一种姿态动态捕捉方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种姿态动态捕捉方法，包括：根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息，获取人体多点定位信息；基于多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。姿态动态捕捉装置包括传感器及微处理器，微处理器与外部通信模块连接；微处理器适于根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息以获取人体多点定位信息，并基于多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。本发明专利技术根据在人体重要节点设置的多个传感器，通过算法修正误差以实现对人体动作进行捕捉，能够对人体动作实时捕捉，具有灵敏度高、动态性能好，便于佩戴等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种姿态动态捕捉方法及装置
本专利技术属于动作捕捉
，具体涉及一种动作捕捉方法及装置。
技术介绍
动作捕捉技术是指记录并处理人或其他物体动作的技术，是通过人体动作对计算机系统进行输入的一种手段，被广泛应用于军事，娱乐，体育，医疗应用，计算机视觉以及机器人技术等诸多领域。动作捕捉技术根据原理的不同主要包括：机械式动作捕捉，其依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹，但是难以实现对于多自由度的关节运动捕捉，同时由于自身尺寸和重量，使用并不方便，对用户的动作阻碍和限制较大。声学式动作捕捉，由超声发送器、接收器和处理单元组成，该方法存在对运动捕捉实时性较差，对动作的捕捉有滞后，精度较低，同时易受外界环境因素的干扰。光学式动作捕捉，通过对目标上特定光点的监视和跟踪来捕捉动作，该方法利用相机连续拍摄物体的运动并把图像序列保存下来进行分析和处理，计算每一个标志点在某一瞬间的空间位置，并从而得到其准确的运动轨迹。但是存在成本高，后处理工作量较大的缺点。惯性导航式动作捕捉通过惯性导航传感器AHRS(航姿参考系统)、IMU(惯性测量单元)测量用户运动加速度、方位、倾斜角等参数。由于采用高集成芯片、模块，体积小、尺寸小，重量轻，性价比高。惯导传感器佩戴在表演者头上，或通过传感器组成数据服穿戴，通过USB线、蓝牙等与主机相联，分别可以跟踪头部、全身动作，实时显示完整的动作，但是由于测量噪声和游走误差等因素的影响对传感器的精度和系统要求较高。因此，需要对现有技术中惯性导航式动作捕捉技术中传感器测量精度和系统算法进行优化，扩大动作捕捉技术的通用性。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种姿态动态捕捉方法，包括：根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息，获取人体多点定位信息；基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。优选地，多点传感器按照如下方式布置：沿人体单只手臂的延伸方向布置六个传感器，其中，手掌布置两个传感器，前臂布置一个传感器，手肘布置一个传感器，大臂布置一个传感器，靠近肩膀的位置布置一个传感器。优选地，前臂上的传感器与手肘上的传感器的连线与前臂的中轴线的夹角为0～5°。优选地，大臂上的传感器与靠近肩膀的位置上的传感器的连线与大臂的中轴线的夹角为7°～12°。优选地，所述运动信息包括：人体动作上多点的角速度、加速度及方位信息。优选地，所述获取人体多点定位信息包括：根据传感器在人体动作上的位置信息对所述运动信息进行校准以获取所述多点定位信息。优选地，采用互补滤波的方式根据传感器在人体动作上的位置信息对所述运动信息进行校准，其中，所述传感器在人体动作上的位置信息包括人体对应位置的俯仰角θ、横滚角γ以及动态加速度f，通过以下公式获得的互补滤波的时间常数τ：若俯仰角θ、横滚角γ均在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]区间内，则其中τ0为恒定的时间常数，g为重力加速度，k为常数；若俯仰角θ、横滚角γ均不在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]区间内，则τ＝τ0。优选地，所述标准人体动作信息具有若干种，所述基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息包括：输出所述标准人体动作信息上确定的标准多点定位信息；将当前人体多点定位信息与确定的标准多点定位信息进行比较并取一致比例最高的标准多点定位信息所对应的标准人体动作信息作为当前人体动作信息。优选地，所述人体动作上的多点对应人体结构部分，所述标准人体动作信息包括人体结构部分的标准定位信息，所述基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息包括：根据所述多点定位信息及标准人体动作信息对应的人体结构部分的标准定位信息调整所述标准人体动作信息；将调整后的标准人体动作信息作为所述当前人体动作信息，并将调整后的标准人体动作信息作为所述标准人体动作信息，将所述多点定位信息作为所述人体结构部分的标准定位信息。本专利技术还提供一种姿态动态捕捉装置，包括：传感器及微处理器，所述微处理器与所述外部通信模块连接；所述微处理器适于所述根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息以获取人体多点定位信息，并基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。优选地，所述传感器适于检测人体动作上多点的角速度、加速度及方位信息。优选地，所述微处理器包括：标准人体动作信息存储单元及比较单元，所述比较单元适于将当前人体多点定位信息与确定的标准多点定位信息进行比较并取一致比例最高的标准多点定位信息所对应的标准人体动作信息作为当前人体动作信息。优选地，所述微处理器包括：标准人体动作信息存储单元、人体结构部分的标准定位信息存储单元、调整单元及更新单元；所述调整单元适于根据所述多点定位信息及标准人体动作信息对应的人体结构部分的标准定位信息调整所述标准人体动作信息并将调整后的标准人体动作信息作为所述当前人体动作信息输出；所述更新单元适于将调整后的标准人体动作信息作为所述标准人体动作信息，将所述多点定位信息作为所述人体结构部分的标准定位信息。本专利技术还涉及一种姿态动态捕捉系统，其包括：前述的姿态动态捕捉装置、通信模块及与所述通信模块对接的接收模块。本专利技术根据在人体重要节点设置的多个传感器，通过算法修正误差以实现对人体动作进行捕捉，能够对人体动作实时捕捉，具有灵敏度高、动态性能好，便于佩戴等优点。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出了本专利技术的具体实施方式的，一种姿态动态捕捉方法的流程图；图2示出了本专利技术的具体实施方式的，一种姿态动态捕捉方法的流程图；图3示出了本专利技术的具体实施方式的，一种姿态动态捕捉方法的流程图；图4示出了本专利技术的具体实施方式的，一种姿态动态捕捉装置的模块结构示意图；图5示出了本专利技术的具体实施方式的，微处理器的模块结构示意图；以及图6示出了本专利技术的具体实施方式的，微处理器的模块结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合附图及其实施例对本专利技术的技术方案进行描述。需要说明的是，本专利技术的技术方案通过专门的姿态动态捕捉装置，在人体不同部位设置多个传感器模块，通过有线或无线通讯方式将检测获得的数据通过计算机系统后台进行处理后，获得测量节点的随时间变化的空间位置变化情况，从而捕捉人体相应部位的动作。图1示出了本专利技术的具体实施方式的，一种姿态动态捕捉方法的流程图。在本实施例中，所述姿态动态捕捉方法包括如下步骤：步骤S101，根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息，获取人体多点定位信息。在该步骤中，所述多点传感器为模块化的微型传感器，由加速计、陀螺仪、磁力计等装置组成的惯性传感器，对测量对象的空间位置实时检测，所述多点传感器可以感应绕空间轴的旋转，通过相应的算法来计算姿态、速度、运动加速度等参数，从而获得人体动作上多点的角速度、加速度以及方位等运动信息。具体的，所述加速计可以检测所述传感器受到的加速度的大小和方向，通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向(XYZ)；所述陀螺仪通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别所述传感器在三维空间的运动状态；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种姿态动态捕捉方法，其特征在于，包括：根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息，获取人体多点定位信息：基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。

【技术特征摘要】
1.一种姿态动态捕捉方法，其特征在于，包括：根据人体动作上的多点传感器检测到的运动信息，获取人体多点定位信息：基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息。2.如权利要求1所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，多点传感器按照如下方式布置：沿人体单只手臂的延伸方向布置六个传感器，其中，手掌布置两个传感器，前臂布置一个传感器，手肘布置一个传感器，大臂布置一个传感器，靠近肩膀的位置布置一个传感器。3.如权利要求2所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，前臂上的传感器与手肘上的传感器的连线与前臂的中轴线的夹角为0～5°。4.如权利要求3所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，大臂上的传感器与靠近肩膀的位置上的传感器的连线与大臂的中轴线的夹角为7°～12°。5.如权利要求1所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，所述运动信息包括：人体动作上多点的角速度、加速度及方位信息。6.如权利要求1所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，所述获取人体多点定位信息包括：根据传感器在人体动作上的位置信息对所述运动信息进行校准以获取所述多点定位信息。7.如权利要求6所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，采用互补滤波的方式根据传感器在人体动作上的位置信息对所述运动信息进行校准，其中，所述传感器在人体动作上的位置信息包括人体对应位置的俯仰角θ、横滚角γ以及动态加速度f，通过以下公式获得的互补滤波的时间常数τ：若俯仰角θ、横滚角γ均在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]区间内，则其中τ0为恒定的时间常数，g为重力加速度，k为常数；若俯仰角θ、横滚角γ均不在[0.4π，0.6π]∪[-0.4π，-0.6π]区间内，则τ＝τ0。8.如权利要求1所述的姿态动态捕捉方法，其特征在于，所述标准人体动作信息具有若干种，所述基于所述多点定位信息及标准人体动作信息得到当前人体动作信息包括：输出所述标准人体动作信息上确定的标准多点定位信息；将当前人体多点定位信息与确定的标准多点定位信息进行比较并取一致比例最高的标准多点定位信...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志，邱春麟，
申请(专利权)人：苏州创捷传媒展览股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32