[发明专利]一种人体动作捕捉系统及方法

说明书

本发明涉及一种人体动作捕捉系统和方法，采用多模态采集传感器、上位机、路由器以及摄像机，对人体的姿态数据和视频数据进行采集，得到人体的肌电信号和人体惯性信息等，通过将采集的数据进行分类筛选、预处理，将肌电信息与视频信息进行融合，最后通过特征提取以及动作捕捉的方式实现对人体动作的精确捕捉，提高了系统的实时性，节约了系统运算资源，同时结合惯性信息，加强了系统的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及人机交互领域，特别是涉及一种人体动作捕捉系统及方法。

背景技术

随着现代计算机科学技术的发展，人们对人机交互的需求是越来越高，人体动作识别作为人机交互的一种重要的实现途径，它的发展也成为了当今社会热点问题，许多研究人员针对这个课题进行了大量研究。目前，人体动作识别在智能监控、医疗、游戏以及教育等方面都有着辽阔发展前景。

2007年苹果公司推出带有加速度传感器的iPhone手机、日本任天堂游戏公司推出的游戏主机Wii U，都曾经轰动一时。它们都通过加速度传感器来感受用户的动作，从而进行人机交互的控制，加速度传感器精确地识别了手持装置用户的加速度信号，为不同的加速度信号提供相对应的反应，这种体验在当时可谓是一种全新的方式，为这两款产品都带来了巨大的成功，自此加速度传感器的应用得到了迅速的推广。苹果手机的加速度传感器主要感受手机本身较小的移动和旋转。其相关的多项专利早就申请并且获得了保护。游戏主机Wii U主要捕捉用户的大运动，它通过玩家手持手柄中携带的加速度传感器识别出用户的动作从而控制游戏，主要特点是将肢体的真正运动和游戏结合在了一起，获得了很多希望保持身材或者减肥玩家的喜爱。

自从Kinect问世，就有很多公司和个人对这种不需要操作杆，仅仅用肢体动作就可以进行操控的全新技术表示了浓厚的兴趣。直到Kinect I的出现，人们似乎才意识到这样的技术可以走进家庭,可以在日常生活中用。国内外类似的应用自此开始遍地开花很多相似的产品上市，小到手机使用头部运动和手势进行控制，大到电视机使用手势动作等进行操作。比如三星就在自己的强项产品手机、液晶电视上都采用了类似的这种技术，用户不需要接触手机就可以控制手机不用遥控器就可以控制电视。国内的一些电视厂商也斥资购买这种技术用在智能电视控制上。计算机外设中也出现不少类似的摄像头产品，虽然都称为体感控制摄像头，但是实际采用的技术并非完全相同，所能实现的效果也不尽相同。

微软2013年5月22日举行的新的游戏机Xbox 0ne的发布会，在新的游戏主机系统中将会配置新版本的体感摄像头Kinect2.0，新的体感摄像头不仅具有更高的分辨率、更快的处理和响应速度，还具有对玩家动作细节更好的识别度对于手腕移动、手指动作都可以进行识别，对环境光的要求更低。新一代的Kinect游戏，不再单纯依靠大动作，它可以和手柄话筒结合给用户提供更加真实的游戏体验。任天堂也在2012年底发售了Wii U，显然在上一代采用加速度传感器的Wii U主机上有进一步的改进，手柄增加了直接包含触摸显示屏的平板手柄，新的触摸屏游戏操作方式带来了新的游戏体验。

目前，国内对动作捕捉方法从技术基础上主要分为基于图像和视频方法和基于运动传感器参数方法两类。实际系统中往往是在这些方式的基础上根据使用场景进行融合或单独使用。所以无论是哪种动作捕捉方案，都有图像方法或运动传感器方法的特点：依赖于计算机处理和运算能力，或容易受环境光干扰，或位置或距离容易产生累积误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种人体动作捕捉系统及方法，通过引入肌电信息，与视频信息进行融合以提高动作捕捉的效率、提高系统的实时性节约系统运算资源。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种人体动作捕捉系统，所述捕捉系统包括：

多模态采集传感器、上位机、路由器以及摄像机；

所述多模态采集传感器分布于人体的各个肢体部位，用于采集人体的姿态信息，并将所述姿态信息通过所述路由器传输至所述上位机；