[发明专利]一种人体动作捕捉方法

权利要求书

1.一种人体动作捕捉方法，其特征在于，包括：

将惯性传感器安装于动作采集者的各数据采集节点上，并将所述惯性传感器采集的运动数据发送至上位机中，所述上位机中存储有人体模型；

获取所述惯性传感器的加速度计、陀螺仪及磁力计多次分别测得的姿态数据并进行零点数据修正；

将所述加速度计及磁力计对应的修正后的姿态数据进行三角函数转换以将所述加速度计及磁力计对应的修正后的姿态数据转换为第一旋转角度对应的四元数，将所述陀螺仪对应的修正后的姿态数据进行积分以得到所述陀螺仪对应的修正后的姿态数据转换为第二旋转角度对应的四元数；

对所述第一旋转角度及所述第二旋转角度对应的归一化后的四元数进行自适应线性插值以得到旋转增量；

利用所述旋转增量驱动所述人体模型；

对所述姿态数据并进行零点数据修正的步骤包括：

获取所述惯性传感器的加速度计、陀螺仪及磁力计多次分别测得的姿态数据放入一二维数组中；

根据所述二维数组计算所述加速度计、陀螺仪及磁力计分别测得的多个姿态数据的平均值；

将所述加速度计、陀螺仪及磁力计测得的任一姿态数据减去其对应的平均值以得到所述加速度计、陀螺仪及磁力计的零点漂移；

分别计算所述加速度计、陀螺仪及磁力计的比例因子；

将所述加速度计、陀螺仪及磁力计零点漂移乘以各自的比例因子以得到修正后的姿态数据；

所述加速度计、陀螺仪及磁力计的比例因子分别为：

其中，offset为所述零点漂移的绝对值，PI为圆周率，G为重力加速度，修正后的姿态数据为欧拉角。

2.如权利要求1所述的人体动作捕捉方法，其特征在于，将修正后的姿态数据转换为四元数的步骤包括：

对所述陀螺仪对应的修正后的姿态数据进行积分，以得到第一旋转角度e₀,e₁,e₂；

根据所述加速度计及磁力计对应的修正后的姿态数据通过如下三角函数变换公式得到第二旋转角度e₀',e₁',e₂'；

其中，a₀,a₁,a₂为所述加速度计对应的修正后的姿态数据，m₀,m₁,m₂为磁力计对应的修正后的姿态数据；

分别计算出所述第一旋转角度e₀,e₁,e₂及第二旋转角度e₀',e₁',e₂'的余弦值和正弦值以得到所述第一旋转角度e₀,e₁,e₂及第二旋转角度e₀',e₁',e₂'的四元数。

3.如权利要求2所述的人体动作捕捉方法，其特征在于，对所述四元数进行归一化的步骤包括：

获取所述四元数的模值；

将所述四元数中的每个数值除以模值，即得到归一化后的四元数。

4.如权利要求3所述的人体动作捕捉方法，其特征在于，判断所述第一旋转角度e₀,e₁,e₂及第二旋转角度e₀',e₁',e₂'对应的归一化后的四元数的相关度，若相关度小于一设定值，则采用球面线性插值，若相关度大于或等于所述设定值，则采用自适应线性插值。

5.如权利要求4所述的人体动作捕捉方法，其特征在于，根据自适应线性插值的插值系数得到所述旋转增量。