一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统技术方案

本发明专利技术提供一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，包括定位基站、激光位置追踪器、动态捕捉设备、局域网、背包电脑，所述动态捕捉设备穿戴在捕捉对象身上，所述激光位置追踪器绑定在捕捉对象的关节位置上，所述激光位置追踪器与动态捕捉设备配合，所述背包电脑也穿戴在捕捉对象的身上，所述定位基站通过局域网与背包电脑连接，所述激光位置追踪器、动态捕捉设备也分别通过局域网与背包电脑连接，所述背包电脑内部设置有客户端软件。本发明专利技术采用光学与惯性互补的定位方法，可减少因遮挡造成动作捕捉失效的可能性，增加有效空间定位区域，此外，激光定位技术相较于红外定位技术，减少了定位空间需要布设的相机数量，降低了人工与搭建成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统
本专利技术属于动作捕捉系统
，尤其涉及一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统。
技术介绍
动作捕捉技术可实现将演员的动作表演实时转变为数字虚拟人模型的相同动作，现如今动作捕捉技术已经应用到了动画、电影、游戏、体育训练、医疗监测、网络直播等领域，可见该技术的成熟度和信息数据的精准度已经得到广泛认同，并向着操作更简单和对场地要求限制更小的升级方向发展，以满足更高的市场需求。当前的动作捕捉在使用中有若干个节点，每个节点的采集身体不同部位的姿态信息，然后传给上位机，上位机在显示时需要将数据区分是哪一个节点的数据。现有标定方案是每个节点在生产时烧录不同的应用程序，假设有10个节点，则需要10个程序，并且在硬件上需要做区分，生产时容易导致混淆，下载错程序，生产效率很低，生成成本高。用户在使用时，也是根据节点上的文字提示，在固定的部位穿戴固定的节点，比如在头部就只能穿戴头部节点，不仅使用不便，如果用户穿错，还会导致数据错误，进而导致动作捕捉的失败。本专利技术的目的是提供一种穿戴简单、定位简单、没有固定捕捉点位的光场动作捕捉系统，使得生产商在生产节点时不需要区分节点，不需要给不同的节点下载不同的程序，不需要开发不同的模具，存放时也不需要专门做区分，这可大大提高生产效率，降低生产成本，同时，在使用时也不需要区分节点，无按照规定好的位置进行穿戴，穿戴时间短，学习成本低，对用户友好，具有良好的应用前景，便于推广实施。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，其特征在于，包括定位基站、激光位置追踪器、动态捕捉设备、局域网、背包电脑，所述动态捕捉设备穿戴在捕捉对象身上，所述激光位置追踪器绑定在捕捉对象的关节位置上，所述激光位置追踪器与动态捕捉设备配合，所述背包电脑也穿戴在捕捉对象的身上，所述定位基站通过局域网与背包电脑连接，所述激光位置追踪器、动态捕捉设备也分别通过局域网与背包电脑连接，所述背包电脑内部设置有客户端软件。优选的，所述定位基站的个数为四个，四个所述定位基站分别固定于定位空间的四角处，配合激光位置追踪器，实现激光位置追踪器对捕捉对象的光学定位数据的采集。优选的，所述定位基站的安装高度为2.5米，所述定位空间的最大边长小于或等于6米，所述定位基站的安装固定点包括但不限于定位空间内的墙面、三角架和吊顶。优选的，所述激光位置追踪器的个数为10个，分别绑定在捕捉对象的头部、腰部、小臂、脚腕、大臂、手部的六个重要人体节点上，采集捕捉对象的光学定位数据。优选的,所述动态捕捉设备内置有惯性传感器，能够捕捉捕捉对象的腰部和腿部姿态，并利用自身CPU解算出惯性动捕数据。优选的，所述局域网由蓝牙模块、Wifi模块和服务器构成，用于进行数据传输。优选的，所述客户端软件一方面能够接收来自激光位置追踪器、动态捕捉设备的数据信息，另一方面能够对激光位置追踪器进行校准。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术采用光学与惯性互补的定位方法，当激光位置追踪器受到遮挡时，可由惯性传感器辅助姿态解算，解决了多人协同体感交互过程中光学定位遮挡问题，通过对激光与惯性两种姿态信息进行输入补偿，可减少因遮挡造成动作捕捉失效的可能性，增加有效空间定位区域，此外，激光定位技术相较于红外定位技术，减少了定位空间需要布设的相机数量，降低了人工与搭建成本。(2)本专利技术的软件安装及操作简单，具备易于操作的用户界面，且能够快速完成场地和人体校准，对动捕演员的身型无要求，一键自动适应骨骼模型，跟踪点续航时间长，中途更新标记点无需重新校准。(3)本专利技术可随身携带，可随意更换场地快速启动系统使用，适用于场地较大、人数较多、动捕精度较高、成本较敏感的空间定位场景，且自带匹配和实用度高的肢体动作捕捉系统，大大降低了制作动画的门槛，在专业生产活动中，与游戏引擎实时进行数据传输，避免了数据来回导入导出的问题，这种简单直观的生产方式能够大幅度提高各类动画生产流程的制作效率。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图；图2为本专利技术的激光位置追踪器的佩戴示意图；图3为本专利技术的客户端软件中的姿势校准示意图。图中：1、激光位置追踪器。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步描述：实施例：如附图1所示，一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，包括定位基站、激光位置追踪器、动态捕捉设备、局域网、背包电脑，所述动态捕捉设备穿戴在捕捉对象身上，所述激光位置追踪器绑定在捕捉对象的关节位置上，所述背包电脑也穿戴在捕捉对象的身上，所述定位基站通过局域网与背包电脑连接，所述激光位置追踪器、动态捕捉设备也分别通过局域网与背包电脑连接，所述背包电脑内部设置有客户端软件。具体的，所述定位基站的个数为四个，四个所述定位基站分别固定于定位空间的四角处，对定位空间进行扫描，同时配合激光位置追踪器，实现激光位置追踪器对捕捉对象的光学定位数据的采集，所述定位基站的安装高度为2.5米，所述定位空间的最大边长小于或等于6米，所述定位基站的安装固定点包括但不限于定位空间内的墙面、三角架和吊顶，适用于场地较大、人数较多、动捕精度较高、成本较敏感的定位空间，自带匹配和实用度高的肢体动作捕捉系统，大大降低了制作动画的门槛，在专业生产活动中，与游戏引擎实时进行数据传输，避免了数据来回导入导出的问题，这种简单直观的生产方式能够大幅度提高各类动画生产流程的制作效率。具体的，如附图2所示，所述激光位置追踪器的个数为10个，分别绑定在捕捉对象的头部、腰部、小臂、脚腕、大臂、手部的六个重要人体节点上，采集捕捉对象的光学定位数据。具体的,所述动态捕捉设备内置有惯性传感器，能够捕捉捕捉对象的腰部和腿部姿态，并利用自身CPU解算出惯性动捕数据。具体的，所述局域网由蓝牙模块、Wifi模块和服务器构成，用于进行数据传输。具体的，一方面激光发射器发射同步信号，检测激光位置追踪器是否能够接受到激光信号，若设备运转正常，则激光位置追踪器能够接收到激光信号，激光位置追踪器实时将位置数据信息传输至客户端软件，另一方面，完成激光位置追踪器的校准，采集捕捉对象的关键节点的三维加速度、角速度和磁场数据，结合惯性传感器自身微型CPU解算出的角度信息，通过Wi-Fi模块传输至客户端软件，最后，客户端软件通过IK算法，对采集到的各个关键节点数据进行解算，获得所述捕捉对象的全身姿态，并在应用程序中显示。工作原理：如附图3所示，启动背包电脑内的客户端软件，调用校准命令，此时捕捉对象保持校准姿势，所述校准姿势即双臂向前平举绷直，双脚平行脚尖朝前，点击细节面板中的双手向前校准按钮完成此姿态校准；此时捕捉对象双手侧平举，双脚平行，脚尖朝前，点击双手侧举按钮，完成姿势校准；接着通过激光发射器发射同步信号，检测激光位置追踪器是否能够接受到激光信号，若设备运转正常，捕捉对象佩戴的激光位置追踪器在接收到激光信号后，通过蓝牙模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，其特征在于，包括定位基站、激光位置追踪器、动态捕捉设备、局域网、背包电脑，所述动态捕捉设备穿戴在捕捉对象身上，所述激光位置追踪器绑定在捕捉对象的关节位置上，所述激光位置追踪器与动态捕捉设备配合，所述背包电脑也穿戴在捕捉对象的身上，所述定位基站通过局域网与背包电脑连接，所述激光位置追踪器、动态捕捉设备也分别通过局域网与背包电脑连接，所述背包电脑内部设置有客户端软件。/n

【技术特征摘要】
1.一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，其特征在于，包括定位基站、激光位置追踪器、动态捕捉设备、局域网、背包电脑，所述动态捕捉设备穿戴在捕捉对象身上，所述激光位置追踪器绑定在捕捉对象的关节位置上，所述激光位置追踪器与动态捕捉设备配合，所述背包电脑也穿戴在捕捉对象的身上，所述定位基站通过局域网与背包电脑连接，所述激光位置追踪器、动态捕捉设备也分别通过局域网与背包电脑连接，所述背包电脑内部设置有客户端软件。


2.如权利要求1所述的一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，其特征在于，所述定位基站的个数为四个，四个所述定位基站分别固定于定位空间的四角处，配合激光位置追踪器，实现激光位置追踪器对捕捉对象的光学定位数据的采集。


3.如权利要求2所述的一种光场扫描式光惯结合动作捕捉系统，其特征在于，所述定位基站的安装高度为2.5米，所述定位空间的最大边长小于或等于6米，所述定位基站的安装固定点包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天容，朱昆，王鹏，
申请(专利权)人：北京幻威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11