[發(fā)明專利]一種利用人體足部在小空間范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)虛擬世界人物大范圍移動(dòng)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725083.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN112114660A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔浩;李楊寰;高峰;尚泰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南耶喂啊智能科技有限公司;湖南格納微信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G01D21/02
• 代理公司: 廣東有知貓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44681
• 代理人: 高志軍

本發(fā)明公開的一種利用人體足部在小空間范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)虛擬世界人物大范圍移動(dòng)的方法，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，足部位移傳感模塊在內(nèi)置的MCU中利用慣性導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行行人位移的實(shí)時(shí)解算；再通過靜止檢測(cè)技術(shù)判斷出行人運(yùn)動(dòng)過程中的靜止時(shí)刻；利用檢測(cè)出來的靜止時(shí)刻通過利用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行零速修正得到精確的行人位移結(jié)果，同時(shí)利用得到的精確的行人位移結(jié)果通過步態(tài)識(shí)別算法得到單足的步態(tài)信息；單足的步態(tài)信息通過藍(lán)牙發(fā)送給中央處理模塊，中央處理模塊通過雙足步態(tài)融合識(shí)別算法得到行人的步態(tài)信息，最后再將步態(tài)信息上報(bào)給虛擬位移顯示軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬世界人物控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用人體足部在小空間范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)虛擬世界人物大范圍移動(dòng)的方法。

背景技術(shù)

近些年隨著科技進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)，其利用計(jì)算機(jī)模擬出使用者可以通過感知器官與之交互的虛擬環(huán)境，使其產(chǎn)生置身其中的“真實(shí)”體驗(yàn)。隨著VR技術(shù)的不斷發(fā)展，其已廣泛應(yīng)用于軍事、生產(chǎn)、醫(yī)療、教育、娛樂等領(lǐng)域，如虛擬戰(zhàn)場(chǎng)模擬訓(xùn)練、虛擬競(jìng)技游戲等。而這些應(yīng)用都需要實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)軌跡的虛擬化。人體運(yùn)動(dòng)軌跡的虛擬化本質(zhì)就是通過各種設(shè)備對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡仿真模擬。

目前，商業(yè)中使用最廣泛的是光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)。光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)需要被跟蹤對(duì)象佩戴上標(biāo)記點(diǎn)，然后對(duì)標(biāo)記點(diǎn)跟蹤以實(shí)現(xiàn)人體的運(yùn)動(dòng)捕獲。光學(xué)式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)視覺原理，由多個(gè)高速相機(jī)從不同角度對(duì)目標(biāo)特征點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來完成運(yùn)動(dòng)捕獲的任務(wù)。當(dāng)相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時(shí)，從圖像序列中就可以得到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。通常使用6至8架攝像機(jī)分布在場(chǎng)景四周，而且為了得到更加準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，每架相機(jī)的拍攝速率應(yīng)該不低于60幀/秒。目前常用的技術(shù)手段分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種形式，主要區(qū)別是標(biāo)記點(diǎn)的發(fā)光形式，被動(dòng)式的標(biāo)記點(diǎn)反射外部光源，主動(dòng)式的標(biāo)記點(diǎn)由發(fā)光二極管發(fā)光。

光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)雖然目前商業(yè)應(yīng)用最廣泛，但是它由于技術(shù)本身的特點(diǎn)也存在很多缺點(diǎn)，主要有以下四個(gè)方面：

1.由于光信號(hào)容易受到光照條件、視角、陰影干擾，并且容易被中間障礙物阻斷，所以光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)對(duì)捕捉視場(chǎng)內(nèi)的光線敏感，對(duì)場(chǎng)地的燈光和反射情況要求高，使用過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生標(biāo)記點(diǎn)的混淆和遮擋，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)信息的缺失或者計(jì)算錯(cuò)誤，所以需要后期的人工干預(yù)比較多；

2.由于需要對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和空間坐標(biāo)的計(jì)算，致使算法處理的工作量非常大實(shí)時(shí)性差；

3.其設(shè)備昂貴且測(cè)定距離有限，安裝定位較繁瑣，攜帶不方便；

4.面對(duì)大應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，人的活動(dòng)范圍變大導(dǎo)致無法使用或者所需安裝設(shè)備增加致使成本過高應(yīng)用受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)所存在的上述技術(shù)問題而提供一種利用人體足部在小空間范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)虛擬世界人物大范圍移動(dòng)的方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種利用人體足部在小空間范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)虛擬世界人物大范圍移動(dòng)的方法，包括如下步驟：

步驟1：感測(cè)人體足部在小空間范圍的位移并將對(duì)所感測(cè)的人體足部在小空間范圍的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)解算獲得人體足部在小空間范圍運(yùn)動(dòng)過程的IMU原始數(shù)據(jù)；

步驟2：通過靜止檢測(cè)方法檢測(cè)出IMU原始數(shù)據(jù)中的靜止時(shí)刻數(shù)據(jù)；

步驟3：對(duì)步驟2檢測(cè)出來的靜止時(shí)刻數(shù)據(jù)利用卡爾曼濾波算法進(jìn)行零速修正得到精確的人體足部位移結(jié)果；

步驟4：利用步驟3得到的精確的人體足部位移結(jié)果通過步態(tài)識(shí)別算法得到人體單足的步態(tài)信息；

步驟5：將步驟4得到的人體單足的步態(tài)信息通過雙足步態(tài)融合識(shí)別算法得到人體的步態(tài)信息；