[实用新型]基于轻型惯导传感输入设备的交互系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及舞台展示，具体涉及基于轻型惯导传感输入设备的交互系统。

背景技术

如今，艺术演出的舞台展示对演出效果的作用越来越突出，人们已经不在满足于常规布景式的舞台设计，虚拟影像与真实场景相结合的舞台效果越来越受到人们的关注。

要实现虚实交互的舞台表演呈现，重点在于舞台场景中的表演对象的实时数据获取，在交互舞台场景中，由于表演者自遮挡、相互遮挡、姿态变化和光照变化的影响，特别是在复杂背景情况下（用户站立在环形的大屏幕投影前，可能部分屏幕也变为用户背景），要准确地跟踪和识别表演对象的姿态是非常困难的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是在交互舞台场景中，很难准确地跟踪和识别表演对象的姿态的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种基于轻型惯导传感输入设备的交互系统，包括：

多个轻型惯导传感输入设备，分别固定在表演者的头部、躯干部以及上肢和下肢上；

采集单元，实时采集每个所述轻型惯导传感输入设备的检测信号，获得表演者的当前关节运动学数据；

3D重构单元，根据所述表演者的当前关节运动学数据重构表演者的当前人体三维模型；

控制单元，其上设有姿态识别模块，所述姿态识别模块利用支持向量机分类器学习表演者的各种姿态的训练数据得到表演者的预设姿态，再根据表演者的当前关节运动学数据与所述预设姿态的对应关系，发出相应的控制信号；

布景单元，其上保存有与表演者预设姿态相对应的多个场景画面，所述布景单元根据所述控制信号，选择相应的场景画面投影到舞台上。

在上述方案中，每个所述轻型惯导传感输入设备均集成有一个3维加速度传感器、一个3维陀螺仪和一个3维磁力传感器。

在上述方案中，所述轻型惯导传感输入设备的数量为12－16个，其中，1个所述轻型惯导传感输入设备固定头部，1－5个所述轻型惯导传感输入设备分散地固定在躯干部，2个所述轻型惯导传感输入设备分别固定在一个上肢的上臂上和下臂上，3个所述轻型惯导传感输入设备分别固定在一个下肢的大腿、小腿和脚上。

在上述方案中，还包括校正单元，利用某个已知的轻型惯导传感输入设备与相应身体躯段间的空间关系以及人体生物机械模型对其他轻型惯导传感输入设备进行校正。

在上述方案中，所述某个已知的轻型惯导传感输入设备为设置在头部的轻型惯导传感输入设备。

在上述方案中，所述采集单元采集每个所述轻型惯导传感输入设备在表演者静止状态下的检测信号，获得表演者静止状态下的关节运动学数据；所述3D重构单元根据所述表演者静止状态下的关节运动学数据重构获得所述标准人体三维模型。

本实用新型，通过固定在表演者四肢、躯干和头部上的多个惯导测试单元采集表演者关节的运动学数据，然后利用3D重建技术重构表演者三维模型，从而准确地跟踪和识别表演者的当前姿态，并根据据表演者的当前姿态选择相应的场景画面投影到舞台上，从而实现了虚拟影像与真实场景相结合的舞台效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于轻型惯导传感输入设备的交互系统，通过固定在表演者四肢、躯干和头部上的多个轻型惯导传感输入设备采集表演者的关节运动学数据，然后利用3D重建技术重构表演者三维模型，从而准确地跟踪和识别表演对象的姿态，并根据表演者的当前姿态选择相应的场景画面投影到舞台上。下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做出详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供的基于轻型惯导传感输入设备的交互系统，包括多个轻型惯导传感输入设备1、采集单元2、3D重构单元3、控制单元4和布景单元5。

每个轻型惯导传感输入设备均集成有一个3维加速度传感器、一个3维陀螺仪和一个3维磁力传感器。多个惯导传感输入设备1分别固定在表演者的上肢、下肢、躯干和头部，本实施例中，惯轻型惯导传感输入设备的数量为12－16个，其中，1个所述惯轻型惯导传感输入设备固定头部，1－5个所述惯轻型惯导传感输入设备分散地固定在躯干部，2个所述惯轻型惯导传感输入设备分别固定在一个上肢的上臂上和下臂上，3个所述惯轻型惯导传感输入设备分别固定在一个下肢的大腿、小腿和脚上。

采集单元2实时采集每个轻型惯导传感输入设备1的检测信号，获得表演者的当前关节运动学数据。并通过滤波、姿态解算等系列数字信号处理，作为为上层3D重构软件系统提供基础数据。