[发明专利]基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统及其工作方法

说明书

本申请公开了一种基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统，包括部署于多个人体部位的惯性传感节点、数据采集服务器、数据分析服务器、虚拟现实设备。该系统实现了基于虚拟现实技术的体感游戏，能够利用可穿戴的惯性传感节点感知用户的肢体动作变化，并通过数据处理和数据分析确定相应的动作类型，最终利用虚拟现实设备根据该动作类型控制虚拟场景中目标虚拟对象的运动轨迹，显著提升了用户的游戏体验。此外，本申请还提供了一种基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统的工作方法，其技术效果与上述系统的技术效果相对应。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统及其工作方法。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality)也称为虚拟技术、虚拟环境，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。

随着人们生活水平的提高，以及生活节奏的加快，虚拟现实技术在运动健康、娱乐业的应用越来越广泛。然而，目前的虚拟现实游戏局限于手柄操作或键盘操作，缺少基于虚拟现实游戏的能够不受光线遮挡限制的响应用户肢体精确动作变化的体感游戏。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统及其工作方法，用以解决目前的虚拟现实游戏局限于手柄操作或键盘操作，导致用户体验较差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于可穿戴惯性感知的体感健康娱乐系统，包括：部署于多个人体部位的惯性传感节点、数据采集服务器、数据分析服务器、虚拟现实设备；

其中，所述惯性传感节点用于采集人体的位姿数据，并将所述位姿数据传输至所述数据采集服务器；

所述数据采集服务器用于对所述位姿数据进行预处理操作；

所述数据分析服务器用于利用预先经过训练的机器学习模型确定预处理后的位姿数据对应的动作类型，以及所述预处理后的位姿数据在所述动作类型下的识别分数；

所述虚拟现实设备用于显示体感游戏的虚拟场景，并根据所述动作类型控制所述虚拟场景中目标虚拟对象的运动轨迹。

优选的，所述惯性传感节点包括WIFI模块，所述WIFI模块用于对本地的位姿数据进行打包，并通过TCP协议或IP协议将所述位姿数据传输至所述数据采集服务器。

优选的，所述数据采集服务器为基于SocketAsyncEventArgs类实现的高性能网络服务器，所述数据采集服务器用于对各个所述惯性传感节点进行并发数据收集，以获取所述位姿数据。

优选的，所述惯性传感节点还包括：加速度计、磁力计、陀螺仪。

优选的，所述数据采集服务器对所述位姿数据的预处理操作包括：

根据预先确定的所述加速度计的加速度零偏值，对所述位姿数据中的加速度数据进行校准；根据预先确定的所述磁力计的补偿值，对所述位姿数据中的磁力数据进行校准；

对所述位姿数据中的加速度数据、磁力数据、陀螺仪数据进行数据融合；

利用unity游戏引擎将所述位姿数据从惯性传感节点坐标系映射到虚拟空间坐标系。

优选的，在体感游戏开始之前的标定阶段，所述虚拟现实设备还用于显示预设动作以提示用户做出所述预设动作，所述数据采集服务器用于根据所述惯性传感节点采集的位姿数据和所述预设动作的标准位姿数据，确定位置偏差值，以便后续过程中根据所述位置偏差值修正位姿数据。

优选的，在所述机器学习模型为隐马尔科夫模型时，所述机器学习模型的训练过程包括：