[实用新型]用于物体定位与姿态分析的多色主动光源

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学动作捕捉技术领域，具体涉及一种用于物体定位与姿态分析的多色主动光源。

背景技术

动作捕捉是实时地准确测量、记录物体在真实三维空间中的运动轨迹与姿态，并在虚拟三维空间中重建运动物体每一时刻运动状态的技术。光学式动作捕捉是基于计算机视觉原理，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和跟踪来进行动作捕捉的技术。理论上对于空间中的任意一个点，只要它能同时为两部相机所见，就可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。这类系统的采集传感器通常都是光学相机，不同的是目标传感器类型不一，一种是在物体上不额外添加标记，基于二维图像特征或三维形状特征提取的关节信息作为探测目标，这类系统可统称为无标记点式光学动作捕捉系统；另一种是在物体上粘贴标记点作为目标传感器，这类系统称为标记点式光学动作捕捉。

由主动光源参与的标记点式光学动作捕捉系统，在工作时需要将主动光源黏贴至被采集物体表面，作为光学标识点(Markers)，多个动作捕捉相机从不同角度实时探测Marker点，数据实时传输至数据处理工作站，根据三角测量原理(Triangulation)，通过多个相机成像面上的Marker点的二维坐标，计算Marker点的空间三维坐标。以上为光学动作捕捉系统对物体进行定位的基本原理。光学动作捕捉系统对于物体姿态的识别，一般可采用几何相似的基本原理实现。如果两个物体各点之间存在一一对应的关系，且对应点之间的距离之比对所有可能的点对都不变(等于同一个常数)，则称这两个物体是几何相似的。主动光源是指可以自己发光的物体，如太阳、灯光、火焰等都是主动光源。现有的应用于光学式动作捕捉系统的主动光源均为单色主动光源，存在以下弊端：

1.在多人互动时，需要给每一个标记点或光学动作捕捉对象分配一种单色主动光源的颜色，该颜色应当与背景具有较大差异，且不同标记点或光学动作捕捉对象所分配的颜色也应当具有较大差异，以避免混淆以及由于干扰而产生的颜色漂移。实际应用中，背景颜色和背景光源十分复杂，并不容易找到满足上述条件的多个单一颜色；

2.单色主动光源仅能满足三维定位的需要，不能实现针对姿态的识别。

实用新型内容

本申请提供一种用于物体定位与姿态分析的多色主动光源，能够作为三维空间中运动的人物或物体的光学标识点，为标记点或光学动作捕捉对象设置不少于两种颜色的特征，方便光学式动作捕捉系统对其进行定位和姿态分析。

本申请的技术方案如下：

一种用于物体定位与姿态分析的多色主动光源,包括基础光区域和特征光区域；所述基础光区域和特征光区域的设置使得，在三维空间中任意一个不与所述多色主动光源交叉的投影平面上，均能呈现出所述多色主动光源上的至少一个基本光区域与至少一个特征光区域；所述基础光区域和特征光区域的发光颜色不同。

进一步的，特征光区域和基础光区域由有色发光电子元器件与无色漫射透光外壳组成，或，由白色发光电子元器件与有色漫射透光外壳组成。

进一步的，所述特征光区域附着在基本光区域表面，或，所述特征光区域和基本光区域组合成为封闭表面，或，所述特征光区域与基本光区域相互独立。

进一步的，所述主动光源还包括惯性传感器模块、无线数据传输模块、发光电子元器件控制器和电池；所述惯性传感器模块采集所述主动光源的姿态数据，并通过所述无线数据传输模块将姿态数据传输至光学动作捕捉系统；所述无线数据传输模块接收光学动作捕捉系统发来的发光颜色控制信号并将所述发光颜色控制信号传输至发光电子元器件控制器；所述发光电子元器件控制器根据接收到的发光颜色控制信号控制发光电子元器件的发光颜色；所述电池分别向发光电子元器件、发光电子元器件控制器、惯性传感器模块与无线数据传输模块供电。

依据上述实施例的多色主动光源，由于该主动光源设置有发光颜色不同的基础光区域和特征光区域，使得该主动光源具有相较于单色光源更为复杂的特征，便于光学捕捉系统对其进行识别。在多人互动时，需要给每一个标记点或光学动作捕捉对象设置一组基础光颜色和特征光颜色，以形成唯一代表该标记点或光学动作捕捉对象的多色主动光源。组合颜色的多色主动光源不仅具有更为显著的特征，而且相较于单色光源其更不容易受到背景光线的干扰和影响，辨识度得到提升。另外，由于在多色主动光源内设置惯性传感器，使得利用单个多色主动光源即可完成对姿态的识别。

附图说明

图1为实施例一中多色主动光源的投影及结构示意图；