[发明专利]用于执行运动捕捉和图像重建的系统和方法

权利要求书

1、一种实施于运动捕捉系统中的计算机实施的方法，该方法用于根据多范围数组来对具有三维采集区的对象执行曲面重建，所述运动捕捉系统包括多个摄像机，所述方法包括：

为所述对象的三维采集区创建标量场；

为所述标量场生成曲面网格；

保留好的顶点，并且移除所述曲面网格的坏的顶点；以及

存储所述好的顶点，以用于对所述对象的运动的后续重建。

2、根据权利要求1所述的方法，其中创建标量场包括：

计算所述采集区中的每个点的标量值。

3、根据权利要求2所述的方法，其中每个标量值被计算成根据运动捕捉过程中所使用的每个摄像机而计算出的标量值的加权和。

4、根据权利要求3所述的方法，其中用于每个摄像机的加权值基于：(1)摄像机的方向与每个点所位于的曲面的曲面法线之间的角度；以及(2)所述摄像机与每个点之间的距离。

5、根据权利要求1所述的方法，其中生成曲面网格包括：

执行移动立方体或者移动四面体算法，以确定所述标量场的零交叉。

6、根据权利要求1所述的方法，其中基于所述顶点与指定数量的摄像机的范围值的相对位置来确定“好的”顶点，并且基于所述顶点与摄像机的范围值的相对位置和/或判断所述顶点是否落入指定数量的摄像机的“无数据”区来移除“坏的”顶点。

7、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

通过重复地合并由所述曲面网格中的边沿所连接的最接近的一对顶点来简化所述曲面网格。

8、根据权利要求7所述的方法，该方法还包括：

当所述最接近的一对顶点被分开的距离超过了指定阈值时，中止合并。

9、根据权利要求8所述的方法，其中所述阈值包括所述曲面网格的格距的0.5倍。

10、一种用于对对象执行运动捕捉的方法，该方法包括：

在一段时间周期期间每个帧地捕捉所述对象的一系列图像帧，每个帧具有定义所述对象的所捕捉的曲面的多个顶点；

建立参考帧，该参考帧具有一组或者多组所述多个顶点；

执行帧-对-帧跟踪，以基于第(N-1)帧或者更早的帧来确定第N帧内的顶点；以及

执行参考帧-对-帧跟踪，以基于所述参考帧来确定第N帧内的顶点，从而计算帧之间的潜在偏移。

11、根据权利要求10所述的方法，该方法还包括：

选择与每个顶点所位于的曲面的法线最接近的摄像机，以执行所述帧-对-帧跟踪和参考帧-对-帧跟踪。

12、根据权利要求10所述的方法，其中通过使用用于匹配顶点的相对较大的窗口来执行所述帧-对-帧跟踪，而通过使用用于匹配顶点的相对较小的窗口来执行所述参考帧-对-帧跟踪。

13、根据权利要求10所述的方法，该方法还包括使用不同组的参数来执行所述帧-对-帧跟踪和参考帧-对-帧跟踪，所述参数定义了每个帧的顶点的搜索区。

14、根据权利要求10所述的方法，该方法还包括：

基于已知的相邻顶点位置，估计每个第N帧中未被发现的顶点的位置。

15、一种用于对对象的运动进行捕捉的计算机实施的方法，该方法包括：

在运动捕捉过程期间采集运动捕捉数据，该数据包括具有N个顶点的多个图像；

回顾性地从所述N个顶点中确定出X个顶点，以在所述多个图像之间进行跟踪，其中X＜N；以及

在所述多个图像之间跟踪所述X个顶点。

16、根据权利要求15所述的方法，该方法还包括：

回顾性地从所述N个顶点中确定出Y个顶点，以在所述多个图像之间进行跟踪，其中Y＜N，且所述Y个顶点包括未包含在所述X个顶点中的顶点；以及

在所述多个图像之间跟踪所述Y个顶点。