[发明专利]一种用于M-IMU人体运动捕获系统的初始化校准方法

摘要

一种用于M‑IMU人体运动捕获系统的初始化校准方法，本发明涉及人体运动捕获系统的初始化校准方法。本发明为了解决现有技术存在操作复杂、精度低等问题。本发明步骤为：一：将人体肢体分为17个部分并编号，定义坐标系；二：将M‑IMU传感器固定在17个肢体上；三：设定三种校准姿势；四：对得到的数据做内蕴平均，得到在三种校准姿势下M‑IMU传感器的平均量测；五：获得躯干传感器坐标系与人体坐标系的相对旋转矩阵六：得到躯干人体坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵步骤七：计算得到步骤八：得到每个肢体的传感器坐标系相对于人体坐标系的相对旋转矩阵本发明应用于肢体姿态测量领域。

主权项

1.一种用于M‑IMU人体运动捕获系统的初始化校准方法，其特征在于，所述用于M‑IMU人体运动捕获系统的初始化校准方法包括以下步骤：步骤一：根据人体运动学模型和人体解剖学将人体肢体分为17个部分并编号，并对人体的每个部分建立人体坐标系和相应的传感器坐标系同时建立参考坐标系其中i＝1,2,3,…,17；步骤二：将M‑IMU传感器固定在17个相应的肢体上；步骤三：设定三种校准姿势，即校准姿势1、校准姿势2和校准姿势3；记录每种校准姿势下的传感器测量数据其中所述分别为17个肢体上传感器坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵数据，分别为n次测量得到的传感器坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵数据；步骤四：对步骤三在每种校准姿势下得到的M‑IMU传感器测量数据做内蕴平均，得到在三种校准姿势下M‑IMU传感器的平均量测其中所述分别为的平均量测值；步骤五：计算三种校准姿势下肩关节的相对旋转矩阵，结合步骤四得到的M‑IMU传感器的平均量测值，利用手眼标定算法获得躯干传感器坐标系与人体坐标系的相对旋转矩阵步骤六：根据步骤五得到的躯干传感器坐标系与人体坐标系的相对旋转矩阵得到躯干人体坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵步骤七：在校准姿势1下，躯干、盆骨、头部、左上肢和左下肢的人体坐标系相互平行，即右上肢和右下肢的人体坐标系相互平行并且与躯干的人体坐标系相差一个相对旋转矩阵即其中所述为躯干、盆骨、头部、左上肢和左下肢肢体人体坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵，为右上肢和右下肢的人体坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵；步骤八：根据步骤四得到的在校准姿势1下的传感器测量以及步骤七得到的人体坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵得到每个肢体的传感器坐标系相对于人体坐标系的相对旋转矩阵