[发明专利]一种可同时采集捕捉对象面部表情的惯性动作捕捉系统及其运行方法

权利要求书

1.一种可同时采集捕捉对象面部表情的惯性动作捕捉系统，其特征在于，包括一个深度相机、十七个惯性动作采集节点、一个发射节点、汇聚节点及终端机，所述深度相机连接所述发射节点，所述发射节点连接若干个惯性动作采集节点，所述发射节点连接所述汇聚节点，所述汇聚节点连接所述终端机；

所述深度相机用于采集捕捉对象面部区域的信息，为捕捉对象面部区域建立三维模型；

所述惯性动作采集节点用于采集捕捉对象自身局部位置加速度、角速度、磁力强度；

所述发射节点用于收集所述深度相机采集到的信息及所述惯性动作采集节点采集到的信息，并将收集到的信息发送至所述汇聚节点；所述发射节点还包括时间同步单元，用于同步所述深度相机采集到的信息及所述惯性动作采集节点采集到的信息；

所述汇聚节点用于实现所述发射节点与所述终端机的无线或有线连接；

所述终端机用于处理并显示所述惯性动作采集节点及所述深度相机采集到的信息。

2.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述深度相机通过有线方式连接所述发射节点。

3.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述发射节点通过USB或串行总线UART连接若干个惯性动作采集节点。

4.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述深度相机的型号为RealSense^TM、SR4000、SR4500、PrimeSense、Kinect、Camcube3.0中的任一种。

5.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述惯性动作采集节点包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计及惯性动作采集节点的微处理器，所述三轴加速度计及所述三轴陀螺仪的型号为MPU6050，三轴磁力计的型号为MAG3110，所述惯性动作采集节点的微处理器的型号为STM32L152。

6.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述发射节点包括：发射节点的微处理器、发射节点的无线收发模块、通信接口、电池模块，所述发射节点的微处理器分别连接所述发射节点的无线收发模块、所述通信接口、所述电池模块，所述发射节点的无线收发模块连接所述汇聚节点，所述发射节点的微处理器的型号为STM32F407，所述发射节点的无线收发模块中的射频芯片的型号为nRF24L01P，所述发射节点的无线收发模块所使用的频段为2.4～2.5GHz全球免申请ISM工作频段。

7.根据权利要求6所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述电池模块为可充电锂电池模块。

8.根据权利要求1所述惯性动作捕捉系统，其特征在于，所述汇聚节点包括：汇聚节点的微处理器、汇聚节点的无线收发模块，所述汇聚节点的微处理器的型号为STM32F407，所述汇聚节点的无线收发模块中的射频芯片的型号为nRF24L01P，所述汇聚节点的无线收发模块所使用的频段为2.4～2.5GHz全球免申请ISM工作频段。

9.根据权利要求1-8任一所述惯性动作捕捉系统的运行方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)所述发射节点对所述系统上电，所述惯性动作采集节点及所述发射节点进入上电复位状态；

(2)上电复位完成后，发射节点发送探测指令依次探测所述惯性动作采集节点及所述深度相机是否存在；

(3)探测所述惯性动作采集节点及所述深度相机存在后，所述发射节点对所述深度相机进行设置，包括采集区域大小、照明频率；

(4)所述发射节点对所述深度相机及所述惯性动作采集节点发出工作请求；

(5)深度相机接收到工作请求后，所述深度相机实时采集捕捉对象面部区域的信息，建立捕捉对象面部区域三维模型；所述惯性动作采集节点接收到工作请求后，所述惯性动作采集节点实时采集捕捉对象自身局部位置加速度、角速度、磁力强度；

(6)无线收发模块无线连接汇聚节点；

(7)发射节点收集所述深度相机采集到的信息及所述惯性动作采集节点采集到的信息，并将收集到的信息发送至所述汇聚节点；

(8)所述汇聚节点连接所述终端机，并将接收到的所述深度相机采集到的信息及所述惯性动作采集节点采集到的信息发送至所述终端机；

(9)所述终端机处理所述深度相机采集到的信息及所述惯性动作采集节点采集到的信息，将所述深度相机采集到的信息恢复捕捉对象面部区域三维模型并应用在虚拟对象的面部，将所述惯性动作采集节点采集到的信息应用在虚拟对象的肢体动作。