[发明专利]一种人体动作捕捉系统和方法

权利要求书

1.一种人体动作捕捉系统，其特征在于：包括单片机(1)，所述单片机(1)的输入端通过导线与数据采集单元(2)的输出端电性连接，所述单片机(1)的输出端通过导线与汇总单元(3)的输入端电性连接，且汇总单元(3)的输出端通过导线与数据处理系统(4)的输入端电性连接，所述单片机(1)通过无线与互补滤波模块(5)实现双向连接；

所述数据处理系统(4)包括中央处理器(41)，所述中央处理器(41)的输出端通过导线分别与转化模块(42)和无线通信模块(43)的输入端电性连接，所述中央处理器(41)通过无线分别与数据修复单元(44)和动画生成模块(45)实现双向连接，所述中央处理器(41)的输入端通过导线分别与人体模型建立模块(46)、运动数据获取模块(47)、关键节点标记模块(48)以及驱动模块(49)的输出端电性连接，所述运动数据获取模块(47)的输入端通过导线与姿态解算模块(410)的输出端电性连接，所述关键节点标记模块(48)通过无线与人体模型建立模块(46)实现双向连接，所述驱动模块(49)的输入端通过导线与转化模块(42)的输出端电性连接，所述无线通信模块(43)通过无线与动画制作中心(411)实现双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种人体动作捕捉系统，其特征在于：所述数据修复单元(44)包括微处理器(441)，所述微处理器(441)通过无线与显示模块(442)实现双向连接。

3.根据权利要求2所述的一种人体动作捕捉系统，其特征在于：所述微处理器(441)的输入端通过导线与标定模块(443)的输出端电性连接，所述微处理器(441)的输入端通过导线与手动修复模块(444)的输出端电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种人体动作捕捉系统，其特征在于：所述微处理器(441)的输入端通过导线与追踪模块(445)的输出端电性连接，且追踪模块(445)的输入端通过导线与采集模块(446)的输出端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种人体动作捕捉系统，其特征在于：所述数据采集单元(2)包括加速度传感器(21)、磁场传感器(22)和角速度传感器(23)。

6.根据权利要求1所述的一种人体动作捕捉系统，其特征在于：所述单片机(1)通过无线与存储单元(6)实现双向连接。

7.一种人体动作捕捉方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首先通过数据采集单元(2)的角传感器(23)、加速度传感器(21)以及磁场传感器(22)采集人体各个部位中节点的运动数据，通过互补滤波模块(5)内部的互补滤波算法对采集的节点运动数据采用互补滤波算法进行计算，计算得出数据采集节点的空间朝向及空间位置，然后将计算出的数据发送给存储单元(6)内部进行存储，然后将存储单元(6)内部存储的各个节点的运动数据发送至汇总单元(3)内部，通过汇总单元(3)将所有采集节点的运动数据进行汇总，并传输至数据处理系统(4)内部；

S2、通过姿态解算模块(410)对汇总后传输上来的数据进行姿态解算，然后通过运动数据获取模块(47)获取与人体运动相关的运动数据，并通过关键节点标记模块(48)根据预先由人体模型建立模块(46)建立的人体骨骼模型进行相应关键节点的标定，通过转化模块(42)经过转化后的数据通过驱动模块(49)能够驱动骨骼运动；

S3、通过采集模块(446)采集运动物体上多个标记点的两帧或两帧以上运动图像数据，然后由显示模块(442)显示采集运动物体上多个标记点的首帧运动图像数据，然后由追踪模块(445)分别追踪该多个标记点的运动轨迹，以确定帧的缺失点和有效点，若存在缺失点时，然后通过标定模块(443)对缺失点进行标记，并通过手动修复模块(444)接收用户输入的运动图像数据修改信号，并根据该运动图像数据修改信号修改该首帧运动图像数据，以获得全部标记点的完整运动图像数据；

S4、在中央处理器(41)内部根据完整的运动图像数据以及采集节点的空间位置数据，最终通过动画生成模块(45)在相应的软件中生成三维动画，然后中央处理器(41)将生成后的三维动画通过无线通信模块(43)传输至动画制作中心(411)，便于后续的操作。

8.根据权利要求7所述的一种人体动作捕捉方法，其特征在于：所述步骤S1中的数据采集节点包括：头部节点、躯干节点、第一前臂节点、第二前臂节点、第一小腿节点及第二小腿节点。