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非约束环境下的轻量级实时多人三维动作捕捉

中国科学：信息科学 2023年第11期53卷 2230-2249页

作者：杨文武李跃邢帅蔡佳航王勋浙江工商大学计算机科学与技术学院杭州310018

非接触式的多人三维动作捕捉技术在影视动画、游戏、虚实互动、体育运动和生物医学分析等领域有着广泛的应用.现有的国内外相关论文多数聚焦在算法创新,而缺少整体视角下的系统分析与构建.为此,本文提出了一种非约束环境下的轻量级多人... 详细信息

非接触式的多人三维动作捕捉技术在影视动画、游戏、虚实互动、体育运动和生物医学分析等领域有着广泛的应用.现有的国内外相关论文多数聚焦在算法创新,而缺少整体视角下的系统分析与构建.为此,本文提出了一种非约束环境下的轻量级多人三维动作捕捉系统,该系统便于组装,仅需少量的(4~6个)普通相机或摄像头,并且适用于一般的室内外环境,对场景中的背景和人物对象的着装没有特殊要求.首先,为了提升三维人体动作捕捉的精度,设计并实现了一个鲁棒的基于多视图的多人三维姿态估计算法,它充分利用了多视角的信息互补,并引入了一个跨帧连贯性约束来过滤异常的二维人体关节点检测结果以抑制其对三维人体姿态估计的影响.其次,围绕多视图数据的实时采集与传输及其有效处理,构建了一套轻量级的硬件系统,同时提出了一种数据流向可控的模块化并行处理机制,最终实现了一个灵活、易维护扩充且高效的软硬件系统框架.最后,基于多个公开数据集与自采数据集,通过大量实验,充分验证了本文所提出算法与系统的准确性、高效性和鲁棒性.

关键词：动作捕捉非接触式动捕实时动捕多人三维姿态估计跨视角姿态关联

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沉浸式钢架雪车滑行仿真系统研究与实现

系统仿真学报 2024年

作者：王子宁罗诗江陈维亚骆汉宾中交武汉智行国际工程咨询有限公司华中科技大学国家数字建造技术创新中心

钢架雪车作为冬季奥运会的滑行项目之一，具有滑行速度快、赛道复杂、危险性高的特点，为降低在实际滑行过程中产生事故的风险，应用虚拟现实技术，构建了一套沉浸式钢架雪车滑行仿真系统。基于激光扫描获取的点云数据进行现有赛道建模... 详细信息

钢架雪车作为冬季奥运会的滑行项目之一，具有滑行速度快、赛道复杂、危险性高的特点，为降低在实际滑行过程中产生事故的风险，应用虚拟现实技术，构建了一套沉浸式钢架雪车滑行仿真系统。基于激光扫描获取的点云数据进行现有赛道建模，实现在虚幻4引擎中构建虚拟场馆赛道与钢架雪车滑行运动模型；通过动作捕捉采集数据实现模拟滑行力学操控输入，并获取模拟滑行钢架雪车姿态，通过六自由度振动台反馈给使用者。该系统可实现安全条件下的钢架雪车模拟滑行，为运动员提供熟悉赛道、安全训练的手段。

关键词：虚拟现实运动仿真钢架雪车动作捕捉赛道三维重构

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机器鳄鱼运动的仿生步态规划方法

机械科学与技术 2024年第4期43卷 566-572页

作者：黄可凡贾文祯韩路路蒋建平中山大学航空航天学院广东深圳518107

模仿真实动物的运动步态是仿生机器人步态规划研究的一个重点。针对一种新型仿生机器鳄鱼的步态规划问题,采用动作捕捉技术获取了真实鳄鱼的运动步态。在此基础上,利用高斯牛顿法求解出机器鳄鱼的腿部关节角度,拟合得到与真实步态轨迹... 详细信息

模仿真实动物的运动步态是仿生机器人步态规划研究的一个重点。针对一种新型仿生机器鳄鱼的步态规划问题,采用动作捕捉技术获取了真实鳄鱼的运动步态。在此基础上,利用高斯牛顿法求解出机器鳄鱼的腿部关节角度,拟合得到与真实步态轨迹相似性较好的仿生步态,并分析了机器鳄鱼在该步态下的运动稳定性。虚拟样机的运动仿真实验结果表明:机器鳄鱼能用与真实鳄鱼相似的步态,以0.3 m/s的速度向前爬行,且具备较高的稳定性。

关键词：机器鳄鱼步态规划动作捕捉运动稳定性运动仿真

融合Kinect和IMU多模态数据的多阶段运动去噪网络

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小型微型计算机系统 2024年第1期45卷 16-22页

作者：郭奇涵谢文军王冬程景铭刘晓平合肥工业大学计算机与信息学院合肥230601 安全关键工业测控技术教育部工程研究中心合肥230601 合肥工业大学软件学院合肥230601

运动数据去噪在影视特效、游戏和康复医疗等动作捕捉应用中起着重要作用.为提高低成本动作捕捉设备的精确度和鲁棒性,提出一种融合Kinect和惯性测量单元(IMU)两种模态运动数据的多阶段去噪网络MMCapNet,利用特征提取器从两种模态数据中... 详细信息

运动数据去噪在影视特效、游戏和康复医疗等动作捕捉应用中起着重要作用.为提高低成本动作捕捉设备的精确度和鲁棒性,提出一种融合Kinect和惯性测量单元(IMU)两种模态运动数据的多阶段去噪网络MMCapNet,利用特征提取器从两种模态数据中提取并融合运动特征,使用关节位置估计器分阶段预测关键关节、身体关节和手部关节坐标位置.为了提高方法的泛化能力,在现有2180332帧多模态数据的基础上,采集了227160帧包含高噪声的多模态运动数据集.实验结果表明,在日常运动和高噪声多模态数据集上输出结果的关节点位置精度均有提升.与BRA、DIP和STTrans方法相比,在日常运动数据集上全身估计误差分别降低78.5%、87.1%和31%,在高噪声数据上的估计结果更加合理.本文通过特征提取,融合多模态数据和多阶段预测,在降低位置估计误差的同时增强了对高噪声数据的处理能力.

关键词：运动数据去噪深度学习多模态动作捕捉多阶段

以“数字”取代“肉身”的舞蹈——《舞蹈怪兽》中的全息舞蹈分析

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北京舞蹈学院学报 2024年第1期 37-44页

作者：马辰媛中央民族大学舞蹈学院北京100081

科技时代,新的舞蹈形态开始诞生。2022年美国奈飞公司播出舞蹈类综艺节目《舞蹈怪兽》。它通过动作捕捉、图像处理、全息投影技术,将舞者的身体数字化,并异化为“怪兽”的形象,再实时投射在舞台上。文章提出“全息舞蹈”的概念,对《舞... 详细信息

科技时代,新的舞蹈形态开始诞生。2022年美国奈飞公司播出舞蹈类综艺节目《舞蹈怪兽》。它通过动作捕捉、图像处理、全息投影技术,将舞者的身体数字化,并异化为“怪兽”的形象,再实时投射在舞台上。文章提出“全息舞蹈”的概念,对《舞蹈怪兽》中的全息舞蹈进行身体、运动、表情方面的属性分析。全息舞蹈以数字身体和全息身体,取代了舞蹈的肉身,但它仍具备舞蹈的运动特性和艺术情感。通过科技,舞者获得了超自然的形态和自由表达的空间,但难以打破审美过程中的“太阳马戏团效应”。

关键词：数字舞蹈全息舞蹈舞蹈交互《舞蹈怪兽》动作捕捉

从动作捕捉到虚拟偶像:计算机技术对演员及电影娱乐生态的发生与重构

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当代电影 2022年第1期 72-81页

作者：何国威上海大学上海电影学院

计算机技术已经全面介入当代电影制作的各个流程与领域,造就了数字影像时代的来临。脱离了真实时空存在的演员,打破了原有的感知维度,实践了人与虚拟现实的合体,形成了数字化的现代生成逻辑。而随之出现的虚拟偶像群体,亦形成了新一轮... 详细信息

计算机技术已经全面介入当代电影制作的各个流程与领域,造就了数字影像时代的来临。脱离了真实时空存在的演员,打破了原有的感知维度,实践了人与虚拟现实的合体,形成了数字化的现代生成逻辑。而随之出现的虚拟偶像群体,亦形成了新一轮的消费景观。目前,数字技术已然全方位投入电影生产全过程,从技术性与物质性的显在到艺术性与语言性的潜在,都发生着本体意义上的变更,探索演员的价值和传统娱乐生态的变化则成为一种必然。

关键词：动作捕捉虚拟偶像 CG技术演员娱乐生态

基于Kinect v2低成本动作捕捉系统在步态分析中的开发及应用

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中国神经精神疾病杂志 2023年第1期49卷 54-59页

作者：张世宇祁子禹干智超王静岳陈晓雷解放军总医院第一医学中心北京100853

近年诸多证据表明基于深度传感器的微软Kinect v2可以进行精准数字化步态分析,从而提高神经系统和运动系统疾病的临床实践水平。本文从基于Kinect v2步态分析研究的步态录制条件、步态参数提取方法、步态分析准确性等方面综述Kinect v2... 详细信息

近年诸多证据表明基于深度传感器的微软Kinect v2可以进行精准数字化步态分析,从而提高神经系统和运动系统疾病的临床实践水平。本文从基于Kinect v2步态分析研究的步态录制条件、步态参数提取方法、步态分析准确性等方面综述Kinect v2的可靠性及可行性。文献综述提示,虽然受制于硬件及现有算法,Kinect v2在运动学步态参数测量上尚存在较大误差,但依靠其所提取的时-空间步态参数与金标准相比均具有极好的一致性,可以作为简易、低成本的步态记录及数字化分析的工具。因各研究所使用配套软件及终端算法不尽相同,未来研究方向应该聚焦于优化算法并建立标准化系统,且需要更大样本量的受试者数据验证该系统作为临床步态分析工具的真正效能。

关键词： Kinect v2 深度传感器步态分析动作捕捉步态参数

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基于运动特征的骨骼行为识别方法

计算机工程与设计 2024年第6期45卷 1836-1842页

作者：孙浩何宏汪焰兵朱子豪上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

针对现有的骨骼行为识别方法对人体行为的运动信息利用不足的问题,提出一种基于运动特征的时空注意力图卷积(STA-GCN)行为识别模型。对动作捕捉设备采集到的关节点运动轨迹和速度信息进行建模,在时间和空间构建注意力权重矩阵,结合图卷... 详细信息

针对现有的骨骼行为识别方法对人体行为的运动信息利用不足的问题,提出一种基于运动特征的时空注意力图卷积(STA-GCN)行为识别模型。对动作捕捉设备采集到的关节点运动轨迹和速度信息进行建模,在时间和空间构建注意力权重矩阵,结合图卷积网络进行特征提取,能够关注到具有判别力的关节点和时间帧。通过在自建动作捕捉数据集和NTU-RGB+D数据集的CS和CV标准上进行实验,其结果表明,该模型增强了对人体骨骼行为信息的理解能力,验证了模型对行为识别的有效性。

关键词：行为识别深度学习动作捕捉骨骼信息特征提取图卷积时空注意力

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基于摆线的下肢康复机器人轨迹优化

机械传动 2024年第1期48卷 75-81页

作者：崔冰艳曾鸿泰杨中原桂小庚李贺王经纬华北理工大学机械工程学院河北唐山063210

随着现代机器人学和医疗行业的迅速发展,使用康复机器人对下肢运动损伤患者进行治疗成为国内外研究热点之一。为实现更好的康复治疗效果,对一种3自由度下肢康复机器人开展轨迹规划研究,模拟健康踝关节运动规律,对下肢康复机器人的运动... 详细信息

随着现代机器人学和医疗行业的迅速发展,使用康复机器人对下肢运动损伤患者进行治疗成为国内外研究热点之一。为实现更好的康复治疗效果,对一种3自由度下肢康复机器人开展轨迹规划研究,模拟健康踝关节运动规律,对下肢康复机器人的运动轨迹进行了优化设计。基于踝关节的康复、损伤机制和运动形式,对比分析几种少自由度平面对称并联机构,确定了以2UU-UPU机构为康复执行机构的设计原型;对下肢康复机器人开展下肢康复训练的轨迹规划研究,推导了摆线运动规律、叠加摆线运动规律的轨迹规划运动公式,并验证了在不同康复训练条件下轨迹的合理性;为探究更合理的康复轨迹,使用光学动作捕捉系统采集坐姿状态下踝关节的运动轨迹,建立康复轨迹约束条件,提高了规划轨迹与人体动作的相似度,可实现更好的康复效果。

关键词：康复机器人轨迹规划动作捕捉