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