面向人體運(yùn)動(dòng)捕獲的姿態(tài)測量算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、體感交互是新一代人機(jī)交互的主要界面形式之一。為了實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)和計(jì)算機(jī)的交互，首先要對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行捕獲識(shí)別。本文針對(duì)MEMS慣性式人體運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)中的傳感信息獲取和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析兩個(gè)環(huán)節(jié)，分別從姿態(tài)測量單元設(shè)計(jì)、傳感器誤差校正、姿態(tài)解算與姿態(tài)補(bǔ)償融合等方面進(jìn)行了深入研究。
　　本研究對(duì)人體運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)的整體框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，結(jié)合系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了姿態(tài)測量單元來獲取加速度、角速度和磁場分量等運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)?？紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和實(shí)時(shí)性，本文基于雙

2、緩存和時(shí)分復(fù)用機(jī)制設(shè)計(jì)了支持多個(gè)測量節(jié)點(diǎn)異步采集和同步聚合的通信協(xié)議。在分析了姿態(tài)測量單元中磁傳感器受到的自身儀表誤差和外界環(huán)境干擾之后，建立了多參數(shù)誤差模型，并基于橢球擬合法對(duì)誤差進(jìn)行了有效補(bǔ)償。同時(shí)在分析了陀螺儀中存在的隨機(jī)漂移后，針對(duì)其難以直接量化處理的特點(diǎn)，構(gòu)建了ARMA模型，并使用卡爾曼濾波有效消除了陀螺儀的漂移。針對(duì)人體運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析環(huán)節(jié)，本文在對(duì)陀螺儀積分和磁傳感器傾斜補(bǔ)償兩種姿態(tài)解算方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比的基礎(chǔ)上