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《動作捕捉淺析(一)——慣性動作捕捉》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、動作捕捉淺析（一）——慣性動作捕捉一、理論概述： 動作捕捉英文Motioncapture,簡稱Mocap。技術(shù)涉及尺寸測量、物理空間里物體的定位及方位測定等方面可以由計算機(jī)直接理解處理的數(shù)據(jù)。在運(yùn)動物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，由Motioncapture系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過計算機(jī)處理后向得到三維空間愛你坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被計算機(jī)識別后，可以應(yīng)用在動畫制作，步態(tài)分析，生物力學(xué)，人機(jī)工程等領(lǐng)域。常用的運(yùn)動捕捉技術(shù)從原理上說可分為慣性、光學(xué)式、聲學(xué)式、電磁式。不同原理的設(shè)備各有其優(yōu)缺點(diǎn)，一般可從以下幾個方面進(jìn)行評價：定位精度；實(shí)時性；使用方便程度；可捕捉運(yùn)動范圍大
2、??；抗干擾性；多目標(biāo)捕捉能力；以及與相應(yīng)領(lǐng)域?qū)I(yè)分析軟件連接程度。慣性式：主要工作原理是跟在人的身上主要的關(guān)鍵點(diǎn)綁定慣性陀螺儀，分析陀螺儀的位移變差來判定人的動作幅度和距離；光學(xué)式： 光學(xué)式運(yùn)動捕捉通過對目標(biāo)上特定光點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來完成運(yùn)動捕捉的任務(wù)。目前常見的光學(xué)式運(yùn)動捕捉大多基于計算機(jī)視覺原理。從理論上說，對于空間中的一個點(diǎn)，只要它能同時為兩部相機(jī)所見，則根據(jù)同一時刻兩部相機(jī)所拍攝的圖像和相機(jī)參數(shù)，可以確定這一時刻該點(diǎn)在空間中的位置。當(dāng)相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點(diǎn)的運(yùn)動軌跡；聲學(xué)式：常用的聲學(xué)式運(yùn)動捕捉裝置由發(fā)送器、接收器和處理單
3、元組成。發(fā)送器是一個固定的超聲波發(fā)生器，接收器一般由呈三角形排列的三個超聲探頭組成。通過測量聲波從發(fā)送器到接收器的時間或者相位差，系統(tǒng)可以計算并確定接收器的位置和方向。Logitech、SAC等公司都生產(chǎn)超聲波運(yùn)動捕捉設(shè)備；電磁式：電磁式運(yùn)動捕捉系統(tǒng)是目前比較常用的運(yùn)動捕捉設(shè)備。一般由發(fā)射源、接收傳感器和數(shù)據(jù)處理單元組成。發(fā)射源在空間產(chǎn)生按一定時空規(guī)律分布的電磁場；接收傳感器（通常有10～20個）安置在表演者身體的關(guān)鍵位置，隨著表演者的動作在電磁場中運(yùn)動,通過電纜或無線方式與數(shù)據(jù)處理單元相連。目前國內(nèi)使用較多的兩種技術(shù)為慣性和光學(xué)兩種技術(shù)，所以我們在本文中所討論
4、的也就對這兩種技術(shù)進(jìn)行一下淺析。二、慣性動作捕捉：要了解慣性動作捕捉，我們就要首先了解它的重要部件—陀螺儀陀螺儀：簡介 繞一個支點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動的剛體稱為陀螺(top)。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質(zhì)量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。由蒼蠅后翅（特化為平衡棒）仿生得來?！ ≡谝欢ǖ某跏紬l件和一定的外在力矩作用下，陀螺會在不停自轉(zhuǎn)的同時，還繞著另一個固定的轉(zhuǎn)軸不停地旋轉(zhuǎn)，這就是陀螺的旋進(jìn)(precession)，又稱為回轉(zhuǎn)效應(yīng)(gyroscopiceffect)。陀螺旋進(jìn)是日常生活中常見的現(xiàn)象，許多人小時候都玩過的陀螺就是一例。
5、 人們利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀北京搜維爾國際貿(mào)易有限公司地址：北京市海淀區(qū)上地七街1號匯眾科技大廈819、821室（100085）E-mail：sale@souvr.com電話：0086-10-8277213662986566網(wǎng)址：http://www.souvr.comhttp://en.souvr.com(gyroscope)，它在科學(xué)、技術(shù)、軍事等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。比如：回轉(zhuǎn)羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉(zhuǎn)、陀螺的章動、地球在太陽（月球）引力矩作用下的旋進(jìn)（歲差）等?！ ⊥勇輧x的種類很多，按用途來分，它可以分為傳感陀螺儀和
6、指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運(yùn)動的自動控制系統(tǒng)中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示，作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。 現(xiàn)在的陀螺儀分為，壓電陀螺儀，微機(jī)械陀螺儀，光纖陀螺儀，激光陀螺儀，都是電子式的，可以和加速度計，磁阻芯片，GPS，做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)。??陀螺儀結(jié)構(gòu) 基本上陀螺儀是一種機(jī)械裝置，其主要部分是一個對旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi)；在通過轉(zhuǎn)子中心軸XX1上加一內(nèi)環(huán)架，那么 陀螺儀就可環(huán)繞飛機(jī)兩軸作自由運(yùn)動；然后，在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架；這個陀螺儀有兩個平衡環(huán)，可以環(huán)繞飛機(jī)三軸作自由運(yùn)動，
7、就是一個完整的太空陀螺儀(spacegyro)。歷史 1850年法國的物理學(xué)家萊昂·傅科（J.Foucault）為了研究地球自轉(zhuǎn)，首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子（rotor），由于慣性作用它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向，他用希臘字gyro（旋轉(zhuǎn)）和skopein（看）兩字合為gyroscopei一字來命名這種儀表?！ ⊥勇輧x是一種既古老而又很有生命力的儀器，從第一臺真正實(shí)用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀(jì)，但直到現(xiàn)也，陀螺儀仍在吸引著人們對它進(jìn)行研究，這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀最主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的
8、陀螺可以豎直不倒而保持與
