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Human Motion CaptureHuman Motion Capture
Ein Überblick über verschiedene Ein Überblick über verschiedene VerfahrenVerfahren
Seminar aus Informatik
Christiane Ulbricht
2 / 26Christiane Ulbricht Seminar aus Informatik: “Motion Capture”
Human Motion CaptureHuman Motion Capture Was ist Was ist Human Motion CaptureHuman Motion Capture??
Die Bewegungen einer Person Die Bewegungen einer Person werden gemessen, mittels Computer werden gemessen, mittels Computer analysiert und in Folge auf eine analysiert und in Folge auf eine computergenerierte Figur übertragen.computergenerierte Figur übertragen.
Anwendung bei Computerspielen:Anwendung bei Computerspielen: Herkömmliche Animationen menschlicher Herkömmliche Animationen menschlicher
Charaktere wirken oft unrealistisch. Charaktere wirken oft unrealistisch. Human Motion Capture liefert bessere Human Motion Capture liefert bessere
Ergebnisse.Ergebnisse.
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ÜberblickÜberblick Verschiedene MethodenVerschiedene Methoden
ElektromechanischElektromechanisch ElektromagnetischElektromagnetisch AkustischAkustisch InertialInertial OptischOptisch
MarkerbasiertMarkerbasiert MarkerlosMarkerlos
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Elektromechanische SystemeElektromechanische Systeme ExoskelettExoskelett Bewegung wird als Änderung der Winkel Bewegung wird als Änderung der Winkel
zwischen den Gliedmaßen der Person zwischen den Gliedmaßen der Person interpretiertinterpretiert
Potentiometer zur Messung der WinkelPotentiometer zur Messung der Winkel Position wird relativ gemessenPosition wird relativ gemessen
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Elektromechanische SystemeElektromechanische Systeme
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Elektromechanische SystemeElektromechanische Systeme VorteileVorteile
Technologie bereits vorhandenTechnologie bereits vorhanden Mehrere PersonenMehrere Personen EchtzeitEchtzeit
NachteileNachteile Exoskelett beeinträchtigt BewegungExoskelett beeinträchtigt Bewegung Anpassung des ExoskelettsAnpassung des Exoskeletts Exoskelett kann verrutschenExoskelett kann verrutschen Keine globalen BewegungenKeine globalen Bewegungen
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Elektromagnetische SystemeElektromagnetische Systeme Emitter erzeugt niederfrequentes MagnetfeldEmitter erzeugt niederfrequentes Magnetfeld Sensoren, die Änderungen im Magnetfeld Sensoren, die Änderungen im Magnetfeld
messen messen Sensoren werden an der Person befestigtSensoren werden an der Person befestigt Metalle in der Nähe des Meßbereiches Metalle in der Nähe des Meßbereiches
stellen ein Problem darstellen ein Problem dar
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Elektromagnetische SystemeElektromagnetische Systeme
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Elektromagnetische SystemeElektromagnetische Systeme VorteileVorteile
Sensoren sehr klein und leichtSensoren sehr klein und leicht Mehrere PersonenMehrere Personen Echtzeit
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Elektromagnetische SystemeElektromagnetische Systeme NachteileNachteile
KabelKabel Metall in der Nähe des MeßbereichesMetall in der Nähe des Meßbereiches Meßbereich ist auf das vom Emitter Meßbereich ist auf das vom Emitter
erzeugte Magnetfeld beschränkterzeugte Magnetfeld beschränkt Mit zunehmender Distanz ungenauerMit zunehmender Distanz ungenauer Sehr schnelle Bewegungen können nicht Sehr schnelle Bewegungen können nicht
genau gemessen werdengenau gemessen werden
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Akustische SystemeAkustische Systeme UltraschallwellenUltraschallwellen Sender (Hochfrequenzlautsprecher)Sender (Hochfrequenzlautsprecher) Empfänger (spezielle Mikrofone)Empfänger (spezielle Mikrofone) Man mißt die Zeit, die ein Signal vom
Sender zum Empfänger benötigt, und schließt dann auf den Abstand
6 Freiheitsgrade: 3 Sender, 3 Empfänger6 Freiheitsgrade: 3 Sender, 3 Empfänger
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Akustische SystemeAkustische Systeme VorteileVorteile
Mikrofone sind sehr klein und leicht - Mikrofone sind sehr klein und leicht - beeinträchtigen die Person daher kaumbeeinträchtigen die Person daher kaum
NachteileNachteile Hintergrundgeräusche beeinflussen die Hintergrundgeräusche beeinflussen die
MessungenMessungen Reflektierte Ultraschallwellen verfälschen Reflektierte Ultraschallwellen verfälschen
das Meßergebnisdas Meßergebnis Sehr viele Sender und Empfänger nötigSehr viele Sender und Empfänger nötig
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Inertiale SystemeInertiale Systeme Nutzen die MassenträgheitNutzen die Massenträgheit Beschleunigungsmesser um die Beschleunigungsmesser um die
Geschwindigkeit zu messenGeschwindigkeit zu messen Gyroskope um die Bewegungsrichtung zu Gyroskope um die Bewegungsrichtung zu
messenmessen Position wird relativ gemessenPosition wird relativ gemessen
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Inertiale SystemeInertiale Systeme VorteileVorteile
Keine zusätzlichen Geräte wie Sender Keine zusätzlichen Geräte wie Sender oder Kameras notwendigoder Kameras notwendig
NachteileNachteile Rekalibrierung notwendig, da sich die Rekalibrierung notwendig, da sich die
Fehler sonst summierenFehler sonst summieren Die verwendete Technologie ist noch Die verwendete Technologie ist noch
unausgereiftunausgereift
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Optische SystemeOptische Systeme Aufnahmen von Bewegungen werden Aufnahmen von Bewegungen werden
analysiertanalysiert Wiederfinden bestimmter Objekte in den Wiederfinden bestimmter Objekte in den
EinzelbildernEinzelbildern Rückschließen auf deren Koordinaten im Rückschließen auf deren Koordinaten im
dreidimensionalen Raumdreidimensionalen Raum Markerbasierte und markerlose optische Markerbasierte und markerlose optische
SystemeSysteme
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Markerbasierte optische SystemeMarkerbasierte optische Systeme Kreisförmige reflektierende MarkerKreisförmige reflektierende Marker 20 bis 30 Marker20 bis 30 Marker Mindestens 2 Kameras notwendig, Mindestens 2 Kameras notwendig,
üblicherweise zwischen 4 und 32üblicherweise zwischen 4 und 32 Aufwendige NachbearbeitungAufwendige Nachbearbeitung
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Markerbasierte optische SystemeMarkerbasierte optische Systeme
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Markerbasierte optische SystemeMarkerbasierte optische Systeme VorteileVorteile
Keine Kabel, kein ExoskelettKeine Kabel, kein Exoskelett Auch sehr schnelle Bewegungen meßbarAuch sehr schnelle Bewegungen meßbar
NachteileNachteile Aufwendige Nachbearbeitung notwendigAufwendige Nachbearbeitung notwendig Probleme durch ungewollte Reflektionen Probleme durch ungewollte Reflektionen
und Verdeckung von Markernund Verdeckung von Markern
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme Erkennen der Position des menschlichen Erkennen der Position des menschlichen
Körpers in einem Einzelbild ohne Körpers in einem Einzelbild ohne Zuhilfenahme von MarkernZuhilfenahme von Markern
2 Forschungsarbeiten2 ForschungsarbeitenSilhouettenerkennung mit Hilfe vonSilhouettenerkennung mit Hilfe von
Infrarot-FilternInfrarot-Filtern Anatomischen DatenAnatomischen Daten
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme Silhouettenerkennung mit Hilfe von Infrarot-Silhouettenerkennung mit Hilfe von Infrarot-
FilternFiltern Person bewegt sich vor einer LeinwandPerson bewegt sich vor einer Leinwand Dahinter befinden sich Infrarot-Dahinter befinden sich Infrarot-
ScheinwerferScheinwerfer Person blockiert das infrarote LichtPerson blockiert das infrarote Licht Infrarot-KameraInfrarot-Kamera Filtern der AufnahmenFiltern der Aufnahmen
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme Vorteile (Infrarot-Filter)Vorteile (Infrarot-Filter)
Keine spezielle Kleidung notwendigKeine spezielle Kleidung notwendig EchtzeitEchtzeit Eine Kamera reicht ausEine Kamera reicht aus
NachteileNachteile Aufnahmebereich beschränktAufnahmebereich beschränkt Nur eine PersonNur eine Person 2-D2-D
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme Silhouettenerkennung mit Hilfe von Silhouettenerkennung mit Hilfe von
anatomischen Datenanatomischen Daten Kombiniert Informationen über den Kombiniert Informationen über den
menschlichen Körper und Lokalisierung menschlichen Körper und Lokalisierung von Händen und Kopf in einem Einzelbildvon Händen und Kopf in einem Einzelbild
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Markerlose optische SystemeMarkerlose optische Systeme Vorteile (anatomische Daten)Vorteile (anatomische Daten)
Nur eine Kamera notwendigNur eine Kamera notwendig NachteileNachteile
Aufnahmebereich beschränktAufnahmebereich beschränkt Hintergrund einfarbigHintergrund einfarbig Spezielle Kleidung notwendigSpezielle Kleidung notwendig Probleme bei verschiedenen Personen Probleme bei verschiedenen Personen
(unterschiedliche Hautfarbe)(unterschiedliche Hautfarbe)
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BeispielBeispiel