[发明专利]一种利用LightHouse的身体关节测量方法

权利要求书

1.一种利用LightHouse的身体关节测量方法，其特征在于，包括：测量坐标系的标定和tracker佩戴及动作规范；

测量坐标系的标定，利用tracker来标定整个测量坐标系和地面高度；

tracker佩戴及动作规范，记录tracker的轨迹数据并进行预处理；

基于规范的高质量的tracker的轨迹数据，利用运动关节参数计算模型得到身体运动关节参数；

运动关节参数计算模型：通过结合球形拟合和双骨骼拟合模型计算tracker轨迹数据，得到关键骨骼的运动学参数；结合人体运动学参数测量数据和正向反向动力学算法，计算剩余骨骼的运动学参数；

球形拟合的tracker的轨迹点都分布在一个三维球形上，通过三维球的方程表示：

(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²＝d²

其中x,y,z为球面上点的坐标，x₀,y₀,z₀为球心的坐标，d为球的半径；该方程通过变换得到如下形式：

x_i,y_i,z_i为第i条轨迹数据的tracker坐标值，接下来解这个方程组得到估计关节的参数；

双骨骼拟合模型是利用相对坐标不变性来估计关节参数，刚体运动时，刚体上的点相对于其上任意一点的相对坐标是固定的；

T_m1,T_m2分别为tracker1和tracker2的齐次变换矩阵，P_{local_m1},P_{local_m2}分别为估计关节相对于tracker1和tracker2的相对齐次坐标，(T_m1)_iP_{local_m1}表示第i个轨技数据中通过tracker1的数据计算得到的关节参数，(T_m2)_iP_{local_m2}表示第i个轨迹数据中通过tracker2的齐次矩阵计算得到的关节参数；在同一条轨迹数据中，这两个计算结果得到的是同一个关节的运动参数，其差为0；表示N个括号内表达式从0到N的累加；求解这个方程，得到估计关节参数。

2.根据权利要求1所述的一种利用LightHouse的身体关节测量方法，其特征在于，测量坐标系的标定的方法为：将3至4个LightHouse基站摆放在定位空间的分散边缘，离地面2～3米，朝向空间中心；将一个tracker放在定位空间中心，执行标定步骤完成测量空间坐标系的标定。

3.根据权利要求1所述的一种利用LightHouse的身体关节测量方法，其特征在于，tracker的轨迹数据的预处理为：实现错误异常数据的清理，定位轨迹数据在剧烈运动或者在遮挡的情况下会有定位数据丢失或错误定位数据，这种情况下就需要经过预处理清理这些错误数据。

4.根据权利要求1所述的一种利用LightHouse的身体关节测量方法，其特征在于，计算剩余骨骼参数：使用反向动力学算法，结合骨骼比例，根据计算所得的关键骨骼的关节参数，调节骨骼适配测量数据，进而计算剩余骨骼的运动参数。