光学动作捕捉技术（光学动作捕捉技术龙头公司）

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本文目录:

• 动作捕捉是什么？
• kinect动作捕捉与光学动作捕捉有什么差别？
• 光学动作捕捉系统原理
• 什么是光学式运动捕捉？

动作捕捉是什么？

动作捕捉技术是一种记录并处理人或其他物体在三维空间中的动作的技术，它可以广泛应用于虚拟现实、游戏、医疗、娱乐等多个领域。动作捕捉技术可以利用不同的外部设备来对人体结构的位移进行数据记录和姿态还原。动作捕捉技术可以使数字模型的动作更加真实和流畅，也可以捕捉面部或手指的细微动作，这被称为表演捕捉。

动作捕捉技术的原理主要是利用外部设备来对人体结构或其他物体的位移进行数据记录和姿态还原，这些设备可以分为光学、惯性、机械等不同类型，它们各有优缺点和适用范围。

光学动作捕捉系统是利用摄像机或其他光学设备来记录被捕捉对象上附着的标记点或特征点的位置和运动，然后通过计算机视觉算法来重建三维姿态。光学动作捕捉系统通常利用红外光和反光标识点，可以分为标定和非标定两种：标定的系统需要在被捕捉对象上贴上反光或发光的小球，非标定的系统则可以直接识别人体或物体的自然特征。光学动作捕捉系统的优点是精度高、延迟低、不受电磁干扰，缺点是成本高、设备复杂、空间受限、易受环境光影响。

惯性动作捕捉系统是利用惯性传感器（如加速度计、陀螺仪等）来测量被捕捉对象上各个部位的加速度和角速度，然后通过积分运算来计算出位置和姿态。惯性动作捕捉系统不需要外部设备或参考物，因此可以在任何环境下使用，且具有较高的灵活性和便携性。惯性动作捕捉系统的优点是成本低、设备简单、空间不受限，缺点是精度较低、延迟较高、易受累积误差和温漂影响。

机械动作捕捉系统是利用机械装置（如关节臂或外骨骼等）来连接被捕捉对象的各个关节，然后通过测量装置上的角度或长度变化来计算出位置和姿态。机械动作捕捉系统不受环境光或电磁干扰的影响，且具有较高的精度和实时性。机械动作捕捉系统的优点是成本相对低、设备相对简单、精度较高、延迟较低，缺点是空间受限、灵活性差、易受机械摩擦和磨损影响 。

kinect动作捕捉与光学动作捕捉有什么差别？

kinect是一种体感摄像头，精度比较低，只应用于Xbox 360主机的周边设备，用来做简单的空间定位，在别的需要用到动作捕捉的领域是用不了的，比如做步态分析、影视动画或者教育和科研上。光学动作捕捉技术是通过计算机视觉原理，由多个高速摄像机从不同角度对目标特征点进行跟踪来完成全身的动作的捕捉，因为精度很高，能广泛应用于教育科研、医疗卫生、影视娱乐等多个领域。

光学动作捕捉系统原理

光学动作捕捉系统是以红外光学为原理的动作捕捉系统，相较于惯性原理动作捕捉系统，GPS定位系统等定位手段，具有精度高、延迟低、实时性强、多用于室内场景等特点，系统建立过程可分为系统搭建，数据采集与传输，数据识别与处理三部分。

一套光学动作捕捉系统由红外光学镜头、动作捕捉软件、反光标志点、POE交换机、线缆、标定框、以及三脚架等镜头固定装置组成。

首先将红外光学镜头通过三脚架、夹具等镜头固定装置布置在场地周围，确保镜头视野能够覆盖捕捉区域，然后将所有镜头通过网线连接到POE交换机。镜头通过POE交换机进行供电和数据传输，并连接到电脑中的动作捕捉软件。软件启动后，先在页面中实时模式操作连接上动作捕捉镜头。

系统软硬件搭建并相互连接成功后，下一步就是场地的标定，标定的作用在于给动作捕捉区域建立XYZ坐标系，计算每个镜头在坐标系中的位置和姿态，只有完成标定后，才可以正确获取到场地中各个Marker点的三维坐标数据，分为L型标定与T型标定。

L型标定通过将L型标定杆置于场地中央，在软件中进行相应设置来完成，其目的有两个：首先是确定统一的坐标系，通过对L型杆上四个点的定位，系统可区分出其长轴与短轴，从而定义出世界坐标轴的朝向和原点位置，其次，这一过程能够给看到L型杆的镜头一个初始参数，作为后面参数寻优的初值。

T型标定的作用是给每个镜头足够的数据，使其能够在原有初值的基础上进行一个参数的迭代寻优。在这一过程，软件处于T型标定模式，操作人员手持T型杆在场地中进行挥动，镜头实时捕捉大量数据。

完成标定后，即可进行被捕捉物空间数据的获取。在需要定位的人或物体表面贴上反光标记点（一种表面涂有特殊反光物质的银灰色小球），动作捕捉镜头上的LED灯向外发射红外光，同时接收反光标记点反射回来的红外光。当多个光学镜头同时“看到”一个标记点后，这一标记点在空间中的三维位置就会被确定。

镜头获取到的反光标记点位置信息需要实时传输到电脑中，以进行数据的处理与使用。在光学动作捕捉系统中，所有镜头通过网线与交换机相连，当镜头获取到反光标记点空间位置信息后，这些信息会通过网线传输到交换机，再由交换机统一传输到相连的电脑中，并实时被动作捕捉软件接收。

软件获取到多个反光标记点的三维空间位置后，下一步是进行物体的识别。在同一物体表面贴有多个反光标记点，这些特定点之间的距离是不变的，因而，对同一物体上贴有的有的点进行命名，并将点之间用线进行连接，表示两点间的相互关系，这一组点名称与连线信息在软件中被操作记录为一组Markerset。当具有这组Markerset信息的物体出现在场地中时，即被系统识别为一个独立物体。

一些人体动作捕捉需要大量贴点捕捉数据，有专门的贴点模型供选择使用，根据所提供的贴点模型，在人体固定位置粘贴反光标记点，并在软件中进行点的识别、连接与骨骼绑定。

当系统能够实时识别被捕捉物后，一个完整的光学动作捕捉系统就已建立完成，接下来可直接进行动作捕捉，捕捉得到的模型数据还可实时根据效果在软件中进行调整与矫正。根据不同领域方向的需要，光学动作捕捉系统还可实现与测力台等设备同步进行运动与测力数据捕捉、连接三维软件进行虚拟人物生成等操作。

什么是光学式运动捕捉？

光学式运动捕捉，也称“光学式动作捕捉”，顾名思义，是通过光学原理来完场物体的捕捉和定位的。是通过光学镜头捕捉固定在人体或是物体上面的marker的位置信息来完成动作姿态捕捉。

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光学式动作捕捉依靠一整套精密而复杂的光学摄像头来实现，它通过计算机视觉原理，由多个高速摄像机从不同角度对目标特征点进行跟踪来完成全身的动作的捕捉。

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光学动作捕捉可分为被动式和主动式两种。这个分类是从marker来区别的。主动式是指marker是主动发光甚至可以自带ID编码的，这样镜头在视野中可以通过marker自身发光来观测它，并记录捕捉到其的运动轨迹。而被动式光学动作捕捉是通过镜头本身自带的灯板发出特定波长的红外光，照射到marker上，marker是通过特殊反光处理，可以反射镜头灯板发出的红外光，这样镜头就能在视野里捕捉记录该marker的运动轨迹。

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