基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)及方法
【專利摘要】基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)及方法，涉及動(dòng)畫制作的動(dòng)作捕捉技術(shù)。為了解決現(xiàn)有的光學(xué)捕捉系統(tǒng)無法精確還原人體動(dòng)作的問題。系統(tǒng)包括17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)、主控機(jī)和無線收發(fā)器；17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)用于分別一一對(duì)應(yīng)的設(shè)置在人體的骨骼上劃分的17個(gè)信息捕捉節(jié)點(diǎn)上用于測(cè)量人體不同位置點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，并通過無線方式與無線收發(fā)器通信，無線收發(fā)器與主控機(jī)相連，無線收發(fā)器用于接收所有慣性傳感節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給主控機(jī)進(jìn)行處理，無線收發(fā)器還用于將主控機(jī)所發(fā)出的控制命令發(fā)送給所有的或指定的慣性傳感節(jié)點(diǎn)。采用分布補(bǔ)償模式和統(tǒng)一控制模式兩種方法控制17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到準(zhǔn)確地還原人體的動(dòng)作。
【專利說明】基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)及方法，涉及動(dòng)畫制作的動(dòng)作 捕捉技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)作捕捉技術(shù)的出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)70年代，迪斯尼公司曾試圖通過捕捉演 員的動(dòng)作以改進(jìn)動(dòng)畫制作效果。當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)剛開始應(yīng)用于動(dòng)畫制作時(shí)，紐約計(jì)算機(jī)圖形 技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的Rebecca Allen就設(shè)計(jì)了一種光學(xué)裝置，將演員的表演姿勢(shì)投射在計(jì)算機(jī)屏 幕上，作為動(dòng)畫制作的參考。
[0003] 幾十年過去了，動(dòng)作捕捉系統(tǒng)最常見的類型依然是光學(xué)捕捉系統(tǒng)。光學(xué)動(dòng)作捕捉 系統(tǒng)使用6-8個(gè)相機(jī)環(huán)繞表演場(chǎng)地?cái)[列，這些相機(jī)的視野重疊區(qū)域就是表演者的范圍，通 過在身體關(guān)鍵部位進(jìn)行標(biāo)注進(jìn)行識(shí)別。光學(xué)式系統(tǒng)成本高昂，且對(duì)光線要求非常高，在工作 時(shí)必須人為制造出特定的光線環(huán)境，即便如何標(biāo)注部位也經(jīng)常被人體自身其他部位遮擋， 導(dǎo)致無法還原精確的人體動(dòng)作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有 的光學(xué)捕捉系統(tǒng)無法精確還原人體動(dòng)作的問題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0006] 技術(shù)方案一：一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于完成動(dòng) 作捕捉過程的主體部分和用于動(dòng)作捕捉過程中輔助工作的輔助部件；主體部分包括17個(gè) 慣性傳感節(jié)點(diǎn)、主控機(jī)和無線收發(fā)器；輔助部分包括傳感器節(jié)點(diǎn)充電器；17個(gè)慣性傳感節(jié) 點(diǎn)用于分別一一對(duì)應(yīng)的設(shè)置在人體的骨骼上劃分的17 (根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)分解模型）個(gè)信息捕 捉節(jié)點(diǎn)上，17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)用于分別測(cè)量人體不同位置點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況；17個(gè)慣性傳感節(jié) 點(diǎn)通過無線方式與無線收發(fā)器通信，無線收發(fā)器與主控機(jī)相連，無線收發(fā)器用于接收所有 慣性傳感節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給主控機(jī)進(jìn)行處理，無線收發(fā)器還用于將主控 機(jī)所發(fā)出的控制命令發(fā)送給所有的或指定的慣性傳感節(jié)點(diǎn)；傳感節(jié)點(diǎn)充電器用于為17個(gè) 慣性傳感節(jié)點(diǎn)充電。
[0007] 所述輔助部分還包括捕捉用表演服及傳感節(jié)點(diǎn)固定綁帶；所述捕捉用表演服為根 據(jù)人體運(yùn)動(dòng)分解模型定制的表演服裝，所述捕捉用表演服上分別標(biāo)記有17個(gè)慣性傳感節(jié) 點(diǎn)的位置；所述傳感節(jié)點(diǎn)固定綁帶用于輔助固定慣性傳感節(jié)點(diǎn)。
[0008] 每個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集控制器、無線收發(fā)控制器、電池和充 電電路及接口；傳感器模塊中包含用于采集運(yùn)動(dòng)參數(shù)的三種傳感器：三軸加速度計(jì)，用于 測(cè)量局部坐標(biāo)下X軸向加速度、y軸向加速度、Z軸向加速度；三軸陀螺儀，用于測(cè)量局部坐 標(biāo)下繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；三軸磁力計(jì)，用于測(cè)量局部 坐標(biāo)下X軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、y軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、z軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度；數(shù)據(jù)采集控制器用于控制傳感 器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、數(shù)據(jù)融合處理得到測(cè)量節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并 將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送給無線收發(fā)控制器；無線收發(fā)控制器用于控制各個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù) 據(jù)與主控機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；電池和充電電路及接口；電池通過充電電路及接口為傳感器 模塊、數(shù)據(jù)采集控制器和無線收發(fā)控制器供電。
[0009] 每個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)還包括輔助電路，所述輔助電路包括晶振電路、傳感器模塊的 電源供電電路、數(shù)據(jù)采集控制器的電源供電電路、無線收發(fā)控制器的電源供電電路以及數(shù) 據(jù)采集控制器、傳感器模塊、無線收發(fā)控制器的接口電路。
[0010] 所述無線收發(fā)器包括無線控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、PA功放電路、全向天線、USB 控制模塊及接口、以太網(wǎng)控制模塊及接口和供電電路及電源接口，
[0011] 所述供電電路及電源接口用于進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓、濾波、去耦，為無線控制模塊、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、PA功放電路、全向天線、USB控制模塊及接口、以太網(wǎng)控制模塊提供所需要 的電源電壓或參考電壓；
[0012] 所述USB控制模塊及接口和以太網(wǎng)控制模塊及接口，用于為無線收發(fā)器提供USB 和Ethernet兩種與所述主控機(jī)連接的方式供用戶選擇，用于實(shí)現(xiàn)兩種接口的物理層和鏈 路層的控制工作，完成主控機(jī)應(yīng)用數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間的傳輸；
[0013] 所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于控制無線控制模塊與USB控制模塊或以太網(wǎng)控制模塊之 間傳輸數(shù)據(jù)的緩沖與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；
[0014] 所述無線控制模塊與慣性傳感節(jié)點(diǎn)所用無線通信方法保持一致，用于完成物理上 無線信號(hào)與有線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，接收傳感器模塊發(fā)送的無線信號(hào)，將主控機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成無線信號(hào)輻射出去；
[0015] PA功放電路用于完成無線控制模塊輸出信號(hào)的功率放大，同時(shí)使用全向天線均勻 輻射/接收無線信號(hào)。
[0016] 技術(shù)方案二：一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉方法，所述方法用于控制17個(gè)慣 性傳感節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到準(zhǔn)確地還原人體的動(dòng)作；所述方法為分布 補(bǔ)償模式，在分布補(bǔ)償模式下，已知采集數(shù)據(jù)的總時(shí)長(zhǎng)，17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)依然按照各自的 時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上傳；主控機(jī)在得到數(shù)據(jù)后，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的總時(shí)長(zhǎng)和各節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的 差異對(duì)傳感器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值補(bǔ)償處理，得到同一時(shí)間點(diǎn)上17個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；其 實(shí)現(xiàn)過程為：
[0017] 步驟一、每個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和上傳：
[0018] 步驟一（1)、節(jié)點(diǎn)通電啟動(dòng)后，首先初始化計(jì)時(shí)器；
[0019] 步驟一（2)、讀取傳感器數(shù)據(jù)、計(jì)時(shí)器數(shù)據(jù)，計(jì)算本次傳感器采集數(shù)據(jù)距上次采集 的時(shí)間間隔；
[0020] 步驟一（3)、對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，濾除毛刺以得到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及磁場(chǎng) 參數(shù)；
[0021] 步驟一（4)、根據(jù)時(shí)間間隔對(duì)3個(gè)傳感器（三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力 計(jì)）測(cè)量得到的9個(gè)數(shù)據(jù)（X軸向加速度、y軸向加速度、z軸向加速度、X軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、 y軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、z軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速 度）進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，分別得到局部坐標(biāo)下X軸、y軸、z軸上的位移數(shù)據(jù)以及自身局部坐 標(biāo)下的四元數(shù)或歐拉角；
[0022] 步驟一（5)、判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間間隔：若達(dá)到，上傳數(shù)據(jù)后跳轉(zhuǎn)到步驟 一（2);若未達(dá)到，直接跳轉(zhuǎn)至步驟一（2)繼續(xù)進(jìn)行慣性數(shù)據(jù)的采樣和動(dòng)作推斷；
[0023] 步驟二、對(duì)上述以各自的時(shí)鐘進(jìn)行采集的每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到同一時(shí)間點(diǎn) 上的數(shù)據(jù)，過程如下：
[0024] 步驟二（1)、輸入總的采集時(shí)長(zhǎng)；
[0025] 步驟二（2)、主控機(jī)從17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)分別接收一次數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟二（3)、主控機(jī)根據(jù)插值補(bǔ)償算法，對(duì)17個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)重新計(jì)算插值得到同 一時(shí)間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；
[0027] 步驟二（4)、將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給后續(xù)應(yīng)用；
[0028] 步驟二（5)、判斷是否已經(jīng)達(dá)到總的采集時(shí)長(zhǎng)，若未達(dá)到則跳轉(zhuǎn)到第2步，直至達(dá) 到總的采集時(shí)長(zhǎng)。
[0029] 所述插值補(bǔ)償?shù)倪^程包括
[0030] A、參數(shù)計(jì)算過程：參數(shù)計(jì)算過程通常在出廠完成或在動(dòng)作捕捉前完成：
[0031] A1、對(duì)17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)按晶振從慢到快的順序進(jìn)行排序、編號(hào)分別記為化^… ,n17；
[0032] 八2、取&的時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，計(jì)時(shí)k分鐘，獲得17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的計(jì)數(shù)： U - k), T2 k, T3 k, ···, T17 k
[0033] A3、多次測(cè)量求平均值，得到LhAXUp…，^?.,α
[0034] Α4、計(jì)算得到補(bǔ)償參嬰

【權(quán)利要求】
1. 一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于完成動(dòng)作 捕捉過程的主體部分和用于動(dòng)作捕捉過程中輔助工作的輔助部件；主體部分包括17個(gè)慣 性傳感節(jié)點(diǎn)、主控機(jī)和無線收發(fā)器；輔助部分包括傳感器節(jié)點(diǎn)充電器；17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn) 用于分別一一對(duì)應(yīng)的設(shè)置在人體的骨骼上劃分的17個(gè)信息捕捉節(jié)點(diǎn)上，17個(gè)慣性傳感節(jié) 點(diǎn)用于分別測(cè)量人體不同位置點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況；17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)通過無線方式與無線收 發(fā)器通信，無線收發(fā)器與主控機(jī)相連，無線收發(fā)器用于接收所有慣性傳感節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù) 據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給主控機(jī)進(jìn)行處理，無線收發(fā)器還用于將主控機(jī)所發(fā)出的控制命令發(fā)送 給所有的或指定的慣性傳感節(jié)點(diǎn)；傳感節(jié)點(diǎn)充電器用于為17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述 輔助部分還包括捕捉用表演服及傳感節(jié)點(diǎn)固定綁帶；所述捕捉用表演服為根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)分 解模型定制的表演服裝，所述捕捉用表演服上分別標(biāo)記有17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)的位置；所述 傳感節(jié)點(diǎn)固定綁帶用于輔助固定慣性傳感節(jié)點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè) 慣性傳感節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集控制器、無線收發(fā)控制器、電池和充電電路及接 口；傳感器模塊中包含用于采集運(yùn)動(dòng)參數(shù)的三種傳感器：三軸加速度計(jì)，用于測(cè)量局部坐 標(biāo)下X軸向加速度、y軸向加速度、z軸向加速度；三軸陀螺儀，用于測(cè)量局部坐標(biāo)下繞X軸 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；三軸磁力計(jì)，用于測(cè)量局部坐標(biāo)下X軸 向磁場(chǎng)強(qiáng)度、y軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、z軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度；數(shù)據(jù)采集控制器用于控制傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù) 采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、數(shù)據(jù)融合處理得到測(cè)量節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù) 傳送給無線收發(fā)控制器；無線收發(fā)控制器用于控制各個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與主控機(jī) 之間的數(shù)據(jù)傳輸；電池和充電電路及接口；電池通過充電電路及接口為傳感器模塊、數(shù)據(jù) 采集控制器和無線收發(fā)控制器供電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè) 慣性傳感節(jié)點(diǎn)還包括輔助電路，所述輔助電路包括晶振電路、傳感器模塊的電源供電電路、 數(shù)據(jù)采集控制器的電源供電電路、無線收發(fā)控制器的電源供電電路以及數(shù)據(jù)采集控制器、 傳感器模塊、無線收發(fā)控制器的接口電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其征征在 于，所述無線收發(fā)器包括無線控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、PA功放電路、全向天線、USB控制模 塊及接口、以太網(wǎng)控制模塊及接口和供電電路及電源接口， 所述供電電路及電源接口用于進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓、濾波、去耦，為無線控制模塊、數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換模塊、PA功放電路、全向天線、USB控制模塊及接口、以太網(wǎng)控制模塊提供所需要的電 源電壓或參考電壓； 所述USB控制模塊及接口和以太網(wǎng)控制模塊及接口，用于為無線收發(fā)器提供USB和Ethernet兩種與所述主控機(jī)連接的方式供用戶選擇，用于實(shí)現(xiàn)兩種接口的物理層和鏈路層 的控制工作，完成主控機(jī)應(yīng)用數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間的傳輸； 所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于控制無線控制模塊與USB控制模塊或以太網(wǎng)控制模塊之間傳 輸數(shù)據(jù)的緩沖與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換； 所述無線控制模塊與慣性傳感節(jié)點(diǎn)所用無線通信方法保持一致，用于完成物理上無線 信號(hào)與有線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，接收傳感器模塊發(fā)送的無線信號(hào)，將主控機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無 線信號(hào)輻射出去； PA功放電路用于完成無線控制模塊輸出信號(hào)的功率放大，同時(shí)使用全向天線均勻輻射 /接收無線信號(hào)。
6. -種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉方法，所述方法用于控制17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)在 同一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到準(zhǔn)確地還原人體的動(dòng)作；其特征在于，所述方法為分布補(bǔ) 償模式，在分布補(bǔ)償模式下，已知采集數(shù)據(jù)的總時(shí)長(zhǎng)，17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)依然按照各自的時(shí) 鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上傳；主控機(jī)在得到數(shù)據(jù)后，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的總時(shí)長(zhǎng)和各節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的差 異對(duì)傳感器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值補(bǔ)償處理，得到同一時(shí)間點(diǎn)上17個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；其實(shí) 現(xiàn)過程為： 步驟一、每個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和上傳： 步驟一（1)、節(jié)點(diǎn)通電啟動(dòng)后，首先初始化計(jì)時(shí)器； 步驟一（2)、讀取傳感器數(shù)據(jù)、計(jì)時(shí)器數(shù)據(jù)，計(jì)算本次傳感器采集數(shù)據(jù)距上次采集的時(shí) 間間隔； 步驟一（3)、對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，濾除毛刺以得到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及磁場(chǎng)參 數(shù)； 步驟一（4)、根據(jù)時(shí)間間隔對(duì)三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)測(cè)量得到的9個(gè) 數(shù)據(jù)：x軸向加速度、y軸向加速度、z軸向加速度、X軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、y軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度、z軸向 磁場(chǎng)強(qiáng)度、繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，分 別得到局部坐標(biāo)下X軸、y軸、z軸上的位移數(shù)據(jù)以及自身局部坐標(biāo)下的四元數(shù)或歐拉角； 步驟一（5)、判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間間隔：若達(dá)到，上傳數(shù)據(jù)后跳轉(zhuǎn)到步驟一 (2);若未達(dá)到，直接跳轉(zhuǎn)至步驟一（2)繼續(xù)進(jìn)行慣性數(shù)據(jù)的采樣和動(dòng)作推斷； 步驟二、對(duì)上述以各自的時(shí)鐘進(jìn)行采集的每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到同一時(shí)間點(diǎn)上的 數(shù)據(jù)，過程如下： 步驟二（1)、輸入總的采集時(shí)長(zhǎng)； 步驟二（2)、主控機(jī)從17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)分別接收一次數(shù)據(jù)； 步驟二（3)、主控機(jī)根據(jù)插值補(bǔ)償算法，對(duì)17個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)重新計(jì)算插值得到同一時(shí) 間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)； 步驟二（4)、將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給后續(xù)應(yīng)用； 步驟二（5)、判斷是否已經(jīng)達(dá)到總的采集時(shí)長(zhǎng)，若未達(dá)到則跳轉(zhuǎn)到第2步，直至達(dá)到總 的采集時(shí)長(zhǎng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于：所述 插值補(bǔ)償?shù)倪^程包括 A、參數(shù)計(jì)算過程：參數(shù)計(jì)算過程通常在出廠完成或在動(dòng)作捕捉前完成： A1、對(duì)17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)按晶振從慢到快的順序進(jìn)行排序、編號(hào)分別記為N1,N2，…，N17 ; 八2、取N1的時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，計(jì)時(shí)k分鐘，獲得17個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的計(jì)數(shù)：^ =k)，T2. k，T3. k，…，T17.k A3、多次測(cè)量求平均值，得到t(=A)，匕,匕.,… A4、計(jì)算得到補(bǔ)償參數(shù)丨,/、，/':vA =A/7:vA.，… A5、對(duì)于k= 1，2,…，60分別重復(fù)上述3個(gè)步驟； B、插值補(bǔ)償過程： Bl、依然取N1的時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘； B2、數(shù)據(jù)采集總時(shí)長(zhǎng)為n分； B3、對(duì)于第m個(gè)節(jié)點(diǎn)Nm，收取到的第1個(gè)數(shù)據(jù)記為Dm.i，轉(zhuǎn)換成N1參考時(shí)鐘為IFm.n，以得 到時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)（IFm^DmJ; B4、當(dāng)收到第1個(gè)節(jié)點(diǎn)N1第1個(gè)數(shù)據(jù)D1.i時(shí)，修訂后的數(shù)據(jù)為RD1.i=D1.i;對(duì)于Vw矣1 ,
3 使得（X-I)Fmn彡KxFmn，修訂后的數(shù)據(jù)為dxeN B5、（RD1.i，RD2J，…，RD17J為插值補(bǔ)償后的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
8. -種基于慣性傳感技術(shù)的動(dòng)作捕捉方法，所述方法用于控制17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)在 同一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到準(zhǔn)確地還原人體的動(dòng)作；其特征在于，所述方法采用統(tǒng)一 的時(shí)鐘進(jìn)行控制，以主控機(jī)的時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，在需要采集數(shù)據(jù)的時(shí)刻發(fā)送廣播給17個(gè)慣 性傳感節(jié)點(diǎn)，命令傳感器完成數(shù)據(jù)的采集并上傳；慣性傳感節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合操作及 計(jì)算位移和轉(zhuǎn)動(dòng)由主控機(jī)來完成； 其實(shí)現(xiàn)過程為： 步驟一、啟動(dòng)系統(tǒng)全局的統(tǒng)一計(jì)時(shí)器； 步驟二、踏步等待到達(dá)數(shù)據(jù)采集時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，如果達(dá)到，執(zhí)行步驟三，否則繼續(xù)等待； 步驟三、向17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)送數(shù)據(jù)采集的命令； 步驟四、接收17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)上傳的運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)； 步驟五、根據(jù)時(shí)間間隔分別對(duì)17個(gè)慣性傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，分別得到17組 局部坐標(biāo)下X軸、y軸、z軸上的位移數(shù)據(jù)以及17組自身局部坐標(biāo)下的四元數(shù)或歐拉角； 步驟六、將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給后續(xù)應(yīng)用； 步驟七、返回從步驟二繼續(xù)執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK104267815SQ201410498731
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】張宇, 薛利興, 董旭涓 申請(qǐng)人:黑龍江節(jié)點(diǎn)動(dòng)畫有限公司