本發(fā)明涉及動作捕捉技術(shù)，尤其是一種動作捕捉方法、裝置和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

動作捕捉是用于采集人體在三維空間中運動軌跡的高科技設(shè)備。計算機通過動作捕捉設(shè)備獲得人體運動數(shù)據(jù)，用戶便可通過體態(tài)、方位、手勢等模態(tài)向計算機發(fā)出指令、傳達信息。動作捕捉設(shè)備應(yīng)用非常廣，在教學(xué)訓(xùn)練、影視特效制作、運動科學(xué)研究、醫(yī)療健康康復(fù)、機械輔助控制、互動游戲開發(fā)等領(lǐng)域均體現(xiàn)了巨大的應(yīng)用價值。尤其是運動捕捉設(shè)備還可應(yīng)用在軍事用途上，比如單兵訓(xùn)練、維修訓(xùn)練、機器人外骨骼系統(tǒng)等。

隨著計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和動畫制作要求的提高，在發(fā)達國家，動作捕捉已經(jīng)進入了實用化階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運動捕捉設(shè)備，如motionanalysis、polhemus、segainteractive、mac、x-ist、filmbox等，成功地用于虛擬現(xiàn)實、游戲、人體工程學(xué)研究、模擬訓(xùn)練、生物力學(xué)研究等許多方面。這些動作捕捉的解決方案大多采用的是機械式、聲學(xué)式、電磁式、和光學(xué)式。使用這些原理實現(xiàn)的動作捕捉解決方案，要么穿戴設(shè)備臃腫，對采集目標(biāo)有動作上的約束，比如機械式解決方案；要么不能達到實時性，動作有延遲和滯后，精度不高，比如聲學(xué)式的解決方案；要么就是對環(huán)境的要求比較高，比如電磁式解決方案，在采集現(xiàn)場不能有金屬物品，否則就會影響到采集的精度；光學(xué)式的動作捕捉解決方案是目前動作捕捉最理想的解決方案，但其復(fù)雜的實現(xiàn)方案以及高昂的價格都令普通的用戶對其望而卻步。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例所要解決的一個技術(shù)問題是：提供一種方便快捷的實現(xiàn)動作捕捉的動作捕捉方法。

本發(fā)明實施例提供的一種動作捕捉方法，包括：

通過至少兩個測量單元測量被測物的動態(tài)變化，得到至少兩組姿態(tài)動作信息，其中每個所述測量單元設(shè)置在被測物的不同位置；

信號處理單元對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合，得到對應(yīng)所述被測物的動作信息。

基于上述方法的另一實施例中，所述姿態(tài)動作信息包括：加速度值、角速度值和參考方向值。

基于上述方法的另一實施例中，所述通過一個測量單元測量被測物的動態(tài)變化，得到一組姿態(tài)動作信息，包括：

通過加速度測量模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的加速度值；

通過角速度測量模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的角速度值；

通過方向模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的參考方向值。

基于上述方法的另一實施例中，還包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的活動極限值對得到的動作信息進行約束，得到對應(yīng)所述被測物的標(biāo)準(zhǔn)動作信息。

基于上述方法的另一實施例中，所述信號處理單元對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合之前，還包括：

所述信號處理單元通過無線網(wǎng)絡(luò)接收得到的所有姿態(tài)動作信息。

基于上述方法的另一實施例中，還包括：

通過中心節(jié)點單元將所有所述姿態(tài)動作信息通過預(yù)設(shè)通信協(xié)議發(fā)送給信號處理單元。

基于上述方法的另一實施例中，還包括：

將設(shè)置有所述至少兩個測量單元的被測物設(shè)置為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作，通過所有測量單元采集被測物在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的至少兩組姿態(tài)動作信息；

融合所有在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的姿態(tài)動作信息得到對應(yīng)的動作信息，將動作信息與所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作進行比對，實現(xiàn)校準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個方面，還提供一種動作捕捉的裝置，包括：

至少兩個測量單元，用于測量被測物的動態(tài)變化，得到至少兩組姿態(tài)動作信息，每個所述測量單元設(shè)置在被測物的不同位置；

信號處理單元，用于對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合，得到對應(yīng)所述被測物的動作信息。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個方面，還提供一種電子設(shè)備，包括如上所述的動作捕捉裝置。

基于本發(fā)明上述實施例提供的動作捕捉方法、裝置和電子設(shè)備，通過將多個測量單元設(shè)置在被測物上，實現(xiàn)快速采集姿態(tài)動作信息，保證了采集的動作信息的流暢性，并且，通過信號處理單元的融合，保證了獲得的被測物的動作信息的準(zhǔn)確性。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實施例，并且連同描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。

參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：

圖1為本發(fā)明動作捕捉方法一個實施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明動作捕捉方法另一個實施例的流程圖。

圖3為本發(fā)明動作捕捉方法又一個實施例的流程圖。

圖4為本發(fā)明動作捕捉裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明動作捕捉裝置另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明動作捕捉裝置又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例中的人體模型節(jié)點示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

本發(fā)明實施例可以應(yīng)用于計算機系統(tǒng)/服務(wù)器，其可與眾多其它通用或?qū)Ｓ糜嬎阆到y(tǒng)環(huán)境或配置一起操作。適于與計算機系統(tǒng)/服務(wù)器一起使用的眾所周知的計算系統(tǒng)、環(huán)境和/或配置的例子包括但不限于：個人計算機系統(tǒng)、服務(wù)器計算機系統(tǒng)、瘦客戶機、厚客戶機、手持或膝上設(shè)備、基于微處理器的系統(tǒng)、機頂盒、可編程消費電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)個人電腦、小型計算機系統(tǒng)﹑大型計算機系統(tǒng)和包括上述任何系統(tǒng)的分布式云計算技術(shù)環(huán)境，等等。

計算機系統(tǒng)/服務(wù)器可以在由計算機系統(tǒng)執(zhí)行的計算機系統(tǒng)可執(zhí)行指令(諸如程序模塊)的一般語境下描述。通常，程序模塊可以包括例程、程序、目標(biāo)程序、組件、邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等，它們執(zhí)行特定的任務(wù)或者實現(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型。計算機系統(tǒng)/服務(wù)器可以在分布式云計算環(huán)境中實施，分布式云計算環(huán)境中，任務(wù)是由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備執(zhí)行的。在分布式云計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設(shè)備的本地或遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)存儲介質(zhì)上。

圖1為本發(fā)明動作捕捉方法一個實施例的流程圖。如圖1所示，該實施例方法包括：

步驟30，通過至少兩個測量單元測量被測物的動態(tài)變化，得到至少兩組姿態(tài)動作信息，其中每個測量單元設(shè)置在被測物的不同位置。

其中，被測物可以是人、動物或模型等，只要需要對其的姿態(tài)動作信息進行采集，均可采用本實施例方法進行采集信息。

步驟50，信號處理單元對所有姿態(tài)動作信息進行融合，得到對應(yīng)被測物的動作信息。

基于本發(fā)明上述實施例提供的動作捕捉方法，通過將多個測量單元設(shè)置在被測物上，實現(xiàn)快速采集姿態(tài)動作信息，保證了采集的動作信息的流暢性，并且，通過信號處理單元的融合，保證了獲得的被測物的動作信息的準(zhǔn)確性。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，姿態(tài)動作信息包括：加速度值、角速度值和參考方向值。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，步驟3中通過一個測量單元測量被測物的動態(tài)變化，得到一組姿態(tài)動作信息，具體可以包括：

通過加速度測量模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的加速度值；

通過角速度測量模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的角速度值；

通過方向模塊測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的參考方向值。

圖2為本發(fā)明動作捕捉方法另一個實施例的流程圖。在上述實施例的基礎(chǔ)上，還包括：

步驟60，根據(jù)預(yù)設(shè)的活動極限值對得到的動作信息進行約束，得到對應(yīng)被測物的標(biāo)準(zhǔn)動作信息。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，信號處理單元對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合之前，還包括：

步驟40，信號處理單元通過無線網(wǎng)絡(luò)接收得到的所有姿態(tài)動作信息。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，還包括：

通過中心節(jié)點單元將所有姿態(tài)動作信息通過預(yù)設(shè)通信協(xié)議發(fā)送給信號處理單元。

圖3為本發(fā)明動作捕捉方法又一個實施例的流程圖。在上述實施例的基礎(chǔ)上，如圖3所示，還包括：

步驟10，將設(shè)置有所述至少兩個測量單元的被測物設(shè)置為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作，通過所有測量單元采集被測物在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的至少兩組姿態(tài)動作信息。

步驟20，融合所有在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的姿態(tài)動作信息得到對應(yīng)的動作信息，將動作信息與所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作進行比對，實現(xiàn)校準(zhǔn)。

采用的慣性動作捕捉技術(shù)與基于攝像機的光學(xué)追蹤系統(tǒng)方式技術(shù)完全不同。慣性動作捕捉系統(tǒng)包括多個運動傳感設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)連接到被安裝到捕捉人的身體上。每個傳感器可以直接測量三維轉(zhuǎn)動量以及加速度。采用攝像機的動作追蹤系統(tǒng)需要三個標(biāo)記點進行測量轉(zhuǎn)動量，而慣性系統(tǒng)僅需要在骨骼上采用單個傳感器就可以完成轉(zhuǎn)動量的測量。

每個測量單元可以包括陀螺儀、加速度計和磁傳感器，加速度測量重力向量獲得roll、pitch參考量，磁傳感器通過地磁測量獲得yaw的參考方向，通過采用陀螺儀傳感器對運動進行測量得到動作捕捉數(shù)據(jù)，信號處理單元采用數(shù)字信號處理器，通過數(shù)字信號處理器對所有的傳感器信息的數(shù)據(jù)融合(sensorfusion)，以獲得精確、穩(wěn)定的動作捕捉數(shù)據(jù)。姿態(tài)融合算法通過大量數(shù)據(jù)驗證，一般的應(yīng)用中其測量精度可以達到0.1度以內(nèi)。慣性動作捕捉系統(tǒng)可以直接獲得加速度與角速度量，非常適合計算生物力學(xué)量。

具體主要實現(xiàn)以下功能：

1.穿戴式的設(shè)計：采集節(jié)點和中心節(jié)點可以使用綁帶固定在指定的采集節(jié)點上，也可以直接嵌入特制的衣服、鞋帽之中，用戶只需簡單操作就能完成設(shè)備的穿戴。

2.平臺的快速搭建：中心節(jié)點采用smartconfig方式，中心節(jié)點無需任何配置，只需穿戴后，用pc機wifi或手機wifi連接到無線路由器，并在操作界面輸入該無線路由器的密碼，即可實現(xiàn)中心節(jié)點自動查找并連接該無線路由器。

3.實時高精度的人物姿態(tài)還原：采集的數(shù)據(jù)直接通過wifi傳回顯示設(shè)備，設(shè)備采用高速采樣速率，保證人體姿態(tài)再現(xiàn)時的流暢性。同時原始數(shù)據(jù)經(jīng)過三大算法的優(yōu)化，保證了被捕獲人體姿態(tài)的準(zhǔn)確性。

4.姿態(tài)的可再現(xiàn)性：對于捕獲的動作姿態(tài)數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)提供軟件保存和中心節(jié)點sd卡保存兩種方式，兩種途徑保存的數(shù)據(jù)均可以通過pc端軟件讀取顯示。

并且具有以下技術(shù)特點：

系統(tǒng)安裝便捷性：慣性傳感器設(shè)備可以被內(nèi)置在萊卡材質(zhì)中的緊身衣中，捕捉演員穿上衣服就可以進行動作捕捉，或是通過綁帶固定在17個設(shè)定的節(jié)點中，沒有場地施工的需求，從收到設(shè)備到進行捕捉，在短時間內(nèi)就可以完成安裝與校準(zhǔn)，非常方便。由于輸出的數(shù)據(jù)就是直接的動作捕捉數(shù)據(jù)，無需進行二次處理，可以直接與第三方軟件集成，實時顯示看到最終的捕捉結(jié)果。

采樣率：采用慣性技術(shù)能夠獲得100hz的運動數(shù)據(jù)，盡管比采用攝像機的光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)1000hz低很多，但是其測量的加速度和角速度是直接量，無需計算獲得，所以獲得的100hz更新率數(shù)據(jù)價值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于攝像機獲得的高采樣率數(shù)據(jù)，由于慣性系統(tǒng)獲得的100hz數(shù)據(jù)是有效的運動數(shù)據(jù)，使得動作捕捉數(shù)據(jù)更加流程，減少了冗余數(shù)據(jù)的處理，減小了后期處理時間。

人體模型的定制：慣性動作捕捉系統(tǒng)是專門為人體的動作捕捉設(shè)計的，提供的是多個關(guān)節(jié)的構(gòu)成的人體模型，可以根據(jù)需要增加傳感器數(shù)量，獲得更多的自由度測量，以及更加流暢的動畫效果，并且可以通過引入非人體的動物模型，可以完成實現(xiàn)非人體的動物模型的動作捕捉，例如貓、狗與馬等的動作捕捉。

標(biāo)記遮擋和不匹配：慣性動作捕捉系統(tǒng)用來測量的運動數(shù)據(jù)取決于地心引力與地磁場指向，所以標(biāo)記點的遮擋問題不存在，由于每一個傳感器具有唯一的id標(biāo)識的安裝位置，所以測量點的不匹配也不會出現(xiàn)。

校準(zhǔn)：慣性系統(tǒng)的校準(zhǔn)是一個非常簡單的過程，最基本的校準(zhǔn)只需要捕捉人進行t-pose站立即可，標(biāo)定的時間不到20秒就可以完成。

此外慣性動捕設(shè)備沒有使用空間的限制、數(shù)據(jù)測量精準(zhǔn)、可以快速的進行安裝部署并且人體動作的動態(tài)性非常好。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

圖4為本發(fā)明動作捕捉裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的裝置可用于實現(xiàn)本發(fā)明上述各方法實施例。如圖4所示，該實施例的裝置包括：

至少兩個測量單元3，用于測量被測物的動態(tài)變化，得到至少兩組姿態(tài)動作信息，每個所述測量單元設(shè)置在被測物的不同位置；

信號處理單元5，用于對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合，得到對應(yīng)所述被測物的動作信息。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，姿態(tài)動作信息包括：加速度值、角速度值和參考方向值。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，測量單元測量包括：

加速度測量模塊，用于測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的加速度值；

角速度測量模塊，用于測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的角速度值；

方向模塊，用于測量所述被測物設(shè)置所述測量單元的位置的參考方向值。

圖5為本發(fā)明動作捕捉裝置另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述實施例的基礎(chǔ)上，如圖5所示，還包括約束單元6，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的活動極限值對得到的動作信息進行約束，得到對應(yīng)所述被測物的標(biāo)準(zhǔn)動作信息。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，所述信號處理單元對所有所述姿態(tài)動作信息進行融合之前，還用于通過無線網(wǎng)絡(luò)接收得到的所有姿態(tài)動作信息。

在本發(fā)明上述實施例的一個具體示例中，還包括：

中心節(jié)點單元4，用于將所有姿態(tài)動作信息通過預(yù)設(shè)通信協(xié)議發(fā)送給信號處理單元。

圖6為本發(fā)明動作捕捉裝置又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述實施例的基礎(chǔ)上，如圖6所示，還包括：

標(biāo)準(zhǔn)動作采集單元1，用于將設(shè)置有至少兩個測量單元的被測物設(shè)置為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作，通過所有測量單元采集被測物在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的至少兩組姿態(tài)動作信息；

校準(zhǔn)單元2，用于融合所有在預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作下的姿態(tài)動作信息得到對應(yīng)的動作信息，將動作信息與所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動作進行比對，實現(xiàn)校準(zhǔn)。

采用的是慣性導(dǎo)航式動作捕捉解決方案，參考航姿參考系統(tǒng)，通過采集原始的加速度、陀螺儀、地磁，經(jīng)過ahrs算法計算出被采集者在該點姿態(tài)變化，通過多點的采集，就可以獲取被采集者身體主要節(jié)點的姿態(tài)變化，根據(jù)人體骨骼的極限運動參數(shù)，對采集到的各點數(shù)據(jù)加以融合和約束，就能準(zhǔn)確的捕獲到被采集者的動作。

在具體示例中，本發(fā)明采用節(jié)點式的設(shè)計方式，因此可以根據(jù)不同的需求對節(jié)點的個數(shù)進行調(diào)整，從而滿足了不同的動作捕捉需求。同時我們采用常用的wifi作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，采集到的?shù)據(jù)可直接通過中心節(jié)點整合后利用wifi將數(shù)據(jù)發(fā)送到具備wifi功能的設(shè)備上，這也就是說便攜式的設(shè)備如果性能足夠強大(比如高性能的手機或是特制的手持型嵌入式設(shè)備)，那么一臺手持式的顯示設(shè)備加上輕便的穿戴設(shè)備就足以完成動作捕捉。這是那些采用機械式、聲學(xué)式、電磁式、和光學(xué)式的動作捕捉設(shè)備所無法想象的。

通過九軸數(shù)據(jù)解算出姿態(tài)，再融合人體骨骼約束算法使人體的動作更加的準(zhǔn)確，同時依據(jù)采集到的三軸加速度數(shù)據(jù)計算出采集點在三維空間中的位移，就可以準(zhǔn)確的捕捉到人體的移動和跳躍等動作。

本發(fā)明提供的電子設(shè)備產(chǎn)品分為兩個部分，一部分是采集節(jié)點，負(fù)責(zé)人體骨骼主要節(jié)點的姿態(tài)采集和運算處理，另一部分是中心節(jié)點，負(fù)責(zé)對總線上采集節(jié)點的數(shù)據(jù)進行收集和整理并通過wifi、usb等接口發(fā)送給處理設(shè)備。

采集節(jié)點采用st公司的cortex-m4內(nèi)核stm32f4系列高性能芯片作為主控芯片，它具有高性能浮點計算能力，可以用于復(fù)雜的算法計算。九軸傳感器采用的是invensense公司的mpu9250，單片集成了三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器和三軸磁力計傳感器，封裝尺寸小，功耗低。

整體的設(shè)計思想是stm32f4芯片通過mpu9250采集原始的九軸數(shù)據(jù)，通過姿態(tài)解算算法和位移積分誤差消除算法計算出該點的姿態(tài)和在三維空間中相對于原點的三個軸的位移，分別以四元數(shù)和數(shù)值輸出，在接收到中心節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的指令時，將這些數(shù)據(jù)通過rs485總線發(fā)送到中心節(jié)點。

由于不用進行復(fù)雜的運算，中心節(jié)點采用的是st公司的stm32f1系列的芯片作為主控芯片，中心節(jié)點在整套系統(tǒng)中的作用就是負(fù)責(zé)整理總線上節(jié)點的數(shù)據(jù)，然后以指定的通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

針對人進行測量時，為了敘述方便，本發(fā)明采用典型的17采集節(jié)點。通過對人體骨骼模型建模分析，將人體骨骼劃分為典型17個活動關(guān)節(jié)，所述17個慣性傳感節(jié)點分別一一對應(yīng)的設(shè)置在人體的骨骼上劃分的17個信息捕捉節(jié)點上，用于測量人體不同位置點的三維運動，并通過rs485方式與中心節(jié)點通信，中心節(jié)點用于接收所有慣性傳感節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給主控機進行處理；中心節(jié)點還用于將主控機所發(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。采用分布補償模式和統(tǒng)一控制模式兩種方法控制17個慣性傳感節(jié)點在同一時間點進行數(shù)據(jù)采集，以得到準(zhǔn)確地還原人體的動作。

對于人體進行動作捕捉時，涉及以下三個核心技術(shù)：

①人體模型建立：

本發(fā)明采用了逆向運動學(xué)(inversekinematics)算法構(gòu)建了人體模型，逆向運動學(xué)通過子節(jié)點或葉子節(jié)點的旋轉(zhuǎn)角度和位移量信息來計算父節(jié)點的相關(guān)參數(shù)，在求解的過程中，根據(jù)人體運動規(guī)律，逐步求出中間節(jié)點的相關(guān)信息，進而得出所需父節(jié)點的相關(guān)信息。如圖7所示，為本發(fā)明實施例中的人體模型節(jié)點示意圖。

②人體動作數(shù)據(jù)的預(yù)處理和特征提?。?/p>

在實驗中發(fā)現(xiàn)，通過東部系統(tǒng)采集動作數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)中存在噪聲導(dǎo)致數(shù)據(jù)曲線不平滑、同樣動作，不同的認(rèn)知形式的幅度和速度不同和不同時間做同樣動作，同一人的幅度和速度上都有差異的問題，因此對姿態(tài)角數(shù)據(jù)進行了預(yù)處理再使用的方式，本發(fā)明主要采用了一個4階butterworth低通iir濾波器對信號進行濾波，以實現(xiàn)不同頻率振動產(chǎn)生的噪聲的移除。

③對于步長誤差問題的解決：

為了能夠準(zhǔn)確采準(zhǔn)確檢測加速度傳感器的運動狀態(tài)，需將對加速度傳感器的數(shù)據(jù)進行濾波處理，采用matlab中“buffer”函數(shù)，濾除頻率過高或過低的噪聲數(shù)據(jù)，通過設(shè)定門限k值判斷運動的狀態(tài)。數(shù)據(jù)處理之后，可以檢測出運動狀態(tài)，給出了加速度計采集的原始數(shù)據(jù)，“stationary”為1時，說明處于站立狀態(tài)，在此狀態(tài)，可以從圖中看出，加速度計x、y、z采集到的數(shù)據(jù)波動較小，只是受到重力場的作用，采集到的數(shù)據(jù)是重力作用的值?！皊tationary”為0時，說明處于行走狀態(tài)，加速度計x、y、z三個方向采集到的數(shù)據(jù)波動大，此時腳步受到其他力矩的強烈作用。

通過“stationary”為1時的站立狀態(tài)，將速度做強制歸零處理，從而極大的減少了噪聲對通過速度積分求位移的干擾。同時通過計算積分誤差，在最后計算位移中減去誤差值，就能得到高精度的位移值。

本說明書中各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似的部分相互參見即可。對于系統(tǒng)實施例而言，由于其與方法實施例基本對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

可能以許多方式來實現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置。用于所述方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發(fā)明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發(fā)明實施為記錄在記錄介質(zhì)中的程序，這些程序包括用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機器可讀指令。因而，本發(fā)明還覆蓋存儲用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序的記錄介質(zhì)。

本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。