一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法与流程

本发明涉及动作惯性捕捉技术领域，具体是一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法。

背景技术：

动作捕捉是运动物体的关键部位设置跟踪器。意同：运动捕捉英文motioncapture,简称mocap，技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。

中国专利公开了一种基于惯性捕捉技术的虚拟交互系统及其工作方法(授权公告号cn107703956a)，该专利技术利用虚拟交互技术和动作捕捉技术相结合，实现用户使用惯性动作来定位场景中的某个模组，从而决定是否与它进行互动；研究虚拟现实与无人机结合的吊舱实时控制技术，实现对输电线路杆塔的准确对焦和智能化采集；研究高清图像的高速传输技术，实现对第一视角巡检工作的有效支撑，提高了在机器人巡检方面的工作效率和工作质量，节约了人力资源成本，为检测工作带来巨大的经济效益。

中国专利公开了一种动作捕捉系统实现虚拟现实全方位动作的方法(授权公告号cn107544666a)，该专利技术利用融合算法得到各自的人体关节动力学参数，然后利用多源信息融合技术，融合修正接收到的人体关节动力学参数并计算出动作防护装置的控制参数；驱动动作防护装置带动动作捕捉系统从而安全辅助地控制人体在半空中上做出旋转、直立，前倾，平行，俯冲等动作，玩家能够安全的在现实中360°全方位控制虚拟世界的地面动作和空中动作，在虚拟世界中做出对现实反应的真实模拟，且效果更逼真。

中国专利公开了一种用于vr摄影的光学动作捕捉系统(授权公告号cn107392199a)，该专利技术通过采用主动发光装置代替被动反光装置作为捕捉对象的标记点，减小了光线传输的距离，同时也减小了光线强度衰弱程度，使得摄像装置能够更好更精确地捕捉到标记点的位置，从而确定捕捉对象的动作，提高了动作捕捉的精准度；通过将多个发光二极管单体集中在一起组成发光二极管组，使得所述发光装置能够向多个方向照射，提升标记点探测距离。

根据上述三篇专利文献结合现有的动作惯性捕捉技术来看，现有的动作惯性捕捉技术在惯性捕捉数据采集时，惯性数据的精确度不够，容易导致最终的数据信息误差较大，而且惯性捕捉模块采用较多，容易导致惯性数据在传输过程中受到干扰，从而影响传输质量，同时最终得出的惯性数据在储存时，没有经过加密保护，使其保密性过低，因此，本领域技术人员提供了一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动作惯性捕捉系统，包括光学捕捉模块、光学摄像机、惯性捕捉模块、惯性数据处理模块、数据处理终端、数据显示模块和数据存储模块，所述光学捕捉模块主要用于配合光学摄像机能够捕捉到人体的位置，并将人体位置数据传输给数据处理终端，所述惯性捕捉模块是检测到的人体运动时的惯性数据并传递给惯性数据处理模块，再由惯性数据处理模块传递给数据处理终端进行处理，所述数据处理终端与光学摄像机通过wifi或数据线相连接，从而获取人体的位置和人体运动时的惯性数据，并根据人体位置和惯性数据在仿真系统中通过虚拟的景象模拟出人体的动作和姿态，所述数据处理终端将处理后的数据通过数据显示模块显示出来，通过数据存储模块将数据处理终端处理后的数据进行储存，所述加密模块和解密模块可对数据存储模块内的数据进行加密或解密。

作为本发明进一步的方案：所述光学捕捉模块采用反射式光学标识或被动式光学标识中的一种。

作为本发明再进一步的方案：所述惯性捕捉模块采用四肢关节固定带，每个关节固定带上均安装有加速传感器或惯性传感器中的一种，且关节固定带的尺寸可调节，所述每组四肢关节固定带上至少设置有一个光学捕捉模块。

作为本发明再进一步的方案：所述惯性数据处理模块与惯性捕捉模块通过wifi和数据线相连接,且惯性数据处理模块采用80c51单片机或spc-stw-2612cm控制器中的一种。

作为本发明再进一步的方案：所述加密模块包括动态加密模块、静态加密模块和身份验证模块。

作为本发明再进一步的方案：所述数据处理终端采用智能手机，平板电脑或计算机中的一种，所述数据显示模块采用led显示屏。

作为本发明再进一步的方案：所述防干扰模块采用带有铝箔纸层的数据屏蔽线或微型抗干扰器中的一种。

上述一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法，捕捉方法为以下步骤：

步骤1)：将四肢关节固定带分别穿戴到人体的四肢关节处，在每个关节处建立至少一个关节点，每个固定带上均带有惯性捕捉模块，方便对人体惯性数据进行检测；

步骤2)：当固定带穿戴完成后，开启数据处理终端，利用光学捕捉模块将光学摄像机发射的捕捉光线反射回光学摄像机，从而利用光学摄像机来捕捉人体的位置，并将人体位置数据传输给数据处理终端；

步骤3)：同时配合惯性捕捉模块对人体运动数据进行采集，利用惯性捕捉模块对人体四肢的关节点进行捕捉，并将人体四肢关节运动的数据进行收集，然后经过惯性数据处理模块处理后传输给数据处理模块，由数据处理模块对两组数据进行对比处理，得出精确的惯性动作数据，并且在惯性数据传输过程中通过防干扰模块进行保护，防止惯性数据在传输过程中受到干扰，增强数据传输的精确性；

步骤4)：得出的最终数据通过数据显示模块显示出来或存入数据存储模块内，在数据处理终端将数据传输给数据存储模块时，可利用加密模块对数据进行加密存储，增强数据的保密性，需要取出数据时，可通过解密模块进行解密提取。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用光学捕捉模块和惯性捕捉模块相结合的方式，利用光学摄像机对人体位置移动数据进行采集，同时利用惯性捕捉模块对人体惯性数据进行采集，通过惯性数据处理模块处理后传输给数据处理终端，再由数据处理终端对两组数据进行对比综合，最终得出精确数据，进一步提高了动作惯性捕捉数据的精确性，降低数据误差，而且在惯性数据传输时，可以利用防干扰模块进行保护，避免数据传输时受到干扰而影响传输质量的问题，同时利用加密模块可以对所得的惯性数据进行加密保护，增强数据的保密性。

附图说明

图1为一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法的流程示意图；

图2为一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法中加密模块的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种动作惯性捕捉系统，包括光学捕捉模块、光学摄像机、惯性捕捉模块、惯性数据处理模块、数据处理终端、数据显示模块和数据存储模块，光学捕捉模块主要用于配合光学摄像机能够捕捉到人体的位置，并将人体位置数据传输给数据处理终端，惯性捕捉模块是检测到的人体运动时的惯性数据并传递给惯性数据处理模块，再由惯性数据处理模块传递给数据处理终端进行处理，数据处理终端与光学摄像机通过wifi或数据线相连接，从而获取人体的位置和人体运动时的惯性数据，并根据人体位置和惯性数据在仿真系统中通过虚拟的景象模拟出人体的动作和姿态，数据处理终端将处理后的数据通过数据显示模块显示出来，通过数据存储模块将数据处理终端处理后的数据进行储存，加密模块和解密模块可对数据存储模块内的数据进行加密或解密。

进一步的，光学捕捉模块采用反射式光学标识或被动式光学标识中的一种。

再进一步的，惯性捕捉模块采用四肢关节固定带，每个关节固定带上均安装有加速传感器或惯性传感器中的一种，且关节固定带的尺寸可调节，每组四肢关节固定带上至少设置有一个光学捕捉模块。

再进一步的，惯性数据处理模块与惯性捕捉模块通过wifi和数据线相连接,且惯性数据处理模块采用80c51单片机或spc-stw-2612cm控制器中的一种。

再一进步的，加密模块包括动态加密模块、静态加密模块和身份验证模块。

再进一步的，数据处理终端采用智能手机，平板电脑或计算机中的一种，数据显示模块采用led显示屏。

再进一步的，防干扰模块采用带有铝箔纸层的数据屏蔽线或微型抗干扰器中的一种。

再进一步的，上述一种动作惯性捕捉系统及捕捉方法，捕捉方法为以下步骤：

步骤1)：将四肢关节固定带分别穿戴到人体的四肢关节处，在每个关节处建立至少一个关节点，每个固定带上均带有惯性捕捉模块，方便对人体惯性数据进行检测；

步骤2)：当固定带穿戴完成后，开启数据处理终端，利用光学捕捉模块将光学摄像机发射的捕捉光线反射回光学摄像机，从而利用光学摄像机来捕捉人体的位置，并将人体位置数据传输给数据处理终端；

步骤3)：同时配合惯性捕捉模块对人体运动数据进行采集，利用惯性捕捉模块对人体四肢的关节点进行捕捉，并将人体四肢关节运动的数据进行收集，然后经过惯性数据处理模块处理后传输给数据处理模块，由数据处理模块对两组数据进行对比处理，得出精确的惯性动作数据；

步骤4)：得出的最终数据通过数据显示模块显示出来或存入数据存储模块内，在数据处理终端将数据传输给数据存储模块时，可利用加密模块对数据进行加密存储，增强数据的保密性，需要取出数据时，可通过解密模块进行解密提取。

其中惯性数据经过数据终端处理后储存到数据存储模块内，期间是通过加密模块进行加密，其中加密模块包括动态加密模块、静态加密模块和身份验证模块，动态加密模块向手机发送动态验证码，静态加密模块利用手动输入设置密码，身份验证模块通过输入身份证号或有效证件号中的一种，当惯性数据经过数据终端处理后需要储存到数据存储模块内时，利用加密模块对数据或信息进行加密，加密方式共设置有三步，先利用身份证号或有效证件号中的一种进行初步设定，然后再利用手动输入密码，最后再通过绑定手机设置动态密码，加密完成后储存到数据存储模块内，便于长时间存储，同时提高惯性数据的严密性，防止数据外泄，当用户需要查看数据时，需要利用解密模块进行解密，首先第一步，利用原绑定手机号码接收动态验证码，输入动态验证码后，再手动输入预设的静态密码，最后再通过输入身份证号或有效证件号中的一种即可完成解密，即可完成操作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。