一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感監(jiān)測方法與裝置制造方法
【專利摘要】發(fā)明公開了一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法和裝置。檢測在計算機控制下進行，裝置中有多組人體傳感器裝置，每組均有三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器，安裝在人體的不同部位。通過建立三維空間參考坐標系、人體三維空間坐標系、傳感器集成電路三維坐標系以及傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角，確定立正狀態(tài)下頭頂以及人體各關節(jié)的坐標點，計算校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角進而計算頭頂和人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標并確定人體三維姿態(tài)。根據(jù)三軸陀螺儀傳感器和三軸加速度傳感器的輸出初始值和任意姿態(tài)下輸出測量值計算肢體的運動方向和運動路徑。本發(fā)明不受監(jiān)視區(qū)域限制，不需體外連線、監(jiān)測點多、人體姿態(tài)測量精確、實時。
【專利說明】一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感監(jiān)測方法與裝置
一、【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能檢測系統(tǒng)范疇，特別是人體姿態(tài)的檢測，具體是一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法與裝置。
二、【背景技術】
[0002]在運動訓練中或一些特殊疾病如癲癇的診斷、治療中需要對人體在日常行為中的姿態(tài)進行監(jiān)測與檢測。檢測裝置或儀器已經(jīng)越來越多的運用到訓練或臨床診斷，專利號200910028156.X的中國專利《微型多功能人體姿態(tài)智能檢測儀及檢測方法》公布了一種微型多功能人體姿態(tài)智能檢測儀及檢測方法，利用了加速度計作為姿態(tài)傳感器，為需要受檢者提供部分運動狀態(tài)下的運動參數(shù)，運動狀態(tài)主要包括跑步、急速行走、跳躍等，提供參數(shù)包括跑步或行走頻率、運動速度、跳躍高度和距離、初始起跳角度和速度。但是沒有計算人體的詳細三維姿態(tài)。專利號200810117914.0的中國專利《基于人體姿態(tài)識別的互動娛樂系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法》，公布了一種基于人體姿態(tài)識別的互動娛樂系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，通過智能視頻分析技術實現(xiàn)人體姿態(tài)參數(shù)提取。但是視頻姿態(tài)計算受區(qū)域限制，只能用于所接攝像機拍攝范圍。專利號200820080700.6中國專利《一種電磁式人體姿態(tài)采集系統(tǒng)》公布了一種電磁式人體姿態(tài)采集系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)復雜，連線多，使用起來很麻煩。專利號201310270130.2的中國專利《基于ZigBee和三軸加速度傳感器的人體姿態(tài)檢測系統(tǒng)以及方法》雖然給出了人體姿態(tài)檢測方法，但本發(fā)明只檢測跌倒，檢測內容有限，還不能適應當前運動或疾病診斷的需要。
三、
【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，設計一種記錄人體三維姿態(tài)傳感檢測的方法和裝置。本發(fā)明的方法不用視頻檢測、不需要體外連線同時可完成多個記錄點的檢測，檢測效果更好、更精確。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣達到的:利用人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測裝置在計算機控制下進行檢測，檢測裝置中有多組人體傳感器裝置，每組人體傳感裝置中有三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器三種不同的傳感器，人體三維傳感裝置安裝在人體的不同部位。
[0005]檢測過程是:建立三維空間參考坐標系，以三維空間參考坐標系為基礎建立人體三維空間坐標系、傳感器集成電路三維坐標系以及傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角。以頭頂和人體各關節(jié)為人體姿態(tài)定位點，測量人體頭頂以及各關節(jié)間的間距，確定立正狀態(tài)下頭頂以及人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標點。在人體不同部位安裝人體三維傳感裝置，在立正狀態(tài)向正北站立下測量人體三維傳感裝置三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器輸出校準值，人體任意姿態(tài)下測量得到人體三維傳感裝置中三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器的輸出測量值。根據(jù)輸出校準值和任意姿態(tài)下輸出測量值，計算人體三維傳感裝置校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角。根據(jù)人體三維傳感裝置校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角計算頭頂和人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標，根據(jù)頭頂和人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標確定人體三維姿態(tài)；根據(jù)人體三維傳感裝置中三軸陀螺儀傳感器和三軸加速度傳感器的輸出初始值和任意姿態(tài)下輸出測量值計算肢體的運動方向和運動路徑，綜合人體三維姿態(tài)、肢體運動方向、肢體運動路徑，確定人體行為狀態(tài)。
[0006]所述建立三維空間參考坐標系，以三維空間參考坐標系為基礎建立人體三維空間坐標系、傳感器集成電路三維坐標系以及傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角；以頭頂和人體各關節(jié)為人體姿態(tài)定位點，測量人體頭頂以及各關節(jié)間的間距，確定立正狀態(tài)下頭頂以及人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標點的步驟是:
[0007]先建立三維空間參考坐標系，坐標系中，OX軸指向北，OY軸指向東，OZ軸指向地；
[0008]再建立傳感器集成電路坐標系，坐標系中，OXb軸沿傳感器集成電路的縱軸指向前，OYb軸沿傳感器集成電路橫軸指向右側，OZb軸根據(jù)右手法則確定；三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器采用相同的傳感器集成電路坐標系。
[0009]然后確定傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角:包括面向角、側傾角、前傾角，
[0010]面向角:傳感器集成電路縱軸OXb軸在水平面的投影與地磁北之間的夾角，面向角用V表示；
[0011]側傾角:傳感器集成電路橫軸OYb方向與水平面之間所形成的夾角，側傾角用表不;
[0012]前傾角:傳感器集成電路縱軸OXb軸方向與水平面之間所形成的夾角，前傾角用0表示。
[0013]根據(jù)姿態(tài)角確定傳感器集成電路相對參考坐標系的姿態(tài)角計算公式:設三軸磁力傳感器采集數(shù)據(jù)為[Mx, My, Mz],三軸加速傳感器的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)為[Gx，Gy，Gz],則傳感器集成電路相對參考坐標系的姿態(tài)角為:
[0014]
【權利要求】
1.一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于:利用人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測裝置在計算機控制下進行檢測，檢測裝置中有多組人體傳感器裝置，每組人體傳感裝置中有三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器三種不同的傳感器，人體三維傳感裝置安裝在人體的不同部位；檢測過程是: 建立三維空間參考坐標系，以三維空間參考坐標系為基礎建立人體三維空間坐標系、傳感器集成電路三維坐標系以及傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角；以頭頂和人體各關節(jié)為人體姿態(tài)定位點，測量人體頭頂以及各關節(jié)間的間距，確定立正狀態(tài)下頭頂以及人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標點；在人體不同部位安裝人體三維傳感裝置，在立正狀態(tài)向正北站立下測量人體三維傳感裝置三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器輸出校準值；人體任意姿態(tài)下測量得到人體三維傳感裝置中三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器的輸出測量值;根據(jù)輸出校準值和任意姿態(tài)下輸出測量值，計算人體三維傳感裝置校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角，根據(jù)人體三維傳感裝置校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角計算頭頂和人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標，根據(jù)頭頂和人體各關節(jié)在人體三維空間坐標系中的坐標確定人體三維姿態(tài)；根據(jù)人體三維傳感裝置中三軸陀螺儀傳感器和三軸加速度傳感器的輸出初始值和任意姿態(tài)下輸出測量值計算肢體的運動方向和運動路徑，綜合人體三維姿態(tài)、肢體運動方向、肢體運動路徑，確定人體行為狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于: 所述建立三維空間參考坐標系，以三維空間參考坐標系為基礎建立人體三維空間坐標系、傳感器集成電路三維坐標系以及傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角；以頭頂和人體各關節(jié)為人體姿態(tài)定位點，測量人體頭頂以及各關節(jié)間的間距，確定立正狀態(tài)下頭頂以及人體各關節(jié)在 人體三維空間坐標系中的坐標點的步驟是: 先建立三維空間參考坐標系，坐標系中，OX軸指向北，OY軸指向東，OZ軸指向地； 再建立傳感器集成電路坐標系，坐標系中，OXb軸沿傳感器集成電路的縱軸指向前，OYb軸沿傳感器集成電路橫軸指向右側，OZb軸根據(jù)右手法則確定；三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器采用相同的傳感器集成電路坐標系。 然后確定傳感器集成電路對三維參考坐標系的姿態(tài)角:包括面向角、側傾角、前傾角；面向角:傳感器集成電路縱軸OXb軸在水平面的投影與地磁北之間的夾角，面向角用￥表示； 側傾角:傳感器集成電路橫軸OYb方向與水平面之間所形成的夾角，側傾角用表示； 前傾角:傳感器集成電路縱軸OXb軸方向與水平面之間所形成的夾角，前傾角用0表示； 根據(jù)姿態(tài)角確定傳感器集成電路相對參考坐標系的姿態(tài)角計算公式:設三軸磁力傳感器采集數(shù)據(jù)為[Mx, My, Mz],三軸加速傳感器的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)為[Gx, Gy, Gz],則傳感器集成電路相對參考坐標系的姿態(tài)角為: 前傾角:Q =arcsin (-Gx)
側傾角:cC^arcsin (Gy/cos 0 ).,“/V/xcos 沒十/V/zsin <9 而向
3.如權利要求1所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于:所述人體三維傳感器和安裝部位如下:頭部傳感裝置安裝在頭部；軀干傳感裝置安裝在胸部或背部；左上臂傳感裝置安裝在左上臂上；右上臂傳感裝置安裝在右上臂上；左前臂傳感裝置安裝在左前臂上；右前臂傳感裝置安裝在右前臂上；左手傳感裝置安裝在左手上；右手傳感裝置安裝在右手上；左大腿傳感裝置安裝在左大腿上；右大腿傳感裝置安裝在右大腿上；左小腿傳感裝置安裝在左小腿上；右小腿傳感裝置安裝在右小腿上；左腳傳感裝置安裝在左腳上；右腳傳感裝置安裝在右腳上； 頭部傳感裝置、左腳傳感裝置、右腳傳感裝置與水平面平行安裝， 軀干傳感裝置、左上臂傳感裝置、右上臂傳感裝置、左前臂傳感裝置、右前臂傳感裝置、左手傳感裝置、右手傳感裝置、左大腿傳感裝置、右大腿傳感裝置、左小腿傳感裝置、右小腿傳感裝置與水平面垂直安裝。
4.如權利要求1所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于: 所述通過在立正狀態(tài)向正北站立下測量人體三維傳感裝置三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器輸出校準值，人體任意姿態(tài)下測量得到人體三維傳感裝置中三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器和輸出測量值，根據(jù)輸出校準值和任意姿態(tài)下輸出測量值，計算人體三維傳感裝置校準姿態(tài)角和測量姿態(tài)角步驟是: 人面向北，雙腳并攏，靜止直立，分別記錄傳感器裝置中三軸磁力傳感器、三軸加速傳感器輸出值，計算傳感器裝置的校準姿態(tài)角:包括校準前傾角、校準側傾角、校準面向角； 在人體任意姿態(tài)下，分別記錄傳感器集成電路中三軸磁力傳感器、三軸加速傳感器的輸出值，計算傳感器裝置在測量時刻的測量姿態(tài)角:包括測量前傾角、測量側傾角、測量面向角。
5.如權利要求4所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于:分別計算各傳感器裝置人體任意姿態(tài)的修正姿態(tài)角: 頭部傳感裝置的姿態(tài)角反映線段OA的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到頭部傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VAj,校準側傾角為OAj，校準前傾角為0Aj ;在測量時刻計算得到的頭部傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VAc,測量側傾角為0>Ac，測量前傾角為QAc ;修正后的頭部傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VA= nr Ac-1l/Aj，修正側傾角為 ^A=(DAc-O)Aj,修正前傾角為 0 A= 0 Ac- 0 Aj ； 軀干傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段OM的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到軀干傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VOMj,校準側傾角為DOMj，校準前傾角為0OMj;在測量時刻根據(jù)計算得到的軀干傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為vOMc，測量側傾角為OOMc，測量前傾角為0 OMc ;修正后的軀干傳感裝置的姿態(tài)角分別為；修正面向角為￥ OM= ￥ OMc- ￥ OMj，修正側傾角為① OM= 0) OMc-OMj，修正前傾角為 9 OM= 0 OMc- 0 OMj ；左上臂傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段BlCl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左上臂傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VBClj,校準側傾角為0>BClj，校準前傾角為0BClj;在測量時刻根據(jù)計算得到的左上臂傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為U/BClc，測量側傾角為OBClc，測量前傾角為0 BClc ;修正后的左上臂傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VBCl= VBClc-vBClj，修正側傾角為a>BCl=a>BClc-0)BClj，修正前傾角為0BCl= 9BClc-9BClj ； 右上臂傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段B2C2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右上臂傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為vBC2j，校準側傾角為OBC2j，校準前傾角為0BC2j ；在測量時刻根據(jù)計算得到的右上臂傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VBC2C，測量側傾角為OBC2C，測量前傾角為0BC2c ;修正后的右上臂傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為vBC2=vBC2c-vBC2j，修正側傾角為a>BC2=a>BC2c-a)BC2j，修正前傾角為0BC2=9BC2c-9BC2j ； 左前臂傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段ClDl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左前臂傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VCDl j，校準側傾角為OCDl j，校準前傾角為0CDlj ；在測量時刻根據(jù)計算得到的左前臂傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為U/CDlc，測量側傾角為OCDlc，測量前傾角為0 CDlc ;修正后的左前臂傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為V⑶I=V⑶Ic-V⑶lj，修正側傾角為①⑶l=d^Dlc-0)⑶lj，修正前傾角為0CDl= 9CDlc-9CDlj ； 右前臂傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段C2D2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右前臂傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為￥CD2j，校準側傾角為OCD2j，校準前傾角為0CD2j ；在測量時刻根據(jù)計算得到的右前臂傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VCD2C，測量側傾角為OCD2C，測量前傾角為0 CD2c ;修正后的右前臂傳感裝置的姿態(tài)角分別為；修正面向角為V⑶2= V⑶2c-V⑶2j，修正側傾角為0)⑶2=0)⑶2c-0>⑶2j，修正前傾角為0 CD2= 9 CD2c- 9 CD2j ； 左手傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段DlEl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左手傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VDElj,校準側傾角為ODElj，校準前傾角為0DElj;在測量時刻根據(jù)計算得到的左手傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為U/DElc，測量側傾角為ODElc，測量前傾角為0 DElc ;修正后的左手傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VDEl= VDElc-vDElj，修正側傾角為0>DEl=0)DElc-a)DElj，修正前傾角為0DEl=9DElc-9DElj ；右手傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段D2E2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右手傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為vDE2j，校準側傾角為0>DE2j，校準前傾角為0DE2j;在測量時刻根據(jù)計算得到的右手傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VDE2C，測量側傾角為ODE2c，測量前傾角為0DE2c ;修正后的右手傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為vDE2=vDE2c-vDE2j，修正側傾角為a>DE2=a>DE2c-a)DE2j，修正前傾角為0DE2=9DE2c-9DE2j ； 左大腿傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段FlGl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左大腿傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VFGl j，校準側傾角為(DFG1 j，校準前傾角為0FGlj;在測量時刻根據(jù)計算得到的左大腿傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為U/FGlc，測量側傾角為OFGlc，測量前傾角為0 FGlc ;修正后的左大腿傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VFGl= VFGlc-VFGl j，修正側傾角為a>FGl=a>FGlc-0)FGlj，修正前傾角為0FGl=9FGlc-9FGlj ； 右大腿傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段F2G2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右大腿傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為vFG2j，校準側傾角為OFG2j，校準前傾角為0FG2j ；在測量時刻根據(jù)計算得到的右大腿傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VFG2C，測量側傾角為OFG2C，測量前傾角為0FG2c ;修正后的右大腿傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為vFG2=vFG2c-vFG2j，修正側傾角為a>FG2=a>FG2c-a)FG2j，修正前傾角為0FG2= 9FG2c-9FG2j ； 左小腿傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段GlHl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左小腿傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VGHl j，校準側傾角為OGHl j，校準前傾角為0GHlj ；在測量時刻根據(jù)計算得到的左小腿傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為U/GHlc，測量側傾角為OGHlc ，測量前傾角為0 GHlc ;修正后的左小腿傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VGHl= VGHlc-vGHlj，修正側傾角為a>GHl=a>GHlc-0)GHlj，修正前傾角為0GHl=9GHlc-9GHlj ； 右小腿傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段G1H2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右小腿傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為vGH2j，校準側傾角為OGH2j，校準前傾角為0GH2j;在測量時刻根據(jù)計算得到的右小腿傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VGH2C，測量側傾角為OGH2C，測量前傾角為0GH2c ;修正后的右小腿傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為vGH2=vGH2c-vGH2j，修正側傾角為a>GH2=a>GH2c-a)GH2j，修正前傾角為0GH2=9GH2c-9GH2j ； 左腳傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段HlIl的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到左腳傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為VHIlj,校準側傾角為OHIlj，校準前傾角為0HIlj;在測量時刻根據(jù)計算得到的左腳傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VHIlc,測量側傾角為OHIlc，測量前傾角為0HIlc ;修正后的左腳傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為VHIl= VHIlc-vHIlj，修正側傾角為0>HIl=0)HIlc-a)HIlj，修正前傾角為0HI1=0 HIlc- 9 HIlj ； 右腳傳感裝置的姿態(tài)角反映了線段H2I2的姿態(tài)，校準時根據(jù)計算得到右腳傳感裝置校準姿態(tài)角為:校準面向角為vHI2j，校準側傾角為OHI2j，校準前傾角為0HI2j;在測量時刻根據(jù)計算得到的右腳傳感裝置測量姿態(tài)角為:測量面向角為VHI2C，測量側傾角為①HI2c，測量前傾角為eHI2c ;修正后的右腳傳感裝置的姿態(tài)角分別為:修正面向角為vHI2=vHI2c-vHI2j，修正側傾角為①HI2=①HI2c-①HI2j，修正前傾角為0HI2=9HI2c-9HI2j0
6.如權利要求1所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于:根據(jù)各個傳感器的姿態(tài)角得到頭頂和各個關節(jié)點人體三維空間坐標系中的坐標為:
M 點的坐標:Mx=OM ? sin Q OM ? cos ￥0M，My=OM ? sin Q OM ? sin ￥0M，Mz=OM ? cos 9 OM ；BI 坐標:Blx=0B ? cos ① OM ? sin ￥ 0M, Bly=-OB ? cos ① OM ? cos ￥ 0M,Blz=OB ? sin①OM ；
7.如權利要求1所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測方法，其特征在于:所述利用多組人體三維傳感器檢測裝置在計算機控制下進行檢測，其上位機的控制流程是:開始，第一步，給各個傳感器下發(fā)校準指令，第二步，讀取各傳感器在校準狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，第三步，計算各傳感器在校準狀態(tài)下的姿態(tài)角，第四步，讀取各傳感器在任意姿態(tài)的測量狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，第五步，計算各傳感器在任意姿態(tài)的測量姿態(tài)角，第六步，計算人體頭頂和各關節(jié)坐標，第七步，計算肢體運動路徑、運動方向和人體運動路徑、運動方向，第八步，存儲測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)，最后返回第一步； 傳感裝置上的微處理器的處理流程是:開始后，控制無線傳輸模塊接收上位機命令，然后采集傳感器數(shù)據(jù)，再通過無線傳輸模塊將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，循環(huán)往返； 上位機無線通信接口微處理器的工作流程是:開始后，接收上位機命令，控制無線傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，控制無線傳輸模塊接收數(shù)據(jù)，將接收數(shù)據(jù)送給上位機，循環(huán)往返。
8.一種人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測裝置，其特征在于:檢測裝置由上位機、上位機無線通信接口和若干組人體三維傳感裝置構成，每組人體三維傳感裝置均含有三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器三種傳感器，三種傳感器分別與微處理器連接，微處理器上連接有無線通信模塊和存儲器: 若干組人體三維傳感裝置包括頭部傳感裝置(I)、軀干傳感裝置(2)、左上臂傳感裝置(3)、右上臂傳感裝置(4)、左前臂傳感裝置(5)、右前臂傳感裝置(6)、左手傳感裝置(7)、右手傳感裝置(8)、左大腿傳感裝置(9)、右大腿傳感裝置(10)、左小腿傳感裝置(11)、右小腿傳感裝置(12)、左腳傳感裝置(13)和右腳傳感裝置(14)。
9.如權利要求8所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測裝置，其特征在于:所述頭部傳感裝置(I )、左腳傳感裝置(13)和右腳傳感裝置(14)上的傳感器集成電路、微處理器集成電路、存儲器集成電路、無線通信集成電路在同一個印制電路板上，印制電路板為矩形，且印制電路板各邊分別與傳感器集成電路各邊平行或垂直； 軀干傳感裝置(2)、左上臂傳感裝置(3)、右上臂傳感裝置(4)、左前臂傳感裝置(5)、右前臂傳感裝置(6)、左手傳感裝置(7)、右手傳感裝置(8)、左大腿傳感裝置(9)、右大腿傳感裝置(10)、左小腿傳感裝置(11)、右小腿傳感裝置(12)的印制電路板分微處理器印制電路板和傳感器印制電路板，微處理器印制電路板安裝除傳感器集成電路以及其周邊電路外的所有電路，傳感器印制電路板安裝傳感器集成電路以及其周邊電路，微處理器印制電路板和傳感器印制電路板通過接插件連接，接插件連接的電路網(wǎng)絡包括電源、地、中斷引腳以及數(shù)據(jù)通信接口，微處理器印制電路板與傳感器印制電路板垂直安裝，當立正姿勢安裝到人體上時，使得微處理器印制電路板處于豎直方向，傳感器印制電路板處于水平方向，傳感器印制電路板為矩形，且各邊分別與傳感器集成電路各邊平行或垂直。
10.如權利要求8所述的人體三維姿態(tài)和行為狀態(tài)傳感檢測裝置，其特征在于:所述傳感器裝置中三軸磁力傳感器、三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器三種傳感器采用三種傳感器合一的集成電路芯片LM333 D。
【文檔編號】A61B5/11GK103637807SQ201310745414
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】莫思特, 柳銀, 文瀚林, 李碧雄 申請人:四川大學