一、基于運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)在三維空間定位追蹤的應(yīng)用

1、機(jī)器人領(lǐng)域：生物優(yōu)化、仿生機(jī)器人的動(dòng)態(tài)反饋、人機(jī)交互、機(jī)器人的檢驗(yàn)檢測(cè)以及遠(yuǎn)程遙操作等；

2、無(wú)人機(jī)領(lǐng)域：無(wú)人機(jī)定位追蹤及控制研究，實(shí)時(shí)捕捉多翼無(wú)人機(jī)的6自由度數(shù)據(jù)，傳輸給飛行控制系統(tǒng)作為實(shí)際的參考數(shù)據(jù)，來(lái)校正多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行軌跡，確保其在事先設(shè)定的航線上飛行；

3、人機(jī)交互領(lǐng)域：實(shí)時(shí)追蹤人的頭部、手部以及全身數(shù)據(jù)，進(jìn)行人的空間定位追蹤，在人機(jī)交互研究領(lǐng)域提供人的實(shí)時(shí)追蹤定位信息；如互動(dòng)游戲、虛擬教學(xué)培訓(xùn)、以及虛擬工業(yè)設(shè)計(jì)等；

4、其他空間定位應(yīng)用領(lǐng)域：實(shí)時(shí)捕捉目標(biāo)物的空間6自由度數(shù)據(jù)，進(jìn)行目標(biāo)物的空間運(yùn)動(dòng)軌跡和位置姿態(tài)分析。如遙控小車軌跡追蹤；地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境研究；海洋表面漂浮物運(yùn)動(dòng)姿態(tài)研究等。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)包括的設(shè)備及配套軟件：

1、東方新銳®DIMS-9100三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng) 1套（4-24臺(tái)相機(jī)）

2、動(dòng)作捕捉軌跡數(shù)據(jù)分析顯示平臺(tái)軟件 1套

3、動(dòng)作捕捉實(shí)時(shí)控制平臺(tái)軟件 1套

4、控制反饋系統(tǒng)（機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等） 1套

三、運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)三維空間定位追蹤案例

1、人形機(jī)器人肢體動(dòng)作控制：基于東方新銳三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)機(jī)器人NAO遙操作。

我司通過(guò)與某研究所用戶雙方合作，成功實(shí)現(xiàn)基于我司三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的機(jī)器人NAO實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制。這為我國(guó)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的進(jìn)一步研究和特殊領(lǐng)域的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制應(yīng)用提供了成熟的解決方案。

動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人NAO調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)

2、基于東方新銳三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)追蹤。

實(shí)時(shí)捕捉多旋翼無(wú)人機(jī)空間位置姿態(tài)即六自由度數(shù)據(jù)，包括三維空間XYZ軸坐標(biāo)和偏航角Yaw，橫搖角Roll，俯仰角Pitch三軸角度。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可以發(fā)送給控制分析系統(tǒng)作為實(shí)際的參考數(shù)據(jù)來(lái)校正多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行軌跡，確保其在事先設(shè)定的航線上飛行。多架多旋翼無(wú)人機(jī)按照指定的軌跡或數(shù)據(jù)飛行，即形成了整齊的編隊(duì)飛行效果。

多翼無(wú)人機(jī)定位追蹤

多翼無(wú)人機(jī)定位追蹤

3、人機(jī)交互領(lǐng)域：虛擬訓(xùn)練、虛擬裝配工業(yè)設(shè)計(jì)等。

基于東方新銳運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行人體頭部、手部以及目標(biāo)物的空間位置姿態(tài)追蹤，實(shí)時(shí)將6自由度數(shù)據(jù)發(fā)送給Unity3D等第三方虛擬引擎軟件，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景下的人機(jī)交互，身臨其境的實(shí)現(xiàn)虛擬訓(xùn)練、虛擬裝配、虛擬工業(yè)設(shè)計(jì)等研究。

虛擬現(xiàn)實(shí)中人、工具、設(shè)備的定位追蹤

4、基于東方新銳三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)遙控小車運(yùn)動(dòng)追蹤。

我司通過(guò)與某理工院校雙方合作，成功實(shí)現(xiàn)基于我司三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)、小車機(jī)器人實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程軌跡控制，通過(guò)高性能自動(dòng)識(shí)別功能，根據(jù)模板自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)點(diǎn)匹配，實(shí)時(shí)計(jì)算輸出剛體的空間位置姿態(tài)的6自由度數(shù)據(jù)。

遙控小車運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤

5、在水槽和水池試驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量或經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到多個(gè)浮體或潛體的6自由度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

我司通過(guò)與某理工院校雙方合作，搭建海洋實(shí)驗(yàn)室，在水槽和水池內(nèi)同時(shí)測(cè)量20個(gè)浮體，并隨水面波浪運(yùn)動(dòng)，同時(shí)直接測(cè)量或經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到多個(gè)物體的6自由度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)能夠提供傳感器采集信號(hào)離線或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)二次開(kāi)發(fā)接口，協(xié)助實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開(kāi)次開(kāi)發(fā)并提供技術(shù)支持。

漂浮體運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤

架設(shè)圖

6、在地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境領(lǐng)域的研究。

基于我司三維捕捉分析系統(tǒng)的三峽大學(xué)“地質(zhì)與環(huán)境省協(xié)同創(chuàng)新中心建設(shè)項(xiàng)目”中的大型石塊滾動(dòng)下落的定位追蹤及運(yùn)動(dòng)分析。

滾動(dòng)下落大型石塊運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤

四、系統(tǒng)特點(diǎn)

1、數(shù)據(jù)采集精度更高

基于大連東銳DorealSoft CAMERA DIMS系列光學(xué)數(shù)字式專用攝像機(jī)(分辨率高達(dá)503萬(wàn)像素),對(duì)于細(xì)微動(dòng)作都有精細(xì)捕捉。相機(jī)前端特有的處理芯片具有FPGA編成功能，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高速處理。相機(jī)采用圓形擬合算法的標(biāo)識(shí)點(diǎn)（Marker）中心演算功能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的標(biāo)識(shí)點(diǎn)高精度識(shí)別。相機(jī)采用144個(gè)LED照明，在保證亮度前提下效率更高。

2、系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式，構(gòu)成簡(jiǎn)單，無(wú)需專用采集設(shè)備，一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制所有相機(jī)。集成為一根的攝像機(jī)專用綜合電纜具有采樣同步控制信號(hào)傳輸；LED照明同步控制信號(hào)傳輸；攝像機(jī)和LED照明供電傳輸多種功能的同時(shí)，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)布線結(jié)構(gòu)同時(shí)，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定。

3、系統(tǒng)功能更強(qiáng)大

高性能自動(dòng)識(shí)別功能，根據(jù)模板自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)點(diǎn)匹配，實(shí)時(shí)計(jì)算輸出人或剛體的空間位置姿態(tài)的6自由度數(shù)據(jù)。強(qiáng)大的后期數(shù)據(jù)自動(dòng)插值、濾波和手動(dòng)修改等編輯功能以及CSM、BVH、FBX、BIP、DRS、TRC、C3D等通用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，完全滿足動(dòng)漫游戲、體育、醫(yī)療等不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。全面支持第三方軟件相結(jié)合使用接口(如Unity3D、MotionBuilder、3DMax、Maya、Delt3D或測(cè)力平臺(tái)、肌電儀以及客戶自主開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件等，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、定時(shí)傳送及各種同步觸發(fā)控制接口)

4、系統(tǒng)操作更簡(jiǎn)潔便利

系統(tǒng)根據(jù)中國(guó)用戶設(shè)計(jì)，在保證完美實(shí)現(xiàn)功能的前提下極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)操作中繁瑣的人機(jī)交互模塊，使整個(gè)系統(tǒng)操作流程更加方便快捷。系統(tǒng)架設(shè)靈活，可以根據(jù)環(huán)境和使用者意愿來(lái)搭建捕捉系統(tǒng)，捕捉范圍可根據(jù)房間大小和用途隨時(shí)調(diào)整。相機(jī)獨(dú)立的LED編號(hào)顯示，使架設(shè)和調(diào)整操作更方便。同等捕捉空間標(biāo)識(shí)點(diǎn)更精小，（3mm,5mm,10mm,15mm,20mm,25mm規(guī)格），表演者運(yùn)動(dòng)更自如。