来宝网 2013/12/16点击1535次
基于惯性动作捕捉的人体运动姿态模拟
赵正旭1，戴欢1，赵文彬2，袁洁1
(1.石家庄铁道大学信息科学与技术学院，石家庄050043；2.东南大学仪器科学与工程学院，南京210096)
■摘要：针对人体运动姿态编辑的自由性，提出一种人体运动姿态模拟方法。该方法采用贝塞尔曲线和数值数据编辑人体运动姿态。根据人体运动的特点，在Vc++中运用OpenGL构建虚拟人体模型，利用动作捕捉技术设计人体运动姿态的模拟程序。结合人体关节正常活动
范围，对主要关节点的运动婆态进行分析，结果表明，该方法能有效利用人体运动数据，驱动虚拟人体模型。
关键词：动作捕捉；3D SUIT系统；人体运动姿态；贝塞尔曲线
Human Motion Posture Simulation
Based on Inertial Motion Capture
ZHAO Zheng—xu1，DAI Huan1，ZHAO Wen—bin2，YUAN Jie1
(1 School of Information Science and Technology ,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043，China；
2 School of Instrument Science and Engineering，SoutheastUniversity,Nanjing 210096，China)
[Abstract]Aiming at freely editing human motion posture Bezier curve and number data are used in human motion posture editing According to the feature of human motion virtual body models are constructed in the use of OpenGL in VC++.Combing the motion capture technology the simulation of virtual people are realized Based on the normal range of humanjoints,the human keyjoint are researched in the experiment In the use
of collected human motion data，the simulation program can drive virtual body model，which is widely used in the field of medical，education，robots
simulation.
[Key words] motion capture;3D SUIT system；human motion posture；Bézier curve
DOI：10.3969／j.issn.1000-3428.2012.05.002
l概述
近年来，动作捕捉技术已成为人体运动姿态研究中的一项关键技术，发挥着越来越重要的作用，人们意识到非常有必要通过模拟人体运动姿态以实现人体三维骨架的可视化和自由编辑控制功能。目前，国内外许多学者利用现有的动作捕捉技术在人体运动姿态领域做了大量的研究。文献[1]利用VICON动作捕捉系统捕捉人体运动姿态数据，通过对数据进行傅里叶变换处理，并将处理后的数据应用于机器人研究。文献[2]利用动作捕捉数据库中的数据对人体的正常与不正常运动姿态进行分析。文献[3]利用Vc++构建了基于OpenGL技术的人体运动姿态模拟程序，能够灵活利用采集得到的人体运动数据驱动人体模型。这些学者侧重于在对人体运动姿态数据的分析处理后，实现人体运动姿态的模拟，但是在对人体运动姿态的自由编辑控制方面并不够完善。
本文针对人体运动姿态自由编辑控制的不完善性，以vc++和OpenGL为工具，读取动作捕捉文件数据，结合人体关节正常活动范围、贝塞尔曲线特性和数值数据的自由性，实现人体运动姿态的模拟和人体运动姿态的自由编辑控制。
2 人体运动数据采集
2．1数据采集设备
数据采集设备是3D SUIT。3D SUIT足一套惯性动作捕
捉系统，如图1(a)所示，主要包括以下4个部分：(1)传感器，其主要用来向PC机提供运动物体的相关信息；(2)信号捕捉设备，主要负责信号的捕捉；(3)数据传输设备，将捕捉到的数据实时地传输至PC机(3D SUIT使用的是无线蓝牙技术或USB接口传输技术)；(4)数据处理设备，主要负责对采集到的数据进行加工、处理，包括数据处理硬件(如PC机等)和软件设备(如MotionBuilder等动画制作软件)。3D SUIT的操作过程非常简单，并且与光学动作捕捉系统相比对环境的要求相对较低，只需要将衣服设备穿在被捕捉的物体上，图l(b)将各个传感器连接起来，记录传感器在人体相应位置的编号后即可进行实时地动作捕捉。
2．2数据格式
数据格式.bvh文件格式，动作捕捉系统捕捉到的数据可
基金项目：国家自然科学基金资助项目(60873208)
作者简介：赵正旭(1960一)，男，教授、博士生导师，主研方向：小
世界网络系统，虚拟现实；戴欢，硕士研究生；赵文彬，博士研
究生；袁 洁，硕士研究生
收稿日期：2011-09-07 E-mail：daihuanl985@163.com
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