[0001] 本实用新型涉及光学设备领域，尤其涉及一种光学手指捕捉的标记定位装置。

[0002] 光学手指动作捕捉是基于光学的全身动作系统的重要组成部分，主要用来捕捉演员的手指部分的精细动作，是一种精度要求非常高的技术。在以光学定位为核心的手指动作捕捉系统中，标记点的定位是非常基础而又十分关键的技术之一。近年来，随着软硬件技术的发展，光学动作捕捉技术取得了长足的进步，并被广泛应用于影视拍摄、娱乐游戏、医疗健康和体育相关行业，极大的推动了相关行业的发展和进步。

[0003] 标记点定位技术从使用的标记点设备来看主要可以分为被动标记点定位和主动标记点定位两大类。其中被动标记点定位技术使用涂有反光材料的小球作为定位标记点，该小球本身不发光，通过光学捕捉系统中的红外光发射灯板向场景中投射红外光，红外光照射到涂有反光材料的小球上时，会反射红外光，反射红外光在红外相机中成像形成亮斑，从而完成该被动标记点在单个相机中的定位。通过场景中的多个相机，利用三维重建技术计算出该被动标记点在三维空间坐标系中的位置。主动标记点定位方法使用LED灯作为定位标记点，与被动定位标记点不同的是，LED灯可以主动发射特定频段的红外光，进而无需动作捕捉系统中有红外发射灯板向场景中投射红外光。主动标记点发出的红外光可以在动作捕捉系统的相机中呈现亮斑，从而实现该主动标记点在图像中的定位。同样，利用多个相机的成像和三维重建技术，可以计算出该主动标记点在三维空间坐标系中的位置。

[0004] 在手指动作捕捉场景中，一般在每根手指的指尖处贴一个被动标记点或主动标记点，用来定位手指尖在动作捕捉系统三维空间坐标系中的位置，得到位置之后再通过逆向动力学技术推导出手指各个关节的姿态。由此可见，标记点定位是基础而又关键的一步。由于人手的尺寸相对人体来说相对较小，标记点的位置相对来说也更密集，另外由于在手部动作捕捉中，多个手指尖有触碰的动作十分常见，比如“OK”，“捏”，“握拳”之类的动作。在这种情况下，不同指尖上的标记点的位置会十分接近。如前所述，动作捕捉系统中的红外相机是通过识别被动或主动标记点在相机中形成的亮斑来进行定位的，当两个或多个标记点距离很近的时候，它们形成的亮斑会相互接触，形成一个大的亮斑，从而导致红外相机看到的是一个而不是多个亮斑，从而无法区分各个不同的标记点形成的各自的亮斑，造成无法区分各个标记点在成像图像中的位置。这会给后续的标记点三维空间位置的计算带来极大困难，甚至导致灾难性的后果，从而致使整个手指动作捕捉的失败。

[0021] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0022] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定内部程序、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

[0023] 如图1所示，本实用新型提供了一种光学手指捕捉的标记定位装置，包括成像装置、控制器7、发光标记装置1‑5和连接线6，控制器7通过连接线6与发光标记装置连接1‑5，控制器与成像装置通过网络进行同步操作；

[0024] 其中发光标记装置设置为固定在人体手指上，在控制器的控制下主动发射红外光。

[0025] 本实施例中，发光标记装置包括5个LED灯(分别为LED灯1、LED灯2、LED灯3、LED灯4、LED灯5)、绑带和粘贴片，粘贴片设置为双面粘贴片，一面与LED灯粘贴，另一面与手指粘贴，绑带在LED灯与手指粘贴后将LED灯和手指缠绕固定。5个LED灯通过粘贴片分别与5个手指尖粘贴。尤其是，5个LED灯通过粘贴片与手指甲粘贴。粘贴片的大小设置为与指甲盖大小相同，粘贴片为指甲盖大小的双面胶带。

[0026] 本实施例中，控制器设置为单片机控制电路板，单片机内部设置有控制电路板输出高低电平的程序。控制器设置为ActiveMarker v0.5。LED灯设置为发光频段为760nm～1100nm。

[0027] 控制器控制5个LED灯依次定时间歇性发光。5个LED灯依次定时间歇性发光的频率设置为120Hz，发光持续时间为8ms。

[0028] 本实用新型的一种光学手指捕捉的标记定位装置采用可以主动发射红外光的LED灯作为光学捕捉系统中的定位标记点，LED在控制板中程序的控制下进行定时间歇性发光，整个系统通过控制不同手指上的主动标记点的发光顺序使不同的标记点在不同的时间段发射红外光，从而在时间轴上使得各个手指上的标记点错开发光，当相机对主动标记点的亮斑进行成像时，不同标记点的亮斑成像从时间上先后分开，然后通过相机识别软件分别解析出不同的亮斑，进而完成标记点的定位。

[0029] 本实用新型的一种光学手指捕捉的标记定位装置的使用方法和实现方式如下：

[0030] 首先，先佩戴本实用新型的发光标记装置、控制器和连接线，并与成像系统(本实施例中为相机)连接；具体的，5个红外发光LED灯分别粘贴在一只手的5个手指尖处，同时使用绑带绑定在手指上，以便使用及固定；然后将5个红外发光LED灯通过连接线与控制器连接，控制器粘贴在手背或手腕上，控制器为光学手指捕捉装置的发光控制模块。

[0031] 使控制器与相机设置连接并同步；控制器与相机通过网络同步，控制器包括2.4GHz WiFi模块，设置与同步盒完成通信，通过同步盒与相机成像系统进行网络同步，同步完成后，控制器上的同步状态指示灯呈常量状态。

[0032] 同步后，发光标记装置(5个LED灯)以设定的频率依次发光，相机则以设定的帧率成像，用来对当前正在发光的5个LED灯的亮斑进行捕捉成像；

[0033] 根据相机捕捉到的成像图片，利用三维重建技术定位当前所述光学手指捕捉装置在三维空间中的位置。

[0034] 本实用新型提供的一种光学手指捕捉的标记定位装置，使用红外发光LED灯作为主动发光标记点，设备价格便宜，安装及携带都很方便；以设定的频率使得光学手指捕捉装置依次发光，动作捕捉相机的成像系统以设定的帧率成像，在时间域上进行复用，解决了多个主动标记点靠近时造成成像混叠的问题。

[0035] 以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。