[发明专利]融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统

权利要求书

1.一种融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，包括目标动作捕捉单元、目标定位单元、数据同步控制单元、数据接收与处理单元，所述目标动作捕捉单元为多个；

所述目标动作捕捉单元：在数据同步控制单元的控制下，获取目标对象各关节点处的运动数据，并对各关节点处的运动数据进行融合计算，并将计算的结果传输给数据接收与处理单元进行数据处理；

所述目标定位单元：在数据同步控制单元的控制下，获得各目标对象的准确位置数据，即目标定位点的三维空间坐标数值，并将该坐标数值数据传输给数据接收与处理单元；

所述数据同步控制单元：保证上述目标动作捕捉单元和目标定位单元之间数据采集的同步性；

所述数据接收与处理单元：接收上述目标动作捕捉单元和目标定位单元传输的各目标对象的姿态数据和坐标位置数据，运用反向运动学方法对各目标对象的姿态数据与坐标位置数据进行融合计算，得到控制三维动画角色运动的完整的运动姿态数据。

2.根据权利要求1所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于， 所述目标动作捕捉单元包括多个惯性传感器、节点控制器、无线传输模块和动作捕捉主机，所述惯性传感器固设在采集节点上，在节点控制器的控制下对节点的运动数据进行采集，并将采集的运动数据通过无线传输模块传输给动作捕捉主机，经动作捕捉主机对采集的运动数据分析后传输给数据接收与处理单元。

3.根据权利要求2所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述惯性传感器为三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴地磁传感器。

4.根据权利要求1所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述目标定位单元包括多台高速摄像机、发光标记点（定位点）、数据网络交互装置和定位主机，在每个目标对象的最大程度无遮挡的部位放置一个发光标记点，通过排布在空间中的多台高速摄像机将各目标对象的运动状况以图像的形式记录下来，然后将记录下来的图像数据通过网络交互装置传输给定位主机进行处理，即定位主机计算识别图像中各发光标记点的运动轨迹，对于空间的任意一个点，只要它能同时至少被两台高速摄像机所采集，则根据同一瞬间两台高速摄像机所拍摄的图像和相机参数，得到该发光标记点的坐标位置数据。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述数据同步控制单元包括控制器和无线传输模块，所述控制器的命令通过无线传输模块传输给目标动作捕捉单元和目标定位单元。

6.根据权利要求5所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述数据接收与处理单元包括系统主机和HUB，所述目标动作捕捉单元和目标定位单元采集的数据经HUB接收后，传输给系统主机。

7.根据权利要求2或6所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述捕捉的目标对象为人体，并将人体骨骼模型分为17个关键节点。

8.根据权利要求7所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，该17个关键节点分别为臀腹关节、左胸肩关节、右胸肩关节 、左肩关节、右肩关节、左肘关节、右肘关节、左腕关节、右腕关节、胸颈关节、头颈关节、左腿根关节、右腿根关节、左膝关节、右膝关节、左踝关节和右踝关节，通过上述17个节点来确定人体在空间的位置和朝向。

9.根据权利要求8所述的融合光学定位与惯性传感的多目标运动捕捉系统，其特征在于，所述目标定位单元选取人体的头颈关节为定位点，在人体的头颈关节上放置发光标记点。