阅读说明：本技术 一种融合wifi定位与惯性传感的多人动作捕捉方法 (A kind of more human action method for catching of fusion WIFI positioning and inertia sensing ) 是由 王永生 郎旭 陈长流 张国龙 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法,包括如下步骤：S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；S3、数据采集节点收集数据；S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构。本发明选用灵敏度高的惯性传感器保证数据获得的精度,姿态解算的速度快不会产生延迟,可以保证上位机显示的任务模型不会卡顿；采用5组数据采集节点,连线简单,穿戴方便,不会给使用者带来不便；数据采用蓝牙的传递方式,这样可以保证数据传递的方便性,也不会使数据的传递产生延迟；本发明选择的关节依据人体生物力学原理给出最少传感器节点获得最多的人体运动信息可以减少对人体的束缚。(The invention discloses more human action method for catching of a kind of fusion WIFI positioning and inertia sensing, include the following steps: S1, installation WIFI positioning node, inertia sensing node, data acquisition node, host computer；S2, WIFI positioning node determine position, the impression movement of inertia sensing node；S3, data acquisition node collect data；S4, host computer obtain data packet to movement virtual reconstruction.The present invention selects the inertial sensor of high sensitivity to guarantee that the precision that data obtain, the speed of attitude algorithm will not generate delay fastly, it is ensured that the task model that host computer is shown will not Caton；Using 5 groups of data acquisition nodes, line is simple, easy to wear, will not make troubles to user；Data use the transfer mode of bluetooth, can guarantee the convenience of data transmitting in this way, and the transmitting of data will not be made to generate delay；Joint that the present invention selects, which according to body biomechanics principle provides minimum sensor node and obtains most body motion informations, can reduce constraint to human body.)

一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法

技术领域

本发明涉及一种人体动作捕捉技术领域，具体是一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法。

背景技术

人体动作捕捉是一种能通过虚拟现实场景来把现实生活中人体运动状态实时反映到虚拟模型的技术方法，此方法主要运用于室内环境。人体动作捕获技术的兴起和发展己经被广泛运用于影视制作、机器人控制，互动游戏，体育训练，医疗康复等领域。人体动作捕获也被广泛应用到影视题材创造中，比如《霍比特人》里凶悍的咕噜姆。人体动作捕捉技术给荧幕上一个个栩栩如生的角色赋予了鲜活的生命力。在医疗科学领域，该技术广泛用于骨科，康复训练、外科手术等领域，主要通过医生根据病人康复前后的运动姿态信息进行对比，判断康复的情况，帮助医生更好为病人指定合理的训练方案来帮助病人康复。

然而现有技术中在系统的数据传输方面一次性发送多个惯性传感器节点的运动数据帧会使得数据在求解姿态信息归一化相对复杂，并且系统的扩展性不是很好，同时人体不同运动肢体的运动复杂给惯性传感器采集节点捕获动作带来不便，且捕捉时不具备定位功能，为此我们推出一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，包括如下步骤：

S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；

S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；

S3、数据采集节点收集数据；

S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构；

其中，S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机包括如下步骤：

S101、安装WIFI定位节点，在上体主要关节处安装WIFI定位节点；

其中主要关节分为五组，分别是：上中组：颈椎，胸椎，腰椎；上左组：左臂关节，左肘关节，左腕关节；上右组：右臂关节，右肘关节，右腕关节；下左组：左胯关节，左膝关节，左踝关节；下右组：右胯关节，右膝关节，右踝关节；

S102、安装惯性传感节点，在上体主要关节处安装惯性传感节点；

S103、安装数据采集节点，设置五个数据采集节点，每个采集点与每组的WIFI定位节点和惯性传感节点连接，其中，数据采集节点包括角速度传感器、加速度传感器、磁力计传感器和数据处理模块；

S104、安装上位机，安装上位机和蓝牙模块；

其中，S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动包括如下步骤：

S201、WIFI定位节点确定位置的变化；

S202、惯性传感节点感受动作的变化；

S203、WIFI定位节点和惯性传感节点将感受到信号传递给数据采集点；

其中，S3、数据采集节点收集数据包括如下步骤：

S301、角速度传感器计算角速度；

S302、加速度传感器计算加速度；

S303、磁力计传感器计算磁力；

S304、解算出三维空间中的姿态信息，利用数据处理模块将角速度数值，加速度数值和磁力数值进行计算，解算出三维空间中的姿态信息；

其中，S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构包括如下步骤：

S401、蓝牙模块发送信息包给上位机，通过蓝牙模块将解算出三维空间中的姿态信息发送给上位机；

S402、上位机接收信息包，上位机对接收到的信息包进行数据分析；

S403、上位机构建虚拟人物模型的运动。

与现有技术相比，本发明的有如下几个方面优点：

1、本发明选用灵敏度高的惯性传感器保证数据获得的精度，姿态解算的速度快不会

产生延迟，可以保证上位机显示的任务模型不会卡顿；

2、本发明采用5组数据采集节点，连线简单，穿戴方便，不会给使用者带来不便；

3、本发明中的数据采用蓝牙的传递方式，这样可以保证数据传递的方便性，也不会

使数据的传递产生延迟；

4、本发明选择的关节依据人体生物力学原理给出最少传感器节点获得最多的人体运动信息可以减少对人体的束缚。

附图说明

图1为本发明的流程示意简图。

图2为图1中S1的流程示意简图。

图3为图1中S2的流程示意简图。

图4为图1中S3的流程示意简图。

图5为图1中S4的流程示意简图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例一：请参阅图1-2，一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，包括如下步骤：

S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；

S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；

S3、数据采集节点收集数据；

S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构；

其中，S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机包括如下步骤：

S101、安装WIFI定位节点，在上体主要关节处安装WIFI定位节点；

其中主要关节分为五组，分别是：上中组：颈椎，胸椎，腰椎；上左组：左臂关节，左肘关节，左腕关节；上右组：右臂关节，右肘关节，右腕关节；下左组：左胯关节，左膝关节，左踝关节；下右组：右胯关节，右膝关节，右踝关节；

S102、安装惯性传感节点，在上体主要关节处安装惯性传感节点；

S103、安装数据采集节点，设置五个数据采集节点，每个采集点与每组的WIFI定位节点和惯性传感节点连接，其中，数据采集节点包括角速度传感器、加速度传感器、磁力计传感器和数据处理模块；

S104、安装上位机，安装上位机和蓝牙模块；

实施例二：请参阅图1-3，一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，包括如下步骤：

S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；

S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；

S3、数据采集节点收集数据；

S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构；

其中，S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机包括如下步骤：

S101、安装WIFI定位节点，在上体主要关节处安装WIFI定位节点；

其中主要关节分为五组，分别是：上中组：颈椎，胸椎，腰椎；上左组：左臂关节，左肘关节，左腕关节；上右组：右臂关节，右肘关节，右腕关节；下左组：左胯关节，左膝关节，左踝关节；下右组：右胯关节，右膝关节，右踝关节；

S102、安装惯性传感节点，在上体主要关节处安装惯性传感节点；

S103、安装数据采集节点，设置五个数据采集节点，每个采集点与每组的WIFI定位节点和惯性传感节点连接，其中，数据采集节点包括角速度传感器、加速度传感器、磁力计传感器和数据处理模块；

S104、安装上位机，安装上位机和蓝牙模块；

其中，S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动包括如下步骤：

S201、WIFI定位节点确定位置的变化；

S202、惯性传感节点感受动作的变化；

S203、WIFI定位节点和惯性传感节点将感受到信号传递给数据采集点；

实施例三：请参阅图1-4，一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，包括如下步骤：

S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；

S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；

S3、数据采集节点收集数据；

S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构；

其中，S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机包括如下步骤：

S101、安装WIFI定位节点，在上体主要关节处安装WIFI定位节点；

其中主要关节分为五组，分别是：上中组：颈椎，胸椎，腰椎；上左组：左臂关节，左肘关节，左腕关节；上右组：右臂关节，右肘关节，右腕关节；下左组：左胯关节，左膝关节，左踝关节；下右组：右胯关节，右膝关节，右踝关节；

S102、安装惯性传感节点，在上体主要关节处安装惯性传感节点；

S103、安装数据采集节点，设置五个数据采集节点，每个采集点与每组的WIFI定位节点和惯性传感节点连接，其中，数据采集节点包括角速度传感器、加速度传感器、磁力计传感器和数据处理模块；

S104、安装上位机，安装上位机和蓝牙模块；

其中，S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动包括如下步骤：

S201、WIFI定位节点确定位置的变化；

S202、惯性传感节点感受动作的变化；

S203、WIFI定位节点和惯性传感节点将感受到信号传递给数据采集点；

其中，S3、数据采集节点收集数据包括如下步骤：

S301、角速度传感器计算角速度；

S302、加速度传感器计算加速度；

S303、磁力计传感器计算磁力；

S304、解算出三维空间中的姿态信息，利用数据处理模块将角速度数值，加速度数值和磁力数值进行计算，解算出三维空间中的姿态信息；

实施例四：请参阅图1-5，一种融合WIFI定位与惯性传感的多人动作捕捉方法，包括如下步骤：

S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机；

S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动；

S3、数据采集节点收集数据；

S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构；

其中，S1、安装WIFI定位节点、惯性传感节点、数据采集节点、上位机包括如下步骤：

S101、安装WIFI定位节点，在上体主要关节处安装WIFI定位节点；

其中主要关节分为五组，分别是：上中组：颈椎，胸椎，腰椎；上左组：左臂关节，左肘关节，左腕关节；上右组：右臂关节，右肘关节，右腕关节；下左组：左胯关节，左膝关节，左踝关节；下右组：右胯关节，右膝关节，右踝关节；

S102、安装惯性传感节点，在上体主要关节处安装惯性传感节点；

S103、安装数据采集节点，设置五个数据采集节点，每个采集点与每组的WIFI定位节点和惯性传感节点连接，其中，数据采集节点包括角速度传感器、加速度传感器、磁力计传感器和数据处理模块；

S104、安装上位机，安装上位机和蓝牙模块；

其中，S2、WIFI定位节点确定位置、惯性传感节点感受运动包括如下步骤：

S201、WIFI定位节点确定位置的变化；

S202、惯性传感节点感受动作的变化；

S203、WIFI定位节点和惯性传感节点将感受到信号传递给数据采集点；

其中，S3、数据采集节点收集数据包括如下步骤：

S301、角速度传感器计算角速度；

S302、加速度传感器计算加速度；

S303、磁力计传感器计算磁力；

S304、解算出三维空间中的姿态信息，利用数据处理模块将角速度数值，加速度数值和磁力数值进行计算，解算出三维空间中的姿态信息；

其中，S4、上位机获取数据包对动作虚拟重构包括如下步骤：

S401、蓝牙模块发送信息包给上位机，通过蓝牙模块将解算出三维空间中的姿态信息发送给上位机；

S402、上位机接收信息包，上位机对接收到的信息包进行数据分析；

S403、上位机构建虚拟人物模型的运动。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。