姿态分析光学动作捕捉的技术原理

　　光学姿态分析捕捉技术和惯性捕捉在人体捕捉原理上是相似的。

　　光学镜头的POE线缆连接到交换机，用于安装动态捕捉软件的计算机通过交换机连接到同一个局域网环境。这种连接可以构成最小的光学捕获系统。大多数姿态分析光学捕捉系统的捕捉标准是，如果三个光学镜头同时捕捉到该场地的标志点，则标志点会被捕捉系统识别为有效点。

　　光学镜头本身向外界发射红外光。目前市场上主流镜头的光谱波段在850nm左右，红外光接触到拍摄场地的反射镜，产生反射。当反射强度达到捕捉阈值时，相机会将反射信息收集到软件中，并将其识别为一个点。下面是单个相机采集的空间中的点信息示意图。

　　如果只有一台相机，我们只收集了一个2D。但是，由于我们的网站上有多个摄像头，所以在使用动态捕捉之前，我们已经校准了摄像头高度，所以摄像头高度是我们知道的。多个摄像头采集的信息，可以在手机抓拍软件中还原成3D，如图。

　　此时，移动捕获软件将校准点云信息，如所示。软件突然把一堆信息变成了一个人的模型。其实这一步经历了几个过程。

　　分类和标注点云数据

　　演员挥拍TPose人体标定的原因是因为TPose在这种状态下，动态捕捉演员的身体识别度最高，不会出现点重叠或太近导致的识别错误。在这种状态下，软件可以根据预制好的模板轻松识别出人体采集点的位置。

　　骨骼测量

　　每个演员的骨骼长度都是不一样的，不同的骨骼长度对恢复体态的作用是不一样的，就像一个一米八的男人一米半的步是可以的，但是一米四的男人一步的步幅就有点像劈叉，所以当我们把捕手放在移动捕捉服TPose上进行人体标定的时候，移动捕捉软件实际上是根据这些点完成了人体骨骼测量的过程。测量基于预设的人体模板。当运动捕捉软件知道了点标签后，软件就可以根据这些标签代表的关节点自动计算出人体关键骨骼的长度。

　　动作捕捉软件在计算出骨骼长度后，可以根据采集到的抓拍信息实时解算出人体姿态。只要不同时丢失太多点，算法会自动跟踪这些标记点是如何移动变化的，记录或转发核心关节的旋转信息。到目前为止，这是光学捕捉的基本跟踪原理。

　　光学和惯性有什么相似之处？

　　在捕获方面，红外光学和惯性、激光、计算机视觉等分支确实采用了不同的技术，但本质上，对捕获数据的转换和处理是相似的。所有格式的动态捕捉数据本质上都是为了还原人体姿态，数据的主体是人体关键节点的旋转角度，通过预设骨骼来解算和还原帧姿态。所以除了捕捉方式，光学和惯性数据呈现没有太大区别。如果条件允许，可以对比一些标准的移动抓拍数据来查询一些线索。