人類運動捕捉資料之特徵描述與資料檢索

課程 : 論文研討(三)
日期 : 2011.09.30
時間 : 13:50 ~ 15:40
地點 : S516
作者 : 資工研一 楊倍權
講者 : 義守大學資工系主任 — 杜維昌教授

運動捕捉系統是一種用於準確測量運動物體在三維空間運動狀況的高技術設備.它基於電腦圖形學原理,通過排布在空間中的數個視頻捕捉設備將運動物體(跟蹤 器)的運動狀況以圖像的形式記錄下來,然後使用電腦對該圖像資料進行處理,得到不同時間計量單位上不同物體(跟蹤器)的空間座標(X,Y,Z).

光學式運動捕捉通過對目標上特定光點的監視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。目前常見的光學式運動捕捉大多基於電腦視覺原理。從理論上說，對於空間中的一個點，只要它能同時為兩部相機所見，則根據同一時刻兩部相機所拍攝的圖像和相機參數，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拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。

光學式運動捕捉系統通常使用數台相機環繞表演場地排列，這些相機的視野重疊區域就是表演者的動作範圍。為了便於定標，通常要求表演者穿上單色的服裝，在身體的關鍵部位，如關節、髖部、肘、腕等位置貼上一些特製的標誌或發光點，稱為"Marker"，視覺系統將識別和處理這些標誌。系統定標後，相機連續拍攝表演者的動作，並將圖像序列保存下來，然後再進行分析和處理，識別其中的標誌點，並計算其在每一瞬間的空間位置，進而得到其運動軌跡。為了得到準確的運動軌跡，相機應有較高的拍攝速率，一般要達到每秒60幀以上。

如果在表演者的臉部表情關鍵點貼上Marker，則可以實現表情捕捉，目前大部分表情捕捉都採用光學式。 有些光學運動捕捉系統不依靠Marker作為識別標誌，例如根據目標的側影來提取其運動資訊，或者利用有網格的背景簡化處理過程等。目前研究人員正在研究不依靠Marker，而應用圖像識別、分析技術，由視覺系統直接識別表演者身體關鍵部位並測量其運動軌跡的技術，估計將很快投入實用。