[发明专利]一种人体动作姿态捕捉方法及系统

权利要求书

1.一种人体动作姿态捕捉方法，其特征在于，所述方法包括：

获取各数据采集节点的原始数据，基于每个数据采集节点的原始数据，根据互补滤波算法确定出每个所述数据采集节点的空间朝向及空间位置，所述数据采集节点包括：头部节点，躯干节点、第一前臂节点、第二前臂节点、第一小腿节点及第二小腿节点；所述原始数据包括：加速度数据、角速度数据及磁场方向数据；

基于反向运动学IK算法确定第一关节节点的弯曲角度，根据所述第一关节节点的弯曲角度确定所述第一关节节点的空间位置及空间朝向，所述第一关节节点包括：肘关节及膝关节；

根据所述数据采集节点的空间位置确定第二关节节点的空间位置，所述第二关节节点包括：颈部、肩关节及髋关节；

根据所述第一关节节点的空间位置及所述第二关节节点的空间位置确定所述第二关节节点的空间朝向；

获取各所述数据采集节点的姿态偏差，利用所述姿态偏差对应校准各所述数据采集节点的空间朝向及各关节节点的空间朝向；

将所述各关节节点的空间位置、各所述数据采集节点的空间位置、校准后的各关节节点的空间朝向以及校准后的各所述数据采集节点的空间朝向与预先建立的人体模型进行对应标定；

利用标定后的所述人体模型捕捉人体的动作姿态；其中，

所述基于反向运动学IK算法确定所述第一关节节点的弯曲角度，包括：

确定所述第一关节节点的辅助节点以及与所述第一关节节点对应的目标数据采集节点；

获取所述第一关节节点与所述辅助节点之间的第一距离、所述第一关节节点与所述目标数据采集节点之间的第二距离以及所述辅助节点与所述目标数据采集节点之间的第三距离；

利用公式确定所述第一关节节点的弯曲角度；其中，所述a为所述第一距离，所述b为所述第二距离，所述c为所述第三距离；

当所述第一关节节点为肘关节时，所述辅助节点根据根节点及第一相对位置确定，所述第一相对位置为所述根节点与肩关节之间的相对位置；

当所述第一关节节点为膝关节时，所述辅助节点根据所述根节点及第二相对位置确定，所述第二相对位置为所述根节点与髋关节之间的相对位置；其中，所述根节点为躯干节点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一关节节点的弯曲角度确定所述第一关节节点空间位置及空间朝向，包括：

确定所述第一关节节点所在的弯曲面，在所述弯曲面中基于所述第一关节节点与辅助节点之间的第一距离、所述第一关节节点与目标数据采集节点之间的第二距离及所述第一关节节点的弯曲角度确定所述第一关节节点的空间位置；

根据所述第一关节节点的位置及所述辅助节点的位置确定所述第一关节节点的空间朝向。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据采集节点的空间位置确定所述第二关节节点的空间位置，包括：

获取所述髋关节与根节点之间的第二相对位置，获取颈部与所述根节点之间的第三相对位置，获取肩关节与所述根节点之间的第四相对位置；

根据所述第二相对位置与所述根节点的空间位置确定所述髋关节的空间位置；根据所述第三相对位置与所述根节点的空间位置确定所述颈部的空间位置；根据所述第四相对位置与所述根节点的空间位置确定所述肩关节的空间位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述姿态偏差对应校准各所述数据采集节点的空间朝向，包括：

根据公式对应校准每个数据采集节点的空间朝向；其中，

所述为校准后各所述数据采集节点的空间朝向，所述q为校准前各所述数据采集节点的空间朝向，所述q_bias为各所述数据采集节点对应的姿态偏差。