运动捕捉及其在动画制作中的应用_黄波士

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1、第31卷第13期计算机工程2005年7月Vol.31№13ComputerEngineeringJuly2005·多媒体技术及应用·文章编号：1000—3428(2005)13—0168—03文献标识码：A中图分类号：TP302.1运动捕捉及其在动画制作中的应用黄波士，陈福民（同济大学计算机科学与工程系，上海200092）摘要：提出了基于运动捕捉技术的动画制作，介绍了运动捕捉技术的过程及其3个关键技术的实现。给出了运动捕捉系统的模型和具体的实现方法。对于图像捕捉的同步问题进行了分析和解决。论述了基于运动捕捉技术的动画制

2、作过程中的动画合成和消除滑步等技术。关键词：运动捕捉；图像分析；计算机视觉；动画制作MotionCaptureandItsApplicationinAnimationMakingHUANGBoshi,CHENFumin（DepartmentofComputerScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092）【Abstract】Animationmakingbasedonmotioncapturetechniqueisproposed.Processofmoti

3、oncaptureanditsthreekeytechniquesareintroduced.Modelofmotioncaptureanditsimplementationaregiven,includinganalysisandsolutionofthesynchronizationofimagecapture.Atlast,animationsynthesisandfootskatecleanupduringanimationmakingbasedonmotioncapturetechniqueisintrodu

4、ced.【Keywords】Motioncapture；Imageanalysis；Computervision；Animationmaking在传统的动画制作中,动画师必须根据剧情要求将画面摄像机标定模块逐帧画出,工作量非常大。引入计算机动画技术后,可以利用计算机先设计造型，再按照剧情确定关键帧,然后动画师调整摄像机参数关键帧的造型姿势,动画软件则根据关键帧生成图像序列。但视图主体是,对于一个长的动画作品,逐个确定关键帧仍然是一项相当频像2D世界坐标用户交互框采序分坐数据存储麻烦的工作。表演动画技术的诞生,彻底改变了

5、这一局面，将集列析多面体视模块架模标（三维重建）模数据编辑动画师从繁重的体力劳动解放出来。它综合运用计算机图形帧模块驱动虚拟模型块块学、光学、计算机视觉、计算机动画等技术,捕捉表演者的动作甚至表情,用这些动作或表情数据直接驱动动画模型。本文标记点跟踪三维重建用户图形界面论述了动作捕捉技术及其数据在动画制作中的处理和应用。图1运动捕捉系统模型1运动捕捉技术1.1运动捕捉的过程采用高性能的视频捕捉卡来捕捉图像，这种捕捉卡可以人体的动作可以看成是人体各个关节点的动作，在运动一帧帧地将视频输入信号直接数字化成YUV4:2:2信

6、号，并捕捉系统中，一般把人体看成是由13～19关节点组成的简能够将它转换成RGB格式，然后利用PCI总线，把图像数单模型[1]。在运动捕捉之前，人体的各个关节点上固定一个据传到VGA卡显示或计算机内存存储。由于需要得到的是特殊的反光材料，称为标记点（Marker），这些反光材料在各个摄像机在同一个时刻捕捉的图像，因此不能够直接利用外部光源的照射下可以从不同角度反射出RGB值相同的光。捕捉卡的多路采集功能。这需要在同一台高性能计算机上安利用两台或两台以上的摄像机进行实时视频捕捉，从各个摄装多块捕捉卡，每块捕捉卡对应一台摄

7、像机。系统中捕捉的像机得到的序列图片中可以看到的每一帧中标记点的运动难度主要在于如何在多块采集卡之间同步采集。情况。因此可以得到一个特定的点随着时间变化的连续运动2图像捕捉及标记点跟踪轨迹。然后通过三维重建技术将这些点的运动轨迹还原为骨2.1图像捕捉及图像分析架模型的动作。图像捕捉最主要的问题在于如何保证多个捕捉线程对1.2运动捕捉系统的设计每一帧都几乎在同一时间发出捕捉命令，根据计算机视觉原运动捕捉系统的设计如图1所示，运动捕捉的关键技术理，计算模块要求多台摄像机几乎在同一时刻拍摄同一场是标记点跟踪以及空间坐标的三维

8、重建。另外，在计算机视景，否则从2D~3D之间的计算将毫无意义。因此，需要配觉中，从二维图像信息计算三维空间结构，需要利用视点的置性能较高的计算机，起初我们采用定时器(包括多媒体时位置信息和视点的朝向信息，这就要用到摄像机的各种参基金项目：上海市科技型中小型技术创新基金（种子基金）资助项数。空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像