基于微機(jī)械傳感器和MotionBuilder的人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)可以有效地解決三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中定義角色運(yùn)動(dòng)難的瓶頸問(wèn)題,并大大減少角色運(yùn)動(dòng)控制的工作量,從而提高動(dòng)畫(huà)的開(kāi)發(fā)效率以及角色運(yùn)動(dòng)的逼真度。運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的應(yīng)用已不再局限于動(dòng)畫(huà)制作領(lǐng)域,它也廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬訓(xùn)練場(chǎng)以及更一般的動(dòng)物及物體的運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)時(shí)追蹤,因此,設(shè)計(jì)一套功能齊全、高精度的人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)很有必要。本文在給出一種機(jī)械式人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)方案的同時(shí),針對(duì)當(dāng)前此類系統(tǒng)所具有的通信距離短、人體模型實(shí)時(shí)重建

2、軟件開(kāi)發(fā)效率低且復(fù)雜度高等弱點(diǎn),引入了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 JN5139和三維動(dòng)畫(huà)制作軟件MotionBuilder進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使得本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率更高、功能更強(qiáng)。
　　本文研究的人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)主要涉及人體模型實(shí)時(shí)重建軟件設(shè)計(jì)、傳感器技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、ZigBee無(wú)線通信技術(shù)等。系統(tǒng)先從真實(shí)人體模型中抽象出17個(gè)影響人體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn),并在每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)處放置一個(gè)傳感器用于測(cè)量該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài),總線型分布的17個(gè)節(jié)點(diǎn)組成了

3、一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)利用傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集人體各關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(四元數(shù)),基于微處理器STM32F103的主控制器模塊實(shí)時(shí)地匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),并通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊JN5139傳輸至工作站,工作站端通過(guò)人體模型實(shí)時(shí)重建軟件實(shí)時(shí)地重現(xiàn)表演者的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。人體模型實(shí)時(shí)重建軟件基于三維動(dòng)畫(huà)軟件 MotionBuilder進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),軟件內(nèi)部基于一種反向運(yùn)動(dòng)學(xué)方法對(duì)人體各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算,最后得到驅(qū)動(dòng)虛擬角色運(yùn)動(dòng)的