一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，包括：根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息，獲取人體多點(diǎn)定位信息；基于多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉裝置包括傳感器及微處理器，微處理器與外部通信模塊連接；微處理器適于根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息以獲取人體多點(diǎn)定位信息，并基于多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。本發(fā)明專利技術(shù)根據(jù)在人體重要節(jié)點(diǎn)設(shè)置的多個(gè)傳感器，通過算法修正誤差以實(shí)現(xiàn)對人體動(dòng)作進(jìn)行捕捉，能夠?qū)θ梭w動(dòng)作實(shí)時(shí)捕捉，具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好，便于佩戴等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法及裝置
本專利技術(shù)屬于動(dòng)作捕捉
，具體涉及一種動(dòng)作捕捉方法及裝置。
技術(shù)介紹
動(dòng)作捕捉技術(shù)是指記錄并處理人或其他物體動(dòng)作的技術(shù)，是通過人體動(dòng)作對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行輸入的一種手段，被廣泛應(yīng)用于軍事，娛樂，體育，醫(yī)療應(yīng)用，計(jì)算機(jī)視覺以及機(jī)器人技術(shù)等諸多領(lǐng)域。動(dòng)作捕捉技術(shù)根據(jù)原理的不同主要包括：機(jī)械式動(dòng)作捕捉，其依靠機(jī)械裝置來跟蹤和測量運(yùn)動(dòng)軌跡，但是難以實(shí)現(xiàn)對于多自由度的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)捕捉，同時(shí)由于自身尺寸和重量，使用并不方便，對用戶的動(dòng)作阻礙和限制較大。聲學(xué)式動(dòng)作捕捉，由超聲發(fā)送器、接收器和處理單元組成，該方法存在對運(yùn)動(dòng)捕捉實(shí)時(shí)性較差，對動(dòng)作的捕捉有滯后，精度較低，同時(shí)易受外界環(huán)境因素的干擾。光學(xué)式動(dòng)作捕捉，通過對目標(biāo)上特定光點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來捕捉動(dòng)作，該方法利用相機(jī)連續(xù)拍攝物體的運(yùn)動(dòng)并把圖像序列保存下來進(jìn)行分析和處理，計(jì)算每一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在某一瞬間的空間位置，并從而得到其準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)軌跡。但是存在成本高，后處理工作量較大的缺點(diǎn)。慣性導(dǎo)航式動(dòng)作捕捉通過慣性導(dǎo)航傳感器AHRS(航姿參考系統(tǒng))、IMU(慣性測量單元)測量用戶運(yùn)動(dòng)加速度、方位、傾斜角等參數(shù)。由于采用高集成芯片、模塊，體積小、尺寸小，重量輕，性價(jià)比高。慣導(dǎo)傳感器佩戴在表演者頭上，或通過傳感器組成數(shù)據(jù)服穿戴，通過USB線、藍(lán)牙等與主機(jī)相聯(lián)，分別可以跟蹤頭部、全身動(dòng)作，實(shí)時(shí)顯示完整的動(dòng)作，但是由于測量噪聲和游走誤差等因素的影響對傳感器的精度和系統(tǒng)要求較高。因此，需要對現(xiàn)有技術(shù)中慣性導(dǎo)航式動(dòng)作捕捉技術(shù)中傳感器測量精度和系統(tǒng)算法進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)大動(dòng)作捕捉技術(shù)的通用性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本專利技術(shù)的目的是提供一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，包括：根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息，獲取人體多點(diǎn)定位信息；基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。優(yōu)選地，多點(diǎn)傳感器按照如下方式布置：沿人體單只手臂的延伸方向布置六個(gè)傳感器，其中，手掌布置兩個(gè)傳感器，前臂布置一個(gè)傳感器，手肘布置一個(gè)傳感器，大臂布置一個(gè)傳感器，靠近肩膀的位置布置一個(gè)傳感器。優(yōu)選地，前臂上的傳感器與手肘上的傳感器的連線與前臂的中軸線的夾角為0～5°。優(yōu)選地，大臂上的傳感器與靠近肩膀的位置上的傳感器的連線與大臂的中軸線的夾角為7°～12°。優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)信息包括：人體動(dòng)作上多點(diǎn)的角速度、加速度及方位信息。優(yōu)選地，所述獲取人體多點(diǎn)定位信息包括：根據(jù)傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息對所述運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行校準(zhǔn)以獲取所述多點(diǎn)定位信息。優(yōu)選地，采用互補(bǔ)濾波的方式根據(jù)傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息對所述運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行校準(zhǔn)，其中，所述傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息包括人體對應(yīng)位置的俯仰角θ、橫滾角γ以及動(dòng)態(tài)加速度f，通過以下公式獲得的互補(bǔ)濾波的時(shí)間常數(shù)τ：若俯仰角θ、橫滾角γ均在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]區(qū)間內(nèi)，則其中τ0為恒定的時(shí)間常數(shù)，g為重力加速度，k為常數(shù)；若俯仰角θ、橫滾角γ均不在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]區(qū)間內(nèi)，則τ＝τ0。優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息具有若干種，所述基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息包括：輸出所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息上確定的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息；將當(dāng)前人體多點(diǎn)定位信息與確定的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息進(jìn)行比較并取一致比例最高的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為當(dāng)前人體動(dòng)作信息。優(yōu)選地，所述人體動(dòng)作上的多點(diǎn)對應(yīng)人體結(jié)構(gòu)部分，所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息包括人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息，所述基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息包括：根據(jù)所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息對應(yīng)的人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息調(diào)整所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息；將調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為所述當(dāng)前人體動(dòng)作信息，并將調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息，將所述多點(diǎn)定位信息作為所述人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息。本專利技術(shù)還提供一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉裝置，包括：傳感器及微處理器，所述微處理器與所述外部通信模塊連接；所述微處理器適于所述根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息以獲取人體多點(diǎn)定位信息，并基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。優(yōu)選地，所述傳感器適于檢測人體動(dòng)作上多點(diǎn)的角速度、加速度及方位信息。優(yōu)選地，所述微處理器包括：標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息存儲(chǔ)單元及比較單元，所述比較單元適于將當(dāng)前人體多點(diǎn)定位信息與確定的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息進(jìn)行比較并取一致比例最高的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為當(dāng)前人體動(dòng)作信息。優(yōu)選地，所述微處理器包括：標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息存儲(chǔ)單元、人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息存儲(chǔ)單元、調(diào)整單元及更新單元；所述調(diào)整單元適于根據(jù)所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息對應(yīng)的人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息調(diào)整所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息并將調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為所述當(dāng)前人體動(dòng)作信息輸出；所述更新單元適于將調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息作為所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息，將所述多點(diǎn)定位信息作為所述人體結(jié)構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)定位信息。本專利技術(shù)還涉及一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)，其包括：前述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉裝置、通信模塊及與所述通信模塊對接的接收模塊。本專利技術(shù)根據(jù)在人體重要節(jié)點(diǎn)設(shè)置的多個(gè)傳感器，通過算法修正誤差以實(shí)現(xiàn)對人體動(dòng)作進(jìn)行捕捉，能夠?qū)θ梭w動(dòng)作實(shí)時(shí)捕捉，具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好，便于佩戴等優(yōu)點(diǎn)。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法的流程圖；圖2示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法的流程圖；圖3示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法的流程圖；圖4示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，微處理器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖6示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，微處理器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清晰，下面結(jié)合附圖及其實(shí)施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行描述。需要說明的是，本專利技術(shù)的技術(shù)方案通過專門的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉裝置，在人體不同部位設(shè)置多個(gè)傳感器模塊，通過有線或無線通訊方式將檢測獲得的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行處理后，獲得測量節(jié)點(diǎn)的隨時(shí)間變化的空間位置變化情況，從而捕捉人體相應(yīng)部位的動(dòng)作。圖1示出了本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式的，一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法的流程圖。在本實(shí)施例中，所述姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法包括如下步驟：步驟S101，根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息，獲取人體多點(diǎn)定位信息。在該步驟中，所述多點(diǎn)傳感器為模塊化的微型傳感器，由加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)等裝置組成的慣性傳感器，對測量對象的空間位置實(shí)時(shí)檢測，所述多點(diǎn)傳感器可以感應(yīng)繞空間軸的旋轉(zhuǎn)，通過相應(yīng)的算法來計(jì)算姿態(tài)、速度、運(yùn)動(dòng)加速度等參數(shù)，從而獲得人體動(dòng)作上多點(diǎn)的角速度、加速度以及方位等運(yùn)動(dòng)信息。具體的，所述加速計(jì)可以檢測所述傳感器受到的加速度的大小和方向，通過測量組件在某個(gè)軸向的受力情況來得到結(jié)果，表現(xiàn)形式為軸向的加速度大小和方向(XYZ)；所述陀螺儀通過測量三維坐標(biāo)系內(nèi)陀螺轉(zhuǎn)子的垂直軸與設(shè)備之間的夾角，并計(jì)算角速度，通過夾角和角速度來判別所述傳感器在三維空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，包括：根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息，獲取人體多點(diǎn)定位信息：基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，包括：根據(jù)人體動(dòng)作上的多點(diǎn)傳感器檢測到的運(yùn)動(dòng)信息，獲取人體多點(diǎn)定位信息：基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息。2.如權(quán)利要求1所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，多點(diǎn)傳感器按照如下方式布置：沿人體單只手臂的延伸方向布置六個(gè)傳感器，其中，手掌布置兩個(gè)傳感器，前臂布置一個(gè)傳感器，手肘布置一個(gè)傳感器，大臂布置一個(gè)傳感器，靠近肩膀的位置布置一個(gè)傳感器。3.如權(quán)利要求2所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，前臂上的傳感器與手肘上的傳感器的連線與前臂的中軸線的夾角為0～5°。4.如權(quán)利要求3所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，大臂上的傳感器與靠近肩膀的位置上的傳感器的連線與大臂的中軸線的夾角為7°～12°。5.如權(quán)利要求1所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)信息包括：人體動(dòng)作上多點(diǎn)的角速度、加速度及方位信息。6.如權(quán)利要求1所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，所述獲取人體多點(diǎn)定位信息包括：根據(jù)傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息對所述運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行校準(zhǔn)以獲取所述多點(diǎn)定位信息。7.如權(quán)利要求6所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，采用互補(bǔ)濾波的方式根據(jù)傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息對所述運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行校準(zhǔn)，其中，所述傳感器在人體動(dòng)作上的位置信息包括人體對應(yīng)位置的俯仰角θ、橫滾角γ以及動(dòng)態(tài)加速度f，通過以下公式獲得的互補(bǔ)濾波的時(shí)間常數(shù)τ：若俯仰角θ、橫滾角γ均在[0.4π，0.6π]U[-0.4π，-0.6π]區(qū)間內(nèi)，則其中τ0為恒定的時(shí)間常數(shù)，g為重力加速度，k為常數(shù)；若俯仰角θ、橫滾角γ均不在[0.4π，0.6π]∪[-0.4π，-0.6π]區(qū)間內(nèi)，則τ＝τ0。8.如權(quán)利要求1所述的姿態(tài)動(dòng)態(tài)捕捉方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息具有若干種，所述基于所述多點(diǎn)定位信息及標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息得到當(dāng)前人體動(dòng)作信息包括：輸出所述標(biāo)準(zhǔn)人體動(dòng)作信息上確定的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息；將當(dāng)前人體多點(diǎn)定位信息與確定的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信息進(jìn)行比較并取一致比例最高的標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)定位信...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐志，邱春麟，
申請(專利權(quán))人：蘇州創(chuàng)捷傳媒展覽股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32