基于wsn网络和声学定位的低成本实时动作捕捉系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及动作捕捉领域，尤其设及一种基于WSN网络和声学定位的低成本 实时动作捕捉系统。
【背景技术】
[0002] 动作捕捉是指记录并处理人或其他物体动作的技术，它广泛应用于军事、娱乐、体 育、医疗应用、计算机视觉W及机器人技术等诸多领域。在电影制作和电子游戏开发领域， 它通常是记录人类演员的动作，并将其转换为数字模型的动作，并生成二维或=维的计算 机动画。
[000引 目前动作捕捉根据研究方法分为立类，第一种是利用图像处理的方法，W光为媒 介，使用摄像头捕捉图像，将人体动作转化为计算机可W处理的数据，为了达到一定的精确 度往往需要多台摄像头，系统较为复杂，成本高昂。第二种不使用光作为介质，直接将测量 点固定在被测的人或物上，通过测量点的绝对或相对位置，进行数据融合获得动作数据。相 对于图像处理的方法系统较简单并有较高的精度。在该方面技术领先的公司是V. M. SENS 公司，他们的Vmsens MoX Suit(MoCap)产品，利用地屯、引力和地磁场指向进行惯性人体动 作捕获（Motion Cap化re)通过2. 4G专用无线网络做数据融合，捕捉动作。较好的解决了动 作捕捉的问题，可W满足游戏，电影制作的要求。美中不足的是节点体积稍大一一火柴盒大 小，需要固定在专用的服装中。相对于第一种方法，成本已降低，但每个测量节点仍比较贵。 第S种将该两种方法结合起来，代表为索巧公司的DualMotion游戏手柄。由于该种手柄仅 限于捕捉游戏玩家操作遥控器的动作，对于一般意义上的动作捕捉借鉴意义不大，但该种 混合不同技术W实现更好用户体验的思路很值得学习。动作捕捉都需要使用数据融合，基 本原理就是按一定的采样时间同时测量多个被测点的位置，生成类似于=维图像帖的动作 数据。对于第一种方法的动作捕捉系统，由于光的传播速度很快，一般不存在在捕捉速度的 问题，可W认为是实时的。对于第二，第=种方法实时性就与采用的测量技术相关了。可 能是为了获得更好的捕捉速度，Vmsens MoX Suit(MoCap)产品使用地磁传感器和惯性传感 器，地磁信号传播速率等同于光速，也没有实时性问题，但获得良好性能的同时也带来节点 构成复杂，能量消耗较大，计算量大等问题，解决该些问题自然需要更大的电池，导致被测 节点体积大，成本高。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种基于WSN网络和声学定位的低成本实时动作捕 捉系统，W解决上述问题。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是该样实现的：
[0006] 一种基于WSN网络和声学定位的低成本实时动作捕捉系统，包括中屯、节点、多个 位置固定的声学发射节点、多个固定在被测物体上的被测节点；在每一个动作捕捉周期内， 多个所述声学发射节点同步向多个所述被测节点发送声学信号；多个所述被测节点同步测 量所述声学信号的到达时间，计算各被测节点的位置数据，并将位置数据发送给所述中屯、 节点；或多个所述被测节点同步测量所述声学信号的到达时间，并将各到达时间发送给所 述中屯、节点得到各被测节点的位置数据；所述中屯、节点根据各被测节点在不同动作捕捉周 期内的位置数据形成各被测节点动作数据。
[0007] 优选地，该动作捕捉系统采用超声波定位技术；声学发射节点为超声波发射节 占 y ?、、 ?
[000引优选地，该动作捕捉系统采用声波定位技术；声学发射节点为声波发射节点。
[0009] 优选地，中屯、节点还用于根据各被测节点的位置数据，得到多个声学发射节点发 射信号的时间点。
[0010] 优选地，多个声学发射节点通过中屯、节点协调，同步向多个被测节点发送声学信 号。
[0011] 优选地，声学发射节点的数量最少为四个，四个声学发射节点不位于同一平面内。
[0012] 优选地，所述被测节点采用声敏感器件检测声学信号的传输时间，并采用WSN网 络传输测量数据。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型实例的优点在于：
[0014] 1、技术新颖；该基于WSN网络和声学定位的低成本实时动作捕捉系统采用声学定 位技术，将新技术与传统技术深度融合，利用WSN网络提高声学定位的速度，同步获取多点 的位置坐标，从而获得动作数据。
[0015] 2、成本低：随着物联网技术的发展，WSN组网的成本非常低，例如Zi浊ee网络核屯、 巧片CC2530的价格已低至到人民币20元W下，被测节点成本可W控制在100元人民币W 内。对于典型动作捕捉系统35个被测节点计算，整套捕捉系统可W控制在5000元人民币 W内。而目前的动作捕捉设备在30多万元人民币左右，因此，本实用新型实施例将WSN网 络与声学定位技术结合的实时动作捕捉系统的成本远低于现有的动作捕捉系统。在减少捕 捉被测节点的情况下，还可W大幅降低成本，作为体感游戏的输入设备，具有极佳的市场前 旦
[0016] 3、易于使用：被测节点的体积非常小一一一枚一元硬币大小，该样就不需要专口 的固定被测节点的服装，只需将被测节点嵌入服装中，或做成戒指、手表、腕带等饰物，使之 成为可穿戴系统。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型实施例提供的基于WSN网络和声学定位的低成本实时动作捕捉 系统的结构示意图；
[001引图2为本实用新型实施例中发射节点与被测节点的布置示意图。
[0019] 图3为本实用新型实施例中屯、节点同步安排声波信号发送降低定位时间，提高动 作捕捉速度的原理示意图。
【具体实施方式】
[0020] W下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，基于 本实用新型中的实施例得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示，基于WSN网络和声学定