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研究生: 楊智堯
Yang, Chi-Yiao
論文名稱: 使用單一Kinect掃描點建立人體模型與運動捕捉
Construct a Body Model and Motion Capture Using One Kinect
指導教授: 蔡明俊
Tsai, Ming-June
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 106
中文關鍵詞: Kinect多視角掃描階層式對正運動轉換運動捕捉
外文關鍵詞: Kinect, Scan, Registration, Motion Capture
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  •   本研究之目的為利用Kinect人體掃描點建立結構化模型,並重現捕捉到的運動資料。首先介紹本研究團隊所研發之Kinect應用系統,包含了硬體設施、軟體架構,以及實驗時的系統配置。接著介紹如何利用Kinect進行自動化人體八視角的掃描,並經過濾點、轉正等初步處理取得人體八視角點群。之後再利用自行研發的“階層式對正”方法,對人體八組不同視角點群進行對正,取得一個完整、平滑的人體三維點群。
      接著利用本研究團隊研發的人體結構化方法對人體三維點群進行結構化,取得結構化模型與各種結構檔。
      本文亦從模型桿件Kinect捕捉到的關節對應關係、重新計算關節方向,與桿件、關節座標系的關係,開發出一種運動轉換方法,能將Kinect捕捉的運動資料轉換,套用到人體模型後能夠成功重現運動的真實情況。

    This study describes a method to construct a body model and capture motion data by using one Kinect. Because there is only one Kinect, there are 8 scanning times of the subject. After using our registration method, we can register all 8 sets of scan points and get a whole smooth body points. By using the structure method, we can construct a body model from the body points.
    We also present a method to capture motion data by using Kinect and recalculate every joint coordinate system from the position information of the joint. Then by finding the relationship between the coordinate systems of Kinect joints and model links, we can transfer the motion data that will be used to animate the body model.

    中文摘要 I 致謝 VI 目錄 VII 圖目錄 X 表目錄 XVI 第1章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 論文綱要 5 第2章 Kinect系統架構 6 2.1 硬體 6 2.2 系統軟體介紹 8 2.2.1 iBMPS Kinect 9 2.2.2 Sructure 11 2.3 系統設置 12 第3章 八視角點群之掃描與初步處理 16 3.1 掃描點旋轉主軸 16 3.1.1 掃描治具中點 17 3.1.2 主軸向量 21 3.2 自動化八視角掃描 22 3.2.1 自動化掃描流程 23 3.2.2 人體靜止之判斷 25 3.3 各視角掃描點濾點 27 3.3.1 邊界盒濾點 27 3.3.2 足部遮罩濾點 28 3.4 點群轉正 30 第4章 人體多視角掃描點之階層式對正 33 4.1 對正策略與流程 33 4.1.1 對正流程 34 4.1.2 桿件對正策略 35 4.2 人體桿件掃描點分割 37 4.2.1 基本特徵點與影像遮罩 37 4.2.2 掃描點之桿件分割 42 4.3 各桿件不同視角點群對正 46 4.3.1 圓筒型桿件對正 47 4.3.2 交疊型桿件對正 53 4.3.3 人體掃描點對正結果 60 第5章 Kinect人體掃描點之結構化 63 5.1 結構化系統之特性與優勢 63 5.2 結構化方法與程式 64 5.2.1 點資料前處理 64 5.2.2 各桿件結構化 71 5.3 Kinect點資料結構化測試 79 第6章 單一Kinect運動捕捉系統 82 6.1 Kinect運動捕捉 82 6.1.1 運動捕捉流程與程式 82 6.1.2 關節軸資訊 83 6.2 運動資料轉換 85 6.2.1 關節軸與桿件對應關係 85 6.2.2 由標準姿勢取得轉換關係 88 6.2.3 關節軸坐標系方向重新計算 91 6.3 運動重現 97 第7章 結論與建議 100 7.1 研究結果 100 7.2 討論與建議 101 參考文獻 104

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