動(dòng)作捕捉課堂筆記

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1、.《動(dòng)作捕捉技術(shù)與應(yīng)用》筆記筆記來源石壯壯蔣蘭手打石壯壯第一講動(dòng)作捕捉概述1、動(dòng)作捕捉是一門綜合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺/軟件等技術(shù)捕捉表演者的肢體、表情，產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理的過程。（技術(shù)方法）（sample、record）→3D2、獲取動(dòng)作信息的方法：模型模擬、藝術(shù)造型、動(dòng)作捕捉。3、捕捉動(dòng)作的特點(diǎn)：1）真實(shí)性；2）速度快；3）可控性；4）經(jīng)濟(jì)性；5）可編輯性。4、動(dòng)作捕捉的產(chǎn)生和發(fā)展5、動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的類型1）機(jī)械式（傳感器）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)、成本低、精度高、易標(biāo)定、無電磁干擾、捕捉范圍大、易攜帶缺點(diǎn)：捕捉動(dòng)作有限、傳感器配置不靈活、易損壞、

2、采樣速率低、無全局位移2）電磁式發(fā)射源、接受傳感器、數(shù)據(jù)處理顯示優(yōu)點(diǎn)：六維信息（位置x、y、z+旋轉(zhuǎn)）、實(shí)時(shí)性好、速度快、標(biāo)定簡(jiǎn)單、相對(duì)便宜、可多人同時(shí)捕捉缺點(diǎn)：電磁干擾、范圍有限、比光學(xué)式采樣速率低、容易出現(xiàn)噪音、配置不靈活3）聲學(xué)式發(fā)送器、接受器、處理單元優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單4）光學(xué)式：通過對(duì)目標(biāo)特定光點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來完成運(yùn)動(dòng)捕捉的任務(wù)。兩臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)拍到，可確定物體的空間位置。高速拍攝→運(yùn)動(dòng)軌跡主/被動(dòng)式優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、捕捉空間大、速度快、標(biāo)定簡(jiǎn)單、表演者受限小、可多人同時(shí)捕捉、標(biāo)識(shí)球數(shù)目可變?nèi)秉c(diǎn)：昂貴、數(shù)據(jù)需要處理、數(shù)據(jù)可能丟失、現(xiàn)場(chǎng)光需要控制、實(shí)時(shí)性局限位置→傳感→光

3、學(xué)→電信號(hào)6.捕捉的動(dòng)作類型肢體動(dòng)作、局部肢體動(dòng)作、面部表情、皮膚動(dòng)作、動(dòng)物與玩偶-..第二講捕捉系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)分析（以光學(xué)系統(tǒng)為例）1、動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的構(gòu)成（1）傳感器固定在運(yùn)動(dòng)物體上，把位置信息轉(zhuǎn)化成捕捉裝置可接收的信息。（2）信號(hào)捕捉設(shè)施位置信號(hào)的捕捉：對(duì)光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，高分辨率紅外攝像機(jī)（3）數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將大量的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)從信號(hào)捕捉設(shè)備快速準(zhǔn)確地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、多通道傳輸、同步（4）數(shù)據(jù)處理部分（使用計(jì)算機(jī)軟件）根據(jù)應(yīng)用類型和應(yīng)用目的，處理成所需要的形式。通常用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。&*一種典型的光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的構(gòu)成東方新銳DVMC-8820三維捕

4、捉系統(tǒng)1）DVMC-8820傳感器輕質(zhì)和表面高反射材料制成2）DVMC-8820信號(hào)捕捉設(shè)施專用近紅外高感度攝像機(jī)，采用高感度近紅外（C1）傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。3）DVMC-8820數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備多路視頻控制器（1）高性能工作站（2）標(biāo)識(shí)點(diǎn)特征學(xué)習(xí)軟件用于學(xué)習(xí)三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)所采用的高反射標(biāo)識(shí)球的特征是適應(yīng)捕捉空間環(huán)境變化、實(shí)現(xiàn)高精度標(biāo)識(shí)點(diǎn)識(shí)別的輔助工具軟件。具有實(shí)現(xiàn)圖像顯示、灰度調(diào)節(jié)、標(biāo)識(shí)點(diǎn)形狀識(shí)別、中心演算等功能。生成的參數(shù)文件支持三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的三維空間標(biāo)定。運(yùn)動(dòng)捕捉中的實(shí)時(shí)標(biāo)識(shí)點(diǎn)精度識(shí)別。從視頻信號(hào)中通過特征學(xué)習(xí)，找到特征點(diǎn)。（3）高精度三維空間標(biāo)定軟件通過三維空間位

5、置標(biāo)定（靜態(tài)標(biāo)定）和空間范圍標(biāo)定（動(dòng)態(tài)標(biāo)定）實(shí)現(xiàn)三維空間的精確標(biāo)定。（4）高精度三維動(dòng)作數(shù)據(jù)采集軟件核心軟件采集、自動(dòng)數(shù)據(jù)匹配等處理→得到三維數(shù)據(jù)（DRS格式）（5）三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)編輯/通用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件對(duì)DRS格式的三維動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和格式轉(zhuǎn)換。*VICON、魔神、DVMC→這是其他典型的光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)*短焦視野大、長(zhǎng)焦視野小*區(qū)別灰度、光斑大?。ㄈピ耄?多目成像→3D→格式文件*轉(zhuǎn)換系數(shù)（22參數(shù)）/系統(tǒng)定標(biāo)（6個(gè)或者以上靶點(diǎn)）2、視頻的采集與處理-..1）視頻采集系統(tǒng)：（1）視頻采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其文件性能參數(shù)（2）采集的數(shù)據(jù)量-通道數(shù)目與采集速度（3）同步控制視頻采集

6、系統(tǒng)的基本構(gòu)成光學(xué)鏡頭、圖像傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯控制器、信號(hào)處理器、緩存與輸出接口2）內(nèi)容處理：（1）數(shù)據(jù)格式（包含格式說明+數(shù)據(jù)內(nèi)容兩部分）；（2）內(nèi)容（數(shù)據(jù)）讀??；（3）數(shù)據(jù)分析（灰度、面積、不規(guī)則）確定標(biāo)志球；注意球的位置、去噪*標(biāo)識(shí)點(diǎn)特征學(xué)習(xí)軟件。3、標(biāo)定與三維重建（1）基本原理（兩目成像）利用CCD攝像機(jī)（兩個(gè)攝像機(jī)）的透視規(guī)則兩個(gè)二維數(shù)據(jù)→三維數(shù)據(jù)（2）標(biāo)定的概念利用6個(gè)已知靶點(diǎn)→24個(gè)方程→22個(gè)未知數(shù)，這叫做系統(tǒng)定標(biāo)。用以求出雙攝像機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的變換矩陣A、B。4、識(shí)別與追蹤（1）識(shí)別目的：將標(biāo)識(shí)球三維空間重建坐標(biāo)分組、根據(jù)使用目的加以編號(hào)（將光斑映射到骨

7、骼系統(tǒng)，每一個(gè)光斑對(duì)應(yīng)相應(yīng)的骨骼）方法：將表演者貼上反光點(diǎn)的靜態(tài)姿勢(shì)擷取下來，以人工方式在計(jì)算機(jī)中標(biāo)定出每一個(gè)反光點(diǎn)的編號(hào)。將標(biāo)識(shí)好的資料儲(chǔ)存下來，成為參考樣板。往后計(jì)算機(jī)可利用這個(gè)樣板完成標(biāo)識(shí)工作。（2）追蹤目的：獲得正確的以標(biāo)識(shí)點(diǎn)為簇的三維空間軌跡信息，是光學(xué)式系統(tǒng)最為重要的一項(xiàng)技術(shù)。當(dāng)一個(gè)演員身貼26/28或者更多反光點(diǎn)在攝像機(jī)前運(yùn)動(dòng)。在時(shí)間軸上看空間位置變化。計(jì)算機(jī)分析攝影機(jī)位置、反光點(diǎn)數(shù)量，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，得到標(biāo)識(shí)點(diǎn)的移動(dòng)信息。追蹤方法→追蹤速度：干擾*Kalman濾波S（k+1)=F`S（k