[发明专利]动作捕获系统中基于惯性传感器单步标定的姿态融合方法

摘要

本发明公开了一种动作捕获系统中基于惯性传感器单步标定的姿态融合方法，根据需要设置N个节点惯性传感器，其中0节点为基准节点，设置三类坐标系，包括世界坐标系、人体坐标系和惯性传感器坐标系，佩带动作捕获系统的人员全身静止成立正姿势，由N个节点惯性传感器分别获取其相对于世界坐标系的初始四元数，并得到人体坐标系相对于世界坐标系的初始四元数，完成惯性传感器标定，在后续过程中基于标定所得到的数据每个惯性传感器在当前时刻相对于上一时刻的姿态四元数，实现姿态融合。本发明采用的是单步标定方法，比现有的多步标定方法的复杂度更低，且不需要严格设置所有节点惯性传感器的佩戴位置，大大简化了开机标定步骤，提高了姿态融合效率。

主权项

1.一种动作捕获系统中基于惯性传感器单步标定的姿态融合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据需要设置N个节点惯性传感器，设置0节点作为基准节点；S2：动作捕获系统中设置三类坐标系，包括世界坐标系、人体坐标系和惯性传感器坐标系，记世界坐标系为坐标系E，原点OE与地球质心重合，xE轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，yE轴在赤道平面里与xEOEzE构成右手坐标系，zE轴指向地球北极；记人体坐标系为坐标系A，原点在基准节点处，xA轴指向人体正面朝向，yA轴指向人体左手方向，zA轴垂直于xA轴和yA轴，xAyAzA构成右手坐标系；记各节点惯性传感器坐标系为坐标系S，原点在惯性传感器质心，其xS、yS、zS轴是由惯性传感器本身所确定的；S3：佩带动作捕获系统的人员全身静止成立正姿势，由N个节点惯性传感器分别获取其相对于世界坐标系的初始四元数令人体坐标系相对于世界坐标系的初始四元数S4：在人员活动过程中，按照以下公式获取每个惯性传感器在当前时刻t相对于上一时刻t‑1的姿态四元数其中，表示上一时刻t‑1人体坐标系相对于世界坐标系的四元数，表示上一时刻t‑1惯性传感器获取的四元数，表示当前时刻t第i个节点惯性传感器获取的四元数；表示上一时刻t‑1第i个节点惯性传感器获取的四元数；基于此姿态四元数计算得到人员的姿态参数。