[发明专利]一种级联刚体运动追踪、步行过程追踪方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及微机械(MEMS)运动追踪领域，尤其涉及一种级联刚体运动追踪方法与系统、步行过程追踪方法与系统。

背景技术

运动物体追踪技术，已广泛运用于各领域，尤其在航天航海、天线雷达、人体运动姿态建模等领域。近年，随着MEMS的迅速发展，运动追踪技术逐渐融合进MEMS的理念，将运动追踪所需的测量部件微型化、集成化，形成集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路等于一体的微型运动追踪设备。这些设备具有成本低、体积小、重量轻等特点，因而广受人们青睐。

运动物体追踪需要首先获得运动物体的姿态数据，姿态数据获得后利用该数据对该运动物体的虚拟模型进行驱动，从而实时再现运动物体的运动过程，实现追踪。现有技术中进行运动物体追踪主要有三种方式：一是光捕捉式，通过安装于特定场地的多个不同角度的摄像头获取运动物体关键位置点的姿态数据，进而利用该数据进行模型驱动；二是电磁式，通过安装于运动物体不同部位的多个电磁传感器之间的电磁耦合强度获得姿态数据，进而利用该数据进行模型追踪驱动；三是加速度积分式，通过安装于运动物体不同部位的加速度计测量变化加速度，然后对加速度进行二次积分获得姿态数据，进而利用该数据进行模型驱动。这些方式应用于多段级联型运动物体追踪，取得的效果往往不理想：光捕捉方式受限于光线明暗，得到的姿态数据不准确；电磁式受限于电磁强度，信号较弱时若无额外辅助电磁发射装置配合，得到的数据也不准确；加速度积分方式因积分过程无可避免地存在累积误差，姿态数据随着时间推移将偏离真实情况。为实现级联刚体运动物体追踪急切需要一种简洁方便、受限因素少、数据准确的追踪方法与系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种级联刚体运动追踪方法与系统，通过利用级联刚体自身物理特点，准确获取坐标数据后进行模型驱动以实现级联刚体的追踪。

本发明提供了一种级联刚体运动追踪方法，该方法包括：

测量级联刚体各个刚体的姿态数据，所述姿态数据包括刚体运动的俯仰角、横滚角、航向角；

根据所述姿态数据创建相应刚体的旋转矩阵；

构造由级联刚体的级联点、级联刚体的两个端点组成的级联点集；以级联点集为处理对象，选取级联点集中的一个点为已知点，将已知点的坐标与包含该已知点的刚体的旋转矩阵相乘，得到该刚体的另一个级联点的坐标；

将级联点集的坐标数据发送给运动追踪中心，由该追踪中心使用所述坐标数据驱动级联刚体模型的相应部位运动，并将运动过程虚拟呈现出来。

优选地，级联点集的坐标数据通过无线方式发送给运动追踪中心。

优选地，根据姿态数据创建得到的相应刚体的旋转矩阵为：