[发明专利]一种基于移动端和ESP32的动作捕捉系统及方法

说明书

本发明属于动作捕捉识别技术领域，公开了一种基于移动端和ESP32的动作捕捉系统及方法。系统包括动作捕捉单元、数据传输单元和移动端；动作捕捉单元和数据传输单元之间通过硬件接口进行连接，数据传输单元和移动端之间通过无线网络连接；其中，所述动作捕捉单元为两个，两个动作捕捉单元并联后再与数据传输单元串联。系统结构较为简单，体积较小，易于生产，且投入成本低，不易受外部因素影响和干扰。本发明的方法为：S1，动作捕捉单元根据运动轨迹产生运动数据；S2，移动端发送请求，控制单元获取动作捕捉单元产生的运动数据；S3，控制单元获取动作捕捉单元的运动数据，并传输给移动端；S4，移动端对运动数据进行可视化处理，实现3D渲染和动态同步。

技术领域

本发明涉及动作捕捉识别技术领域，特别涉及一种基于移动端和ESP32的动作捕捉系统及方法。

背景技术

随着计算机硬件技术的发展，动作捕捉识别技术的应用领域越来越广泛。传统的动作捕捉识别主要是基于计算机视觉的姿态分析，即通过摄像机在不同角度同时捕捉人体的运动过程，从视频序列中抽取相关视觉信息，通过找到合适方法对视觉信息进行表示实现动作识别。在上述过程中，一方面，由于人体之间的个体差异、动作的多样性和复杂性，如何充分有效的表达动作姿态是基于视觉的姿态分析中的一大难点，且在具体的应用中还需要对计算代价和准确度进行平衡；另一方面，基于计算机视觉的姿态分析方式主要是依靠光学元件和摄像技术（如PhaseSpace、NOKOV和Worldviz）。上述分析方式主要存在以下缺陷：

（1）整体光学系统价格普遍较高，一般在25万至50万美元，无法满足大众的价格要求，大部分企业的设备需要专业人员对其进行每日维护。此外，整套系统，包括工作站、软件和数据修改，还会成倍提高使用成本和硬件费用。

（2）系统价格昂贵，它可以捕捉实时运动，但后处理（包括Marker的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大，只适合科研类应用。

上述基础上，本领域经过长期研究对动作捕捉识别技术进行了改进，提出了利用惯性传感器的姿态分析，该分析方法中，人体可穿戴专门的传感器获取数据，再通过相关处理处理软件建立模型后其进行处理，从而达到动作识别的目的，且动作捕捉识别技术在康复医疗领域得到了广泛应用（如InterSense）。但利用惯性传感器的姿态分析并不能体现所有，惯性捕捉数据产生滞后现象比较明显。

基于上述分析可见，用于动作捕捉识别的产品目前仍然存在以下问题：

（1）几乎无法支持基于移动端较低成本的动作捕捉技术来满足康复医疗术后量化跟踪的需求，且光学元件和摄像技术中的设备需要专业人员对其进行每日维护，且销售价格普遍较高，也无法满足大众的价格要求。

（2）整套系统，包括工作站、软件和数据修改，会成倍提高使用成本和硬件费用。

（3）系统操作程序复杂，投入成本高，也很容易被外部的因素影响和干扰，这将导致整个动作捕捉的技术仅仅用于科研或者电影制作的领域，很难使用到康复医疗的领域，达到精准辅助医生对康复患者的目的。

因此，本领域亟需开发一种新的动作捕捉识别系统，以消除现有技术的缺陷和限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于移动端和ESP32的动作捕捉系统，系统结构较为简单，体积较小，易于生产，且投入成本低，不易受外部因素影响和干扰。

本发明的另一目的是提出一种基于移动端和ESP32的动作捕捉方法，其操作程序简单，其可在极大程度上帮助医生实时精准且便捷地通过移动端跟踪并量化康复患者在康复治疗恢复过程中的效果。

实现本发明目的的技术方案为：

一种基于移动端和ESP32的动作捕捉系统，包括动作捕捉单元、数据传输单元和移动端；动作捕捉单元用于采集运动数据，数据传输单元用于获取动作捕捉单元产生的运动数据，并通过无线网络传输至移动端；移动端对运动数据进行处理；