本发明专利技术公开了基于传感器阵列的动作捕捉装置及其姿态识别方法，属于动作捕捉技术领域，包括弹性衣服、一组薄膜压力传感器、参数汇总发送机构及地面基站，所述弹性衣服的手臂关节处的径向与环向均匀排布薄膜压力传感器，所述参数汇总发送机构设置于弹性衣服的中心处，所述薄膜压力传感器与参数汇总发送机构电性连接，所述参数汇总发送机构与地面基站无线通讯，所述薄膜压力传感器之间通过细线连接，所述参数汇总发送机构与弹性衣服通过细线绑扎固定，采用本发明专利技术的技术方案，使用阵列式薄膜压力传感器分布而成的类衣式动作捕捉装置，在使用穿戴过程中，由于运动而产生的电压流群参数，使用神经网络训练，能自动拟合成动作显示在地面基站。在地面基站。在地面基站。
【技术实现步骤摘要】
基于传感器阵列的动作捕捉装置及其姿态识别方法
[0001]本专利技术属于动作捕捉
，具体涉及基于传感器阵列的动作捕捉装置及其姿态识别方法。
技术介绍
[0002]当前市面上，在进行动作捕捉时，常用的是穿戴式多单点多轴传感器耦合的动作姿态捕捉系统，这些动作捕捉系统，由于需要多个传感器的参数耦合，容易导致传感器的误差相对较大，而且由于九轴传感器的磁力计的存在，容易受到地球磁场的影响；目前九轴传感器中的磁力计与加速度计和陀螺仪的耦合还处在相对起步阶段，耦合的参数并不理想，磁力计的参数容易漂移，且与选择的位置以及不同的室内环境都有关系；目前的磁力计无法承受高速的平移运动，若是进行快速运动，传感器的漂移误差会更大，影响传感器的正常使用。
[0003]目前市面上使用的穿戴式传感器。由于全身需要佩戴超过15个传感器以上，而且如果出现传感器丢失，即使是只有1个传感器的丢失，都会导致整个动作捕捉系统的功能的丧失。不利于日常的使用以及快速运动的动作捕捉。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供基于传感器阵列的动作捕捉装置及其姿态识别方法，使用阵列式薄膜压力传感器分布而成的类衣式动作捕捉装置，在使用穿戴过程中，由于运动而产生的拉力、剪力等参数的通信，使用神经网络训练，能自发的耦合出一个较好的运行结果；不仅弥补了使用中可能由于地磁场的不稳定以及耦合的不好导致的动作漂移，也能够解决由于使用中传感器缺失而导致的装置瘫痪，不能使用的问题。
[0005]本专利技术提出了一种基于压力传感器阵列的动作捕捉装置，包括弹性衣服、一组薄膜压力传感器、参数汇总发送机构及地面基站，所述弹性衣服的手臂关节处的径向与环向均匀排布薄膜压力传感器，所述参数汇总发送机构设置于弹性衣服的中心处，所述薄膜压力传感器与参数汇总发送机构电性连接，所述参数汇总发送机构与地面基站无线通讯，所述薄膜压力传感器之间通过细线连接，所述参数汇总发送机构与弹性衣服通过细线绑扎固定。
[0006]进一步地，所述薄膜压力传感器包括薄膜压力传感器主体和薄膜压力传感器底座，所述薄膜压力传感器主体设置于薄膜压力传感器底座上，所述薄膜压力传感器主体上设有电源供电正极端口与电源供电负极端口。
[0007]进一步地，所述薄膜压力传感器底座的一侧设有传感器底座供电正极端口、传感器底座供电负极端口、传感器底座高低压电平信号端口及传感器底座模拟电压信号输出端口。
[0008]进一步地，所述参数汇总发送机构包括STM32开发板和设置于STM32开发板中心处的NFR无线单元，所述STM32开发板的表面左侧上部自左向右依次设有A5端口、A7端口、B6端
口及A6端口；所述STM32开发板的表面左侧下部自左向右依次设有开发板电源输入正极端口、开发板电源输入负极端口、开发板高低压电平信号端口及开发板模拟电压信号输入端口，所述STM32开发板的表面右侧设有开发板电源正极输出端口和开发板电源负极输出口。
[0009]进一步地，所述NFR无线单元的一侧部自上至下依次设有电源正极端口、电源负极端口、时钟线端口、SPI主机数据输出线端口、SPI从机数据接收线端口及中断请求线端口。
[0010]进一步地，所述电源正极端口与开发板电源正极输出端口电性连接，电源负极端口与开发板电源负极输出口电性连接，时钟线端口与A5端口电性连接，SPI主机数据输出线端口与A7端口电性连接，SPI从机数据接收线端口与B6端口电性连接，中断请求线端口与A6端口电性连接。
[0011]进一步地，所述开发板高低压电平信号端口与传感器底座高低压电平信号端口电性连接；所述开发板模拟电压信号输入端口与传感器底座模拟电压信号输出端口电性连接。
[0012]进一步地，所述STM32开发板与NFR无线单元通过SPI通讯，所述NFR无线单元与地面基站通过无线通讯。
[0013]本专利技术的还提出了基于传感器阵列的动作捕捉装置的姿态识别方法，包括具体如下步骤：1）首先安装本专利技术的装置，连接完成各电路；2）待1）步骤中的装置安装完后，将装置上的薄膜压力传感器进行初始化，得到初始压力，并标记此时的压力为V0，此时让实验者穿戴该装置备用；3）待2）步骤中准备工作完成后，实验者进行手臂关节处不同的动作，当实验者进行第一个动作，各个薄膜压力传感器的电压值V
11
、V
21
、V
31
……
由参数汇总发送机构发送到地面基站，地面基站将各个参数导入神经网络中，标记为结果1；然后让实验者进行第二个动作，各个薄膜压力传感器的电压值V
12
、V
22
、V
32
……
由参数汇总发送机构发送到地面基站，地面基站将各个参数导入神经网络中，标记为结果2；然后让实验者进行动作第三个动作
……
，标记为结构3，直至进行多组动作，得到神经网络数据群；通过电压流群参数与动作对应关系的神经网络数据库，建立神经网络算法库；4）待3）步骤的神经网络算法库建立完成后，不同动作而产生的接受到的由薄膜压力传感器传感器产生的压力流数据，便可以库进行自动拟合成动作显示在地面站。
[0014]本专利技术的有益效果：1）采用本专利技术的技术方案，使用阵列式薄膜压力传感器分布而成的类衣式动作捕捉装置，在使用穿戴过程中，由于运动而产生的电压流群参数，使用神经网络训练，能自动拟合成动作显示在地面基站；2）本专利技术使用的压力薄膜传感器，避开了使用九州惯性传感器中的磁力计引发的地磁场影响；3）本专利技术使用薄膜压力传感器阵列配合神经网络训练，即便在使用过程中传感器单个或者多个缺失，也不会而导致动作捕捉装置失去作用。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的装置的整体结构示意图；
图2为本专利技术单个传感器的结构示意图；图3为本专利技术参数汇总发送机构的结构示意图；图4为本专利技术实施例的初始传感器阵列示意图；图5为本专利技术实施例1中小臂向上抬起示意图；图6为实施例1小臂向上抬起时薄膜传感器伸张阵列示意图；图7为实施例1小臂向上抬起时薄膜传感器收缩阵列示意图；图8为本专利技术实施例2中小臂进行向内侧旋转运动示意图；图9为实施例2的小臂进行向内侧旋转时薄膜传感器旋转阵列示意图。
[0016]图中：1
‑
弹性衣服；2
‑
薄膜压力传感器；3
‑
参数汇总发送机构；31
‑
STM32开发板；311
‑
A5端口；312
‑
A7端口；313
‑
B6端口；314
‑
A6端口；315
‑
开发板电源输入正极端口；316
‑
开发板电源输入负极端口；317
‑
开发板高低压电平信号端口；318
‑
开发板模拟电压信号输入端口；319
‑
开发板电源正极输出端口；3110
‑
开发板电源负极输出口本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于包括弹性衣服（1）、一组薄膜压力传感器、参数汇总发送机构（3）及地面基站，所述弹性衣服（1）的手臂关节处的径向与环向均匀排布薄膜压力传感器（2），所述参数汇总发送机构（3）设置于弹性衣服（1）的中心处，所述薄膜压力传感器（2）与参数汇总发送机构（3）电性连接，所述参数汇总发送机构（3）与地面基站无线通讯，所述薄膜压力传感器（2）之间通过细线连接，所述参数汇总发送机构（3）与弹性衣服（1）通过细线绑扎固定。2.根据权利要求1所述的基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于所述薄膜压力传感器（2）包括薄膜压力传感器主体（4）和薄膜压力传感器底座（5），所述薄膜压力传感器主体（4）设置于薄膜压力传感器底座（5）上，所述薄膜压力传感器主体（4）上设有电源供电正极端口（41）与电源供电负极端口（42）。3.根据权利要求2所述的基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于所述薄膜压力传感器底座（5）的一侧设有传感器底座供电正极端口（51）、传感器底座供电负极端口（52）、传感器底座高低压电平信号端口（53）及传感器底座模拟电压信号输出端口（54）。4.根据权利要求1所述的基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于所述参数汇总发送机构（3）包括STM32开发板（31）和设置于STM32开发板（31）中心处的NFR无线单元（32），所述STM32开发板（31）的表面左侧上部自左向右依次设有A5端口（311）、A7端口（312）、B6端口（313）及A6端口（314）；所述STM32开发板（31）的表面左侧下部自左向右依次设有开发板电源输入正极端口（315）、开发板电源输入负极端口（316）、开发板高低压电平信号端口（317）及开发板模拟电压信号输入端口（318），所述STM32开发板（31）的表面右侧设有开发板电源正极输出端口（319）和开发板电源负极输出口（3110）。5.根据权利要求4所述的基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于所述NFR无线单元（32）的一侧部自上至下依次设有电源正极端口（321）、电源负极端口（322）、时钟线端口（323）、SPI主机数据输出线端口（324）、SPI从机数据接收线端口（325）及中断请求线端口（326）。6.根据权利要求5所述的基于传感器阵列的动作捕捉装置，其特征在于所述电源正极端口（321）与...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐迪，金伟杰，车婧琦，黄喜鹏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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