人体骨骼点层次结构模型；
[0027] 步骤二、绘制人体关节点，初始化人体关节点的位置和方向，并根据关节点的方向 绘制人体的骨骼并利用球面坐标系将骨骼旋转到合适的位置；
[0028] 步骤三、利用实时采集到的运动数据帧来驱动人体各个关节点，并利用球面坐标 旋转公式将依次旋转各个骨骼点。
[0029]同时，本发明还提出了一种基于CAN总线和惯性传感节点的动作捕获方法，其基 于如权利要求1-9中的任一所述的系统实现，该方法包括以下步骤：
[0030] (1)给连接在CAN总线上的惯性传感节点组上电，完成18个惯性传感节点的系统 初始化工作；
[0031] (2)给数据汇聚节点上电，完成数据汇聚节点与中心计算机的连接；
[0032] (3)判断是否启动动作捕获系统，若是则进入第⑷步骤，否则等待；
[0033] (4)惯性传感节点采集加速度、角速度和地磁等数据，进行初次滤波，然后根据互 补融合滤波算法对当前的惯性传感节点进行三维空间姿态解算，并存储到内存空间；
[0034] (5)判断是否接收到CAN总线数据发送命令，如果是则将解算后的三维空间姿态 数据四元数或欧拉角发送给数据汇聚节点，否则进入第（4)步骤；
[0035] (6)数据汇聚节点循环对18个惯性传感节点进行数据采集，当接收到18个惯性传 感节点的三维空间姿态数据后将这18组数据封装成运动数据帧通过wifi模块发送给中心 计算机；
[0036](7)中心计算机判断是否接受到数据，如果接受到数据则进入步骤（8)，否则进入 第⑶步骤；
[0037] (8)数据采集过程结束，中心计算机通过人体动作重构方法对发送过来的运动数 据帧进行解析。
[0038] 本发明具有如下有益效果：
[0039] (1)本系统传感器灵敏度高、姿态解算速率快、数据传输速率可靠，这意味着虚拟 3D人物运动重构稳定可靠。
[0040] (2)本设计采用三条CAN总线的方式，连线简单，布线方便，外观时尚，给用户的束 缚感较小。
[0041] (3)系统使用无线wifi模块将人体的运动数据发送出去，这样能够直接供给PC电 脑，手机，平板等多种设备使用。
[0042] ⑷惯性传感节点设计尺寸小，从而保证了佩戴的方便，并且使用环境简单，穿戴 上电使用即可，从而使普通非专业用户也能轻易使用本系统。
[0043] (5)采用18个惯性传感节点，相比较于15~17个惯性传感节点的动作捕获设备， 他能够采集左肩、右肩和脖子的运动信息，能够更好的描述人体全身的运动数据，能够给用 户呈现出更好的重构效果。
【附图说明】
[0044]图1是本发明中人体惯性传感节点分布图；
[0045]图2是本发明中系统惯性传感节点总线与数据传输节点连接图；
[0046] 图3是本发明中惯性传感节点结构框图；
[0047] 图4是本发明中数据汇聚节点结构框图。
【具体实施方式】
[0048] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或【具体实施方式】，是 本发明为进一步解释具体的
【发明内容】
而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之 间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体 实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述 的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理 解。
[0049] 实施例1
[0050] 如图1所示，一种基于CAN总线和惯性传感器的动作捕获系统是由18个惯性传感 节点、数据汇聚节点和中心计算机组成的。这18个惯性传感节点分别放置在如图1所说的 标记的骨骼点处，数据汇聚节点放置在人体的腰部位置。数据汇聚节点通过采集这18个惯 性传感节点的姿态解算后的数据通过无线wifi模块将数据发送给中心计算机。
[0051] 如图2所示，18个惯性传感节点分为3组，每组包含6个节点，分别归属Busl，Bus2 和Bus3。其中Busl、Bus2和Bus3也分为两段：上段和下端，这样设计能够使得系统整体连 线最少且布线方便，简单。18个惯性传感节点分别放置在使用者的头部、左手掌、左下臂、 左上臂、左肩、左脚掌、左小腿、左大腿、右手掌、右下臂、右上臂、右肩、右脚掌、右小腿、右大 腿、脖子、上背和下背等部位上。
[0052] 如图3所示，惯性传感节点包括主控模块，外置存储模块，电源模块、CAN总线协议 处理模块和九轴惯性传感模块。其中电源模块提供了一个稳定3. 3V电压的功能；外置存储 模块用来存储九轴惯性传感器节点的校准数据以及节点的编号数据；主控模块包含嵌入式 微处理器，时钟电路和复位电路；CAN总线模块包含CAN总线电平转换电路，CAN总线电平转 换电路与嵌入式微处理器的CAN总线协议处理单元相连接；九轴惯性传感器包含三轴加速 度传感器、三轴陀螺仪传感器和三轴地磁仪传感器，这九轴惯性传感器通过i2c协议与嵌 入式微处理器连接。
[0053] 如图4所示，数据汇聚节点包括无线wifi发送模块、主控模块、三条CAN总线协议 处理模块和电源模块组成，其中无线wifi发送模块采用的是USR-wifi模块，通过串口与主 控模块连；三条CAN总线协议模块主要包含两种模式，CANbusl和CANbus3采用外置CAN 总线协议处理芯片和CAN总线电平转换芯片组合，CANbus2采用嵌入式微处理器集成CAN 总线协议处理单元和CAN总线电平转换芯片组成。其中CANbusl和CANbus3采用的外置 CAN总线协议处理芯片分别使用SPI总线与嵌入式微处理器相连。
[0054] 实施例2
[0055] -种基于CAN总线和惯性传感器的动作捕获系统的系统，包括惯性传感节点组、 数据汇聚节点和中心计算机。惯性传感节点组的主要任务是完成九轴惯性传感节点的三轴 加速度、三轴陀螺仪和三轴地磁仪传感器的数据采集、滤波和姿态解算，姿态解算后获得描 述当前节点三维空间姿态信息的四元数或欧拉角描述。得到的四元数或欧拉角数据通过 CAN总线的形式汇聚到数据汇聚节点，并通过无线wifi模块将数据封装成运动数据帧发送 给中心计算机。中心计算机首先开始建立虚拟3D人物，初始化动作与人体动作保持一致， 当接收到运动数据帧之后实时动画演示用户的实时动作。
[0056] 基于CAN总线和惯性传感器的动作捕获系统的工作步骤如下：
[0057] (1)给连接在CAN总线上的惯性传感节点组上电，完成18个惯性传感节点的系统 初始化工作；
[0058] (2)给数据汇聚节点上电，完成数据汇聚节点与中心计算机的连接；
[0059] (3)判断是否启动动作捕获系统，若是则进入第⑷步骤，否则等待；
[0060] (4)惯性传感节点采集加速度、角速度和地磁等数据，进行初次滤波，然后根据互 补融合滤波算法对当前的惯性传感节点进行三维空间姿态解算，并存储到内存空间；
[0061] (5)判断是否接收到CAN总线数据发送命令，如果是则将解算后的三维空间姿态 数据四元数或欧拉角发送给数据汇聚节点，否则进入第（4)步骤；
[0062] (6)数据汇聚节点循环对18个惯性传感节点进行数据采集，当接收到18个惯性传 感节点的三维空间姿态数据后将这18组数据封装成运动数据帧通过wifi模块发送给中心 计算机；
[0063] (7)中心计算机判断是否接受到数据，如果接受到数据则进入步骤（8)，否则进入 第⑶步骤；
[0064] (8)数据采集过程结束，中心计算机通过人体动作重构方法对发送过来的运动数 据帧进行解析。
[0065] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于CAN总线和惯性传感节点的动作捕获系统，所述系统包括惯性传感节点 组、数据汇聚