一种人体运动轨迹捕捉系统及实施方法技术方案

本发明专利技术公开了一种人体运动轨迹捕捉系统及实施方法，涉及动态捕捉技术领域，为解决现有预备动作、延续动作无法捕捉、画感失真、动作僵硬、缺少流畅性、K帧时间长、系统庞大、复杂、繁琐、造价高的问题。可拼接圆环形滑轨按上、中、下三层分布，动捕紧身套装内设有运动特性感应模块、运动数据采集模块、充电接口、超声波探测模块和方向记录模块，系统内包含无线信号发射模块，分时分层画面信息采集处理系统含图像分时采集模块、光学感知模块、色彩分层处理模块、数据分类模块、协议端口一和数据重组模块，三维模型信息实时构建系统含协议端口二、数据匹配模块、三维模型构建模块，数据对比系统含图像显示模块、数据对比模块、数据校正模块。块。块。

【技术实现步骤摘要】
一种人体运动轨迹捕捉系统及实施方法


[0001]本专利技术涉及动作捕捉
，具体为一种人体运动轨迹捕捉系统及实施方法。

技术介绍

[0002]人体在运动的捕捉为动态捕捉技术，现阶段一般可以分为以下几种：光学式，惯性式，机械式，声学式，电磁式，主流的动作捕捉技术是惯性动作捕捉与光学动作捕捉，机械式动捕成本虽低，精度也较高，但重量及尺寸使用起来非常不便，且如今也较少使用，声学动作捕捉延迟大，大部分动捕领域无法使用，电磁式的动捕对于设备环境的要求很严格，现在使用的也较少，也有个别企业和工作室采用光学式与惯性式结合的动捕技术，但如今的技术中仍然存在动捕系统获得数据信息匹配后动作僵硬、缺少流畅性，并且无法捕捉人体在预备动作和结束时的延续动作，同时存在虚拟人物与真人之间外形变化不匹配画面失真，光学式被捕捉人物身体上标注的Marker点构建虚拟人物时存在点重合、断点，采用的动捕设备或系统太过庞大、复杂、繁琐，造价成本太高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种人体运动轨迹捕捉系统及实施方法，以解决上述
技术介绍
中提出现有预备动作、延续动作无法捕捉、画感失真、动作僵硬、缺少流畅性、K帧时间长、系统庞大、复杂、繁琐、造价高等问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种人体运动轨迹捕捉系统，包括多级伸缩支撑立柱、可拼接圆环形滑轨、动捕紧身套装、分时分层画面信息采集处理系统、三维模型信息实时构建系统和数据对比系统，所述可拼接圆环形滑轨按上、中、下三层分布，多个所述可拼接圆环形滑轨外侧均开设有上下两条梯形凹槽滑道，所述可拼接圆环形滑轨由多个等分的弧形滑轨模块拼接而成，所述可拼接圆环形滑轨上端设置有一体式斜梁，所述一体式斜梁另一端设有共同端点，且与上层可拼接圆环形滑轨相连接，所述可拼接圆环形滑轨外侧设置有多个多级伸缩支撑立柱，多个所述弧形滑轨模块与弧形滑轨模块之间的拼接处均设置有双锁死锁扣，所述可拼接圆环形滑轨内可设置多个红外高清摄像头，多个所述弧形滑轨模块一侧开设有卡槽，多个所述弧形滑轨模块另一侧均设置有第二卡块，多个所述第二卡块与卡槽为榫卯连接，所述动捕紧身套装内设有运动特性感应模块、运动数据采集模块、充电接口、超声波探测模块和方向记录模块，所述系统内包含无线信号发射模块，所述分时分层画面信息采集处理系统含图像分时采集模块、光学感知模块、色彩分层处理模块、数据分类模块、协议端口一和数据重组模块，所述三维模型信息实时构建系统含协议端口二、数据匹配模块、三维模型构建模块，所述数据对比系统含图像显示模块、数据对比模块、数据校正模块，所述三维模型信息实时构建系统如图5所示，其中图像分时数据匹配模块中运算中心涉及的映射模块的公式为f(x)＝f(μ)＝f【φ(x)】映射原理：b＝f(a)，所述坐标函数模块涉及的函数公式包括：a2+b2+2abcosθ＝c2，f(x)＝ax2+bx+c(a≠0)，f(x)＝kx+b(k≠0)，所述映射模块是将通过图像分时采集模块M传输来的分时位移数据，包括各种
分时图像画面等数据进行映射还原，所述坐标函数模块则可以根据分时位移数据计算出分时图像三维坐标，所述由得到的分时图像映射还原数据和分时图像三维坐标得到一个完整的运动轨迹三维模型。
[0005]通过采用上述技术方案,系统由多级伸缩支撑立柱、拼接圆环形滑轨、一体式斜梁、红外高清摄像头和相关的扣件组成，使结构可以满足实际使用的同时便于移动，可拼接圆环形滑轨可由3
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16块等分的可拼接成圆环形的弧形轨道模块榫卯结构拼接而成，弧形滑轨模块的弧度大小、厚度、长短、材质、强度、造价等可根据需要构建的场景面积大小决定，红外高清摄像头用于捕捉人体上Marker标记点的运动轨迹，和拍摄记录人物运动及其运动轨迹的实时画面，另外，照明降噪、除尘、消磁等设备均可安装在一体式斜梁上，可有效避免场景中人物影子的出现，同时降低场景中灯光下烟尘对画质的影响，动捕紧身套装可以将活动的人各个动作进行采集，再由分时分层画面信息采集处理系统、三维模型信息实时构建系统和数据对比系统进行处理。
[0006]进一步地，所述运动特性感应模块含集神经运动传感电路单元、肌肉运动传感电路单元和骨胳运动传感电路单元，所述运动数据采集模块可执行数据采集、方向记录、数据传输、数据备份，所述方向记录模块设有多个，且分布在人体肩、肘、膝、腰、颈、腕、踝等可以转动位置，多个所述方向记录模块中的陀螺仪可与运动传感单元组合，所述超声波探测模块与传感电路单元和方向记录模块中的陀螺仪共同分布在人体各穴位及骨胳关节处，相邻两个所述超声波探测模块可确定模块之间的骨胳形状、密度及承重等与骨胳相关的重要数据信息，从而进一步确定被采集数据角色的全部骨架结构。
[0007]通过采用上述技术方案，运动特性感应模块是一种集神经运动传感电路单元、肌肉运动传感电路单元和骨胳运动传感电路单元为一体的传感电路模块，可对运动中的人体各个身体组织活动进行感应和获取数据，并且运动特性感应模块11、方向记录模块15和超声波探测模块38同时与运动数据采集模块12电性连接，运动数据采集模块12与无线信号发射模块13电性连接或一体集成，运动数据采集模块12与充电接口14和USB数据接口连接。
[0008]进一步地，所述图像分时采集模块M16将红外高清摄像头采集的实时图像画面信息以毫秒级为单位，从衣服颜色、衣服轮廓、人体肤色、人体轮廓、面部表情、五官轮廓、人体姿态和肢体轮廓等八个方面，按至少16种颜色通过色彩分层处理模块N18对图像进行分时分层分割采集，再由图像数据分类模块P19分组处理；并进一步的与通过光学感知模块W17、光学数据分类模块Q获得的人物运动动态信息通过数据重组模块Y\DE21进行对比互补重组后，将获得的组合信息定义为相应的语言或代码形式进行信息传输。
[0009]通过采用上述技术方案，图像分时采集模块M16可将采集的图像进行传输。
[0010]进一步地，所述红外高清摄像头底座外表面左右两侧设置有倒钩，所述可拼接圆环形滑轨的梯形凹槽滑道内设置有对称的第一卡块，两个所述第一卡块前端均设置有反向拉紧锁扣，两个所述反向拉紧锁扣前端均设置有第二防脱扣，两个所述第二防脱扣与倒钩活动连接，所述红外高清摄像头的数据接口可设为触点式、卡接式、针插式、无线式、有线式、脉冲式、USB和UWB的连接方式。
[0011]通过采用上述技术方案，先将第一卡块卡入可拼接圆环形滑轨的梯形凹槽滑道内，再将第一卡块上的防脱扣与红外高清摄像头底座上的倒钩相互扣住，并通过反向拉紧锁扣进行拉紧固定，使红外高清摄像头可在可拼接圆环形滑轨内滑动至合适的位置，且可
随处固定，同时红外高清摄像头可根据实际需要活动角度。
[0012]进一步地，多个所述可拼接圆弧形滑轨与多级伸缩支撑立柱均通过连接件进行连接固定，如图9所示，多个所述可拼接圆环形滑轨外侧均开设有上下两个梯形凹槽滑道，多个所述梯形凹槽滑道与连接件活动连接，多个所述可拼接圆环形滑轨内侧靠近榫卯连接处均设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人体运动轨迹捕捉系统，包括多级伸缩支撑立柱(1)、可拼接圆环形滑轨(2)、动捕紧身套装(8)、分时分层画面信息采集处理系统(9)、三维模型信息实时构建系统(10)和数据对比系统(34)，其特征在于：所述可拼接圆环形滑轨(2)按上、中、下三层分布，多个所述可拼接圆环形滑轨(2)外侧均开设有上下两条梯形凹槽滑道，所述可拼接圆环形滑轨(2)由多个等分的弧形滑轨模块拼接而成，所述可拼接圆环形滑轨(2)上端设置有一体式斜梁(3)，所述一体式斜梁(3)另一端设有共同端点，且与上层可拼接圆环形滑轨(2)相连接，所述可拼接圆环形滑轨(2)外侧设置有多个多级伸缩支撑立柱(1)，多个所述弧形滑轨模块与弧形滑轨模块之间的拼接处均设置有双锁死锁扣(4)，所述可拼接圆环形滑轨(2)内可设置多个红外高清摄像头(5)，多个所述弧形滑轨模块一侧开设有卡槽(6)，多个所述弧形滑轨模块另一侧均设置有第二卡块(7)，多个所述第二卡块(7)与卡槽(6)为榫卯连接，且相邻卡槽(6)与第二卡块(7)为无缝连接，所述动捕紧身套装(8)内设有运动特性感应模块(11)、运动数据采集模块(12)、充电接口(14)、超声波探测模块(38)和方向记录模块(15)，所述系统内包含无线信号发射模块(13)，所述分时分层画面信息采集处理系统(9)含图像分时采集模块M(16)、光学感知模块W(17)、色彩分层处理模块N(18)、数据分类模块P(19)、协议端口一(20)和数据重组模块Y\DE(21)，所述三维模型信息实时构建系统(10)含协议端口二(22)、数据匹配模块C(23)、三维模型构建模块(24)，所述数据对比系统(34)含图像显示模块K(35)、数据对比模块FG(36)、数据校正模块(37)。2.根据权利要求1所述的一种人体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述运动特性感应模块(11)含集神经运动传感电路单元、肌肉运动传感电路单元和骨胳运动传感电路单元，所述运动数据采集模块(12)可执行数据采集、方向记录、数据传输、数据备份，所述方向记录模块(15)设有多个，且分布在人体肩、肘、膝、腰、颈、腕、踝等可以转动位置，多个所述方向记录模块(15)中的陀螺仪可与运动传感单元组合，所述超声波探测模块(38)与传感电路单元和方向记录模块(15)中的陀螺仪共同分布在人体各穴位及骨胳关节处，相邻两个所述超声波探测模块(38)可确定模块之间的骨胳形状、密度及承重等与骨胳相关的重要数据信息，从而进一步确定被采集数据角色的全部骨架结构。3.根据权利要求1所述的一种人体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述图像分时采集模块M(16)可进行图像分割采集，且并将采集的分时图像画面定义为语言或代码形式进行信息传输。4.根据权利要求1所述的一种人体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述红外高清摄像头(5)底座外表面左右两侧设置有倒钩(501)，所述可拼接圆环形滑轨(2)的梯形凹槽滑道内设置有对称的第一卡块(502)，两个所述第一卡块(502)前端均设置有反向拉紧锁扣(503)，两个所述反向拉紧锁扣(503)前端均设置有第二防脱扣(504)，两个所述第二防脱扣(504)与倒钩(501)活动连接，所述红外高清摄像头(5)的数据接口可设为触点式、卡接式、针插式、无线式、有线式、脉冲式、USB和UWB的连接方式。5.根据权利要求1所述的一种人体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：多个所述可拼接圆环形滑轨(2)与多级伸缩支撑立柱(1)均通过连接件进行连接固定，多个所述可拼接圆环形滑轨(2)外侧均开设有上下两个梯形凹槽滑道，多个所述梯形凹槽滑道与连接件活动连接，多个所述可拼接圆环形滑轨(2)内侧靠近榫卯连接处均设有第一凹槽(201)、第二凹槽(202)、第三凹槽(203)、第四凹槽(204)、第一母锁扣(205)、第二子锁扣(206)，多个所述双
锁死锁扣(4)均与可拼接圆弧形滑轨(2)活动连接，多个所述第二子锁扣(206)与第一凹槽(201)活动连接，多个所述第一母锁扣(205)与第二凹槽(202)活动连接。6.根据权利要求1所述的一种人体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：多个所述一体式斜梁(3)下端均设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：史杰玲，
申请(专利权)人：武汉七月猫动漫设计有限公司，
类型：发明
国别省市：