航天測(cè)發(fā)任務(wù)中的人體運(yùn)動(dòng)跟蹤及交互技術(shù)的研究.pdf

1、航天測(cè)發(fā)任務(wù)是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)，高技術(shù)，高投資的復(fù)雜系統(tǒng)工程，在測(cè)試過程中對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)操作人員的現(xiàn)場(chǎng)操作能力要求較高。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠構(gòu)建逼真的航天發(fā)射場(chǎng)的環(huán)境，操作人員可以通過驅(qū)動(dòng)虛擬化身在虛擬環(huán)境中進(jìn)行任務(wù)訓(xùn)練，以此提高操作人員在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)正確操控的能力。為實(shí)現(xiàn)操作員驅(qū)動(dòng)虛擬化身，需要對(duì)人體運(yùn)動(dòng)跟蹤進(jìn)行研究。
　　為實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)跟蹤，開發(fā)出一套基于慣性傳感器和Kinect的運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，由慣性傳感器和Kinect共同采集人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)

2、建立了人體骨骼模型，對(duì)人體初始姿態(tài)進(jìn)行標(biāo)定，將傳感器坐標(biāo)系和Kinect骨骼空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到人體骨骼坐標(biāo)系，解算出人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間位置，實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)跟蹤。
　　為提高人體運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將慣性傳感器和Kinect采集的數(shù)據(jù)利用卡爾曼濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。針對(duì)多源數(shù)據(jù)融合時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的可靠性要求，提出了一種基于數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)融合算法。算法對(duì)慣性傳感器和Kinect的數(shù)據(jù)質(zhì)量分別作出評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果完成數(shù)據(jù)融合工作。當(dāng)K

3、inect或者慣性傳感器的數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差時(shí)，可以通過融合算法對(duì)人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，保證運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。
　　對(duì)航天測(cè)發(fā)任務(wù)中的人體動(dòng)作規(guī)劃進(jìn)行研究。采用基于隨機(jī)采樣的RRT算法，在分析了經(jīng)典RRT算法存在搜索時(shí)間長、規(guī)模過大的問題的基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的RRT-Connect算法來對(duì)人體動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)后的算法性能更優(yōu)。
　　論文的研究成果在航天發(fā)射任務(wù)仿真虛擬環(huán)境中得到應(yīng)