动捕仪与应用系统
动作捕捉技术研究报告总结
动作捕捉技术研究报告总结
动作捕捉技术是一种通过采集人体运动数据的技术，以精准地捕捉和还原人体运动为目标。
本研究报告总结了动作捕捉技术的研究现状和应用领域，并重点讨论了其在影视制作、虚拟现实、体育训练等领域的应用。
首先，报告概述了动作捕捉技术的发展历程和原理。
从早期的传感器和电脑视觉系统发展到现今的惯性传感器和光学系统，动作捕捉技术在数据采集的精确性和便捷性上都取得了巨大的进展。
同时，报告强调了动作捕捉技术在机器学习和人工智能领域的应用前景，可以通过大量的数据训练模型，实现更智能、自动化的人体动作识别和分析。
其次，报告详细介绍了动作捕捉技术在影视制作领域的应用。
通过将演员的动作捕捉数据应用到虚拟人物的制作中，可以实现逼真的动作表现和角色互动，大大提升了特效制作的效果和效率。
此外，动作捕捉技术还可以用于运动员的动作评估和训练，通过对动作数据的分析，提供针对性的训练指导，提高运动员的技术水平和表现。
最后，报告探讨了动作捕捉技术在虚拟现实领域的应用潜力。
通过捕捉用户的动作数据，可以实现更真实的虚拟现实体验，提高沉浸感和交互性。
此外，动作捕捉技术还可以用于智能家居、游戏控制等领域，实现更自然、直观的操作方式。
总的来说，动作捕捉技术在影视制作、虚拟现实、体育训练等领域都有广泛的应用前景。
然而，仍然存在一些挑战和问题需
要解决，例如动作识别精度和实时性的提高，设备成本和便携性等方面的改进。
通过持续的研究和创新，相信动作捕捉技术会在未来发展出更加先进和广泛的应用。
人体运动捕捉技术的应用与精准度分析
人体运动捕捉技术的应用与精准度分析人体运动捕捉技术是一种将人体运动转化为数字数据的技术，广泛应用于许多领域，如电影、体育、医疗和虚拟现实等。
本文将对人体运动捕捉技术的应用领域进行探讨，并对其精准度进行分析。
一、人体运动捕捉技术的应用领域1. 电影制作人体运动捕捉技术在电影制作中得到了广泛应用。
通过捕捉演员的身体动作和面部表情，可以准确还原角色的动态特征，使得动画角色的动作更加逼真。
同时，人体运动捕捉技术还可以与特效图像相结合，实现更加复杂和惊人的视觉效果。
2. 体育训练体育领域利用人体运动捕捉技术可以监测和分析运动员的训练过程，帮助他们改善动作技巧、提高运动表现。
通过实时跟踪运动员的身体姿势和力量分布，可以及时提供反馈信息，指导他们的训练和竞技。
同时，人体运动捕捉技术还可以帮助教练和运动员进行运动模拟和比赛战术分析，提高整体团队的竞技水平。
3. 医疗康复人体运动捕捉技术在医疗康复中起到了重要作用。
通过捕捉患者的运动数据，可以评估他们的身体功能和运动能力，并制定适合的康复方案。
同时，人体运动捕捉技术还可以实时跟踪患者的运动过程，帮助康复医生监控和指导康复训练，提高治疗效果。
4. 虚拟现实人体运动捕捉技术在虚拟现实领域中也有广泛应用。
它可以通过捕捉用户的身体动作，将用户的动作实时转化为虚拟环境中的角色动作，使用户可以沉浸在虚拟世界中，获得更加真实的交互体验。
同时，人体运动捕捉技术还可以为虚拟现实游戏、教育和训练等应用提供更加自然和精确的人机交互方式。
二、人体运动捕捉技术的精准度分析1. 传感器精度人体运动捕捉技术的精准度首先受到传感器的限制。
目前常用的传感器包括摄像头、惯性测量单元（IMU）和压力传感器等。
摄像头可以提供更加准确和详细的人体姿势信息，但对于遮挡和光线不均匀的情况较为敏感。
IMU可以提供更加稳定的姿势信息，但在长时间使用后会出现漂移现象。
压力传感器可以提供脚部和手部的控制信息，但对于其他身体部位的运动捕捉较为困难。
动作捕捉设备概述
动作捕捉的应用状况及相关产品动捕系统一般来说，应用都比较广泛呀，只是可能不同品牌，技术略有差别，相对来说国外品牌占的市场份额更大一些，作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。
基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。
虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。
惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。
惯性动作捕捉系统出现之前，最常见的是光学动捕技术。
它是通过在演员身上贴marker点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。
光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。
对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。
而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。
和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优异的表现。
在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。
惯性式动作捕捉系统原理动作捕捉系统的一般性结构主要分为三个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元，惯性式动作捕捉系统即是将惯性传感器应用到数据采集端，数据处理单元通过惯性导航原理对采集到的数据进行处理，从而完成运动目标的姿态角度测量。
在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，传感器设备捕捉目标物体的运动数据，包括身体部位的姿态、方位等信息，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，最终建立起三维模型，并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。
动捕技术原理
动捕技术原理
动捕技术，即动作捕捉技术，是一种通过传感器、摄像头或其他设备捕捉人体动作并将其转化为数字数据的技术。
这项技术在电影制作、游戏开发、体育训练等领域有着广泛的应用。
那么，动捕技术的原理是什么呢？让我们一起来探讨一下。
动捕技术的原理基于人体运动学和生物力学。
人体的运动是由肌肉、关节和骨骼协同作用完成的，每一个动作都是由肌肉收缩和骨骼运动产生的。
动捕技术通过安装在人体表面或周围的传感器或摄像头来捕捉这些运动轨迹和变化，然后将其转化为数字数据。
动捕技术的原理还涉及到数学和计算机科学。
传感器或摄像头捕捉到的数据需要经过处理和分析，才能准确地反映人体的运动状态。
这涉及到姿态识别、运动轨迹计算、数据融合等数学和计算机算法的运用。
通过这些算法，可以实现对人体动作的精确捕捉和重现。
动捕技术的原理还包括对数据的采集和校准。
在使用动捕技术进行实时捕捉或后期编辑时，需要确保传感器或摄像头的数据准确性和稳定性。
因此，对设备的校准和数据的采集是至关重要的。
只有在数据准确无误的情况下，才能得到符合实际运动的数字化表示。
总的来说，动捕技术的原理是基于人体运动学、生物力学、数学和计算机科学的综合应用。
通过传感器或摄像头捕捉人体运动数据，经过算法处理和数据校准，最终实现对人体动作的精确捕捉和重现。
这项技术的发展为影视制作、游戏开发、体育训练等领域带来了更加真实和生动的体验，也为人们探索人体运动规律和提升运动技能提供了有力工具。
希望随着技术的不断进步，动捕技术能够在更多领域得到应用，为人类创造出更加丰富多彩的未来。
动作捕捉系统
动作捕捉系统不同的动作捕捉系统依照的原理不同，系统组成也不尽相同。
总体来讲，动作捕捉系统通常由硬件和软件两大部分构成。
硬件一般包含信号发射与接收传感器、信号传输设备以及数据处理设备等；软件一般包含系统设置、空间定位定标、运动捕捉以及数据处理等功能模块。
信号发射传感器通常位于运动物体的关键部位，例如人体的关节处，持续发出的信号由定位传感器接收后，通过传输设备进入数据处理工作站，在软件中进行运动解算得到连贯的三维运动数据，包括运动目标的三维空间坐标、人体关节的6自由度运动参数等，并生成三维骨骼动作数据，可用于驱动骨骼动画，这就是动作捕捉系统普遍的工作流程。
系统分类及简介/动作捕捉系统编辑动作捕捉系统种类较多，一般地按照技术原理可分为：机械式、声学式、电磁式、惯性传感器式、光学式等五大类[1] ，其中光学式根据目标特征类型不同又可分为标记点式光学和无标记点式光学两类。
近期市场上出现所谓的热能式动作捕捉系统，本质上属于无标记点式光学动作捕捉范畴，只是光学成像传感器主要工作在近红外或红外波段。
机械式动作捕捉系统机械式动作捕捉系统图册依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。
典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。
装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。
X-1st是这类产品的代表，其优点是成本低，精度高，采样频率高，但最大的缺点是动作表演不方便，连杆式结构和传感器线缆对表演者动作约束和限制很大，特别是连贯的运动受到阻碍，难以实现真实的动态还原。
声学式系统图册声学式动作捕捉系统一般由发送装置、接收系统和处理系统组成。
发送装置一般是指超声波发生器，接收系统一般由三个以上的超声探头阵列组成。
通过测量声波从一个发送装置到传感器的时间或者相位差，确定到接受传感器的距离，由三个呈三角排列的接收传感器得到的距离信息解算出超声发生器到接收器的位置和方向。
动作捕捉技术开题报告
动作捕捉技术开题报告一、研究背景和意义随着科技的发展和计算机图形学的进步，动作捕捉技术被广泛应用于电影、游戏、虚拟现实等领域。
动作捕捉技术可以将真实世界中的人体动作转换成计算机可识别和表达的形式，从而为虚拟环境的创建和人机交互提供支持。
在电影制作中，动作捕捉技术被广泛应用于特效动画的制作。
通过捕捉演员的实际动作，并将其应用于虚拟角色的模拟，可以实现更加逼真和自然的动画效果。
在游戏开发中，动作捕捉技术可以帮助开发者更快速地创建游戏角色的动作，并且提升游戏的沉浸感和真实感。
此外，在虚拟现实领域，动作捕捉技术可以实现身临其境的交互体验，为用户带来更加真实的虚拟世界。
然而，目前动作捕捉技术在实际应用中仍然存在一些挑战和问题。
首先，传统的动作捕捉技术依赖于昂贵的专业设备和复杂的操作，限制了其在大众市场的推广应用。
其次，动作捕捉技术在复杂场景下的表现仍然有待提升，例如多人同步动作的捕捉和复杂环境下的运动识别等问题。
因此，研究和改进动作捕捉技术具有重要的意义。
二、研究内容和方法本研究主要关注动作捕捉技术在实际应用中的问题和挑战，并以提升动作捕捉技术的性能和易用性为目标，提出解决方案和改进方法。
具体研究内容如下：1.改进传统动作捕捉技术：通过深入研究传统动作捕捉技术的原理和方法，提出改进方案，包括优化捕捉设备和算法的性能，降低成本和提高可靠性。
2.应用于多人同步动作的捕捉：针对多人场景下的动作捕捉问题，研究算法和方法，实现多人动作的同步捕捉和模拟，提高动作捕捉系统的适应性和精确性。
3.环境下的运动识别：研究和改进动作捕捉技术在复杂环境中的表现，例如室外环境、非标准动作器官等情况下的运动识别和捕捉。
研究方法主要包括文献调研、实验设计和数据分析等。
通过查阅相关领域的研究文献，了解当前动作捕捉技术的研究状况和存在的问题；设计适当的实验，并收集相关数据，以验证所提出的改进方法和解决方案的有效性；最后，通过对实验数据的分析和处理，得出科学合理的结果和结论。
光学动捕招标参数
光学动捕招标参数
光学动捕（Optical Motion Capture）是一种常用的三维运动捕捉技术，主要用于动画制作、游戏开发、运动分析等领域。
以下是一般的招标参数：
1. 捕捉精度和分辨率：这是光学动捕系统最重要的参数之一。
捕捉精度和分辨率越高，捕捉到的动作细节就越丰富，越能够准确地捕捉到细微的动作变化。
2. 捕捉范围：光学动捕系统的捕捉范围决定了它能够捕捉到多少人的动作。
对于大型的项目，可能需要能够捕捉到更大范围的动作。
3. 系统稳定性：光学动捕系统需要能够在长时间的使用中保持稳定性能，不因环境温度、湿度等变化影响其性能。
4. 数据处理能力：光学动捕系统需要能够实时处理捕捉到的数据，并将其转化为三维动作数据。
这对于系统的处理能力有较高的要求。
5. 系统兼容性：光学动捕系统需要能够与现有的软件和硬件系统兼容，以便于数据的导入和导出。
6. 系统可靠性：光学动捕系统需要在各种环境下都能稳定运行，不因电源、网络等问题影响其性能。
7. 售后服务：良好的售后服务是选择光学动捕系统时需要考虑的因素，包括技术支持、维修保养、软件更新等。
以上只是一般的招标参数，具体的参数可能需要根据项目的具体需求来确定。
人体运动捕捉技术研究与实现
人体运动捕捉技术研究与实现运动捕捉是指通过电脑设备将人体运动转化成数字信号，实现运动跟踪和控制的技术。
运动捕捉技术在体育、娱乐和医疗等领域中有着广泛的应用。
本文将详细介绍人体运动捕捉技术的研究和实现。
1. 运动捕捉技术的原理运动捕捉技术主要由三个部分组成：传感器、数据处理单元和运动数据应用程序。
运动捕捉系统通过感应器捕捉人体运动，将运动数据传输到数据处理单元，在运动数据应用程序中进行处理和应用。
运动捕捉系统的主要原理是利用传感器采集身体关键部位的数据，并对数据进行处理从而实现对身体运动的跟踪和控制。
传感器包括惯性、光学、磁力、电容等类型。
其中惯性传感器是最常用的一种。
它们装有加速度计和陀螺仪，可测量人体姿势、方向和加速度等参数。
而光学传感器通常用于基于摄像的三维扫描和身体运动捕捉。
光学传感器在多个角度下捕获图像，通过软件还原人体模型和动作。
数据处理单元通常是由计算机和运动捕捉软件组成的。
计算机将运动传感器采集到的数据进行预处理和滤波，再根据数据所呈现出的二进制状态，进一步转化成适合计算的数字信号。
运动捕捉软件在此基础上建立模型，进行姿态估计和运动轨迹的计算和更新，最终实现对人体运动精确的跟踪和控制。
2. 运动捕捉技术的应用运动捕捉技术在体育、娱乐和医疗等领域中有着广泛的应用。
2.1 体育领域在体育领域中，运动捕捉技术被运动员和教练员用来评估和改进运动员的技术和表现。
运动捕捉系统可检测运动员的姿势，力量和速度等参数，用于评估运动员的动作。
同时运动捕捉系统也可以辅助教练员进行训练方案和技能改进的制定，提升运动员的水平。
2.2 娱乐领域在娱乐领域中，运动捕捉技术被广泛应用于电影、电子游戏和虚拟现实等领域。
运动捕捉技术可以捕捉演员或游戏玩家的动作，将其应用到虚拟角色或游戏人物中，从而实现更真实的表现效果。
运动捕捉技术使用也随着VR技术的发展而得到了广泛的应用，使得用户在虚拟空间中的动作和反应更加自然、真实。
动作捕捉中的概念
动作捕捉中的概念动作捕捉（Motion Capture）是一种利用传感器或摄像机记录和分析人体或物体动作的技术。
它广泛应用于电影、电子游戏、体育科学、人机交互等领域。
以下将详细介绍动作捕捉的概念及其在不同领域的应用。
首先，动作捕捉是通过使用传感器或摄像机来捕获人体或物体的运动方式。
传感器可以是惯性传感器或光学传感器。
惯性传感器可以测量加速度、角速度和磁场等参数来推断物体的运动状态。
光学传感器则利用摄像机拍摄物体的图像，并通过图像处理和分析来获得物体的运动信息。
动作捕捉的概念可以追溯到20世纪70年代初，当时主要应用于医学研究和体育科学领域。
随着计算机技术和图像处理技术的发展，动作捕捉逐渐应用于电影、电子游戏和虚拟现实等领域。
在电影制作中，动作捕捉可以帮助演员在虚拟场景中进行动作表演，提高特效制作的逼真度。
在电子游戏中，动作捕捉可以将真实的运动转化为游戏角色的动作，增强游戏的沉浸感和互动性。
在体育科学领域，动作捕捉可以用于运动员的训练与分析，帮助改善运动技能和预防运动损伤。
此外，动作捕捉还在人机交互、虚拟现实和增强现实等领域发挥重要作用。
通过动作捕捉技术，人们可以通过手势、姿势或运动来与计算机系统进行交互，实现更自然、直观的操作方式。
在虚拟现实和增强现实中，动作捕捉可以使用户身临其境地体验虚拟环境，并与虚拟对象进行互动。
动作捕捉技术主要通过以下几个步骤来实现。
首先，在被捕捉者身上穿戴传感器或反光标记。
传感器可以是惯性测量单元，可放置在身体的不同部位，或者是带有反光标记的外骨骼装置。
然后，使用摄像机拍摄被捕捉者的运动，并记录下来。
摄像机可以是单个摄像机或多个摄像机组成的摄像系统。
接下来，通过图像处理和计算机视觉算法，提取出被捕捉者运动的关键点和轨迹。
最后，将捕捉的数据传输到计算机中，进行分析、整合和绘制。
为了获得更加准确和精细的动作捕捉结果，研究人员还在不断改进动作捕捉技术。
例如，利用多摄像机系统可以获得更多的视角和更全面的运动信息。
动捕建设方案
动捕建设方案引言动作捕捉（Motion Capture），简称动捕，是一种技术，通过感知人体动作并将其转化为数字形式进行处理和存储。
它广泛应用于电影、游戏、体育等领域。
为了实现高质量的动捕效果，需要一套完整的动捕建设方案。
本文将介绍一个可行的动捕建设方案，包含硬件设备和软件工具的选择以及建设流程。
硬件设备选择1. 动作捕捉系统动作捕捉系统是动捕方案的核心。
市面上有各种不同类型的动作捕捉系统，如光学动作捕捉系统、惯性动作捕捉系统和混合动作捕捉系统等。
根据应用场景和需求，选择合适的动作捕捉系统非常重要。
光学动作捕捉系统是指通过摄像机和传感器捕捉人体运动轨迹的系统。
常见的光学动作捕捉系统有Vicon系统、OptiTrack系统等。
它们能够捕捉到高精度的运动数据，适用于制作高品质的电影和游戏。
惯性动作捕捉系统通过佩戴于身体各个关节位置的传感器实现运动数据的采集。
这种系统不受环境光影响，适用于一些特殊环境下的运动捕捉，如体育训练和虚拟现实应用。
混合动作捕捉系统结合了光学和惯性技术，可以既保留光学系统的高精度，又保留惯性系统的独立操作性。
这种系统在一些特定的应用场景中能够发挥更大的作用。
2. 摄像设备在选择动捕系统的同时，还需要选择适合的摄像设备。
摄像设备的选择应考虑成像质量、帧率和可靠性等因素。
常见的选择包括高分辨率的工业相机、专业动作摄像机等。
3. 动作追踪标记物动作追踪标记物用于标记人体关节的位置，以便动作捕捉系统采集到准确的运动数据。
标记物通常是小型的反光球或反光贴片，能够在摄像机的光源下产生明亮的反射，方便系统检测和跟踪。
软件工具选择1. 动作数据处理软件选择一款功能强大的动作数据处理软件是动捕建设的关键。
这类软件包括动画制作软件、游戏开发工具和运动分析工具等。
其中比较常用的软件有MotionBuilder、Maya和Blender等。
这些软件能够对捕捉到的动作数据进行编辑、处理和导出，用于后续的动画制作、游戏开发等工作。
动作跟踪系统介绍
动作跟踪系统技术概述动作跟踪顾名思义动作捕捉，动作捕捉（Motion capture），简称动捕（Mocap），是指记录并处理人或其他物体动作的技术。
它广泛应用于军事，娱乐，体育，医疗应用，计算机视觉以及机器人技术等诸多领域。
在电影制作和电子游戏开发领域，它通常是记录人类演员的动作，并将其转换为数字模型的动作，并生成二维或三维的计算机动画。
捕捉面部或手指的细微动作通常被称为表演捕捉（performance capture）。
在许多领域，动作捕捉有时也被称为运动跟踪（motion tracking），但在电影制作和游戏开发领域，运动跟踪通常是指运动匹配（match moving）。
《魔戒》里的咕噜姆、《泰迪熊》里的毛绒熊、《阿凡达》里的部落公主……电影里那些经典虚拟形象生动的表演总能深深打动观众，而它们被赋予生命的背后都源于一项重要的科技技术——动作捕捉。
多个摄影机捕捉真实演员的动作后，将这些动作还原并渲染至相应的虚拟形象身上。
这个过程的技术运用即动作捕捉，英文表述为Motion Capture。
这项上世纪70年代就被利用于电影动画特效制作的技术，如今正在被广泛应用在电影制作和游戏开发等领域。
以《指环王》中的虚拟数字角色咕噜为例：第一步、捕捉真实演员的肢体和面部运动数据第二步、将真实演员的动作赋予数字角色图三、最终合成的效果对于动画企业而言，在前期脚本、原画完成后，动画制作的主要工作集中在角色动画的调关键帧上，如果面对一个40集的生活动画片，那么其中角色动画部分就有最少320分钟的角色部分，需要6个高级调帧工程师调整几个月才能实现，而且后期的修改还需要很多时间。
如果是动作要求更多的动画片，比如说武打题材的动画片，则需要更多的人，更长的周期。
运用运动捕捉就可以完全越过这些枯燥的技术操作，将动画师的精力都放在片子的创意上，动画制作只需要找到合适的演员捕捉就可以了，运动捕捉平台可以将捕捉对象的动作实时生成动画，人物的动作、动物的动作、甚至多人的动作都能够迅速生成。
【教学课件】第一章 动作捕捉的发展及应用
大小、种族、服饰的人物上。所有动作可以通过创建动作数据库进行存储。
◇ 节省开支：在非常短的时间可以看到所设计的结果，特别是复杂的动作设
计。在卡通电影制作和PC游戏的设计中，动作捕捉和动画比拍摄视频图像更节省， 避免了演员的化妆、服饰、灯光、布景等。
11 精选课件ppt
机械式有一个很大的缺陷，就是依靠电位计的系统不能测量空间的 位移。在大多数情况下，加入电磁式的感应器可以解决这个问题，但是 作为电磁式的系统同样也有一些问题，比如说对附近的金属的感应，主 要是跟感应源相近的材料。
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机械式捕捉优点：
✓捕捉范围非常大。 ✓成本低，便宜。 ✓精确度相对较高。 ✓可以做到实时数据测量。 ✓数据的捕捉相对简单。 ✓感应器不会闭塞。 ✓可以对多个演员进行同时捕捉。
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1.4光学动作捕捉设备的组成和应用
光学式动作捕捉设备一般由以下几个部分组成： 传感器 被固定在运动物体特定的部位，向系统提供运动的位置信 息。通常采用特殊材料的感光球，将其粘在身体特定的部位。
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信号捕捉设备 负责捕捉、识别传感器的信号。 如图所 示，一般是由包括捕捉特殊波长区域光波的摄像机、发光器 以及镜头、光学过滤器等组成。
在人体主要关节处的电位计或者类似量角仪的仪器构成的一套设备，它 是由人体的运动来驱动的。
8 精选课件ppt
2001年北京国际电视周十八日至二十二日在中国建筑文化中心举 办，从德国引进的机械式运动捕捉系统数主要应用于影视制作、互联网 络、电脑游戏等领域，图为十九日模特正在进行实时运动表演。
9 精选课件ppt
22 精选课件ppt
虚拟现实中的运动捕捉系统
虚拟现实中的运动捕捉系统虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术的快速发展使得人们对于模拟真实场景的体验有了更高的期望和需求。
在虚拟现实中，运动捕捉系统起到了至关重要的作用。
本文将介绍虚拟现实中的运动捕捉系统的原理、应用和未来发展。
一、运动捕捉系统的原理运动捕捉系统是一种技术，可以在虚拟现实环境中实时地追踪和记录人体的运动。
这个系统通常由多个传感器和摄像头组成，用于捕捉、记录和分析人体的各种动作。
运动捕捉系统通过识别身体姿势和关节动作，将其转化为虚拟环境中的相应动作，并实时呈现给用户。
运动捕捉系统主要通过以下两种方法来实现：1. 传感器捕捉：这种方法使用专门设计的传感器装置，如陀螺仪、加速度计、位置追踪器等，来感知人体的运动。
这些传感器记录的数据可以通过无线或有线方式传输到计算机，进行实时分析和处理。
这种方法的优势在于准确性高，能够提供高精度的数据。
2. 视觉捕捉：这种方法使用摄像机拍摄运动的人体，并通过图像处理技术来分析图像序列，获取关键的运动信息。
常用的方法包括背景减除、轮廓提取、关键点跟踪等。
视觉捕捉的优势在于实时性强，可以捕捉到自然且流畅的动作。
二、运动捕捉系统的应用虚拟现实中的运动捕捉系统有广泛的应用领域，包括电子游戏、体育训练、医疗康复、艺术设计等。
1. 电子游戏：运动捕捉系统能够将玩家的真实动作实时转化为游戏角色的动作，增强游戏的真实感和互动性。
通过运动捕捉，玩家可以用身体自然的方式与游戏进行互动，提供更加身临其境的游戏体验。
2. 体育训练：运动捕捉系统可以帮助运动员分析和改善动作技巧。
通过对运动员的动作进行捕捉和分析，教练可以发现问题，并根据数据提供精准的训练建议。
这种训练方式不仅提高了训练效果，还减少了运动员的受伤风险。
3. 医疗康复：运动捕捉系统在康复中起到了重要的作用。
通过实时监测患者的运动，医生可以制定个性化的康复计划，并监督患者的康复进展。
这种个性化的康复方案可以更好地满足患者的需求，加速康复过程。
影视动作捕捉技术的应用
影视动作捕捉技术的应用1. 引言影视动作捕捉技术是一种将真实人物的动作转化为虚拟角色或者特效的技术手段。
它在电影、游戏和动画等领域中得到广泛应用，不仅可以提高制作效率，还能够增强观众的沉浸感。
本文将介绍影视动作捕捉技术的原理、应用和发展前景。
2. 影视动作捕捉技术的原理影视动作捕捉技术利用各种传感器和摄像设备记录人体的动作信息，然后通过计算机算法将其转化为虚拟角色的动作。
主要原理包括以下几个方面：2.1 传感器设备常见的传感器设备包括惯性测量单元（IMU）、光学摄像头、电磁追踪系统等。
惯性测量单元可以测量身体各个部位的姿态和加速度，光学摄像头可以精确地记录关键点的移动轨迹，电磁追踪系统则可以实时地获取各个关节之间的相对位置。
2.2 数据采集与处理传感器设备获取到的原始数据需要经过数据采集与处理过程。
首先，在录制阶段，演员穿着特定的标记点服装或使用其他标记点装置，通过传感器设备记录他们的行为。
然后，这些数据会通过计算机软件进行采集和处理，并转化为可供后续分析与编辑的数据。
3.3 动作还原与合成基于采集和处理得到的数据，运动捕捉系统使用相应的算法进行动作还原与合成。
具体来说，它会根据关键点轨迹恢复出人物各个关节的运动数据，并进行插值和平滑处理，使得虚拟角色能够以流畅自然的方式呈现演员的动作。
3. 影视动作捕捉技术在电影制作中的应用影视动作捕捉技术在电影制作中扮演着重要的角色，它不仅可以提高制作效率，还可以创造更加逼真和华丽的特效场景。
3.1 动态特效制作影视动作捕捉技术可以帮助制片人实现无限想象力下的特效，例如超人穿梭于高楼之间、巨型怪兽震撼登场等场景。
通过记录演员真实动作并将其转化为虚拟形象，可以让特效形象更加真实、生动、有力地展现在观众眼前。
3.2 虚拟角色表演在一些科幻片或者奇幻片中，虚拟角色扮演者通常穿着特定服装进行表演，在电脑生成环境中完成他们演出中涉及到的非常规表演动作。
影视动作捕捉技术帮助虚拟形象与真实演员更好地合作，可以呈现出想象力完全不受限制的全新世界。
运动捕捉仪的使用方法
运动捕捉仪使用方法一、准备工作1.确保现场环境清洁、干燥且安静，避免干扰和影响捕捉效果。
2.准备好所需的设备和工具，包括运动捕捉仪、摄像头、支架、校准板、标记球等。
3.熟悉运动捕捉仪的操作手册和相关技术文档，了解设备的使用方法和注意事项。
二、安装设备1.根据现场环境和捕捉需求，选择合适的安装位置和角度，安装摄像头和支架。
2.确保摄像头清晰可见目标区域，且视野开阔，无遮挡物。
3.连接运动捕捉仪和摄像头，确保设备正常工作。
三、校准设备1.将校准板放置在目标区域，确保其平整、稳定。
2.使用标记球在板上进行标记，标记点应均匀分布，数量根据需要确定。
3.启动运动捕捉仪，进入校准界面，按照提示进行设备校准，确保设备精度符合要求。
四、标记目标1.根据实际需求，选择合适的标记方法，如颜色标记、形状标记等。
2.在目标上贴上标记，确保标记清晰可见，易于识别。
3.多个目标时，应分别标记，避免混淆。
五、开始捕捉1.调整摄像头角度和位置，确保捕捉到目标区域。
2.启动运动捕捉程序，进入捕捉界面。
3.根据界面提示，进行相应的操作和控制，开始捕捉目标运动轨迹。
4.捕捉过程中，应保持现场安静、稳定，避免干扰和影响捕捉效果。
六、分析数据1.捕捉完成后，进入数据分析界面，查看和分析目标运动轨迹。
2.可以对数据进行过滤、修正和优化，以提高数据的准确性和可靠性。
3.根据实际需求，可以对数据进行导出、保存和处理，以满足后续分析和应用需求。
七、清理现场1.在完成捕捉和分析后，拆除摄像头和支架等设备，并做好相应的维护和保养工作。
2.清理现场环境，确保整洁、卫生。
八、设备维护与保养1.定期检查设备的连接线是否松动、损坏，确保设备正常运行。
2.定期清理摄像头和校准板，避免灰尘和污垢影响捕捉效果。
3.定期检查设备的电池和存储空间，确保设备持续工作时间足够长。
4.根据设备使用手册，定期对设备进行保养和维护，保证设备的精度和寿命。
九、注意事项1.在使用过程中，如遇到任何问题或困难，应立即停止操作并寻求专业人员的帮助。
运动捕捉系统原理
运动捕捉系统原理
1、引言
运动捕捉系统是用来跟踪人体动作的技术，它可以捕捉完整的人体运动行为，使运动变得更加逼真。
它具有多种应用，如虚拟现实（VR），游戏开发，节目制作等。
运动捕捉系统主要由传感器，采集器，监视系统和数据库组成。
2、传感器
传感器是运动捕捉系统的关键技术，它们能够检测人体的运动信息并将其转换为有意义的数据。
传感器可以采集人的行为特征，包括体温，肌肉活动，心率，血压等。
捕捉到的信息可以进行运动分析，提供更多的指导依据。
3、采集器
采集器可以将传感器采集到的信息传输到其他相关设备，包括计算机，服务器等。
采集器可以处理大量信息，并将信息发送到其他设备，以实现运动捕捉系统的实现。
4、监视系统
监视系统负责接收采集器传送的运动信息，并将信息显示在显示器上。
这样就可以实时监控人体动作的信息，以便对其进行分析。
5、数据库
数据库用于存储运动捕捉系统的信息，包括人体运动行为的数据，测量结果等。
它的目的是为了方便管理和分析数据，更好地应用运动捕捉系统。
6、结论
运动捕捉系统的原理主要包括传感器，采集器，监视系统和数据库。
它们共同完成运动捕捉系统的功能，使追踪人体动作变得更加准确。
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用动作捕捉技术是一种利用传感设备和计算机算法来跟踪、记录和分析人体动作的技术。
它使用多个传感器捕捉人体运动，并将这些信息传输到计算机上进行处理和分析。
动作捕捉技术在实验教学中有着广泛的应用，可以有效地帮助学生学习和理解各种动作相关的知识。
动作捕捉技术可以应用于运动学实验教学中。
运动学是力学的一个分支，研究物体的运动与位置之间的关系。
通过使用动作捕捉技术，教师可以实时地捕捉学生进行的各种运动动作，并将其展示给整个班级。
学生们可以通过观察和分析这些动作，深入理解运动学的相关理论知识，比如速度、加速度和位移等。
动作捕捉技术还可以应用于光电测距实验教学中。
光电测距是一种利用光电传感器测量物体距离的技术。
通过动作捕捉技术，学生可以通过模拟不同距离的物体移动的动作，并利用光电测距仪器进行实时的测量和记录。
学生们可以通过对测量数据的分析，深入理解光电测距的原理和应用，培养实际操作和数据处理的能力。
动作捕捉技术还可以应用于工程实验教学中。
在工程实验中，有时需要监测和分析复杂的人体动作和工作环境。
利用动作捕捉技术，可以准确地捕捉和记录学生在工程场景中的各种动作和姿态。
通过对这些数据的分析，学生们可以深入了解和评估工程设备和工作环境的安全性和效率，提升实际工程应用的能力。
动作捕捉技术在实验教学中的应用还面临一些挑战和限制。
动作捕捉设备和软件的成本较高，需要大量的投资和维护费用。
动作捕捉技术需要学生具备一定的计算机和数据处理技术，才能有效地应用于实验教学中。
由于动作捕捉技术在处理和分析大量数据时存在一定的复杂性，教师和学生需要一定的培训和实践，才能熟练使用和应用。
动作捕捉技术在实验教学中的应用具有重要的意义和价值。
它可以帮助学生深入理解和掌握各种动作相关的知识，提升实际操作和数据处理的能力。
随着动作捕捉技术的不断发展和普及，相信它在实验教学中的应用将会越来越广泛，并给教学带来更大的创新和改进。
动捕技术原理
动捕技术原理
随着电影和游戏产业的不断发展，动捕技术已经成为了制作CGI动画和游戏中不可或缺的技术之一。
动捕技术可以准确地捕捉演员的动作，将其转化为数字化的数据，再应用于动画或游戏中，从而达到逼真的效果。
那么，动捕技术的原理是什么呢？
动捕技术的原理可以分为三个部分：传感器、数据采集、数据转化。
传感器是动捕技术的核心，它能够准确地捕捉演员进行的动作。
这些传感器通常是小型的惯性传感器，通过测量加速度和角速度来实时记录演员的动作。
这些传感器通常被安装在演员的身体各个部位，例如头部、手臂、腿部等，以便记录整个身体的动作。
数据采集是将传感器记录下来的数据进行采集的过程。
在采集之前，需要进行一些校准工作，以确保传感器能够正确地记录数据。
校准过程通常需要演员进行一些规定的动作，以便传感器能够准确地记录演员的动作。
当校准完成后，传感器将记录下来的数据发送到计算机进行处理。
数据转化是将传感器记录下来的数据转化为数字化的数据的过程。
这个过程通常需要使用特殊的软件来进行，例如Maya、MotionBuilder等。
这些软件可以将传感器记录下来的数据转化为数字化的数据，然后应用于动画或游戏中。
动捕技术的实现是一个复杂的过程。
在实际应用中，需要考虑到很多因素，例如传感器的数量、位置和精度、数据采集的频率和精度、计算机处理的速度等。
这些因素都会影响到动捕技术的准确度和效率。
总的来说，动捕技术的原理是通过传感器记录演员的动作，然后将记录下来的数据转化为数字化的数据，最终应用于动画或游戏中。
这种技术可以大大提高动画和游戏的逼真度，为电影和游戏产业带来了重大的进步。
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运动捕捉技术与20世纪70年代开始应用于动画制作领域，迪斯尼公司曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。当计算机技术刚开始应用于动画制作时，纽约计算机图形技术实验室的Rebecca Allen就设计了一种光学装置，将演员的表演姿势投射在计算机屏幕上，作为动画制作的参考。之后从20世纪80年代开始，美国Biomechanics实验室、Simon Fraser大学、麻省理工学院等开展了计算机人体运动捕捉的研究。此后，运动捕捉技术吸引了越来越多的研究人员和开发商的目光，并从试用性研究逐步走向了实用化。1988年，SGI公司开发了可捕捉人头部运动和表情的系统。随着计算机软硬件技术的飞速发展和动画制作要求的提高，目前在发达国家，运动捕捉已经进入了实用化阶段，有多家厂商相继推出了多种商品化的运动捕捉设备，如MotionAnalysis、Polhemus、Sega Interactive、MAC、X-Ist、FilmBox等，其应用领域也远远超出了表演动画，并成功地用于虚拟现实、游戏、人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等许多方面。
动作捕捉仪
动作捕捉仪,全程：三维动作捕捉及分析系统。
动作捕捉为第二次世界大战后，起源于物理治疗、康复领域中，对伤残、截肢、脑瘫、帕金森症患者运动及行为学分析研究，诞生与斯坦福大学神经生物力学实验室（/group/nmbl/index.htm），该实验室至今仍是该领域的权威机构。
机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构相连，物体运动带动机械装置，从而被传感器实时记录下来。X-Ist的FullBodyTracker是一种颇具代表性的机械式运动捕捉产品。
这种方法的优点是成本低，精度也较高，可以做到实时测量，还可容许多个角色同时表演。但其缺点也非常明显，主要是使用起来非常不方便，机械结构对表演者的动作阻碍和限制很大。而"猴子"较难用于连续动作的实时捕捉，需要操作者不断根据剧情要求调整"猴子"的姿势，很麻烦，主要用于静态造型捕捉和关键帧的确定。
典型的光学式运动捕捉系统通常使用6～8个相机环绕表演场地排列，这些相机的视野重叠区域就是表演者的动作范围。为了便于处理，通常要求表演者穿上单色的服装，在身体的关键部位，如关节、髋部、肘、腕等位置贴上一些特制的标志或发光点，称为"Marker"，视觉系统将识别和处理这些标志，如图4所示。系统定标后，相机连续拍摄表演者的动作，并将图像序列保存下来，然后再进行分析和处理，
运动捕捉技术不仅是表演动画中的关键环节，在其他领域也有非常广泛的应用前景。
提供新的人机交互手段 表情和动作是人类情绪、愿望的重要表达形式，运动捕捉技术完成了将表情和动作数字化的工作，提供了新的人机交互手段，比传统的键盘、鼠标更直接方便，不仅可以实现"三维鼠标"和"手势识别"，还使操作者能以自然的动作和表情直接控制计算机，并为最终实现可以理解人类表情、动作的计算机系统和机器人提供了技术基础。
从技术的角度来说，运动捕捉的实质就是要测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹。典型的运动捕捉设备一般由以下几个部分组成：
a) 传感器。所谓传感器是固定在运动物体特定部位的跟踪装置，它将向Motion capture系统提供运动物体运动的位置信息，一般会随着捕捉的细致程度确定跟踪器的数目。
这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受
噪声和多次反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与气压、湿度、温度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。
虚拟现实系统 为实现人与虚拟环境及系统的交互，必须确定参与者的头部、手、身体等的位置与方向，准确地跟踪测量参与者的动作，将这些动作实时检测出来，以便将这些数据反馈给显示和控制系统。这些工作对虚拟现实系统是必不可少的，这也正是运动捕捉技术的研究内容。
机器人遥控 机器人将危险环境的信息传送给控制者，控制者根据
互动式游戏 可利用运动捕捉技术捕捉游戏者的各种动作，用以驱动游戏环境中角色的动作，给游戏者以一种全新的参与感受，加强游戏的真实感和互动性。
体育训练 运动捕捉技术可以捕捉运动员的动作，便于进行量化分析，结合人体生理学、物理学原理，研究改进的方法，使体育训练摆脱纯粹的依靠经验的状态，进入理论化、数字化的时代。还可以把成绩差的运动员的动作捕捉下来，将其与优秀运动员的动作进行对比分析，从而帮助其训练。
b) 信号捕捉设备。这种设备会因Motion capture系统的类型不同而有所区别，它们负责位置信号的捕捉。对于机械系统来说是一块捕捉电信号的线路板，对于光学Motion capture系统则是高分辨率红外摄像机。
c) 数据传输设备。Motion capture系统，特别是需要实时效果的Motion capture系统需要将大量的运动数据从信号捕捉设备快速准确地传输到计算机系统进行处理，而数据传输设备就
技术之二：声学式运动捕捉
常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可以计算并确定接收器的位置和方向。Logitech、SAC等公司都生产超声波运动捕捉设备。
这种方法的缺点是系统价格昂贵，虽然它可以捕捉实时运动，但后处理（包括Marker的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大，对于表演场地的光照、反射情况有一定的要求，装置定标也较为烦琐。特别是当运动复杂时，不同部位的Marker有可能发生混淆、遮挡，产生错误结果，这时需要人工干预后处理过程。
技术之三：电磁式运动捕捉
电磁式运动捕捉系统是目前比较常用的运动捕捉设备。一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器（通常有10～20个）安置在表演者身体的关键位置，随着表演者的动作在电磁场中运动,通过电缆或无线方式与数据处理单元相连，见图2和图3所示。
早期的一种机械式运动捕捉装置是用带角度传感器的关节和连杆构成一个"可调姿态的数字模型"，其形状可以模拟人体，也可以模拟其他动物或物体。使用者可根据剧情的需要调整模型的姿态，然后锁定。角度传感器测量并记录关节的转动角度，依据这些角度和模型的机械尺寸，可计算出模型的姿态，并将这些姿态数据传给动画软件，使其中的角色模型也做出一样的姿态。这是一种较早出现的运动捕捉装置，但直到现在仍有一定的市场。国外给这种装置起了个很形象的名字："猴子"。
有些光学运动捕捉系统不依靠Marker作为识别标志，例如根据目标的侧影来提取其运动信息，或者利用有网格的背景简化处理过程等。目前研究人员正在研究不依靠Marker，而应用图像识别、分析技术，由视觉系统直接识别表演者身体关键部位并测量其运动轨迹的技术，估计将很快投入实用。
光学式运动捕捉的优点是表演者活动范围大，无电缆、机械装置的限制，表演者可以自由地表演，使用很方便。其采样速率较高，可以满足多数高速运动测量的需要。Marker的价格便宜，便于扩充。
是用来完成此项工作的。
d) 数据处理设备。经过Motion capture系统捕捉到的数据需要修正、处理后还要有三维模型向结合才能完成计算机动画制作的工作，这就需要我们应用数据处理软件或硬件来完成此项工作。软件也好硬件也罢它们都是借助计算机对数据高速的运算能力来完成数据的处理，使三维模型真正、自然地运动起来。
运动捕捉技术在其他领域的应用
将运动捕捉技术用于动画制作，可极大地提高动画制作的水平。它极大地提高了动画制作的效率，降低了成本，而且使动画制作过程更为直观，效果更为生动。随着技术的进一步成熟，表演动画技术将会得到越来越广泛的应用，而运动捕捉技术作为表演动画系统不可缺少的、最关键的部分，必然显示出更加重要的地位。
技术之一：机械式运动捕捉
机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。实际上，装置上任何一点的运动轨迹都可以求出，刚性连杆也可以换成长度可变的伸缩杆，用位移传感器测量其长度的变化。
到目前为止，常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式和光学式。同时，不依赖于专用传感器，而直接识别人体特征的运动捕捉技术也将很快走向实用。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小；成本；抗干扰性；多目标捕捉能力。
信息做出各种动作，运动捕捉系统将动作捕捉下来，实时传送给机器人并控制其完成同样的动作。与传统的遥控方式相比，这种系统可以实现更为直观、细致、复杂、灵活而快速的动作控制，大大提高机器人应付复杂情况的能力。在当前机器人全自主控制尚未成熟的情况下，这一技术有着特别重要的意义。
另外，在人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等领域，运动捕捉技术同样大有可为。