CN212590369U - 穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统，该穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体和多个光学定位组件；动捕服本体包括运动捕捉上衣和运动捕捉裤，运动捕捉上衣对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，运动捕捉裤对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；光学定位组件包括连接件以及与连接件连接的反光球，反光球通过连接件与安装工位可拆卸连接。该穿戴式光学运动捕捉设备既方便人体穿戴又利于准确地采集人体各个部位的运动数据，结构简单、易于实现。

Description

穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统

技术领域

本实用新型涉及运动捕捉技术领域，尤其涉及一种穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统。

背景技术

随着计算机视觉技术的发展，动作捕捉技术被广泛应用于一些虚拟仿真游戏和影视动漫制作中。所谓动作捕捉，是指在运动物体的关键部位设置跟踪器(如反光标记点)，通过捕捉跟踪器的位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标数据，进而实现对运动物体的运动姿态进行识别。

现有的光学运动捕捉设备通常结构复杂，不利于穿戴，且不便于准确地采集到人体各个部位的运动数据。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种穿戴式光学运动捕捉设备及运动捕捉系统，旨在解决现有的光学运动捕捉设备结构复杂，不利于穿戴，且不便于准确地采集到人体各个部位的运动数据的问题。

本实用新型第一方面提供了一种穿戴式光学运动捕捉设备，所述穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体和多个光学定位组件；

所述动捕服本体包括运动捕捉上衣和运动捕捉裤，所述运动捕捉上衣对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，所述运动捕捉裤对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；

所述光学定位组件包括连接件以及与所述连接件连接的反光球，所述反光球通过所述连接件与所述安装工位可拆卸连接。

可选的，在本实用新型第一方面的第一种实现方式中，所述安装工位设置有魔术毛贴，所述连接件为魔术勾贴。

可选的，在本实用新型第一方面的第二种实现方式中，所述安装工位设置有第一磁性件，所述连接件上设置有与所述第一磁性件磁性相异的第二磁性件，所述第二磁性件与所述第一磁性件磁性相吸以将所述反光球固定于所述安装工位。

可选的，在本实用新型第一方面的第三种实现方式中，设置在人体的两个上臂以及两个前臂处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置，设置在人体的两个大腿以及两个小腿处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置。

可选的，在本实用新型第一方面的第四种实现方式中，设置在人体的右手肘部、右肩胛骨处以及右臂上臂处的安装工位处于同一直线上。

可选的，在本实用新型第一方面的第五种实现方式中，所述动捕服本体还包括运动捕捉鞋，所述运动捕捉鞋对应人体的大脚趾根部、小脚趾根部、脚踝外侧以及脚后跟处分别设置有1个安装工位。

可选的，在本实用新型第一方面的第六种实现方式中，设置在人体的大脚趾根部和脚后跟处的安装工位处于同一水平面上，设置在人体一侧的膝盖、小腿以及脚踝外侧的安装工位处于同一直线上。

可选的，在本实用新型第一方面的第七种实现方式中，所述动捕服本体还包括运动捕捉手套，所述运动捕手套对应人体的左手无名指根、左手食指的根节点、左手小拇指的根节点以及左手手腕两侧分别设置有1个安装工位，对应人体的右手大拇指第一指节、右手食指第二指节，右手小拇指第二指节、右手食指的根节点、右手小拇指的根节点以及右手手腕两侧分别设置有1个安装工位。

可选的，在本实用新型第一方面的第八种实现方式中，所述动捕服本体还包括运动捕捉帽，所述运动捕捉帽对应人体的头部环绕设置有4个安装工位。

本实用新型第二方面提供了一种运动捕捉系统，所述运动捕捉系统包括：

如上所述的穿戴式光学运动捕捉设备；

多个动捕相机，用于接收所述光学定位组件上的反光球反射的光信号，得到穿戴有所述穿戴式光学运动捕捉设备的人体在运动空间中的运动图像，并将所述运动图像发送给数据处理终端；

数据处理终端，与多个动捕相机无线连接，用于接收多个动捕相机发送的运动图像，并根据所述运动图像对人体进行运动姿态识别。

在本实用新型中，穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体和多个光学定位组件；动捕服本体包括运动捕捉上衣和运动捕捉裤，运动捕捉上衣对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，运动捕捉裤对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；光学定位组件包括连接件以及与连接件连接的反光球，反光球通过连接件与安装工位可拆卸连接。该穿戴式光学运动捕捉设备既方便人体穿戴又利于准确地采集人体各个部位的运动数据，结构简单、易于实现。

附图说明

图1为本实用新型穿戴式光学运动捕捉设备一实施例的主视图；

图2为本实用新型穿戴式光学运动捕捉设备一实施例的后视图；

图3为本实用新型运动捕捉系统一实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”、“第四”“第五”、“第六”仅用于描述的目的，而不能理解指示或暗示的重要性。

本实用新型提供一种穿戴式光学运动捕捉设备。

参照图1和图2，图1为本实用新型穿戴式光学运动捕捉设备一实施例的主视图，图2为本实用新型穿戴式光学运动捕捉设备一实施例的后视图。

在本实施例中，穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体10和多个光学定位组件20，动捕服本体10包括运动捕捉上衣11和运动捕捉裤12，运动捕捉上衣11对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，运动捕捉裤12对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；光学定位组件20包括连接件21以及与连接件21连接的反光球22，反光球22通过连接件21与安装工位可拆卸连接。

其中，反光球22可以通过粘合、磁性连接等方式固定在安装工位上。

具体地，在一实施方式中，该安装工位设置有魔术毛贴，连接件21为魔术勾贴。通过魔术毛贴和魔术勾贴相粘合，可以将反光球22固定于安装工位，其中魔术勾贴可以是矩形，也可以是十字型，当魔术勾贴为十字型时，反光球22可以连接在魔术勾贴的十字交叉处。

在另一实施方式中，该安装工位设置有第一磁性件，连接件21上设置有与该第一磁性件磁性相异的第二磁性件，该第二磁性件与该第一磁性件磁性相吸以将反光球22固定于安装工位。其中第一磁性件和第二磁性件可以是磁铁。

此外，反光球22上涂有能够反射光线的材料，比如，反光球22上可以涂有能够反射红外光线的光敏材料，如此红外相机能够接收反光球22的反射光线并对反光球22进行定位。

需要说明的是，设置在人体的肩部、肘部以及膝盖处的光学定位组件20位于骨骼关节处，其可以看做是关键点，而设置在人体的上臂、前臂、大腿以及小腿处的光学定位组件20则看做是辅助点，辅助点的作用一是参与动作解算，二是当关键点丢失时，用辅助点推测位置，通过追踪辅助点和关键点的空间位置从而解算出骨骼细节姿态，能够实现更精细准确地进行动作捕捉。

设置在人体的脊柱上的2个光学定位组件20，其中一个可以设置在人体颈椎和脊椎交汇处，而另一个与该处的光学定位组件20相隔多节脊椎骨(如10个)设置，如此便于准确定位人体脊柱。

还需要说明的是，由于光学定位组件20与动捕服本体10是可拆卸连接，因此当光学定位组件20出现损坏需要更换或需要重新调整粘贴位置时，可以将相应位置的光学定位组件20拆下重新粘合，该操作简单且便于及时对光学定位组件20进行更换或调整。

进一步地，设置在人体的两个上臂以及两个前臂处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置，设置在人体的两个大腿以及两个小腿处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置。

以两个上臂处的安装工位为例，设置在两个上臂处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置，具体可以为左高右低，即设置在人体左上臂处的安装工位的高度大于右上臂处的安装工位，当然也可以为右高左低，本实施例对此不作限定。设置在两个前臂、两个大腿以及两个小腿处的安装工位与上臂处类似，此处不做赘述。这种非对称设置的方式能够便于数据处理终端区分人体的四肢，从而有利于准确对人体进行运动姿态识别。

进一步地，设置在人体的右手肘部、右肩胛骨处以及右臂上臂处的安装工位处于同一直线上。如此便于动捕相机对反光点进行捕捉，以及便于数据处理终端区分人体的左右两侧。

进一步地，动捕服本体10还包括运动捕捉鞋，该运动捕捉鞋对应人体的大脚趾根部、小脚趾根部、脚踝外侧以及脚后跟处分别设置有1个安装工位。

在一实施方式中，设置在大脚趾根部和脚后跟处的安装工位处于同一水平面上；设置在人体一侧的膝盖、小腿以及脚踝外侧的安装工位处于同一直线上。如此便于动捕相机对反光点进行捕捉。

进一步地，动捕服本体10还包括运动捕捉手套，该运动捕手套对应人体的左手无名指根、左手食指的根节点、左手小拇指的根节点以及左手手腕两侧分别设置有1个安装工位，对应人体的右手大拇指第一指节、右手食指第二指节，右手小拇指第二指节、右手食指的根节点、右手小拇指的根节点以及右手手腕两侧分别设置有1个安装工位。这种在手部设置多个反光标记点的方式，便于对人体的手部运动姿态进行准确捕捉，且便于准确区分左右手。

进一步地，动捕服本体还包括运动捕捉帽，该运动捕捉帽对应人体的头部环绕设置有4个安装工位。比如可以在人体的前额处和后脑勺处分别设置2个安装工位，如此便于对人体的头部运动姿态进行捕捉。

在本实施例中，穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体10和多个光学定位组件20，动捕服本体10包括运动捕捉上衣11和运动捕捉裤12，运动捕捉上衣11对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，运动捕捉裤12对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；光学定位组件20包括连接件21以及与连接件21连接的反光球22，反光球22通过连接件21与安装工位可拆卸连接。该穿戴式光学运动捕捉设备既方便人体穿戴又利于准确地采集人体各个部位的运动数据，结构简单、易于实现。

本实用新型还提供一种运动捕捉系统。

参照图3，图3为本实用新型运动捕捉系统一实施例的结构示意图，该运动捕捉系统包括如上实施例中的穿戴式光学运动捕捉设备100，多个动捕相机200和数据处理终端300；

多个动捕相机200用于接收所述光学定位组件20上的反光球22反射的光信号，得到穿戴有所述穿戴式光学运动捕捉设备100的人体在运动空间中的运动图像，并将运动图像发送给数据处理终端300；

数据处理终端300，与多个动捕相机200无线连接，用于接收多个动捕相机200发送的运动图像，并根据运动图像对人体进行运动姿态识别。

其中，多个动捕相机200可以是红外相机，数据处理终端300可以为智能手机、平板电脑、个人数字助理或计算机，多个动捕相机200可以通过蓝牙或WiFi等无线网络与数据处理终端300无线连接。

具体实施时，多个动捕相机200分别从不同方向接收多个光学定位组件20上的反光球22反射的光信号，从而得到人体在运动空间中的运动图像，并将运动图像发送给数据处理终端300，数据处理终端300通过对运动图像进行分析，得到人体的位置、动作、姿态等信息，并通过虚拟角色还原人体的位置、动作和姿态，其中，虚拟角色可以是动画人物、动物、机器人等。由此实现了对人体运动进行仿真。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述穿戴式光学运动捕捉设备包括动捕服本体和多个光学定位组件；

所述动捕服本体包括运动捕捉上衣和运动捕捉裤，所述运动捕捉上衣对应人体的两根锁骨之间、胸椎剑突处、右肩胛骨处、肩部、肘部、上臂以及前臂处分别设置有1个安装工位，对应人体的脊柱、骨盆两侧以及后腰部分别设置有2个安装工位，所述运动捕捉裤对应人体的大腿、小腿以及膝盖处分别设置有1个安装工位；

所述光学定位组件包括连接件以及与所述连接件连接的反光球，所述反光球通过所述连接件与所述安装工位可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述安装工位设置有魔术毛贴，所述连接件为魔术勾贴。

3.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述安装工位设置有第一磁性件，所述连接件上设置有与所述第一磁性件磁性相异的第二磁性件，所述第二磁性件与所述第一磁性件磁性相吸以将所述反光球固定于所述安装工位。

4.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，设置在人体的两个上臂以及两个前臂处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置，设置在人体的两个大腿以及两个小腿处的安装工位关于人体中轴线呈非对称设置。

5.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，设置在人体的右手肘部、右肩胛骨处以及右臂上臂处的安装工位处于同一直线上。

6.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述动捕服本体还包括运动捕捉鞋，所述运动捕捉鞋对应人体的大脚趾根部、小脚趾根部、脚踝外侧以及脚后跟处分别设置有1个安装工位。

7.如权利要求6所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，设置在人体的大脚趾根部和脚后跟处的安装工位处于同一水平面上，设置在人体一侧的膝盖、小腿以及脚踝外侧的安装工位处于同一直线上。

8.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述动捕服本体还包括运动捕捉手套，所述运动捕手套对应人体的左手无名指根、左手食指的根节点、左手小拇指的根节点以及左手手腕两侧分别设置有1个安装工位，对应人体的右手大拇指第一指节、右手食指第二指节，右手小拇指第二指节、右手食指的根节点、右手小拇指的根节点以及右手手腕两侧分别设置有1个安装工位。

9.如权利要求1所述的穿戴式光学运动捕捉设备，其特征在于，所述动捕服本体还包括运动捕捉帽，所述运动捕捉帽对应人体的头部环绕设置有4个安装工位。

10.一种运动捕捉系统，其特征在于，所述运动捕捉系统包括：

如权利要求1-9中任一项所述的穿戴式光学运动捕捉设备；

多个动捕相机，用于接收所述光学定位组件上的反光球反射的光信号，得到穿戴有所述穿戴式光学运动捕捉设备的人体在运动空间中的运动图像，并将所述运动图像发送给数据处理终端；

数据处理终端，与多个动捕相机无线连接，用于接收多个动捕相机发送的运动图像，并根据所述运动图像对人体进行运动姿态识别。

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