[发明专利]运动编码影像及生成模块、影像处理模块及运动展示模块

说明书

技术领域

本发明关于一种编码影像，特别关于一种运动编码影像及其影像处理模块、运动展示模块与生成模块。

背景技术

虽然三维的人体运动追踪器已经被开发许久，但是目前人类肢体运动的数字化与典藏大部分停留在二维的视讯影像撷取与处理上。至于人体运动的编码，一般舞蹈艺术训练的记录现在仍使用拉曼(Laban)所发明的方法，这是一种使用二维方式记录人体三维的运动，共分五个成分记录(body，space，effort，shape，and relationship)，问题是针对同一个动作，不同的人可能有不同的记录；而且依照相同的记录由不同的演员来表演阐述，其动作仍有不同。

而现今一般人体运动的分析研究则大多是二维串流影像的姿势特征辨识，基本上是使用在安全监视与人机界面处理方面。对宝贵的人体三维运动信息，如云门舞集的经典创作或太极拳法，无法像音乐的曲谱一样可以将人体运动予以严密的记录与典藏，进而可以将肢体运动进行较细腻的编修，创作出更完美的动作。亦无法将人体运动撷取后，能直接复制于人形机器人的运动规划与编辑，使机器人能进行人体的相同动作，从而取代人体劳力，服务人类。

因此，如何提供一种运动编码影像及其影像处理模块、运动展示模块与生成模块，能够将人体运动予以严密的记录与典藏，并可将肢体运动进行较细腻的编修，创作出更完美的动作，且能直接复制于机器人或其它多关节系统而使其进行相同动作，实为当前重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将人体运动予以严密的记录与典藏，并可将肢体运动进行较细腻的编修，创作出更完美的动作，且能直接复制于机器人或其它多关节系统而使其进行相同动作的运动编码影像及其影像处理模块、运动展示模块与生成模块。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明的一种运动编码影像，其是通过一三维运动撷取装置针对一多关节系统的运动摄取多个动态影像以得到所述多关节系统的多个关节运动信息，进而对所述关节运动信息进行编码的影像。

在一实施例中，运动编码影像包括多个灰阶列，各灰阶列对应各关节，各灰阶列表示各关节的一运动量随时间的变化。对各灰阶列而言，利用不同灰阶值来描述运动量的变化。上述的灰阶列亦可更换为彩色列，则可利用不同色度或色彩来描述运动量的变化。运动量可例如是角度。

本发明亦揭露一种影像处理模块，其用以处理上述的运动编码影像，影像处理模块所进行的处理可包括灰阶影像补点、影像平滑化、影像滤除、影像撷取、影像编辑以及影像插入的至少一个。

本发明亦揭露一种运动展示模块，其依据如上所述的影像处理模块所处理而产生的一运动处理影像以及一多关节系统外形数据结构，而产生所述多关节系统外形数据结构所对应的所述多关节系统的连续三维绘图数据。亦即，本发明可将一多关节系统的运动状态完全复制到另一个多关节系统，并以连续的三维动态绘图来呈现。

在一实施例中，运动展示模块，包括一译码单元、一顺向运动学单元以及一三维绘图展示单元。译码单元对所述运动处理影像(或运动编码影像)进行译码并得到多个关节运动信息。顺向运动学单元可通过顺向运动学处理所述关节运动信息而得到多个特征点的运动信息。三维绘图展示单元依据所述特征点的运动信息以及所述多关节系统外形数据结构而产生所述三维绘图数据。上述特征点的运动信息可例如包括所述特征点(例如配戴标志体处、或杆件或关节几何原点)的坐标位置与方位角。

本发明亦揭露一种运动编码影像的生成模块，其用以生成如上所述的运动编码影像，其中三维运动撷取装置针对多关节系统的运动摄取多个动态影像而得到多个特征点的运动信息，所述生成模块包括一逆向运动学单元以及一编码单元。逆向运动学单元通过逆向运动学并依据所述特征点的运动信息以及所述多关节系统所对应的一关节数据结构而产生多个关节运动信息。编码单元对所述关节运动信息进行编码而产生所述运动编码影像。

本发明的运动编码影像通过一三维运动撷取装置针对一多关节系统摄取多个动态影像以得到所述多关节系统的多个关节运动信息，进而对所述关节运动信息进行编码的影像。换言之，本发明的运动编码影像由编码过的关节运动信息所构成，其中，关节运动信息特别是针对所定义的关节的运动的变化量。借此，本发明将一多关节系统的运动以影像的方式记录下来，如同曲谱将音乐记录下来一样，进而为多关节系统的运动提供严密的记录与典藏并定义记录格式，还为三维运动力学分析立下坚固的基石。