基于微慣性全姿態(tài)測量的人體運動捕捉系統研究.pdf

1、基于微慣性全姿態(tài)測量的人體運動捕捉技術是一種不同于以光學、聲學或者電磁學為原理的運動捕捉技術。它相對于傳統的運動捕捉技術具有實時性高、不受使用場地限制、安裝簡單等優(yōu)點,成為了近年來國內外研究的熱點之一。近年來,隨著微機電系統(MEMS)技術的日臻成熟,促進了微慣性系統的蓬勃發(fā)展,使得微慣性敏感元件具有了體積小、重量輕、功耗低、低成本等特點。微慣性系統的發(fā)展又促進了其理論和方法的不斷進步,同時,多傳感器數據融合理論和通信技術也日益完善。這

2、些理論技術的發(fā)展和進步,為基于微慣性全姿態(tài)測量的人體運動捕捉系統研究奠定了堅實的基礎。
　　本文在對慣性導航系統理論總結和分析的基礎上,提出了適用于人體運動捕捉系統的微慣性航姿參考系統(MAHRS)設計理論方案,并推導出了具體計算方法。根據人體姿態(tài)捕捉系統中姿態(tài)測量的動態(tài)要求和更新速率的要求,提出四階畢卡算法作為姿態(tài)更新解算方法,同時,采用基于MARG的改進卡爾曼濾波信息融合算法,設計出一款全姿態(tài)測量裝置,實驗表明,完全滿足人體運

3、動捕捉系統的要求。提出了適合于基于微慣性全姿態(tài)測量人體運動捕捉系統的人體模型,提出了人體運動姿態(tài)的角度解算方法,并給出了人體姿態(tài)推算流程。給出了人體運動捕捉系統中的位置解算和速度解算方法,并且采用改進的均值濾波法和死區(qū)處理技術提高了解算精度。
　　在理論分析和算法設計的基礎上,本文采用嵌入式技術設計完成了基于微慣性全姿態(tài)測量人體運動捕捉系統,并采用C語言編寫了基于游戲引擎的插件,結合上位機建立的動畫模型實現了系統的運行和顯示。實踐