파이썬으로 3D 모션 캡쳐 및 분석 시스템 개발하기

18 Oct 2023

python

최근에는 3D 모션 캡쳐 및 분석 기술이 점차 발전하여 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 이러한 기술은 영화, 게임, 운동 연구 등 다양한 분야에서 중요한 도구로 사용됩니다. 파이썬은 그 훌륭한 생태계와 간편한 문법으로 인해 3D 모션 캡쳐 및 분석 시스템 개발에 많이 사용되고 있습니다. 이번 블로그 포스트에서는 파이썬을 사용하여 간단한 3D 모션 캡쳐 및 분석 시스템을 개발하는 방법을 알아보겠습니다.

1. 3D 모션 데이터 캡쳐

3D 모션 데이터 캡쳐는 센서를 사용하여 사람이나 물체의 움직임을 측정하는 프로세스입니다. 파이썬에서는 다양한 센서와 라이브러리를 사용하여 3D 모션 데이터를 캡쳐할 수 있습니다. 예를 들어, Kinect 센서를 사용하여 실시간으로 사람의 스켈레톤 데이터를 캡쳐할 수 있습니다.

import pykinect
import pygame

# Kinect 초기화
kinect = pykinect.PyKinectRuntime(pykinect.FrameSourceTypes_Depth | pykinect.FrameSourceTypes_Color | pykinect.FrameSourceTypes_Body)

# 화면 초기화
pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((640, 480))

# 캡쳐한 스켈레톤 데이터 그리기
def draw_skeleton(skeleton):
    for joint in skeleton:
        pos = joint.position
        x = int(pos.x)
        y = int(pos.y)
        pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0), (x, y), 5)

while True:
    # 프레임 가져오기
    if kinect.has_new_body_frame():
        bodies = kinect.get_last_body_frame().bodies
        for body in bodies:
            if body.is_tracked:
                # 스켈레톤 데이터 가져오기
                joints = body.joints
                draw_skeleton(joints)

    # 화면 업데이트
    pygame.display.update()

    # 이벤트 처리
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            quit()

2. 3D 모션 데이터 분석

3D 모션 데이터를 분석하는 것은 캡쳐한 데이터를 해석하고 유용한 정보를 추출하는 과정입니다. 파이썬에서는 NumPy와 SciPy와 같은 라이브러리를 사용하여 3D 모션 데이터를 효과적으로 분석할 수 있습니다. 예를 들어, 스켈레톤 데이터에서 사람의 움직임을 추적하고 각 관절의 각도를 계산할 수 있습니다.

import numpy as np
from scipy.spatial.transform import Rotation

# 3D 좌표 배열 생성
coordinates = np.array([[x1, y1, z1], [x2, y2, z2], ...])

# 중심점 계산
center = np.mean(coordinates, axis=0)

# 관절 각도 계산
angles = []
for i in range(len(coordinates) - 2):
    joint1 = coordinates[i]
    joint2 = coordinates[i + 1]
    joint3 = coordinates[i + 2]
    v1 = joint1 - joint2
    v2 = joint3 - joint2
    angle = np.degrees(np.arccos(np.dot(v1, v2) / (np.linalg.norm(v1) * np.linalg.norm(v2))))
    angles.append(angle)

결론

이처럼 파이썬을 사용하여 3D 모션 캡쳐 및 분석 시스템을 개발할 수 있습니다. 파이썬의 간편한 문법과 다양한 라이브러리들은 3D 모션 데이터 처리에 큰 도움이 됩니다. 3D 모션 캡쳐 및 분석 기술은 미래에 더욱 중요해질 것으로 예상되며, 파이썬은 이 분야에서 계속해서 발전해나갈 것입니다.

참고 자료: