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《動作捕捉淺析(一)——慣性動作捕捉》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(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直接理解處理的數(shù)據(jù)。在運動物體的關(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)過計算機處理后向得到三維空間愛你坐標的數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)被計算機識別后，可以應用在動畫制作，步態(tài)分析，生物力學，人機工程等領(lǐng)域。常用的運動捕捉技術(shù)從原理上說可分為慣性、光學式、聲學式、電磁式。不同原理的設(shè)備各有其優(yōu)缺點，一般可從以下幾個方面進行評價：定位精度；實時性；使用方便程度；可捕捉運動范圍大?。豢垢蓴_性；多
2、目標捕捉能力；以及與相應領(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；光學式： 光學式運動捕捉通過對目標上特定光點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務(wù)。目前常見的光學式運動捕捉大多基于計算機視覺原理。從理論上說，對于空間中的一個點，只要它能同時為兩部相機所見，則根據(jù)同一時刻兩部相機所拍攝的圖像和相機參數(shù)，可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當相機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的運動軌跡；聲學式：常用的聲學式運動捕捉裝置由發(fā)送器、接收器和處理單元組成。發(fā)送器是一個固定的超聲波
3、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)超聲波運動捕捉設(shè)備；電磁式：電磁式運動捕捉系統(tǒng)是目前比較常用的運動捕捉設(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)為慣性和光學兩種技術(shù)，所以我們在本文中所討論的也就對這兩種技術(shù)進行一下淺析。二、慣性動作捕捉
4、：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。 在一定的初始條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(precession)，又稱為回轉(zhuǎn)效應(gyroscopiceffect)。陀螺旋進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?！ ∪藗兝猛勇莸牧W性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀北
5、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、技術(shù)、軍事等各個領(lǐng)域有著廣泛的應用。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（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指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統(tǒng)中，作為水平、垂直、俯仰、航向
6、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?！ ‖F(xiàn)在的陀螺儀分為，壓電陀螺儀，微機械陀螺儀，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，做成慣性導航控制系統(tǒng)。??陀螺儀結(jié)構(gòu) 基本上陀螺儀是一種機械裝置，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)繞飛機兩軸作自由運動；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)繞飛機三軸作自由運動，就是一個完整的太空陀螺儀(spacegyro)。歷史 1850年法國的物理學家萊昂·傅科（J.
7、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，從第一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀，但直到現(xiàn)也，陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究，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)的陀螺可以豎直不倒而保持與
