人體動作捕捉系統(tǒng)軟件設計.pdf

1、動作捕捉技術涉及慣性導航、通訊、人體工程學、計算機圖形學等多個交叉學科。近年來，隨著傳感器技術的發(fā)展，慣性導航技術的革新和計算硬件水平的不斷提高，動作捕捉技術得到了飛快發(fā)展。動作捕捉在國內外均發(fā)展到一定水平，無論是高校研究所還是企業(yè)都對動作捕捉領域進行了深度探索，市場上出現(xiàn)了性能穩(wěn)定的商業(yè)化產品。現(xiàn)已經(jīng)在醫(yī)療、影視制作、虛擬現(xiàn)實等領域有著廣泛的應用。比如在大型的3D游戲制作過程中，已經(jīng)將光學運動捕獲技術和虛擬現(xiàn)實技術完美結合，做出非常真

2、實的人物的動畫效果。在影視制作領域，《角斗士》和《魔界》等膾炙人口的電影都大量的使用了人體運動捕獲技術，從而使里面的角色更加逼真，賦有生命力。
　　本文涉及的人體動作的捕捉系統(tǒng)的整體框架由下位機和上位機組成。下位機為分布在全身的傳感節(jié)點，實時將傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)，通過無線模塊，發(fā)送給 PC。上位機軟件平臺運行在PC上，PC通過無線天線實時接收個傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)，軟件平臺分析并處理這些數(shù)據(jù)，將解算出的人體姿態(tài)實時重構為計算機圖形，對人體動

3、作在虛擬的3D場景中實時重構。
　　本文基于微型慣性傳感器技術，結合慣性導航原理，通過應用數(shù)據(jù)融合算法、計算機圖形學相關原理和技術以及相應的編程技術，最終設計完成了人體姿態(tài)捕捉系統(tǒng)軟件平臺。該軟件系統(tǒng)平臺主要實現(xiàn)了對多個傳感節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包進行實時接收，數(shù)據(jù)包進行拆包以及數(shù)據(jù)的預處理；運用了數(shù)據(jù)融合算法，對多個傳感器數(shù)據(jù)的進行融合，完成了人體姿態(tài)的解算。使用四元數(shù)描述人體姿態(tài)并完成對人體模型實時驅動，進而完成人體動作重構。

4、　　本文針對人體的運動規(guī)律和人體結構進行了相關研究，并且簡化了人體模型。為了使人體動作重構的效果逼真且計算量小，本文采用了蒙皮骨骼動畫技術。為了使該軟件系統(tǒng)能夠在Windows系統(tǒng)下，能夠良好的運行，本文選擇了DirectX圖形界面庫與MFC框架結合作為軟件的基本框架。調用了DirectX界面庫的相應接口，完成了3D人體模型的加載。將人體各個肢體在導航系的坐標轉換為屏幕坐標，完成對人體模型的驅動。從最終的演示動作捕捉效果來看，人體動作跟