基于傳感網(wǎng)絡(luò)的人體動(dòng)作捕獲裝置設(shè)計(jì)于實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)作捕獲技術(shù)在影視動(dòng)畫制作、游戲互動(dòng)、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，展現(xiàn)出了極大的市場(chǎng)潛力。在對(duì)人體動(dòng)作捕獲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析之后，本文詳細(xì)論述了基于身體傳感網(wǎng)絡(luò)的人體動(dòng)作捕獲裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該動(dòng)作捕獲裝置以微型傳感器為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)肢體部位的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的采集、預(yù)處理和匯聚傳輸。對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及濾波處理，并通過(guò)一個(gè)人體動(dòng)作捕獲實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了人體動(dòng)作信息的實(shí)時(shí)捕獲。
　　

2、該動(dòng)作捕獲裝置由15個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和1個(gè)傳感器數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)主要包含了三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀和三軸地磁傳感器，負(fù)責(zé)采集人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)肢體部位的傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)主要包括一個(gè)數(shù)據(jù)采集部分和一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送部分，其通過(guò)有線依次讀取各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，匯總打包之后通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送給上位機(jī)。所有動(dòng)作捕獲硬件裝置構(gòu)成一個(gè)星型傳感網(wǎng)絡(luò)。本文主要工作和內(nèi)容有：
　　1．研究了傳感器芯片的工

3、作原理和性能參數(shù)比較，在基于身體傳感網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)思路和框架下，對(duì)需要長(zhǎng)時(shí)間部署在人體身上的傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)。對(duì)整個(gè)動(dòng)作捕獲裝置的通信方式、電源供電和電池充放電進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。
　　2．對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)上各傳感器芯片可能存在的誤差進(jìn)行分析，例如加速度傳感器數(shù)據(jù)的抖動(dòng)和偏差、陀螺儀的累積誤差、地磁傳感器容易受周圍環(huán)境影響等因素進(jìn)行了仔細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上提出了不同傳感器芯片數(shù)據(jù)誤差的預(yù)處理的解決

4、辦法。對(duì)裝置節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流向進(jìn)行詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)置數(shù)據(jù)幀及校驗(yàn)位等確保傳感器數(shù)據(jù)的正確采集傳輸。
　　3．分析了傳感器節(jié)點(diǎn)在人身上部署位置的要求，完成了人體動(dòng)作捕獲實(shí)驗(yàn)中傳感器數(shù)據(jù)的融合處理，并輸出了傳感器數(shù)據(jù)的四元數(shù)表示形式，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬人物模型分別進(jìn)行初始化標(biāo)定和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了人體動(dòng)作的實(shí)時(shí)捕獲。
　　通過(guò)單傳感器節(jié)點(diǎn)動(dòng)作效果檢測(cè)和人體動(dòng)作捕獲的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的人體動(dòng)作捕獲裝置