[发明专利]一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法

说明书

本发明公开了一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法，具体包括如下步骤：步骤1，采用惯性传感器测量人体运动状态下的加速度和角速度；步骤2，将步骤1采集的数据发送给A/D转换器，通过A/D转换器将采集到的数据转换为数字信号；步骤3，采用DSP信号处理模块对步骤2所得的数字信号进行处理；步骤4，分别对经步骤3处理后的加速度和角速度数据进行积分运算，进而得到人体当前的运动姿态。本发明解决了传统的运动捕捉方法存在的成本高及费时的问题。

技术领域

本发明属于人体姿态识别技术领域，涉及一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法。

背景技术

传统的运动捕捉方式采用数码产品对人体的运动状态进行采集，此种采集方式限制了人体的运动范围，必须是人出现在采集的镜头内；如果要全方位对人体运动状态进行采集，就需要多方位布置采集设备，这样不仅成本高，而且后期对数据处理时也比较费时间；

惯性传感器是一种传感器，主要是检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动，是解决导航、定向和运动载体控制的重要部件。

将惯性传感器应用与运动捕捉技术中，已成为目前研发人员重点研究的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法，解决了传统的运动捕捉方法存在的成本高及费时的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法，具体包括如下步骤：

步骤1，采用惯性传感器测量人体运动状态下的加速度和角速度；

步骤2，将步骤1采集的数据发送给A/D转换器，通过A/D转换器将采集到的数据转换为数字信号；

步骤3，采用DSP信号处理模块对步骤2所得的数字信号进行处理；

步骤4，分别对经步骤3处理后的加速度和角速度数据进行积分运算，进而得到人体当前的运动姿态。

本发明的特点还在于，

步骤1中，步骤1中，采用三维加速度计测量人体运动状态下的加速度；采用三轴陀螺仪测量人体运动状态下的角速度。

步骤3中，采用DSP信号处理模块对步骤2所得的数字信号进行滤波处理。

步骤3中的滤波处理采用卡尔曼滤波。

步骤4中，对加速度数据分别进行两次积分运动，得到当前人体运动时的速度和位移；

角速度数据进行一次积分运算，得到人体运动姿态的转动量，从而得到人体当前运动状态下的空间姿态。

本发明的有益效果是，本发明利用惯性传感器作为采集数据的来源，不需要构建外部其它设施，使对人体的运动状态捕捉范围不受限制。此外，惯性传感器的成本较低，降低了设备费用；同时，本发明所有的数据发送均为无线数据传输，使整个数据采集及发送过程较为流畅，不受外界因素的干扰。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于惯性传感器的人体运动状态捕捉方法，具体包括如下步骤：

步骤1，采用惯性传感器测量人体运动状态下的加速度和角速度；

惯性传感器为三维加速度计和三维角速度计；采用三维加速度计测量人体运动状态下的三维加速度；采用三轴陀螺仪测量人体运动状态下的三维角速度，使惯性传感器具有6维自由度。

惯性传感器的采样频率为100～150Hz；

角速度计的测量范围为±200°/s；加速度计的测量范围为±10G。