被动式光学动作捕捉相机及系统的制作方法

本技术涉及动作捕捉，尤其涉及一种被动式光学动作捕捉相机及系统。

背景技术：

1、动作捕捉是一种记录并处理人体或其他物体动作的技术，广泛运用于影视动画、游戏娱乐、运动医学、教育科研等领域中。主流的动作捕捉技术主要包括光学动作捕捉技术和惯性动作捕捉技术。

2、光学动作捕捉系统是依靠一整套精密而复杂的高速光学相机来实现的，光学动作捕捉系统在捕捉对象的关键部位上设置有光学特征点(光学marker点)，根据在捕捉对象上设置的光学marker的不同，光学动作捕捉系统又分为主动式光学捕捉系统和被动式光学动作捕捉系统。被动式光学动作捕捉系统技术更成熟、工作更稳定、虽然只在室内使用，但是其定位精度可到亚毫米级，而且具有很好的实时性，因而得到了更广泛的应用。

3、但是被动式光学动作捕捉相机普遍存在设备复杂、功耗过大、价格昂贵、安装困难等问题，大大地制约了被动式光学动作捕捉系统的推广和使用。

技术实现思路

1、基于此，为了有必要针对上述技术问题，提供一种被动式光学动作捕捉相机及系统，实现了被动式光学动作捕捉相机的小型化、低成本、低功耗和易安装，为光学动作捕捉技术的进一步普及，并逐步走向个人、家庭及通用应用领域提供一种很好的选择。

2、第一方面，本技术提供了一种被动式光学动作捕捉相机，包括：红外光源模块、图像采集模块、主处理器模块、配置模块、外部接口模块，其中，

3、所述外部接口模块与所述配置模块连接，用于向所述被动式光学动作捕捉相机供电和提供对外接口；

4、所述主处理器模块与所述配置模块连接，用于向所述配置模块传输红外光源控制信号、网络接口信号和同步输入/输出信号；

5、所述红外光源模块与所述配置模块连接，用于在所述红外光源控制信号的控制下向目标对象提供红外照射光源；

6、所述主处理器模块与所述图像采集模块连接，用于向所述图像采集模块传输图像控制信号，所述图像采集模块用于在所述图像控制信号的控制下采集所述红外照射光源照射到所述目标对象后反射的图像数据，并将所述图像数据传输给所述主处理器模块。

7、在其中一个实施例中，所述配置模块包括：第一板对板连接器、第一线对板连接器、第二线对板连接器，其中，

8、所述外部接口模块与所述第一线对板连接器连接，用于通过所述第一线对板连接器向所述被动式光学动作捕捉相机供电和提供网络接口；

9、所述第一板对板连接器与所述主处理器模块连接，用于接收所述主处理器模块传输的所述红外光源控制信号、所述网络接口信号和所述同步输入/输出信号；

10、所述第二线对板连接器分别与所述红外光源模块和所述第一板对板连接器连接，用于接收所述第一板对板连接器传输的所述红外光源控制信号，并将所述红外光源控制信号传输给所述红外光源模块。

11、在其中一个实施例中，所述主处理器模块包括：第二板对板连接器、第三板对板连接器、fpga soc芯片，其中，

12、所述第三板对板连接器与所述图像采集模块连接，用于向所述图像采集模块传输所述图像控制信号，并接收所述图像数据；

13、所述fpga soc芯片分别与所述第二板对板连接器和所述第三板对板连接器连接，用于向所述第二板对板连接器传输所述红外光源控制信号、所述网络接口信号和所述同步输入/输出信号，还用于向所述第三板对板连接器传输所述图像控制信号，并接收所述第三板对板连接器传输的所述图像数据；

14、所述第二板对板连接器与所述第一板对板连接器连接，用于向所述第一板对板连接器传输所述红外光源控制信号、所述网络接口信号和所述同步输入/输出信号。

15、在其中一个实施例中，所述红外光源模块包括：第三线对板连接器、驱动电路以及红外灯珠阵列，其中，

16、所述第三线对板连接器与所述第二线对板连接器连接，用于接收所述红外光源控制信号；

17、所述驱动电路分别与所述第三线对板连接器和所述红外灯珠阵列连接，用于接收所述第三线对板连接器传输的所述红外光源控制信号，并基于所述红外光源控制信号控制所述红外灯珠阵列；

18、所述红外灯珠阵列用于在所述红外光源控制信号的控制下向所述目标对象提供所述红外照射光源。

19、在其中一个实施例中，所述图像采集模块包括：图像成像传感器、第四板对板连接器，其中，

20、所述图像成像传感器用于在所述图像控制信号的控制下采集所述图像数据；

21、所述第四板对板连接器分别与所述图像成像传感器和所述第三板对板连接器连接，用于接收所述第三板对板连接器传输的所述图像控制信号，并将所述图像控制信号传输给所述图像成像传感器，还用于接收图像成像传感器传输的所述图像数据，并向所述第三板对板连接器传输所述图像数据。

22、在其中一个实施例中，所述图像采集模块还包括：m12镜头底座、m12光学镜头、红外滤光片，其中，

23、所述m12镜头底座设置在所述图像成像传感器的一侧，所述m12光学镜头安装在所述m12镜头底座上，所述红外滤光片安装在所述m12光学镜头上。

24、在其中一个实施例中，所述主处理器模块还包括：程序存储器单元、数据存储器单元、时钟发生器单元、以太网功能单元、同步输入/输出接口单元，其中，

25、所述fpga soc芯片与所述程序存储器单元连接，所述程序存储器单元用于存储程序文件；

26、所述fpga soc芯片与所述数据存储器单元相连，所述数据存储器单元用于提供运行内存；

27、所述时钟发生器单元与所述fpga soc芯片连接，用于向所述fpga soc芯片提供工作所需的时钟信号；

28、所述以太网功能单元分别与所述第二板对板连接器和所述fpga soc芯片相连，用于通过所述第二板对板连接器向所述fpga soc芯片提供以太网信号；

29、所述同步输入/输出接口单元分别与所述第二板对板连接器和所述fpga soc芯片相连，用于通过所述第二板对板连接器接收外部设备输入的同步信号或输出系统的同步信号。

30、在其中一个实施例中，所述主处理器模块还用于通过所述红外光源控制信号和所述图像控制信号，控制所述红外光源模块只在每一帧所述图像数据的曝光时间内向所述目标对象提供所述红外照射光源。

31、第二方面，本技术提供了一种被动式光学动作捕捉系统，包括：被动式光学动作捕捉相机、光学特征点、动作捕捉服务器和动作捕捉软件，其中，

32、所述光学特征点设置在目标对象上，用于反射所述被动式光学动作捕捉相机照射在所述目标对象上的红外照射光源；

33、所述被动式光学动作捕捉相机用于采集所述光学特征点反射的图像数据，并根据所述图像数据得到所述光学特征点的二维坐标数据，将所述二维坐标数据传输到所述动作捕捉服务器；

34、所述动作捕捉软件根据所述动作捕捉服务器中的所述二维坐标数据，确定所述光学特征点的三维坐标数据；

35、所述被动式光学动作捕捉相机为上述任意一项实施例所述的被动式光学动作捕捉相机。

36、上述被动式光学动作捕捉相机及系统，包括：红外光源模块、图像采集模块、主处理器模块、配置模块、外部接口模块，其中，所述外部接口模块与所述配置模块连接，用于向所述被动式光学动作捕捉相机供电和提供对外接口；所述主处理器模块与所述配置模块连接，用于向所述配置模块传输红外光源控制信号、网络接口信号和同步输入/输出信号；所述红外光源模块与所述配置模块连接，用于在所述红外光源控制信号的控制下向目标对象提供红外照射光源；所述主处理器模块与所述图像采集模块连接，用于向所述图像采集模块传输图像控制信号，所述图像采集模块用于在所述图像控制信号的控制下采集所述红外照射光源照射到所述目标对象后反射的图像数据，并将所述图像数据传输给所述主处理器模块。本技术提供的被动式光学动作捕捉相机及系统，根据功能划分为红外光源模块、图像采集模块、主处理器模块、配置模块等多个模块，每个模块可以做成标准大小的pcb(printed circuit board，印制电路板)板，以最大限度地减小被动式光学动作捕捉相机的尺寸，配置模块分别与主处理器模块、红外光源模块连接，并将其他模块的对外接口汇集起来与外部接口模块连接，通过配置模块即可为被动式光学动作捕捉相机中所有模块分配电源，提供更简单的模块间互连，使得被动式光学动作捕捉相机小型化且易安装，更适用于个人、家庭及通用应用领域。