利要求1所述的一種運動捕捉系統，其特征在于所述運動捕捉系統還包括存儲服務器，存儲服務器的輸入端與圖像處理設備的數據輸出端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種運動捕捉系統；其包括用于攝像的4個攝像機、用于根據攝像獲取圖像的視覺處理器、用于根據圖像建立三維坐標并輸出動作數據庫的圖像處理設備、液晶顯示器，4個攝像頭的數據輸出端均與視覺處理器的數據輸入端連接，視覺處理器的數據輸出端與圖像處理設備的數據輸入端連接，圖像處理設備的視頻輸出端與液晶顯示器連接；4個攝像機進行攝像，視覺處理器按一定頻率獲取4個攝像機的攝像的圖像，圖像處理設備提取這些圖像的關鍵點，建立基于關鍵點的三維坐標，關鍵點在三維坐標隨時間的變化形成動態三維模型，本實用新型捕捉運動過程便利，可降低設計成本，本實用新型可生成動作數據庫，能夠應用于數字化動畫制作。
文檔編號G06T13/20GK202120328SQ201120239970
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者楊悅, 翟曉鈞, 黃駿杰 申請人:東莞市科學技術博物館