动作捕捉技术在电影特效制作、电脑动画制作、游戏制作、运动分析等领域发挥着重要作用。传统的动作捕捉系统存在价格昂贵、穿戴复杂、实时性差、对环境要求高等问题,很难被广泛应用。随着技术的创新,微软推出了无标记动作捕捉设备Kinect,该设备依靠低廉的价格和先进的骨骼跟踪算法有效地解决了以上问题,从而得到了广泛的应用。现有的基于Kinect的动作捕捉系统普遍存在着运动数据抖动、骨骼数据关节缺失、动作数据无法复用等不足。针对上述问题,本文主要研究以下内容:优化Kinect骨骼动作数据;将优化后的动作数据重定向到三维人物模型,驱动模型模仿真人的动作;录制并保存动作脚本。在此基础上,设计并实现了基于Kinect的动作捕捉系统。首先,本文概述了动作捕捉技术与动作重定向技术国内外发展现状,通过分析各种动作捕捉系统的优缺点,分析了系统需求,在此基础上提出了基于Kinect的动作捕捉系统的总体方案。根据MVC设计模式,将系统分为数据采集层、数据交互中间件、数据处理层和UI界面层,其中数据处理层是系统的关键部分,包括骨骼数据优化模块、动作重定向模块和动作录制模块。然后,针对目前基于Kinect的动作捕捉系统存在的问题,本课题对人体单关节修复算法进行了改进,提出了丢失关节修复算法,以解决连续丢失多个关节点的问题;提出骨骼动作平滑处理算法,以解决肢体末端关节抖动问题;使用基于正向运动学重定向算法,以解决模型驱动问题;研究DAE模型结构,为录制动作脚本的实现提供理论依据。其次,本文详细设计并实现了系统功能,包括用户界面、Kinect数据获取模块、骨骼数据优化模块、动作重定向模块、可视化模块和运动录制模块。最后,为验证基于Kinect的动作捕捉系统的可行性和正确性,对本文所做工作进行了测试和分析。测试结果表明,本文所做工作符合预期目标。