[发明专利]一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动数据采集方法领域，具体为一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法。

背景技术

如何快速获取真实的运动数据，一直是计算机动画领域的研究热点。以此为动机，面向人形角色的骨骼动画制作在丰富的研究成果基础上，已形成一套完整的业内流程。通过采集专业演员的动作作为源数据，该流程可以提供具有高度真实感的骨骼动画，动画师仅需要再进行一定的风格化微调，就可进一步用该动画驱动模型。主流的运动捕捉方法分为光学动捕和传感器动捕两种：其中光学动捕需要在目标表面附着一定数量的标记点，通过覆盖每个角度的多台摄像机识别标记点，并重建标记点的运动轨迹。而传感器动捕通过在肢体上绑定传感器，通过传感器记录运动轨迹。

然而将动捕方法应用于四足动物的难度很大。其中基于光学的方法具有一定通用性，对于某些特定四足动物的应用研究已经展开。但由于图像识别技术要求动物体表为纯色。而传感器方法由于成本较高，且结构精密容易损坏，因此仅限于温顺的动物。以上原因导致现有动捕方法仅适用于捕获一两种动物的简单动作，且指导没有语言理解能力的动物做出准确目标动作也绝非易事。

由于以上原因，四足动物的动画仍只能以动画师手动制作为主。然而很多动物在日常生活中难得一见，导致这一工作要求动画师拥有丰富的生物学知识和细致的观察能力，造成纯手工的四足动画制作消耗大量时间人力。可见，数据获取已成为四足动物动画的瓶颈之一，并且在影响制作效率的同时，源数据缺乏也造成对四足动物的运动约束研究相对稀少。

同时，由于视频拍摄设备的普及，视频素材极大丰富，为四足动物动画带来了挑战和机遇。互联网中存在着丰富的四足动物视频资源，一方面促使观众对四足动物真实动作的了解更加深入，对相关动画的审美等级也逐渐提高，使得手工动画越来越难以满足观众的要求；另一方面也帮助从视频渠道获取所需要的四足动物的各种动作素材因此成为可能。同时基于视频的重建也逐渐成为研究热点，然而从视频中获取角色动作的方法仍要求相机静止、背景单一，现有识别方法仍然不能帮助动画师从丰富的视频素材中快速获取所需的四足动物运动数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法，其特征在于：在便携终端中，通过程序设置一个工具箱，所述工具箱供用户从图像资源中获取运动角色骨骼动画，所述工具箱由视频采集模块、视频编辑模块、标记模块、约束计算模块、微调和运动生成模块构成，用户通过便携终端的工具箱快速标记运动角色的姿态，包括以下步骤：

（1）用户启动工具箱中视频采集模块，由视频采集模块控制便携终端自带的摄像头进行运动角色的图像采集，采集到的图像送入视频编辑模块进行处理；

（2）用户启动工具箱中标记模块、约束计算模块，依据标记模块中设定的标记方法，使用草图或节点定位的模式对视频编辑模块处理后的图像中，运动角色在关键帧中的姿态进行手绘标记；

（3）用户启动工具箱中微调和运动生成模块，根据步骤（2）得到的手绘标记开始生成当前运动角色的骨骼姿态。

所述的一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法，其特征在于：所述步骤（1）中，用户启动工具箱中视频采集模块，由视频采集模块控制便携终端自带的无线连接装置，从无线网络中搜索下载所需的运动角色的图像。

所述的一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法，其特征在于：所述步骤（2）中，对于草图标记的图像，通过曲线特征提取骨架节点；对于节点定位的图像，通过逆投影获得节点在空间中的可能位置线；最后用户在约束计算模块中选取增加相关的约束求解可能的姿态信息。

所述的一种基于便携终端的交互式运动数据采集方法，其特征在于：所述步骤（2）中，标记模块将已采集的多帧骨骼姿态作为关键帧，依据运动的连续性，生成每个节点的运动曲线，对于由于遮挡造成的不确定数据，通过曲线拟合，由其他帧数据计算得到；用户通过约束计算模块选取增加相关的约束及其优先级，迭代计算所生成的运动曲线，使之按优先级高低尽量满足各个约束。