[发明专利]一种基于运动捕捉数据的虚拟人体的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于运动捕捉数据的虚拟人体的控制方法，属于人体运动捕捉技术领域，方法包括：建立包括关节点和骨骼信息的虚拟人体骨架结构模型并对关节点重新排列，确定关节点之间的父子关系；其中，确定父子关系后的关节点包括根节点和若干个叶子节点，节点之间通过骨骼进行连接；采集真实人体的运动捕捉数据，并根据运动捕捉数据得到根节点的位移信息、旋转信息以及叶子节点中子节点相对于其父节点的位移信息、旋转信息；根据虚拟人体骨架结构模型中的骨骼信息以及所有关节点的位移信息、旋转信息，对虚拟人体进行重定向，从而驱动其运动。本发明可以更有效的消除噪声点或者数据缺失对于运动捕捉数据带来的影响，从而达到最佳的驱动效果。

技术领域

本发明属于人体运动捕捉技术领域，尤其涉及一种基于运动捕捉数据的虚拟人体的控制方法。

背景技术

近年来，随着计算机图形学(Computer Graphics，CG)产业的飞速发展，运动捕捉日趋成熟，成为目前广泛应用的能够真实再现运动物体运动细节的技术。运动捕捉是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的技术，运动捕捉根据原理可分为机械式、声学式、先此时和光学式，不同的原理的设备各有优缺点，不过目前主流的方式为光学式运动捕捉，光学式运动捕捉其基于计算机图形学原理，在运动物体上加装marker点，通过排布在空间中的数个视频捕捉设备采集运动物体的marker点运动图像，之后对该运动图像的图象数据进行处理，以还原运动物体的空间运动状况。

光学式运动捕捉的优点使得其在应用领域占有重要份额。但由于其数据固有问题使得其后期的数据处理尤为重要。整个采集回来的散乱数据有如下特点：1、采集的信息只有marker点的三维坐标信息，数据以散乱无序的形式存在；2、由于标记点被肢体或其他物体遮挡存在缺失点数据；3、摄像头延迟会出现噪声点；4、marker点佩戴人员在做剧烈运动时，marker点相对于人体出现唯一，改变了运动数据之间的拓补结构。所以数据后处理运算复杂度较大，如何能够提取合适的散乱数据的特征信息，解决缺失点数据缺失带来的跟踪匹配困难，如何建立快速搜索匹配算法，实时准确的对运动数据实现跟踪成为目前存在的一大难题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于运动捕捉数据的虚拟人体的控制方法。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

建立包括关节点和骨骼信息的虚拟人体骨架结构模型并对所述关节点重新排列，确定关节点之间的父子关系；其中，确定父子关系后的关节点包括根节点和若干个叶子节点，节点之间通过所述骨骼进行连接；

采集真实人体的运动捕捉数据，并根据所述运动捕捉数据得到所述根节点的位移信息、旋转信息以及所述叶子节点中子节点相对于其父节点的位移信息、旋转信息；

根据所述虚拟人体骨架结构模型中的骨骼信息以及所有关节点的位移信息、旋转信息，对虚拟人体进行重定向，从而驱动其运动。

在一些实施例中，采集真实人体的运动捕捉数据，并根据所述运动捕捉数据得到所述根节点的位移信息、旋转信息以及所述叶子节点中子节点相对于其父节点的位移信息、旋转信息之后包括：

对任意一个或多个关节点的位移信息、旋转信息进行平滑处理。

进一步地，对一个或多个关节点的位移信息、旋转信息进行平滑处理具体包括：

根据选定的关节点的最快运动速度，修正所述关节点从当前帧到下一帧的空间位置坐标中的错误数据并计算得到所述关节点从当前帧到下一帧的空间位置坐标中的更正数据；

对更正后的所述关节点的空间位置坐标数据进行数据处理，获得平滑的位移信息；

根据选定的关节点的最快旋转速度，修正所述关节点从当前帧到下一帧的四元数中的错误数据并计算得到所述关节点从当前帧到下一帧的四元数中的更正数据；