超大范围动捕追踪,如何避免录制过程中出现的漂移现象

AXIS 2024-06-26 17:16:49

在动作捕捉场景中具有超大捕捉范围的捕捉系统一直是行业中对于动捕系统的基本需求,惯性动作捕捉系统以其无场地限制与超大的跟踪范围成为许多动画制作公司和独立制作工作室的首要选择。

Xsens的MVN动作捕捉系统具有直接佩戴在身体上的传感器——这些传感器可嵌在紧身衣套装中或者用绑带进行固定。并被战略性地放置在人体的关键部位,传感器由惯性测量单元(IMU)驱动无需依赖外部摄像头即可追踪人体的真实运动。这为用户提供了无与伦比的自由和灵活性,允许他们只需穿上Xsens套装,就可以在任何环境下捕捉运动动作。然而,惯性运动捕捉系统有一个共有的缺点,即所谓的“漂移”,为了实现更加轻松的动捕流程,我们必须解决这个问题。那么在解决这个问题前我们首先需要弄清什么是动捕中的漂移现象?以及为什么会产生漂移?

一、什么是漂移?

当用户在与开始点完全相同的位置结束运动后,运动捕捉软件指示出结束点与开始点位置不同时,就证明该动捕过程发生了漂移。从本质上讲,人体运动的虚拟表现与现实世界中的运动并不完全一致。研究表明,在快速动态运动(如跑步)期间,以及当用户不接触地面(如跳跃或打斗场景)时,漂移情况会更加明显。相反,缓慢而有意识的移动将会减少漂移情况的发生。

二、漂移情况为什么会发生?

由于缺少摄像机等外部参考,惯性动作捕捉缺乏绝对定位。取而代之的是依靠数学算法计算来确定位置。这些计算往往会引入较小的误差,并且这些误差会随着时间的积累而增加,因此定位就会产生明显的漂移。漂移是惯性mocap的固有特性,完全消除漂移是一项挑战。然而,Xsens动捕系统的软件算法已经在该领域取得了显著的进步,并可有效将其降至较低范围。

三、Xsens是如何解决漂移的?

先进的传感器融合算法是Xsens动捕系统成功降低漂移的关键。凭借技术中嵌入的数十年经验和专业知识,以及利用机器学习(ML)和人工智能(AI)来优化其软件算法,Xsens动捕系统现在能够提供具有超低延迟的近乎于零漂移的最佳动捕效果。通过不断完善这些算法,特别是对于最容易漂移的场景,例如快速移动或与地面接触较少的活动。大大提高了其系统的精度和可靠性。

在下面的视频中,您将看到一个人从指定的点(用红色箭头标记)开始,进行各种活动,如走路、跑步,甚至爬楼梯的Xsens运动数据。在视频的最后,这个人回到了起点,值得注意的是,实际上没有漂移。

Xsens在最小化漂移方面的成就在业界是有目共睹的。市场上没有其他惯性动捕产品可以实现这样的结果。

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