面向人體運動捕獲的姿態(tài)測量算法研究與實現(xiàn).pdf

1、體感交互是新一代人機交互的主要界面形式之一。為了實現(xiàn)人體運動和計算機的交互，首先要對人體的運動進行捕獲識別。本文針對MEMS慣性式人體運動捕獲系統(tǒng)中的傳感信息獲取和運動姿態(tài)分析兩個環(huán)節(jié)，分別從姿態(tài)測量單元設計、傳感器誤差校正、姿態(tài)解算與姿態(tài)補償融合等方面進行了深入研究。
　　本研究對人體運動捕獲系統(tǒng)的整體框架進行了設計，結合系統(tǒng)需求設計了姿態(tài)測量單元來獲取加速度、角速度和磁場分量等運動數(shù)據(jù)?？紤]到系統(tǒng)的可擴展性和實時性，本文基于雙

2、緩存和時分復用機制設計了支持多個測量節(jié)點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誤差進行了有效補償。同時在分析了陀螺儀中存在的隨機漂移后，針對其難以直接量化處理的特點，構建了ARMA模型，并使用卡爾曼濾波有效消除了陀螺儀的漂移。針對人體運動捕獲系統(tǒng)中的運動姿態(tài)分析環(huán)節(jié)，本文在對陀螺儀積分和磁傳感器傾斜補償兩種姿態(tài)解算方法進行實驗對比的基礎上