T-UWA 022.2-2024 信息技術(shù)面向虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人體動(dòng)作捕捉系統(tǒng) 第2部分：光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)軟件接口參數(shù)

ICS：35.240CCS：L81Informationtechnology-WearablemotioncapturesysteminvirtuaPart2:InterfacestandardforopticalmotioncapturesystemsoftwI 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4數(shù)據(jù)類(lèi)型 4.1軟件接口編號(hào)格式 4.2軟件接口定義形式 4.3全身6剛體模型 4.4人體骨架模型 5光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)軟件接口參數(shù) 5.1數(shù)據(jù)幀標(biāo)記 5.23D標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量 25.33D標(biāo)記點(diǎn)的位置 25.4剛體的數(shù)量 5.5剛體的位置 5.6剛體的姿態(tài) 6人體位姿輸出軟件接口參數(shù) 6.1數(shù)據(jù)的輸出幀率 6.2數(shù)據(jù)幀序號(hào) 6.3骨骼/關(guān)節(jié)的名稱(chēng) 6.4骨骼/關(guān)節(jié)的唯一標(biāo)識(shí)符 6.5骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)位置 6.6骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)位置 6.7骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)姿態(tài) 6.8骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)姿態(tài) 6.9骨骼/關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度 4附錄A（資料性）全身6剛體模型示例 5附錄B（資料性）人體骨架模型示例 6本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。本部分是T/UWA022-2023《信息技術(shù)面向虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人體動(dòng)作捕捉系統(tǒng)》的第2部分。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由世界超高清視頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出并歸口。本文件起草單位：北京理工大學(xué)、信通院（江西）科技創(chuàng)新研究院有限公司、廈門(mén)大學(xué)、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、上海市多媒體行業(yè)協(xié)會(huì)、上海青瞳視覺(jué)科技有限公司、凌云光技術(shù)股份有限公司、深圳市瑞立視多媒體科技有限公司、北京元客視界科技有限公司、北京元客方舟科技有限公司、合肥工業(yè)大學(xué)、北京圣威特科技有限公司、歌爾股份有限公司、深圳市奧拓電子股份有限公司、北京市博匯科技股份有限公司、數(shù)字電視國(guó)家工程研究中心、廣東博華超高清創(chuàng)新中心有限公司、北京虛擬動(dòng)點(diǎn)科技有限公司、深圳市洲明科技股份有限公司、咪咕文化科技有限公司、山東浪潮超高清智能科技有限公司、利亞德光電股份有限公司、青島海爾多媒體有限公司、深圳市酷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司、海信視像科技股份有限公司、暨南大學(xué)、北京度量科技有限公司、華為技術(shù)有限公司、北京諾亦騰科技有限公司、蘇州感織科技有限公司。本文件主要起草人：宋維濤、胡開(kāi)拓、郭詩(shī)輝、李婧欣、趙曉鶯、耿一丹、端木海嬰、張海威、李思琪、杜華、張夢(mèng)妮、許秋子、熊偉、曾義、李琳、楊濤、遲小羽、楊帆、郭忠武、殷惠清、陳智敏、崔超、譚勝淋、郭佩佩、王敏、劉莉、王宗華、曾有蘭、劉衛(wèi)東、畢蕾、高博宇、孟杰、郭凱伶、王志剛、劉午達(dá)、石祥仁、王培元、馬家豪。。T/UWA022擬由五個(gè)部分構(gòu)成：第1部分：通用技術(shù)要求。目的在于描述面向虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人體動(dòng)作捕捉系統(tǒng)通用的功能要求和性能要求。第2部分：光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)軟件接口參數(shù)。目的在于規(guī)定光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的外部軟件接口。第3部分：慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。目的在于規(guī)定慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的外部軟件接口。第4部分：數(shù)據(jù)手套軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。目的在于規(guī)定數(shù)據(jù)手套的外部軟件接口。第5部分：臉部捕捉系統(tǒng)軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。目的在于規(guī)定臉部捕捉系統(tǒng)的外部軟件接口。1信息技術(shù)面向虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人體動(dòng)作捕捉系統(tǒng)第2部分：光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)軟件接口參數(shù)本文件規(guī)定了光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的外部軟件接口。本文件適用于光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的研發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。T/UWA022.1-2023《信息技術(shù)面向虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人體動(dòng)作捕捉系統(tǒng)第1部分：通用技術(shù)要求》3術(shù)語(yǔ)和定義T/UWA022.1-2023界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1逆向動(dòng)力學(xué)算法inversekinematicsalgorithm指人體位姿計(jì)算模塊根據(jù)人體模型的末端骨骼姿態(tài)反向推算出所有前端骨骼的姿態(tài)算法。示例：人體位姿計(jì)算模塊通過(guò)頭部關(guān)節(jié)，左、右手部關(guān)節(jié)，左、右腳踝關(guān)節(jié)和腰部關(guān)節(jié)的姿態(tài)，并依據(jù)上述信息算出其他骨骼關(guān)節(jié)的姿態(tài)。例如利用腰部和腳踝部關(guān)節(jié)的姿態(tài)計(jì)算膝部關(guān)節(jié)姿態(tài)。4數(shù)據(jù)類(lèi)型4.1軟件接口編號(hào)格式軟件接口的編號(hào)格式為M-N，其中：——M：軟件接口種類(lèi)；——N：同一種類(lèi)的軟件接口序號(hào)。4.2軟件接口定義形式軟件接口參數(shù)定義由編號(hào)、建議參數(shù)名、取值和說(shuō)明四部分組成。4.3全身6剛體模型剛體式的全身動(dòng)作捕捉是利用人體頭部、腰部、手部和腳部綁定6個(gè)剛體，然后根據(jù)逆向動(dòng)力學(xué)算法計(jì)算出人體其他部位骨骼的姿態(tài)，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫(huà)模型的運(yùn)動(dòng)。6剛體模型示例見(jiàn)附錄A。4.4人體骨架模型光學(xué)動(dòng)作捕捉的人體骨架模型中包含了若干個(gè)骨骼關(guān)節(jié)，全身動(dòng)作捕捉需要通過(guò)幾個(gè)末端骨骼的姿態(tài)解算出其他所有骨骼的姿態(tài)，從而驅(qū)動(dòng)人體模型的運(yùn)動(dòng)。此關(guān)節(jié)數(shù)量和位置作為具體應(yīng)用的推薦，具體應(yīng)用可以按照所需要應(yīng)用進(jìn)行修改。光學(xué)動(dòng)作捕捉人體骨架模型示例見(jiàn)附錄B。5光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)軟件接口參數(shù)25.1數(shù)據(jù)幀標(biāo)記軟件接口編號(hào)：6-1。建議參數(shù)名：time或者frame_id。取值：time為時(shí)、分、秒、毫秒的時(shí)間。Frame為系統(tǒng)可識(shí)別整型序號(hào)。說(shuō)明：數(shù)據(jù)幀標(biāo)記代表輸入數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間。數(shù)據(jù)幀標(biāo)記可以采用兩種方式來(lái)表達(dá)。其一為使用真實(shí)時(shí)間來(lái)表達(dá)，可以使用時(shí)、分、秒、毫秒來(lái)記錄。其二可以使用系統(tǒng)可分別的整型幀序號(hào)來(lái)表達(dá)。5.23D標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量軟件接口編號(hào)：6-2。建議參數(shù)名：marker_number。取值：無(wú)符號(hào)整型，0-65535。說(shuō)明：3D標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量表示當(dāng)前捕捉空間中的反光球或者主動(dòng)光LED燈的數(shù)量。不在捕捉空間中的或者被物體遮擋的不計(jì)算在內(nèi)。5.33D標(biāo)記點(diǎn)的位置軟件接口編號(hào)：6-3。建議參數(shù)名：marker_position取值：（x,y,z），三個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：3D標(biāo)記點(diǎn)的位置是基于捕捉大空間的世界坐標(biāo)系下的標(biāo)記點(diǎn)的3D空間位置。以場(chǎng)地設(shè)置的中心點(diǎn)為中心點(diǎn)（0,0,0）。5.4剛體的數(shù)量軟件接口編號(hào)：6-4。建議參數(shù)名：rigidbody_number。取值：無(wú)符號(hào)整型，0-500。說(shuō)明：剛體的數(shù)量是獲取當(dāng)前捕捉大空間中的剛體數(shù)量。不在捕捉空間中的或者被物體遮擋的剛體不計(jì)算在內(nèi)。5.5剛體的位置軟件接口編號(hào)：6-5。建議參數(shù)名：rigidbody_position。取值：（x,y,z），三個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：剛體的位置是基于捕捉大空間的世界坐標(biāo)系下的剛體的3D空間位置。以場(chǎng)地設(shè)置的中心點(diǎn)為中心點(diǎn)（0,0,0）。5.6剛體的姿態(tài)軟件接口編號(hào)：6-6。建議參數(shù)名：rigidbody_posture。取值：四元數(shù)（X,Y,Z,W），四個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：剛體的姿態(tài)是基于捕捉大空間的世界坐標(biāo)系下的剛體中心點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)信息，用四元數(shù)表示，以場(chǎng)地的設(shè)置的中心點(diǎn)為中心點(diǎn)（0,0,0）。6人體位姿輸出軟件接口參數(shù)36.1數(shù)據(jù)的輸出幀率軟件接口編號(hào)：10-1。建議參數(shù)名：frame_rate。取值：無(wú)符號(hào)整型。說(shuō)明：數(shù)據(jù)的輸出幀率表示人體位姿計(jì)算系統(tǒng)每一秒鐘對(duì)外輸出人體位姿數(shù)據(jù)的次數(shù)，比如幀率120Hz，即每秒鐘向外輸出120次人體位姿。6.2數(shù)據(jù)幀序號(hào)軟件接口編號(hào)：10-2。建議參數(shù)名：frame_id。取值：無(wú)符號(hào)整型。說(shuō)明：數(shù)據(jù)幀序號(hào)表示當(dāng)前輸出幀的序號(hào)，即輸出的第幾幀。6.3骨骼/關(guān)節(jié)的名稱(chēng)軟件接口編號(hào)：10-3。建議參數(shù)名：bone_name。取值：字符數(shù)組或者字符串。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的名稱(chēng)表示人體骨骼模型中的關(guān)節(jié)名稱(chēng)，比如頭部關(guān)節(jié)名為head。6.4骨骼/關(guān)節(jié)的唯一標(biāo)識(shí)符軟件接口編號(hào)：10-4。建議參數(shù)名：bone_id。取值：無(wú)符號(hào)整型。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的唯一標(biāo)識(shí)符表示該關(guān)節(jié)在人體骨骼模型中的序號(hào)，每一個(gè)關(guān)節(jié)的序號(hào)均不一樣。6.5骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)位置軟件接口編號(hào)：10-5。建議參數(shù)名：bone_relative_position。取值：（X,Y,Z），三個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)位置表示該骨骼關(guān)節(jié)相對(duì)于父關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的位置信息。6.6骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)位置軟件接口編號(hào)：10-6。建議參數(shù)名：bone_absolute_position。取值：（X,Y,Z），三個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)位置表示該骨骼關(guān)節(jié)在系統(tǒng)的世界坐標(biāo)系下的位置信息。6.7骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)姿態(tài)軟件接口編號(hào)：10-7。建議參數(shù)名：bone_relative_posture。取值：四元數(shù)（X,Y,Z,W），四個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的相對(duì)姿態(tài)表示該骨骼關(guān)節(jié)相對(duì)于父骨骼關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)信息。6.8骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)姿態(tài)4軟件接口編號(hào)：10-8。建議參數(shù)名：bone_absolute_posture。取值：四元數(shù)（X,Y,Z,W），四個(gè)分量單精度實(shí)數(shù)。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的絕對(duì)姿態(tài)表示該骨骼關(guān)節(jié)在系統(tǒng)的世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)信息。6.9骨骼/關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度軟件接口編號(hào)：10-9。建議參數(shù)名：bone_length。取值：?jiǎn)尉葘?shí)數(shù)。說(shuō)明：骨骼/關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度表示骨骼關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度，即關(guān)節(jié)的起始端到末端的長(zhǎng)度。5附錄A（資料性）全身6剛體模型示例A.1模型示例全身6剛體模型參考如圖A.1所示，圖中給出對(duì)應(yīng)可視化模型。其中頭部、左手、右手、左腳、右腳位置為常見(jiàn)剛體，腰部位置一般定義于腰部尾骨處，亦可根據(jù)情況需求做出調(diào)整（另有常見(jiàn)定義于前胸正后方位置）。圖A.1全身6剛體模型示例A.2標(biāo)識(shí)點(diǎn)參考信息光學(xué)動(dòng)作捕捉全身6剛體模型包含的6個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)參考信息，如表A.1所示：表A.1全身6剛體模型標(biāo)識(shí)清單序號(hào)標(biāo)識(shí)說(shuō)明0Head頭部，一般綁在額頭位置1Hips腰部，一般綁定在腰部后方2Lefthand左手，一般綁定在左手腕位置3Righthand右手，一般綁定在右手腕位置4Leftfoot左腳，一般綁定在左腳踝位置5Rightfoot右腳，一般綁定在右腳踝位置6附錄B（資料性）人體骨架模型示例B.1人體骨架模型人體骨架模型示例如圖B.1所示。其中包含64個(gè)骨骼關(guān)節(jié)，圖B.1人體骨架模型示例手部可視化模型如圖B.2所示。7圖B.2手模型示例人體模型骨骼包含的全身64個(gè)主要骨骼關(guān)節(jié)參考信息，如表B.1所示：表B.1人體骨架模型標(biāo)識(shí)清單序號(hào)標(biāo)識(shí)說(shuō)明Hips臀部2.RightUpLeg右大腿3.RightLeg右小腿4.RightFoot右腳5.RightToeBase右腳掌6.LeftUpLeg左大腿LeftLeg左小腿8.LeftFoot左腳9.LeftToeBase左腳掌Spine脊柱下部分Spine1脊柱中部分Spine2脊柱中上部分Spine3脊柱上部分Neck頸部下部分Neck1頸部上部分Head頭部RightShoulder右肩RightArm右大臂RightForeArm右前臂20.RightHand右手21.RightHandThumb1右拇指掌骨22.RightHandThumb2右拇指指根23.RightHandThumb3右拇指指中24.RightHandThumb4右拇指指尖25.RightHandIndex1右食指掌骨826.RightHandIndex2右食指指根27.RightHandIndex3右食指指中28.RightHandIndex4右食指指尖29.RightHandMiddle1右中指掌骨30.RightHandMiddle2右中指指根31.RightHandMiddle3右中指指中32.RightHandMiddle4右中指指尖33.RightHandRing1右無(wú)名指掌骨34.RightHandRing2右無(wú)名指指根35.RightHandRing3右無(wú)名指指中36.RightHandRing4右無(wú)名指指尖37.RightHandPinky1右小指掌骨38.RightHandPinky2右小指指根39.RightHandPinky3右小指指中40.RightHandPinky4右小指指尖41.LeftShoulder左肩42.LeftArm左大臂43.LeftForeArm左前臂44.LeftHand左手45.LeftHandThumb1左拇指掌骨46.LeftHandThumb2左拇指指根47.LeftHandThumb3左拇指指中48.LeftHandThumb4左拇指指尖49.LeftHandIndex1左食指掌骨50.LeftHandIndex2左食指指根51.LeftHandIndex3左食指指中52.