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

1、運(yùn)動捕捉技術(shù)可以有效地解決三維動畫制作過程中定義角色運(yùn)動難的瓶頸問題,并大大減少角色運(yùn)動控制的工作量,從而提高動畫的開發(fā)效率以及角色運(yùn)動的逼真度。運(yùn)動捕捉技術(shù)的應(yīng)用已不再局限于動畫制作領(lǐng)域,它也廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬訓(xùn)練場以及更一般的動物及物體的運(yùn)動軌跡的實(shí)時追蹤,因此,設(shè)計一套功能齊全、高精度的人體運(yùn)動捕捉系統(tǒng)很有必要。本文在給出一種機(jī)械式人體運(yùn)動捕捉系統(tǒng)的有效設(shè)計方案的同時,針對當(dāng)前此類系統(tǒng)所具有的通信距離短、人體模型實(shí)時重建

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

3、一個傳感器網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)利用傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集人體各關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動數(shù)據(jù)(四元數(shù)),基于微處理器STM32F103的主控制器模塊實(shí)時地匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊JN5139傳輸至工作站,工作站端通過人體模型實(shí)時重建軟件實(shí)時地重現(xiàn)表演者的運(yùn)動姿態(tài)。人體模型實(shí)時重建軟件基于三維動畫軟件 MotionBuilder進(jìn)行設(shè)計與實(shí)現(xiàn),軟件內(nèi)部基于一種反向運(yùn)動學(xué)方法對人體各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計算,最后得到驅(qū)動虛擬角色運(yùn)動的