[实用新型]一种用于人体交互的运动追踪装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及运动训练辅助设备领域，具体为一种用于人体交互的运动追踪装置。

背景技术

运动追踪技术的主要目的是实时追踪和反馈目标的位置和运动变化，得到位置等相应的运动特征数据，即目标的三维空间定位及其运动参数获取。运动追踪的方法根据传感元件的不同分为：惯性追踪、光学追踪、力和机械式追踪、电磁式追踪、声学追踪等等。目前，在人机交互领域比较常用的运动追踪技术是惯性追踪技术和光学追踪技术。惯性追踪技术，通过在目标上设置惯性测量单元，测量得到加速度、角速度等数据，以此为基础使用数学工具解算，获得目标的运动情况。惯性追踪的特点是实现简单，抗干扰性强；缺点是不能全面地获取被追踪目标的运动特征，只能有限和局部地反映被追踪目标的运动特点。光学追踪技术，通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动追踪的任务。理论上，对于空间的任意一个点，只要它能同时被两台摄像机所见，则根据同一瞬间两摄像机所拍摄的图像和摄像机参数，即可以确定这一时刻该点的空间位置。当摄像机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。其中图像的处理采用的是三维图象重建技术，即通过摄像机记录图像，通过数字化处理形成虚拟物体，然后通过三维空间标定，确定物体的空间位置。光学追踪技术的特点是能全面地反映物体的运动情况，精度高；缺点是实现较为困难，且追踪的范围较小。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种种能实现在人机交互、虚拟现实以及增强现实系统中的应用，并且能够有效扩大运动追踪范围的用于人体交互的运动追踪装置。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于人体交互的运动追踪装置，包括有主机、接入主机的显示器，其特征在于：还包括置于显示器上对人体进行图像采集的图像采集盒、供人体运动的环形模拟跑道、佩戴在人体四肢的套环；所述图像采集盒内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒侧壁上设置有一对分别对准环形模拟跑道上人体的摄像头，两摄像头分别通过信号线接入FPGA，DSP分别通过I2C/SPI总线与两摄像头连接，DSP还通过USB总线与主机通讯连接；所述环形模拟跑道包括环形基台、铺设在基台上的压敏传感器阵列、铺设在压敏传感器阵列上的橡胶层，环形基台内置有MCU、接入MCU的信号采集电路和无线模块，压敏传感器阵列接入信号采集电路，MCU通过连接的无线模块与主机通讯连接；所述套环内置有中心处理单元、接入中心处理单元的惯性测量单元和无线模块，套环内的中心处理单元通过连接的无线模块与主机通讯连接。

所述的一种用于人体交互的运动追踪装置，其特征在于：所述惯性测量单元包括三维加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁传感器。

本实用新型中，人体在模拟环形跑道上运动时，由摄像头采集人体运动图像，由套环内惯性测量单元采集人体运动数据，环形模拟跑道可采集人体移动时的脚部压力信号，并分别传送至主机，通过主机内程序根据人体运动图像结合人体运动数据和脚部压力信号在显示器上模拟出相关动作画面。本实用新型将惯性追踪与光学追踪复合使用，具有较高的精度和真实度，其实现简单方便，追踪精度高，操作容易。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型套环的内部结构示意图。

具体实施方式

如图1及图2所示。一种用于人体交互的运动追踪装置，包括有主机1、接入主机1的显示器2、置于显示器2上对人体进行图像采集的图像采集盒3、供人体运动的环形模拟跑道4、佩戴在人体四肢的套环5；图像采集盒3内置有彼此双向通讯连接的FPGA、DSP，图像采集盒3侧壁上设置有一对分别对准环形模拟跑道4上人体的摄像头6，两摄像头6分别通过信号线接入FPGA，DSP分别通过I2C/SPI总线与两摄像头6连接，DSP还通过USB总线与主机1通讯连接；环形模拟跑道4包括环形基台7、铺设在基台上的压敏传感器阵列8、铺设在压敏传感器阵列8上的橡胶层9，环形基台7内置有MCU10、接入MCU10的信号采集电路11和无线模块12，压敏传感器阵列8接入信号采集电路11，MCU10通过连接的无线模块12与主机1通讯连接；套环5内置有中心处理单元13、接入中心处理单元13的惯性测量单元14和无线模块15，套环5内的中心处理单元13通过连接的无线模块15与主机1通讯连接。

惯性测量单元14包括三维加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁传感器。