[發明專利]一種基于交變電磁場定位與慣性傳感器互相校準的方法

有效

• 申請號: 201811520429.8
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN111307173B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 周密;胡驍
• 申請（專利權）人: 成都思悟革科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 成都行之專利代理有限公司 51220
• 代理人: 熊曦

本發明公開了一種基于交變電磁場定位與慣性傳感器互相校準的方法，所述方法包括：人體姿態獲得系統中其中一類電磁場輻射器與慣性傳感器對應，該類電磁場輻射器與慣性傳感器同時獲得目標的位移信息；基于人體姿態獲得系統，獲得該類電磁場輻射器相對于另一類電磁場輻射器的角度信息；利用上述角度信息，對慣性傳感器獲得的目標水平方向上的角度信息進行校準；將慣性動作捕捉裝置與交變電磁場位置計算系統進行結合，用交變電磁場位置計算系統與慣性6軸傳感器角度計算互相校準，用前者計算得到的其中一個方向角度信息替代地磁計，使慣性6軸傳感器獲得長期穩定的校準依據，解決了各自存在的問題。

技術領域

本發明涉及人體動作捕捉領域，具體地，涉及一種基于交變電磁場定位與慣性傳感器互相校準的方法。

背景技術

目前的人體動作捕捉技術主要有：

第一種為動作捕捉，如攝像頭動作捕捉技術，存在怕光線干擾、怕遮擋的缺陷；

第二種為慣性動作捕捉裝置，如抗金屬干擾慣性動作捕捉正在，存在精度隨時間漂移，不能長時間使用的問題；

第三種為外置式電磁場捕捉，如電磁捕捉裝置，存在必須在外置天線系統作用距離內使用，非常容易受干擾的問題；

第四種為穿戴式電磁場捕捉，如基于人體穿戴的電磁捕捉技術，如專利CN201711258283.X，存在受到皮膚偽影等因素的影響，對小尺度上的旋轉測量精度下降的問題；在該專利中由于是以測量marker之間的相對距離和角度變化來計算動作的，由于人體皮膚是一個彈性曲面，在骨骼移動的同時，marker所在的位置也受到皮膚和肌肉的拉，所以marker的距離和角度變化是皮膚和骨骼運動的疊加，當骨骼運動尺度比較小的時候，皮膚拉扯帶來的影響就會變大，而且這種影響往往是使得測試出現偏差的。

發明內容

本發明提供了一種基于交變電磁場定位與慣性傳感器互相校準的方法，將慣性動作捕捉裝置與交變電磁場位置計算系統進行結合，用交變電磁場位置計算系統與慣性6軸傳感器角度計算互相校準，用前者計算得到的其中一個方向角度信息替代地磁計，使慣性6軸傳感器獲得長期穩定的校準依據，解決了各自存在的問題。

為實現上述發明目的，本申請提供了一種基于交變電磁場定位與慣性傳感器互相校準的方法，所述方法包括：

人體姿態獲得系統中其中一類電磁場輻射器與慣性傳感器對應，該類電磁場輻射器與慣性傳感器同時獲得目標的位移信息；

基于人體姿態獲得系統，獲得該類電磁場輻射器相對于另一類電磁場輻射器的角度信息；

利用上述角度信息，對慣性傳感器獲得的目標水平方向上的角度信息進行校準。

進一步的，本方法還包括利用慣性傳感器對人體姿態獲得系統中的電磁場輻射器獲得的目標數據進行校準，進而彌補了人體姿態獲得系統在轉動角度較小時測量精度不準確的問題，具體為：

該類電磁場輻射器獲得目標的位移信息包括若干方向上的位移信息，其中，包括第一至第N個方向的位移信息，N為大于等于2的正整數；其中，K方向相對于其余N-1個方向的位移量最小；

慣性傳感器同時獲得目標在K方向位的位移信息；

將慣性傳感器獲得的目標在K方向位的位移信息，作為電磁場輻射器獲得的目標在K方向位的位移信息，對電磁場輻射器獲得的目標位移信息進行校準。

優選的，所述方法包括：

利用人體姿態獲得系統獲得目標在alpha方向的位移信息A；其中，目標位移方向包括alpha和beta兩個方向，alpha方向的位移量大于beta方向的位移量；

基于目標在alpha方向的位移信息A，獲得目標在水平方向的角度變化分量為cos(alpha)；