[发明专利]用于执行运动捕捉和图像重建的系统和方法

说明书

优先权要求

本申请要求2006年7月31日提交的，题为“System and Method ForPerforming Motion”的美国临时申请No 60/834,771的权益。

技术领域

本发明主要涉及运动捕捉领域。更具体地，本发明涉及用于执行运动捕捉和图像重建的改良设备和方法。

背景技术

“运动捕捉”主要指对人和动物的运动进行跟踪和记录。运动捕捉系统被应用于各种领域中，包括例如视频游戏和计算机生成的电影。在一般的运动捕捉过程中，捕捉“表演者”的运动，并将其转换成计算机生成的符号。

如图1所示，在运动捕捉系统中，在表演者100的身体上的各个点位贴附多个运动跟踪“标记”(例如，标记101、102)。所述点位根据已知的人体骨架范围而被选择。不同的运动捕捉系统使用不同类型的运动捕捉标记。例如，在“磁性”运动捕捉系统中，贴附到表演者的运动标记为有源线圈，该线圈生成可测量的分力X、Y、Z，并且在磁场中侧滑(yaw)、倾斜(pitch)和旋转。

相反，在例如图1所示的光学运动捕捉系统中，标记101、102为由回光反射(retro-reflective)材料组成的无源球体，所述回光反射材料即为理想情况下以很大范围的入射角将光线以其射入的方向反射回去的材料。多个摄像机120、121、122(每个摄像机的透镜周围都具有LED环130、131、132)被定位成用于捕捉反射自回光反射标记101、102和表演者上的其他标记的LED光线。理想情况下，回光反射的LED光线比室内的任何其他的光源更加亮。一般而言，所述摄像机120、121、122应用阈值函数来不接受指定亮度以下的所有光线，从而在理想情况下将反射标记所反射回的光线与室内的任何其他光线相隔离，而且摄像机120、121、122仅捕捉来自标记101、102以及表演者上的其他标记的光线。

利用所述标记101、102中的每个标记的相对位置和/或已知的表演者身体范围对耦合到所述摄像机的运动跟踪单元150进行编程。通过使用这些信息以及摄像机120-122所提供的视觉数据，所述运动跟踪单元150可以生成仿真运动数据，该数据表示表演者在运动捕捉过程期间的动作。

图形处理单元152通过使用所述运动数据来在计算机显示器160(或者类似的显示装置)上绘制表演者的动画。例如，所述图形处理单元152可以将所捕捉的表演者的运动应用到不同的动画角色、和/或将动画角色包括到不同的计算机生成场景中。在一种实施形式中，所述运动跟踪单元150和图形处理单元152为耦合到计算机总线(例如，在许多个人计算机中制造的PCI和AGP总线)的可编程卡。一个公知的生产运动捕捉系统的公司是运动分析公司(Motion Analysis Corporation)(例如参见www.motionanalysis.com)。

发明内容

描述了一种用于通过使用荧光灯来执行对对象的运动捕捉的系统和方法。例如，根据本发明一种实施方式的系统包括：同步信号生成器，用于生成一个或者多个同步信号；一个或者多个荧光灯，被配置成响应于所述一个或者多个同步信号中的第一个信号而闪光，该荧光灯用于在运动捕捉过程期间给被施加到对象的磷光化妆品、涂料、染料补充能量；以及多个摄像机，该摄像机具有与光源的闪光同步闪光的快门，从而捕捉所述磷光涂料的图像，其中所述快门在光源关闭时打开，而在光源打开时关闭。

附图说明

结合附图，通过以下详细描述可以对本发明进行更好地理解，其中

图1示出了使用回光反射标记和摄像机来跟踪表演者的运动的现有技术的运动跟踪系统；

图2a示出了在光板点亮时的时间段期间本发明的一种实施方式；

图2b示出了在光板黑暗时的时间段期间本发明的一种实施方式；

图3为示出了根据本发明的一种实施方式的光板与快门之间的同步的时序图；

图4为被大量涂覆到模特上的磷光化妆品在照亮时间段和夜视时间段期间的图像、以及最终的重建3D曲面和纹理化3D曲面；

图5为模特上的掺杂有基础化妆品的磷光化妆品在照亮时间段和夜视时间段期间的图像、以及最终的重建3D曲面和纹理化3D曲面；

图6为涂到织物上的磷光化妆品在照亮时间段和夜视时间段期间的图像、以及最终的重建3D曲面和纹理化3D曲面；

图7a示出了现有技术的定格(stop-motion)动画舞台；

图7b示出了本发明的一种实施方式，其中定格角色与布景被一起拍摄；