[发明专利]一种人体行为动作信息采集系统

说明书

本发明公开了一种人体行为动作信息采集系统，包括服务端和采集端；其中服务端由消息队列遥测传输服务、消息队列遥测传输服务客户端和文件数据库组成；采集端由ESP32芯片、MPU9250芯片及外围电路组成；MPU9250芯片用于采集人体行为动作信息；ESP32芯片用于获取人体行为动作信息，解码打包成主题消息并发布；所述消息队列遥测传输服务客户端用于向消息队列遥测传输服务订阅指定主题的消息，并存储到文件数据库中。本发明使用低成本设备，减小了采集设备体积和重量，提高了采集精度，使用云端存储和处理方式，降低了硬件成本，使用轻量级消息队列遥测传输服务，降低了网络带宽占用，减小了服务器负载，提高了采集性能。

技术领域

本发明涉及一种人体行为动作采集系统，属于行为识别技术领域。

背景技术

人体行为动作识别研究是模式识别研究领域的一个重要方向，人体行为动作信息的研究，对推动机器仿生工程、医疗检测、体育竞技评估、游戏动画制作等领域的研究有重要的意义。在人体行为动作识别中，人体行为动作信息的采集是非常重要的一个组成部分，行为动作信息的准确性直接影响了人体行为动作识别的准确性，因此，对人体行为信息采集的研究极为重要。

常用的人体行为动作信息采集方案有两种，基于视频图像的信息采集方案和基于惯性传感器的信息采集方案。传统的人体行为动作信息采集方案一般使用视频或图像序列数据，综合图像处理技术、模式识别技术、人工智能技术等多学科技术，实现人体行为动作信息的采集，其基本步骤大致包括：

1.原始数据采集，使用图像传感器(如摄像头)对运动的人体进行视频、图像信息采集；

2.数据预处理，利用图像识别技术提取、识别、跟踪人体轮廓；

3.数据分析，分析人体轮廓及运动情况，获得人体行为信息。

一般来说，由于图像、视频原始数据量较大，且包含大量无用信息(如背景、物品等)，因此对图像和视频的分析需要较高的机器性能和高效的算法。另外，图像和视频的质量受环境影响较大，人体运动过程中的信息可能受到拍摄现场的光照变化、物品遮挡、运动范围等因素的影响，导致采集到的信息可能存在较大的误差。

与基于视频图像的信息采集方案不同，基于惯性传感器的信息采集方案一般是将惯性传感器固定在运动过程中动作幅度较大的关键部位(如手腕、手肘、躯干、膝盖、脚踝等部位)，采集每个部位的动作信息，进行存储、分析，惯性传感器所采集的数据一般包括加速度、角速度等人体运动学参数，其基本步骤大致包括：

1.设备固定与标识，将惯性传感器固定在待采集部位，并标识每个惯性传感器的位置；

2.数据采集，采集人员完成特定的动作，传感器自动采集数据；

3.数据处理，对采集到的信息进行分析、存储。

基于惯性传感器的人体行为动作采集方案操作简单，受环境影响小，不受运动范围限制，故被广泛应用于动画制作、体育、娱乐、科研等各个方面。

然而，现有的基于惯性传感器的人体行为动作采集方案仍存在部分问题，如：

1.设备体积和重量过大，惯性传感器无法单独提供服务，需要与MCU控制系统(如STM32、arduino等控制芯片)、电源系统、网络传输系统协同才可提供服务，导致采集设备体积和重量过大，影响采集人员动作；

2.成本较高，有的采集系统采集单元与计算单元一体，采集设备集采集与处理功能为一体，硬件成本较高；

3.带宽占用较大，有的采集系统采集单元与计算单元分开，但是采集单元与计算单元之间使用TCP/UDP协议直接通信，由于采集端采集到的数据量较大，采集端数量可能较多，故带宽占用较大。

发明内容