(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211045641.X (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中国工程物理研究院计算机 应用研 究所 地址 621054 四川省绵阳市绵山路64 号 申请人 电子科技大 学 (72)发明人 程铮　陈川　陈东义　 (74)专利代理 机构 成都正煜知识产权代理事务 所(普通合伙) 51312 专利代理师 徐金琼 (51)Int.Cl. G06F 8/30(2018.01) G06F 3/01(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 19/00(2011.01) (54)发明名称 支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法 与系统 (57)摘要 本发明公开了一种支持多源异构动捕设备 的虚拟人驱动方法与系统， 属于计算机应用领 域， 解决现有技术通常针对某型的动捕设备进行 专用的数据采集与虚拟人驱动， 不支持新增的动 捕设备， 尤其是具有不同拓扑结构 的新设备， 从 而造成兼容性较低的问题。 本发 明建立待驱动虚 拟数字人和基于动捕设备本身定义的骨架模型 之间的关节映射表； 定义标准的动捕设备的统一 数据采集接口， 并为每个动捕设备实现该接口； 基于定义的统一数据采集接口， 从多个动捕设备 中采集原始运动数据； 基于旋转角度和位移信息 对采集到的原始运动数据进行统一处理， 即得到 全身姿态数据； 基于全身姿态数据对虚拟数字人 进行运动驱动。 本发明用于虚拟人驱动。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115407979 A 2022.11.29 CN 115407979 A 1.一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 关节映射 建立待驱动虚拟数字人和基于动捕设备本身定义的骨架模型之间的关节映射表； S2、 数据采集接口定义与实现 定义标准的动捕设备的统一数据采集接口， 并为每 个动捕设备实现该接口； S3、 原始数据采集 基于定义的统一数据采集接口， 从多个动捕设备中采集原 始运动数据； S4、 数据处 理 基于旋转角度和位移信 息对采集到的原始运动数据进行统一处理， 即得到全身姿态数 据； S5、 虚拟数字人运动驱动 基于全身 姿态数据对虚拟数字人进行运动驱动。 2.根据权利要求1所述的一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法， 其特征在于， 所述步骤S1的具体步骤为： S11、 获取目标骨架和源骨架 使用BVH文件定义虚拟数字人的估计模型， 并解析获取骨骼之间的关节关系， 形成目标 骨架SKtgt； 使用BVH文件定义每个动捕设备本身定义的骨架模型， 并解析获取骨骼之间的关节关 系， 形成源骨架 其中， 上标i表示第i个动捕设备； S12、 关节匹配 匹配目标骨架SKtgt和源骨架 之间的每一个相同关节； S13、 关节对齐 关节匹配后， 以源骨架 为参考， 从源骨架 的根关节开始迭代地修改目标骨架 中各关节的关节角度， 使目标骨架与源骨架姿态相同， 记录此时目标骨架中的目标关节的 旋转角度Rtgtinit、 目标骨架中的目标关节的世界坐标Ftgt、 对应源骨架中的源关节的世界坐 标Fsrc； S14、 若源骨架 的自由度中包含有位移信息， 转到步骤S15， 否则， 根据步骤S13得到 的结果形成第i个关节映射表； S15、 计算目标骨架S Ktgt与源骨架 之间的腿长比， 作为位移系数ratioleg， 并与步骤 S13得到的结果形成第i个关节映射表。 3.根据权利要求2所述的一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法， 其特征在于， 所述步骤S2的具体步骤为： S21、 根据动捕设备的操作特性， 抽象动捕设备的共性操作， 形成包含 “参数配置 ”、“设 备打开”、“设备标定”、“数据获取 ”、“消息处理”和“设备关闭 ”操作的统一数据采集接口； S22、 使用插 件的方式， 为每一个拟接入应用系统的动捕设备实现统一数据采集接口。 4.根据权利要求3所述的一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法， 其特征在于， 所述步骤S4的具体步骤为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115407979 A 2S41、 根据 各动捕设备采集到的原始运动数据， 基于各动捕设备对应的关节映射表中对 应关节之间的旋转角度变换关系， 对源骨架中的每一个关节的原始运动数据进行空间变 换， 得到目标骨架中对应关节的旋转角度， 其中， 旋转角度变换关系包括目标骨架中的目标 关节的旋转角度Rtgtinit、 目标骨架中的目标关节的世界坐标Ftgt、 对应源骨架中的源关节的 世界坐标 Fsrc； S42、 若各关节映射表中包 含位移系数rati oleg， 转到步骤S43， 否则， 转到步骤S4 4； S43、 根据各关节映射表中的位移系数ratioleg， 缩放源骨架的位移数据， 得到目标骨架 中对应关节的位移数据， 并转到步骤S4 4； S44、 融合所有动捕设备变换后的运动数据， 得到包含多个部位运动信息的全身姿态数 据。 5.根据权利要求4所述的一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动方法， 其特征在于， 所述步骤S41中得到的目标骨架中各关节的旋转角度的计算公式为： 其中， 表示Fsrc的逆， 表示Ftgt的逆， Rsrc表示动捕设备采集到的源关节的旋转角 度； 步骤S42中得到的目标骨架中各关节的位移数据的计算公式为： Ltgt＝Lsrc*ratioleg 其中， Ltgt表示目标骨架中各关节的位移数据， Lsrc表示动捕设备采集到的源关节的位 移数据。 6.一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动系统， 其特 征在于， 包括： 关节映射模块： 建立待驱动虚拟数字人和基于动捕设备本身定义的骨架模型之间的关 节映射表； 设备操作模块： 定义标准的动捕设备的统一数据采集接口， 并为每个动捕设备实现该 接口； 数据采集模块： 基于 定义的统一数据采集接口， 从多个动捕设备中采集原 始运动数据； 数据后处理模块： 基于旋转角度和位移信息对采集到的原始运动数据进行统一处理， 即得到全身 姿态数据； 虚拟人驱动模块： 基于全身 姿态数据对虚拟数字人进行运动驱动。 7.根据权利要求6所述的一种支持多源异构动捕设备的虚拟人驱动系统， 其特征在于， 所述关节映射模块包括： 骨骼解析子模块： 使用BVH文件定义虚拟数字人的估计模型， 并解析获取骨骼之间的关节关系， 形成目标 骨架SKtgt； 使用BVH文件定义每个动捕设备本身定义的骨架模型， 并解析获取骨骼之间的关节关 系， 形成源骨架 其中， 上标i表示第i个动捕设备； 关节匹配子模块： 匹配目标骨架SKtgt和源骨架 之间的每一个相同关节； 关节对齐子模块： 关节匹配后， 以源骨架 为参考， 从源骨架 的根关节开始迭代权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115407979 A 3