[发明专利]一种马术骑手姿态信息采集分析系统

摘要

本发明公开了一种马术骑手姿态信息采集分析系统，该系统包括安置在骑手各特征部位的传感节点运动信息采集模块，处理各个节点运动信息的汇聚节点模块，实现与上位机通信的无线数传模块以及对骑手姿态进行重构的3D人体运动跟踪PC界面。该系统通过传感节点能够实现对骑手三维姿态信息的实时捕捉计算，并通过无线通讯方式实现对三维人体模型的实时数据驱动，达到模型对骑手马术过程中的运动姿态进行重构。该系统具有较高的跟踪精度和较强的实时性，可以实现对马术过程中骑手姿态的信息捕捉和重构，从而为专业教练和骑手提供优质的运动学数据，分析出骑手存在的不足，最终达到提高骑手骑术水平的目的。

主权项

1.马术骑手姿态信息采集分析系统，其特征在于，包括依次连接的安置于骑手各特征部位的姿态采集传感节点、对各传感节点姿态信息进行实时汇总和转发的数据汇聚节点以及对姿态信息进行接收处理并对骑手姿态进行三维重构的3D人体运动跟踪PC界面；所述3D人体运动跟踪PC界面对姿态信息进行接收处理并对骑手姿态进行三维重构的具体过程如下：步骤100：在骑手各肢体特征部位，包括骨盆、胸口、头部、上臂、下臂、手、大腿、小腿、脚部，穿戴姿态采集传感节点，穿戴完成后，通过USB接口将传感节点与汇聚节点相连，并采用5V的锂电池连接汇聚节点的USB供电接口，完成对整个系统的供电；此时硬件初始化完成，随后打开PC端人体运动跟踪界面，连接上硬件端发出的WIFI热点后，即可接收到各采集节点的原始姿态信息，包括三轴加速度，三轴角速度以及三轴磁场强度；步骤200：待系统工作正常后，骑手面朝正北10秒钟，通过公式和计算出初始的姿态信息，其中表示三轴的加速度，和通过式和式来表示，其中和表示校准后的三轴磁场强度；初始姿态信息包括俯仰角，翻滚角和航向角，从而完成初始姿态的标定，初始标定完成后，骑手即可自由做各种动作；步骤300：在获得了骑手的初始姿态信息后，将初始的欧拉角转换为四元数，并以此时的四元数作为初始参考量，用来修正传感器坐标系和骨骼坐标系以及导航坐标系之间的偏差量，并以此为参考，通过梯度下降的扩展卡尔曼滤波数据融合算法解算出骑手在运动过程中各骨骼的运动姿态信息，将各骨骼的姿态信息映射至三维模型对应的骨骼部位，从而完成运动姿态的重构，并通过计算机图形学将捕捉的效果通过三维方式展示出来。