[0001] 本实用新型涉及动作捕捉的技术配件领域，更具体地说，涉及一种光学动作捕捉系统以及动捕服装。

[0002] 传统的动画制作是动画师通过纯手动K帧来进行的。因此需要大量的人力与时间成本。特别是动画师的水平决定了最终的呈现效果。因此动捕设备的出现极大的改善了工作效率和质量。最早采用惯性动捕实现动作捕捉，惯性动捕大多数采用绑带加传感器或者动捕服加传感器这样的组合，传统动捕中最重要的设备是传感器，传感器是通过点来进行数据捕捉的，但是传感器再实际使用中容易因为长时间运动产生位置偏移，电量不足等情况。为解决传感器移动导致的问题，出现了光学动捕和无穿戴动捕，光学动捕由多个高速相机从不同的角度对目标特征点的监视和跟踪，同事结合骨骼解算的算法来完成动作捕捉，无穿戴动捕基于结构光编码投射实时获取视场内物体的三维深度信息，根据三维外貌进行人形检测，提取关节概括性的运动轨迹描绘，然而光学动捕和无穿戴动捕中捕捉数据的主体都是人体关键节点的旋转角，通过预设的骨骼进行逐帧的解算和还原，存在捕捉精度较低的问题。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是提供一种光学动作捕捉系统以及动捕服装，通过数据定位模块识别代替反光球点位识别的光学动捕技术，能够捕捉到更加精准的服装穿戴者的位移、旋转信息，并加入采集肌肉形变信息的数据测量模块记录肌肉运动产生的形变数据，使得生成的动捕数据更精准。

[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种光学动作捕捉系统，其特征在于，所述系统包括动捕服装、数据处理装置、动捕镜头和交换机，所述动捕服装上设置有测量装置，其中，所述测量装置包括数据定位模块、数据测量模块、数据采集模块和数据发送模块，具体的：

[0005] 所述数据定位模块用于定位关节位置，以及定位关节与关节之间的距离；

[0006] 所述数据测量模块用于测量每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0007] 所述数据采集模块用于采集所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0008] 所述数据发送模块用于将所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息发送到所述数据处理装置；

[0009] 所述动捕镜头用于发射第一光信号，以及接收所述第一光信号被所述数据定位模块反射后的第二光信号；

[0010] 所述交换机用于传输所述第二光信号到所述数据处理装置；

[0011] 所述数据处理装置分别与所述交换机和所述数据发送模块连接，用于生成动捕数据。

[0012] 可选地，所述数据测量模块为柔性传感器。

[0013] 可选地，所述数据处理装置包括：

[0014] 与所述数据发送模块连接的形体信息接收模块，用于接收所述每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0015] 与所述交换机连接的空间信息接收模块，用于接收所述第二光信号；

[0016] 分别与所述形体信息接收模块和所述空间信息接收模块连接的数据处理模块，用于生成动捕数据。

[0017] 可选地，所述第一光信号为红外光线，所述反射后的第二光信号为红外光线。

[0018] 可选地，所述数据定位模块为反射红外光线的银色涂层。

[0019] 可选地，所述测量装置还包括：

[0020] 供电模块，用于为所述数据测量模块、所述数据采集模块和所述数据发送模块供电。

[0021] 可选地，所述供电模块为柔性电池。

[0022] 可选地，所述数据处理装置为PC端或移动终端。

[0023] 可选地，所述数据定位模块包括：关节处定位模块以及方向定位模块；

[0024] 所述关节处定位模块用于定位关节位置；

[0025] 所述方向定位模块定位关节与关节之间的距离。

[0026] 本实用新型还提供了一种动捕服装，所述动捕服装上设置有测量装置，其中，所述测量装置包括数据定位模块、数据测量模块、数据采集模块和数据发送模块，具体的：

[0027] 所述数据定位模块用于定位关节位置，以及定位关节与关节之间的距离；

[0028] 所述数据测量模块用于测量每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0029] 所述数据采集模块用于采集所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0030] 所述数据发送模块用于发送所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息。

[0031] 本实用新型实施例提供了一种光学动作捕捉系统，所述系统包括动捕服装、数据处理装置、动捕镜头和交换机，具体的：数据定位模块用于定位关节位置，以及定位关节与关节之间的距离；数据测量模块用于测量每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息；数据采集模块用于采集所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息；数据发送模块用于将所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息发送到所述数据处理装置；动捕镜头用于发射第一光信号，以及接收所述第一光信号被所述数据定位模块反射后的第二光信号；交换机用于传输所述第二光信号到数据处理装置；数据处理装置用于生成动捕数据。该系统包括一套结合了能够反射光信号的数据定位模块和能够采集肌肉形变信息的数据测量模块的动捕服装，通过数据定位模块识别代替反光球点位识别的光学动捕技术，能够捕捉到更加精准的服装穿戴者的位移、旋转信息，并加入采集肌肉形变信息的数据测量模块记录肌肉运动产生的形变数据，该系统中将数据测量模块采集的数据和通过数据定位模块反射的定位信息相结合，使得生成的动捕数据更精准。

[0039] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0040] 现有技术中动捕设备采用光学动捕和无穿戴动捕的方式实现，光学动捕由多个高速相机从不同的角度对目标特征点的监视和跟踪，同时结合骨骼解算的算法来完成动作捕捉，无穿戴动捕基于结构光编码投射实时获取视场内物体的三维深度信息，根据三维外貌进行人形检测，提取关节概括性的运动轨迹描绘，然而光学动捕和无穿戴动捕中捕捉数据的主体都是人体关键节点的旋转角，通过预设的骨骼进行逐帧的解算和还原，存在捕捉精度较低的问题。

[0041] 本实用新型实施例提供了一种光学动作捕捉系统以及动捕服装，通过数据定位模块识别代替反光球点位识别的光学动捕技术，能够捕捉到更加精准的服装穿戴者的位移、旋转信息，并加入采集肌肉形变信息的数据测量模块记录肌肉运动产生的形变数据，使得生成的动捕数据更精准。

[0042] 下面，对本实用新型中一种光学动作捕捉系统作介绍：

[0043] 图1为本实用新型实施例提供的一种光学动作捕捉系统的示意图。如图1所示，所述系统包括动捕服装100、数据处理装置400、动捕镜头200和交换机300，所述动捕服装100上设置有测量装置101，其中，所述测量装置101包括数据定位模块1011、数据测量模块1012、数据采集模块1013和数据发送模块1014，具体的：

[0044] 所述数据定位模块1011用于定位关节位置，以及定位关节与关节之间的距离；

[0045] 所述数据测量模块1012用于测量每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0046] 所述数据采集模块1013用于采集所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息。

[0047] 所述数据发送模块1014用于将所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息发送到所述数据处理装置400；

[0048] 所述动捕镜头200用于发射第一光信号，以及接收所述第一光信号被所述数据定位模块反射后的第二光信号；

[0049] 所述交换机300用于传输所述第二光信号到所述数据处理装置400；

[0050] 所述数据处理装置400分别与所述交换机300和所述数据发送模块1014连接，用于生成动捕数据。

[0051] 需要说明的是，本实施例中数据处理装置可以根据所述第二光信号确定所述数据定位模块对应的空间定位信息；分析所述每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息和所述空间定位信息，并根据所述每个关节部位的弯曲角度、所述肌肉松紧产生的形体变化信息和所述空间定位信息生成用于驱动虚拟模型的动捕数据，其中，上述数据处理装置具体对数据的分析处理，生成动捕数据的具体分析方法是现有技术已知方案，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

[0052] 需要说明的是，本实施例中动捕服装全名为动作捕捉服装，本领域人员一般直接表述为动捕服装；本实施例中动捕服装100的本体材料不限，考虑到穿戴舒适性以及与身体的贴合性，优选柔软、具有弹性的材料。

[0053] 具体的，动捕服装的测量装置中的数据测量模块1012可以为柔性传感器，其与服装的连接方法不限，包括粘结、热压、缝合等方法中的一种或者几种。

[0054] 具体的，所述数据定位模块1011包括：关节处定位模块以及方向定位模块；关节处定位模块用于定位关节位置；方向定位模块定位关节与关节之间的距离。

[0055] 需要说明的是，动捕服装的测量装置中的数据定位模块1011为一种反射红外线的特殊银色涂层，具体用于在三维空间中，反射动捕镜头200所发出的红外光线，使得动捕镜头200根据反射回来的红外光捕捉定位信息，详细的，该数据定位模块1011可以包括一种或多种银色涂层。银色涂层用于确定关节位置，定位关节与关节之间的距离，其中位于躯干与四肢上的涂装也是用于定位。该数据定位模块1011用于在三维空间中，反射各个动捕镜头200(摄像机)发射的红外光线，使得动捕镜头200接收数据定位模块1011反射的红外光线，以实现定位，当多个动捕镜头200接收数据定位模块1011反射的红外光线，就能够捕捉到的数据定位模块的空间信息，即所设置的定位点的空间信息，从而判断服装穿戴者的旋转，位移信息。

[0056] 具体的，所述数据发送模块1014通过无线传送或者有线传送所述每个关节部位的弯曲角度，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息到所述数据处理装置400；其中，无线传送包括ZigBee、蓝牙、无线网络WIFI、通用分组无线业务GPRS中任意一种。

[0057] 具体的，数据处理装置400可以为电脑PC端、移动终端等。所述数据处理装置400包括：

[0058] 与所述数据发送模块连接的形体信息接收模块，用于接收所述每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0059] 具体的，柔性传感器测量的每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息最终经过采集、发送后被数据处理装置中的形体信息接收模块接收。

[0060] 与所述交换机连接的空间信息接收模块，用于接收所述第二光信号；

[0061] 具体的，交换机300会将动捕镜头200接收得到的第二光信号发送给空间信息接收模块，该空间信息接收模块用于接收交换机发送的第二光信号。

[0062] 分别与所述形体信息接收模块和所述空间信息接收模块连接的数据处理模块，用于生成动捕数据。

[0063] 优选的，所述数据处理模块可以根据所述第二光信号确定所述数据定位模块对应的空间定位信息；分析所述每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息和所述空间定位信息，并根据所述每个关节部位的弯曲角度信息、所述肌肉松紧产生的形体变化信息和所述空间定位信息生成用于驱动虚拟模型的动捕数据。此处数据处理方法不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

[0064] 进一步的，所述系统还包括供电模块1015，所述供电模块1015设置于测量装置101中，用于为所述数据测量模块1012、所述数据采集模块1013和所述数据发送模块1014供电。

[0065] 附图2为动捕服装上测量装置的结构示意图，具体如附图2所述，供电模块1015为穿戴服装测量装置101上的一个模块，为数据测量模块1012和数据采集模块1013和所述数据发送模块1014供电，其中，该供电模块结构不限，包括电池，充电设备等，优选柔性电池。

[0066] 本实用新型该实施例提供了一种光学动作捕捉系统，该系统包括一套结合了可反射光信号的涂装块和柔性传感器的动捕服装，通过涂装块识别代替反光球点位识别的光学动捕技术，能够捕捉到更加精准的服装穿戴者的位移、旋转信息，并加入柔性传感器通过柔性传感器记录肌肉运动产生的形变数据，传输到数据处理装置上，得到关节弯曲信息和肌肉形变信息，将数据测量模块采集数据和数据定位模块反射的定位信息结合使得生成的驱动虚拟模型的动捕数据更精准。

[0067] 图3为光学动作捕捉系统模块交互流程图，如附图3所示，本申请另一实施例介绍了光学动作捕捉系统中模块的具体交互流程，该系统中的数据测量模块测量了数据后发送给数据采集模块，最后经由数据发送模块发送到数据处理装置；数据定位模块反射动捕镜头的红外光，动捕镜头根据反射的红外光捕捉定位信息，定位机经由交换机传输到数据处理装置，数据处理装置接收数据发送模块和交换机发送的数据，并生成驱动虚拟模型的动捕数据。

[0068] 本实用新型该实施例的光学动作捕捉系统，结合了数据测量模块采集的数据和数据定位模块反射的定位信息生成相应的驱动虚拟模型的动捕数据，如此，将精准的服装穿戴者的位移、旋转信息和肌肉运动产生的形变数据结合，从而使得生成的驱动虚拟模型的动捕数据更精准。

[0069] 如附图4所示，本申请另一实施例提供了一种动捕服装，所述动捕服装100上设置有测量装置101，其中，所述测量装置101包括数据定位模块1011、数据测量模块1012、数据采集模块1013和数据发送模块1014，具体的：

[0070] 所述数据定位模块1011用于定位关节位置，以及定位关节与关节之间的距离；

[0071] 需要说明的是，所述数据定位模块1011为一种反射红外线的银色涂层，通过反射红外光线实现关节位置的定位，以及关节与关节之间的距离的定位。

[0072] 所述数据测量模块1012用于测量每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0073] 优选的数据测量模块1012可以为柔性传感器；

[0074] 所述数据采集模块1013用于采集所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息；

[0075] 所述数据发送模块1014用于发送所述每个关节部位的弯曲角度信息，以及所述肌肉松紧产生的形体变化信息。

[0076] 本实用新型该实施例的动捕服装，采集穿戴者数据时结合了数据测量模块采集的数据和数据定位模块反射的定位信息数据，如此，将精准的服装穿戴者的位移、旋转信息和肌肉运动产生的形变数据结合，从而使得生成的驱动虚拟模型的动捕数据更精准。

[0077] 优选的，本申请该实施例对通过该动捕服装获取定位信息和获取肌肉形变信息作出具体介绍。

[0078] 服装穿戴者穿戴上该动捕服装100，动作捕捉镜头上的LED灯向外发射红外光，同时接收数据定位模块1011反射回来的红外光，数据定位模块对应于反光标记位置。当多个光学镜头同时收到标记信息后，即可进行被捕捉物空间数据的获取。在需要定位的人或物体表面设置对应的数据定位模块，可以理解为，在需要定位的人或物体表面贴上反光标记点，动作捕捉镜头上的LED灯向外发射红外光，同时接收反光标记点反射回来的红外光。当多个光学镜头同时“看到”一个标记点后，这一标记点在空间中的三维位置就会被确定。

[0079] 柔性传感器可以记录肌肉运动产生的形变数据，如每个关节部位的弯曲角度信息，以及肌肉松紧产生的形体变化信息，并将这些数据传输到数据处理装置上，使虚拟模型得到肌肉形变信息。

[0080] 本实施例中的光学动作捕捉系统是以红外光学为原理的动作捕捉系统，具有精度高、延迟低、实时性强、多用于室内场景等特点，并加入柔性传感器通过柔性传感器记录肌肉运动产生的形变数据，传输到数据处理装置上，得到关节弯曲信息和肌肉形变信息，从而使得生成的驱动虚拟模型的动捕数据更精准。

[0081] 系统建立实现过程可分为系统搭建，数据采集与传输，数据识别与处理三部分。

[0082] 附图5为基于动捕镜头定位物体示意图，如附图5所示，通过多个动捕镜头对覆盖银色涂层的物体进行识别定位，将动捕镜头，可以理解为摄像机或红外光学镜头通过三脚架、夹具等镜头固定装置布置在需要定位的物体周围，确保镜头视野能够覆盖捕捉区域。通过在需要定位的人或物体表面贴上数据定位模块，可以理解为一种反光标记点，模块为一种表面涂有反光银色涂层，多个动捕镜头上的LED灯向外发射红外光，同时接收反光标记点反射回来的红外光。当多个光学镜头同时“看到”一个标记点后，这一反光标记点在空间中的三维位置就会被确定。

[0083] 附图6为获取定位信息的流程图，如附图6所示，当穿戴者或演员穿戴上该动捕服装100，动捕镜头200上的LED灯向外发射红外光，同时接收反光标记位置(即动捕服装100上数据定位模块对应的位置，该数据定位模块为可以反射红外线的银色涂层)反射回来的红外光。当多个光学镜头同时收到反射红外光确定标记信息后，即可进行被捕捉物空间数据的获取，获得该动捕服装100的定位信息。其中，当动捕服上的色块区域被标记后，就可以捕捉到更加精准的模型部位的位移，旋转，缩放等信息。

[0084] 数据处理装置接收到数据测量模块采集的数据和通过数据定位模块反射的定位信息后，进行数据处理生成用于驱动虚拟模型的动捕数据。此处数据处理方法不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。由于在同一物体表面多个银色反光标记，这些特定点之间的距离是不变的(关节与另一个关节)，因而，对同一物体上银色的面进行命名，并将面之间用线进行连接，表示两个面间的相互关系，这一组面名称与连线信息在软件中被操作记录为一组标记信息Markerset。当具有这组标记信息Markerset的物体出现在场地中时，即被系统识别为一个独立物体。

[0085] 本实用新型该实施例中的系统包括一套结合了涂装块和柔性传感器的动捕服装动捕服装，通过涂装块识别代替反光球点位识别的光学动捕技术，能够捕捉到更加精准的服装穿戴者的位移、旋转信息，并加入柔性传感器通过柔性传感器记录肌肉运动产生的形变数据，传输到数据处理装置上，得到关节弯曲信息和肌肉形变信息，从而使得生成的驱动虚拟模型的动捕数据更精准。

[0086] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。