[發明專利]基于慣性傳感技術的動作捕捉系統及方法

在審

• 申請號: 201410498731.3
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104267815A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張宇;薛利興;董旭涓
• 申請（專利權）人: 黑龍江節點動畫有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G08C17/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于慣性傳感技術的動作捕捉系統，其特征在于，所述系統包括用于完成動作捕捉過程的主體部分和用于動作捕捉過程中輔助工作的輔助部件；主體部分包括17個慣性傳感節點、主控機和無線收發器；輔助部分包括傳感器節點充電器；17個慣性傳感節點用于分別一一對應的設置在人體的骨骼上劃分的17個信息捕捉節點上，17個慣性傳感節點用于分別測量人體不同位置點的運動情況；17個慣性傳感節點通過無線方式與無線收發器通信，無線收發器與主控機相連，無線收發器用于接收所有慣性傳感節點所發送的數據，并將數據轉交給主控機進行處理，無線收發器還用于將主控機所發出的控制命令發送給所有的或指定的慣性傳感節點；傳感節點充電器用于為17個慣性傳感節點充電。

2.根據權利要求1所述的一種基于慣性傳感技術的動作捕捉系統，其特征在于，所述輔助部分還包括捕捉用表演服及傳感節點固定綁帶；所述捕捉用表演服為根據人體運動分解模型定制的表演服裝，所述捕捉用表演服上分別標記有17個慣性傳感節點的位置；所述傳感節點固定綁帶用于輔助固定慣性傳感節點。

3.根據權利要求2所述的一種基于慣性傳感技術的動作捕捉系統，其特征在于，每個慣性傳感節點包括傳感器模塊、數據采集控制器、無線收發控制器、電池和充電電路及接口；傳感器模塊中包含用于采集運動參數的三種傳感器：三軸加速度計，用于測量局部坐標下x軸向加速度、y軸向加速度、z軸向加速度；三軸陀螺儀，用于測量局部坐標下繞x軸轉動角速度、繞y軸轉動角速度、繞z軸轉動角速度；三軸磁力計，用于測量局部坐標下x軸向磁場強度、y軸向磁場強度、z軸向磁場強度；數據采集控制器用于控制傳感器進行數據采集，并對采集到的數據進行濾波、數據融合處理得到測量節點的運動數據，并將運動數據傳送給無線收發控制器；無線收發控制器用于控制各個慣性傳感節點的運動數據與主控機之間的數據傳輸；電池和充電電路及接口；電池通過充電電路及接口為傳感器模塊、數據采集控制器和無線收發控制器供電。

4.根據權利要求3所述的一種基于慣性傳感技術的動作捕捉系統，其特征在于，每個慣性傳感節點還包括輔助電路，所述輔助電路包括晶振電路、傳感器模塊的電源供電電路、數據采集控制器的電源供電電路、無線收發控制器的電源供電電路以及數據采集控制器、傳感器模塊、無線收發控制器的接口電路。

5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種基于慣性傳感技術的動作捕捉系統，其征征在于，所述無線收發器包括無線控制模塊、數據轉換模塊、PA功放電路、全向天線、USB控制模塊及接口、以太網控制模塊及接口和供電電路及電源接口，

所述供電電路及電源接口用于進行電壓轉換、穩壓、濾波、去耦，為無線控制模塊、數據轉換模塊、PA功放電路、全向天線、USB控制模塊及接口、以太網控制模塊提供所需要的電源電壓或參考電壓；

所述USB控制模塊及接口和以太網控制模塊及接口，用于為無線收發器提供USB和Ethernet兩種與所述主控機連接的方式供用戶選擇，用于實現兩種接口的物理層和鏈路層的控制工作，完成主控機應用數據與數據轉換模塊之間的傳輸；

所述數據轉換模塊用于控制無線控制模塊與USB控制模塊或以太網控制模塊之間傳輸數據的緩沖與數據格式轉換；

所述無線控制模塊與慣性傳感節點所用無線通信方法保持一致，用于完成物理上無線信號與有線信號的轉換，接收傳感器模塊發送的無線信號，將主控機發送的數據轉換成無線信號輻射出去；

PA功放電路用于完成無線控制模塊輸出信號的功率放大，同時使用全向天線均勻輻射/接收無線信號。