光學式動作捕捉

主動式系統&被動式系統標記點式光學動作捕捉系統一般由光學標識點（Markers）、動作捕捉相機、信號傳輸設備以及數據處理工作站組成，人們常稱的光學式動作捕捉系統通常是指這類標記點式動作捕捉系統。 被動式光學動作捕捉系統，也稱反射式光學動作捕捉系統，其Marker點通常是一種高亮回歸式反光球，貼上於人體各主要關節部位，由動作捕捉鏡頭上發出的LED照射光經反光球反射至動捕相機，進行Marker的檢測和空間定位。

動作捕捉 是實時地準確測量、記錄物體在真實三維空間中的運動軌跡或姿態，並在虛擬三維空間中重建運動物體每一時刻運動狀態的高新技術。
光學式動作捕捉 是基於計算機視覺原理，由多個高速相機從不同角度對目標特徵點的監視和跟蹤來進行動作捕捉的技術。理論上對於空間中的任意一個點，只要它能同時為兩部相機所見，就可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當相機以足夠高的速率連續拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。這類系統採集感測器通常都是光學相機，不同的是目標感測器類型不一，一種是在物體上不額外添加標記，基於二維圖像特徵或三維形狀特徵提取的關節信息作為探測目標，這類系統可統稱為無標記點式光學動作捕捉系統，另一種是在物體上貼上標記點作為目標感測器，這類系統稱為標記點式光學動作捕捉。

無標記點式光學系統

無標記點式光學動作捕捉 原理大致有三種：第一種是基於普通視頻圖像的運動捕捉，通過二維圖像人形檢測提取關節點在二維圖像中的坐標，再根據多相機視覺三維測量計算關節的三維空間坐標。由於普通圖像信息冗雜，這種計算通常魯棒性較差，速度很慢，實時性不好，且關節缺乏定量信息參照，計算誤差較大，這類技術目前多處於實驗室研究階段；第二種是基於主動熱源照射分離前後景信息的紅外相機圖像的運動捕捉，即所謂的熱能式動作捕捉，原理與第一種類似，只是經過熱光源照射後，圖像前景和背景分離使得人形檢測速度大幅提升，提升了三維重建的魯棒性和計算速率；第三種是三維深度信息的運動捕捉，系統基於結構光編碼投射實時獲取視場內物體的三維深度信息，根據三維形貌進行人形檢測，提取關節運動軌跡。無標記點式光學動作捕捉技術普遍存在關節定位計算誤差大、缺少骨骼自鏇運動自由度、層級骨骼運動誤差累積導致動作變形等問題。

主動式系統&被動式系統

標記點式光學動作捕捉系統一般由光學標識點（Markers）、動作捕捉相機、信號傳輸設備以及數據處理工作站組成，人們常稱的光學式動作捕捉系統通常是指這類標記點式動作捕捉系統。在運動物體關鍵部位（如人體的關節處等）貼上Marker點，多個動作捕捉相機從不同角度實時探測Marker點，數據實時傳輸至數據處理工作站，根據三角測量原理精確額計算Marker點的空間坐標，再從生物運動學原理出發解算出骨骼的6自由度運動。這裡根據標記點發光技術不同還分為主動式和被動式光學動作捕捉系統：
主動式光學動作捕捉系統的Marker點由LED組成，LED貼上於人體各個主要關節部位，LED之間通過線纜連線，由綁在人體表面的電源裝置供電，可在一定程度上進行室外動作捕捉，LED受脈衝信號控制明暗，以此對LED進行時域編碼識別，識別魯棒性好，有較高的跟蹤準確率；缺點是存在捕捉精度不夠高，容易因遮擋引起數據缺失，受原理局限的運動變形導致不利於快速動作的捕捉等問題。
被動式光學動作捕捉系統，也稱反射式光學動作捕捉系統，其Marker點通常是一種高亮回歸式反光球，貼上於人體各主要關節部位，由動作捕捉鏡頭上發出的LED照射光經反光球反射至動捕相機，進行Marker的檢測和空間定位。其主要優點是技術成熟，精度高、採樣率高、動作捕捉準確，表演和使用靈活快捷，Marker點可以很低成本地隨意增加和布置，適用範圍很廣；缺點是受視場內陽光干擾不適於室外套用，Marker點容易混淆需要在後處理中進行人工干預的數據清洗，工作量大。不過新一代的Vicon 、天遠的3DMoCap 等專業動作捕捉系統都植入了先進的智慧型捕捉技術，具有很強的Marker點自動識別和糾錯能力，很大程度上滿足了現場實時動畫演示的需要，並且大大降低了人工干預的工作量，從本質上進一步提升了系統的實用性。