[发明专利]一种基于惯性测量单元的人体动作映射方法

说明书

本发明公开了一种基于惯性测量单元的人体动作映射方法，属于虚拟现实技术领域，包括若干个惯性测量单元以及与其相连的总成板，惯性测量单元开机后进行自检，自检通过后，惯性测量单元读取内部九轴传感器的原始数据，并对数据进行滤波处理；滤波后将数据进行融合，得到惯性测量单元的四元数信息；将四元数通过总线发送至总成板。本发明不受强光的影响，可以在户外使用，全身需要佩戴的惯性测量单元传感器较少，减少了佩戴的复杂程度；同时检测精度得到有效提高，动作映射效果显著提高。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，特别是涉及一种基于惯性测量单元的人体动作映射方法。

背景技术

目前比较常见的动作捕捉方法有光学式动作捕捉和惯性动捕；

光学式动作捕捉，光学式动作捕捉分为主动式光学动作捕捉和被动式光学捕捉，通用的原理是在人体的关键部位粘贴标记点，多个动作捕捉相机从不同角度实时探测标记点，数据实时传输至数据处理工作站。根据三角测量原理精确计算标记点的空间坐标，再从生物运动学原理出发解算出骨骼的六自由度运动。此种方法的缺点是对阳光敏感，在强光环境下捕捉标记点捕捉不准确，适合室内使用；

惯性动捕，惯性动捕是指在人体的重要节点佩戴惯性传感器设备，传感器设备捕捉目标物体的运动数据，包括身体部位的姿态、方位等信息，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，最终建立起三维模型，并使得三维模型自然地运动起来。此种方法不受强光的影响，可以在户外使用，目前现有的产品一个是全身需要佩戴的传感器较多，一般是18个点左右，而且这么多的传感器均靠无线连接，无线频谱占用较多，相互干扰较大，影响了通讯效果。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于惯性测量单元的人体动作映射方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于惯性测量单元的人体动作映射方法，包括若干个惯性测量单元以及与其相连的总成板；

所述基于惯性测量单元的人体动作映射方法包括如下步骤：

S1：获取惯性测量单元中的加速度一维信号x₁，x₂，...，x_L，其中L为正整数；

S2：将一维信号转化为二维信号；

其中二维信号阵列函数为

其中a为正整数，N≥0且N为正整数；

其中g(a，b)为二维信号阵列中横纵坐标为a、b处的取值；

S3：对二维信号进行滤波；

二维信号阵列函数中对于坐标为(a₁，b₁)处的信号通过以下公式滤波；

其中y”(a₁，b₁)为滤波后的信号，函数h(a₁，b₁)为传递函数；

所述εr与εd为滤波参数；

L+2*N≤a₁≤2*(L+2*N)；

1+2*N≤b₁≤2*(1+2*N)；

a₁－N≤a₂≤a₁+N；

b₁－N≤b₂≤b₁+N；