主动式动作捕捉刚体以及运动捕捉系统

摘要

本申请涉及红外线捕捉技术领域，尤其是一种主动式动作捕捉刚体以及运动捕捉系统。主动式动作捕捉刚体包括壳体、控制单元以及发光组件；控制单元于所述壳体内；发光组件设置有多个，多个所述发光组件间隔排布于所述壳体的外侧；控制单元与发光组件电连接，以控制发光组件发光。发光组件在控制单元的控制作用下可以发光，在动捕捉系统中被识别率高，精度高，适合应用于对摄像机精细而微妙的运动轨迹追踪。

说明书

技术领域

本申请涉及运动捕捉技术领域，尤其是涉及一种主动式动作捕捉刚体以及运动捕捉系统。

背景技术

运动捕捉技术以红外光学原理作为精准，通常应用于影视动画制作中对人物、摄像机、道具等运动数据的采集，虚拟摄像机是为了满足影视制作中的虚拟角色运动与场景匹配的一种数字化辅助拍摄工具，在虚拟摄像机上黏贴Marker点组成刚体，通过捕捉刚体的6DoF信息，逼真精确地模拟出摄像机的运动轨迹。

现有的在对数据采集时常采用被动式刚体，结合图1所示，在实体摄像机101背顶端安装固定阀102，固定阀102上伸出多个支撑杆103，每个支撑杆103顶端放置被动标记点104，被动标记点104本身不发光，在其表面涂有反光材料，动捕摄像机发射红外光，照射到标记点上反射，再由动捕摄像机捕获。

然而采用被动式标记点，其在被动式标记点的表面喷涂反光材料，这种材料在摄像机动作时，极其容易受外力作用导致涂层脱落，部分脱落的标记点在红外动捕摄像机视觉范围内，体现为圆点圆度不高，极易造成不被识别，同时，反光材料长期暴露在空气中，容易被氧化污损，导致反光率下降，识别率降低，动捕效率下降。

发明内容

本申请的目的在于提供一种主动式动作捕捉刚体以及运动捕捉系统，在一定程度上以解决现有技术中采用被动式标记点进行运动捕捉导致识别率降低，动捕效率下降的技术问题。

本申请提供了一种主动式动作捕捉刚体，用于运动捕捉系统，包括壳体、控制单元以及发光组件；

所述控制单元于所述壳体内；

所述发光组件设置有多个，多个所述发光组件间隔排布于所述壳体的外侧；

所述控制单元与所述发光组件电连接，以控制所述发光组件发光。

在上述技术方案中，进一步地，所述发光组件包括第一发光组件和第二发光组件；

所述第一发光组件和所述第二发光组件均设置有多个，所述第一发光组件和所述第二发光组件交错等间距排布于所述壳体的外侧；

所述控制单元分别与所述第一发光组件和所述第二发光组件电连接，以控制所述第一发光组件和所述第二发光组件发光。

在上述技术方案中，进一步地，所述壳体为多面体结构，从所述壳体的顶点向外延伸形成有安装部，所述安装部上设置有所述第一发光组件或所述第二发光组件中的任意一种，所述壳体的侧边的中点位置处设置有第二发光组件或第一发光组件中的任意另一种。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一发光组件包括第一发光小灯泡；所述第二发光组件包括第二发光小灯泡；

所述第一发光小灯泡与所述第二发光小灯泡分别与所述控制单元电连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一发光小灯泡或所述第二发光小灯泡中的任意一种的外侧扣设有导光散射罩。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一发光小灯泡或所述第二发光小灯泡与所述导光散射罩连接的位置处设置有紧固件。

在上述技术方案中，进一步地，所述导光散射罩呈球形。

在上述技术方案中，进一步地，所述控制单元包括供电模块以及同步信号模块；

所述供电模块与所述同步信号模块电连接；

所述第一发光组件以及所述第二发光组件分别与所述同步信号模块电连接；

所述同步信号模块用于接收所述运动捕捉系统中由同步基站发出的同步信号，并控制所述第一发光组件和所述第二发光组件的点亮频率与所述运动捕捉系统中的红外动捕摄像机快门开关频率保持一致。

在上述技术方案中，进一步地，所述控制单元还包括第一发光驱动模块以及第二发光驱动模块；

所述第一发光驱动模块的一端与所述第一发光组件电连接，且另一端与所述同步信号模块电连接；所述第二发光驱动模块的一端与所述第二发光组件电连接，且另一端与所述同步信号模块电连接；

所述第一发光驱动模块用于向所述第一发光组件提供平稳电流，所述第二发光驱动模块用于向所述第二发光组件提供平稳电流。

本申请还提供一种运动捕捉系统，包括红外动捕摄像机、主摄像机以及上述的主动式动作捕捉刚体；

所述红外动捕摄像机设置有多个，多个所述红外动捕摄像机在空间内间隔排布，以构成动捕空间；

所述主摄像机设置于所述动捕空间内，所述主动式动作捕捉刚体设置于所述主摄像机的顶部；所述红外动捕摄像机通过所述主动式动作捕捉刚体追踪所述主摄像机的运动轨迹。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的一种主动式动作捕捉刚体，用于运动捕捉系统，包括壳体、控制单元以及发光组件；所述控制单元于所述壳体内；所述发光组件设置有多个，多个所述发光组件间隔排布于所述壳体的外侧；所述控制单元与所述发光组件电连接，以控制所述发光组件发光。发光的发光组件能够保证其均能够被捕捉到，更适用于运动捕捉系统中。

本申请中的发光组件由控制单元控制其发光，而不是通过反射红外光发光，是一种主动式标记点，不同于现有技术中的被动式标记点，在动捕捉系统中被识别率高，精度高，适合应用于对摄像机精细而微妙的运动轨迹追踪。

本申请还提供一种运动捕捉系统，包括红外动捕摄像机、主摄像机以及上述的主动式动作捕捉刚体；所述红外动捕摄像机设置有多个，多个所述红外动捕摄像机在空间内间隔排布，以构成动捕空间；所述主摄像机设置于所述动捕空间内，所述主动式动作捕捉刚体设置于所述主摄像机的顶部；所述红外动捕摄像机通过所述主动式动作捕捉刚体追踪所述主摄像机的运动轨迹。

具体地，运动捕捉系统内主动式动作捕捉刚体稳定性更好，红外动捕摄像机的识别率高，主动式动作捕捉刚体可挂接匹配各种型号的实体摄像机，可完善主动式追踪技术，精细化主摄像机追踪。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的主动式动作捕捉刚体的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的主动式动作捕捉刚体中的第一发光组件的结构示意图；

图4为本申请实施例一提供的主动式动作捕捉刚体的电路图；

图5为本申请实施例二提供的运动捕捉系统的结构示意图。

图中：101-实体摄像机；102-固定阀；103-支撑杆；104-被动标记点；105-壳体；106-控制单元；107-第一发光组件；108-第二发光组件；109-安装部；110-第一发光小灯泡；111-导光散射罩；112-供电模块；113-同步信号模块；114-第一发光驱动模块；116-紧固件；117-动捕空间；118-红外动捕摄像机；119-主摄像机；120-线缆。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

参见图2-图4所示，本申请提供的一种主动式动作捕捉刚体，用于运动捕捉系统中，包括壳体105、控制单元106、第一发光组件107以及第二发光组件108；所述控制单元106于所述壳体105内，所述第一发光组件107和所述第二发光组件108均设置有多个，所述第一发光组件107和所述第二发光组件108交错等间距排布于所述壳体105的外侧，等间距排布的所述第一发光组件107和所述第二发光组件108能够保证其均能够被捕捉到，更适用于运动捕捉系统中。

所述控制单元106分别与所述第一发光组件107和所述第二发光组件108电连接；并用于控制所述第一发光组件107和所述第二发光组件108发光。第一发光组件107以及第二发光组件108其在控制单元106的控制作用下可以发光，而不是通过反射红外光发光，是一种主动式标记点，不同于现有技术中的被动式标记点，在动捕捉系统中被识别率高，精度高，适合应用于对摄像机精细而微妙的运动轨迹追踪。

在该实施例中，所述壳体105呈多面体结构，从所述壳体105的顶点向外延伸形成有安装部109，所述安装部109上设置有所述第一发光组件107或第二发光组件108，所述壳体105的侧边的中点位置处设置有第二发光组件108或第一发光组件107。

优选地，所述壳体105呈正四边形结构，所述第一发光组件107设置有四个，所述第二发光组件108设置有四个。

在该实施例中，所述第一发光组件107包括第一发光小灯泡110以及导光散射罩111；所述第一发光小灯泡110固定于所述安装部109上，并与所述控制单元106电连接，在所述导光散射罩111扣设于所述第一发光小灯泡110的外侧，优选地，所述导光散射罩111呈球形。具体地，在所述第一发光小灯泡110的外侧扣设有导光散射罩111，能够提高所述第一发光小灯泡110的发光角度，提高导光散射作用，使得红外动捕捉摄像头能够捕捉到位于所述安装部109上的所述第一发光小灯泡110。

现有的被动式标记点采用支撑杆103进行支撑固定，当被动式标记点受到外力时，可能导致支撑杆103弯曲或被动式标记点掉落，进而导致红外动捕摄像机118无法正常追踪标记点。在该实施例中为了克服现有中此类问题，以保证主动式标记点的稳定性，在所述第一发光小灯泡110与所述导光散射罩111连接的位置处设置有紧固件116，优选地，紧固件116为由胶水构成的密封层，利用胶水使所述第二发光小灯泡的固定部固定在所述导光散射罩111上，从而保证所述第一发光小灯泡110的稳定性，保证红外动捕摄像机118能够捕捉到主动式标记点。

在该实施例中，所述第二发光组件108包括第二发光小灯泡；所述第二发光小灯泡固定于所述壳体105的侧边的中点位置处，并与所述控制单元106电连接。具体地，所述第二发光小灯泡的外侧没有扣设导光散射罩111，避免与所述第一发光小灯泡110之间发生散射干扰。

注意，所述第一发光组件107可以设置于所述壳体105的侧边的中点位置处，所述第二发光组件108设置于所述安装部109上。

优选地，所述第一发光小灯泡110与所述第二发光小灯泡采用线缆120与所述控制单元106电连接。

在该实施例中，所述控制单元106包括供电模块112以及同步信号模块113，所述供电模块112与所述同步信号模块113电连接；所述第一发光组件107以及所述第二发光组件108分别与所述同步信号模块113电连接；所述供电模块112用于向所述第一发光组件107和所述第二发光组件108提供电，优选地，所述供电模块112包括1100毫安锂电池，通用采用USB-Micro接口充电，可连续使用8小时。

优选地，所述同步信号模块113为无线同步信号模块113，在该实施例中，采用锂电池供电以及无线同步信号模块113机制，没有外部线缆120束缚，安装自由度很高。

现有的被动式标记点在动捕系统内，动式标记点不具有唯一性，在红外动捕摄像机捕获到的图像内，每一个被动式标记点并没有ID，如果想要获得被动式标记点的空间坐标，则需要利用软件对每个被动式标记点进行跟踪运算，以此来识别某个被动式标记点的位置所在，整个运算过程复杂，时间长，影响捕捉的进程，而在该实施例中，所述同步信号模块113用于接收所述运动捕捉系统中由同步基站发出的同步信号并根据接接受到的同步信号控制所述第一发光组件107和所述第二发光组件108的点亮频率与所述运动捕捉系统中的红外动捕摄像机118快门开关频率保持一致，即每个主动式标记点通过控制单元106控制器其发光频率，使每一个主动式标记点均具有自己的ID，提高了运动捕捉系统对主动式标记点追踪的可靠性，避免主动式标记点之间的重复、混杂，提升了捕捉的精度。

在该实施例中，所述控制单元106还包括第一发光驱动模块114以及第二发光驱动模块；所述第一发光驱动模块114与所述第一发光组件107电连接，所述第二发光驱动模块与所述第二个发光模块电连接；所述第一发光驱动模块114用于向所述第一发光组件107提供平稳电流，所述第二发光驱动模块用于向所述第二发光组件108提供平稳电流。

实施例二

结合图5所示，本申请提供一种运动捕捉系统，包括红外动捕摄像机118、主摄像机119以及上述的主动式动作捕捉刚体；

所述红外动捕摄像机118设置有多个，多个所述红外动捕摄像机118在空间内间隔排布，以构成动捕空间117；所述主摄像机119设置于所述动捕空间117内，所述主动式动作捕捉刚体设置于所述主摄像机119的顶部。

具体地，所述红外动捕摄像机118通过所述主动式动作捕捉刚体追踪所述主摄像机119的运动轨迹。

运动捕捉系统内主动式动作捕捉刚体稳定性更好，红外动捕摄像机118的识别率高，主动式动作捕捉刚体可挂接匹配各种型号的实体摄像机，可完善主动式追踪技术，精细化主摄像机119追踪。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。