[发明专利]对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法和装置及动作捕捉手套

权利要求书

1.一种对动作捕捉手套上的多个传感器进行校准的方法，所述多个传感器包括光学追踪器和第一惯性测量单元，所述方法包括：

分别在所述动作捕捉手套的多个动作下采集所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息；以及

根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述动作捕捉手套的多个动作包括第一动作和第二动作，并且

根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准包括：

根据在所述第一动作和所述第二动作采集的所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息，计算所述光学坐标系中的人体正面朝向向量；

根据在所述第一动作和所述第二动作采集的所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，计算所述惯性坐标系中的人体正面朝向向量；以及

根据所述光学坐标系中的人体正面朝向向量和所述惯性坐标系中的人体正面朝向向量，得到所述光学坐标系和所述惯性坐标系的变换关系。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一惯性测量单元安装于所述动作捕捉手套的手掌心或手掌背，并且

根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准还包括：

根据在所述第一动作和所述第二动作采集的所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息以及所述惯性坐标系中的人体正面朝向向量，计算所述第一惯性测量单元在手掌骨骼坐标系下的安装姿态。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述多个传感器还包括多个第二惯性测量单元，所述多个第二惯性测量单元分别安装于所述动作捕捉手套的不同指节上，并且所述方法还包括：

在所述动作捕捉手套的第三动作采集所述第一惯性测量单元和所述多个第二惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息；以及

根据在所述第三动作采集的所述第一惯性测量单元和所述多个第二惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，计算所述多个第二惯性测量单元中的至少一个在手指骨骼坐标系下的安装姿态和/或指关节角度插值参数和骨骼长度比例参数。

5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其中根据在所述多个动作下所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，对所述光学追踪器和所述第一惯性测量单元进行校准还包括：

根据在所述第二动作采集的所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息以及所述第二动作对手部运动学模型的几何约束方程，计算所述光学追踪器相对于手部的安装位置。

6.如权利要求2-4中任一项所述的方法，还包括：

在第二动作变形集合中的多个动作姿态采集所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和姿态信息以及所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，其中所述第二动作变形集合包括位于所述多个动作姿态的、第二动作的变形动作；

利用在所述第二动作变形集合中的多个动作姿态采集的所述光学追踪器在光学坐标系下的位置信息和姿态信息以及所述第一惯性测量单元在惯性坐标系下的姿态信息，在所述多个动作姿态中的每个动作姿态建立手部运动学模型的几何约束方程；以及

利用最小二乘法对所述几何约束方程中的运动学参数进行估算，以获得所述光学追踪器相对于手部的安装位置和安装姿态。

7.如权利要求1所述的方法，其中在双手模式下，所述动作捕捉手套包括左手动作捕捉手套和右手动作捕捉手套，并且所述方法还包括：

监控所述左手动作捕捉手套和右手动作捕捉手套上各自的光学追踪器的位置变化，以区分所述左手动作捕捉手套和右手动作捕捉手套。