(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821840386.7
(22)申请日 2018.11.08
(73)专利权人 北京诺亦腾科技有限公司
地址 100102 北京市西城区新街口外大街
28号A座502号
(72)发明人 刘维甫 马浩 李龙威 刘昊扬
戴若犁
(74)专利代理机构 北京华夏泰和知识产权代理
有限公司 11662
代理人 孟德栋
(51)Int.Cl.
A61B 5/11(2006.01)
(54)实用新型名称一种光学与惯性混合动作捕捉系统(57)摘要本申请涉及一种光学与惯性混合动作捕捉系统，包括：惯性数据接收器、多个动作捕捉摄像头、多个光学惯性混合采集模块和多个惯性采集模块，其中，每个光学惯性混合采集模块均包括：惯性采集模组和至少一个光学标记点，且光学标记点和惯性采集模组相固定，惯性采集模组包括：惯性传感器和惯性数据发射器；每个所述惯性采集模块包括：惯性传感器和惯性数据发射器；惯性数据接收器通过无线方式接收惯性数据发射器发送的惯性数据，每个动作捕捉摄像头检测每个光学惯性混合采集模块中的光学标记点的光学数据。每个光学惯性混合采集模块可以同时采集同一部位的惯性数据和光学数据，避免由于单一的惯性数据或光学数据导致的准确性较
低问题。权利要求书2页 说明书5页 附图4页CN 209916004 U 2020.01.10
C N 209916004
U
1.一种光学与惯性混合动作捕捉系统，其特征在于，包括：惯性数据接收器、多个动作捕捉摄像头、多个光学惯性混合采集模块和多个惯性采集模块，其中，
每个光学惯性混合采集模块均包括：第一固定带、一个惯性采集模组和至少一个光学标记点，且光学标记点和所述惯性采集模块相固定且与所述第一固定带相固定，每个所述惯性采集模组包括：惯性传感器和惯性数据发射器；每个所述惯性采集模块包括：第二固定带、惯性传感器和惯性数据发射器，所述惯性传感器和关系数据发射器均固定在所述第二固定带上；
所述惯性数据接收器和每个所述动作捕捉摄像头均设置在预设场景中，所述惯性数据接收器通过无线方式接收所述惯性数据发射器发送的惯性数据，每个所述动作捕捉摄像头检测每个光学惯性混合采集模块中的光学标记点的光学数据。
2.根据权利要求1所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述系统还包括：融合处理器；
所述融合处理器分别与惯性数据接收器、每个动作捕捉摄像头相连接，接收所述惯性数据接收器发送的惯性数据以及接收每个动作捕捉摄像头检测到的光学数据。
3.根据权利要求2所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述光学标记点为反光球。
4.根据权利要求3所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述光学惯性混合采集模块包括一个反光球；
所述光学惯性混合采集模块包括：底座；
所述惯性采集模组与所述底座相固定，或，所述惯性采集模组位于所述底座中；
所述反光球固定在所述底座的外表面上。
5.根据权利要求4所述的动作捕捉系统，其特征在于，具有一个反光球的光学惯性混合采集模块，包括：
用于设置在被测人体的头部的头部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的背部的背部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的腰部的腰部光学惯性混合采集模块。
6.根据权利要求3所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述光学惯性混合采集模块中的光学标记点为至少三个反光球，
所述至少三个反光球呈空间分布，且至少三个反光球的空间布局不对称。
7.根据权利要求6所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述光学惯性混合采集模块包括：底座和多个反光球支架，其中，
所述惯性采集模组与所述底座相固定，或，所述惯性采集模组位于所述底座中；
所述反光球支架的数量与所述反光球的数量一一对应；
每个所述反光球支架的一端与所述底座外表面相固定，另一端与所述反光球相固定，以使所述反光球位于所述底座外侧。
8.根据权利要求5所述的动作捕捉系统，其特征在于，具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块的数量为一个；所述具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块设置在被测人体的腰部或胸部；
或者，具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块的数量为两个，所述两个光学惯性混合采集模块各自反光球的空间布局不相同；其中，一个具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块设置在被测人体的腰部，另一个具有至少三个反光球的光学惯性混合采集
模块设置在被测人体的胸部。
9.根据权利要求4-5任一项所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于设置在被测人体的手部、且具有一个反光球的手部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的脚部、且具有一个反光球的脚部光学惯性混合采集模块。
10.根据权利要求1所述的动作捕捉系统，其特征在于，所述第一固定带和第二固定带均为环形松紧带。
一种光学与惯性混合动作捕捉系统
技术领域
[0001]本申请涉及动作捕捉领域，尤其涉及一种光学与惯性混合动作捕捉系统。
背景技术
[0002]随着计算机软硬件技术的飞速发展和动画制作要求的提高，目前，运动捕捉已经进入了实用化阶段，有多家厂商相继推出了多种商品化的运动捕捉设备，成功地用于虚拟现实、游戏、人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等许多方面。
[0003]动作捕捉是在运动物体的关键部位设置跟踪器，然后由动作捕捉系统捕捉跟踪器的实时位置，再经过计算机处理后得到跟踪器的三维空间坐标的数据。
[0004]现有常用的动作捕捉系统有光学动作捕捉系统和惯性动作捕捉系统，申请人发现，光学动作捕捉系统依赖于光学标记点，在实际应用中，一旦光学标记点被遮挡就会出现数据丢失；而惯性动作捕捉系统依赖于惯性传感器，虽然可以捕捉连续数据，但惯性传感器的精度会随着时间推移逐渐下降，并且容易受到外界环境磁场影响，长时间使用出现误差和偏移，影响动作捕捉的准确性。
实用新型内容
[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种光学与惯性混合动作捕捉系统。
[0006]本申请实施例提供了一种光学与惯性混合动作捕捉系统，包括：惯性数据接收器、多个动作捕捉摄像头、多个光学惯性混合采集模块和多个惯性采集模块，其中，
[0007]每个光学惯性混合采集模块均包括：第一固定带、一个惯性采集模组和至少一个光学标记点，且光学标记点和所述惯性采集模块相固定且与所述第一固定带相固定，每个所述惯性采集模组包括：惯性传感器和惯性数据发射器；每个所述惯性采集模块包括：第二固定带、惯性传感器和惯性数据发射器，所述惯性传感器和关系数据发射器均固定在所述第二固定带上；
[0008]所述惯性数据接收器和每个所述动作捕捉摄像头均设置在预设场景中，所述惯性数据接收器通过
无线方式接收所述惯性数据发射器发送的惯性数据，每个所述动作捕捉摄像头检测每个光学惯性混合采集模块中的光学标记点的光学数据。
[0009]可选地，所述系统还包括：融合处理器；
[0010]所述融合处理器分别与惯性数据接收器和每个动作捕捉摄像头相连接，接收所述惯性数据接收器发送的惯性数据以及接收每个动作捕捉摄像头检测到的光学数据。[0011]可选地，所述光学标记点为反光球。
[0012]可选地，所述光学惯性混合采集模块包括一个反光球；
[0013]所述光学惯性混合采集模块包括：底座；
[0014]所述惯性采集模组与所述底座相固定，或，所述惯性采集模组位于所述底座中；[0015]所述反光球固定在所述底座的外表面上。
[0016]可选地，具有一个反光球的光学惯性混合采集模块，包括：
[0017]用于设置在被测人体的头部的头部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的背部的背部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的腰部的腰部光学惯性混合采集模块。
[0018]可选地，所述光学惯性混合采集模块中的光学标记点为至少三个反光球，[0019]所述至少三个反光球呈空间分布，且至少三个反光球的空间布局不对称。[0020]可选地，所述光学惯性混合采集模块包括：底座和多个反光球支架，其中，[0021]所述惯性采集模组与所述底座相固定，或，所述惯性采集模组位于所述底座中；[0022]所述反光球支架的数量与所述反光球的数量一一对应；
[0023]每个所述反光球支架的一端与所述底座外表面相固定，另一端与所述反光球相固定，以使所述反光球位于所述底座外侧。
[0024]可选地，具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块的数量为一个；所述具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块设置在被测人体的腰部或胸部；
[0025]或者，具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块的数量为两个，所述两个光学惯性混合采集模块各自反光球的空间布局不相同；其中，一个具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块设置在被测人体的腰部，另一个具有至少三个反光球的光学惯性混合采集模块设置在被测人体的胸部。
[0026]可选地，所述方法还包括：
[0027]用于设置在被测人体的手部、且具有一个反光球的手部光学惯性混合采集模块，和/或，用于设置在被测人体的脚部、且具有一个反光球的脚部光学惯性混合采集模块。[0028]可选地，所述第一固定带和第二固定带均为环形松紧带。
[0029]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0030]本申请实施例提供的该光学与惯性混合动作捕捉系统中，每个光学惯性混合采集模块均包括惯性采集模组和光学标记点，当将该光学惯性混合采集模块固定在人体的一个部位时，可以同时采集该部位的惯性数据和光学数据，进而在后续进行动作还原时，利用惯性数据和光学数据相配合可以确定该部位的准确位置，避免由于单一的惯性数据或光学数据导致的准确性较低问题。
附图说明
[0031]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本申请实施例提供的一种光学与惯性混合动作捕捉系统的使用场景示意图；
[0034]图2为本申请实施例提供提供的一种光学惯性混合采集模块的结构示意图；[0035]图3为本申请实施例提供提供的另一种光学惯性混合采集模块的结构示意图；[0036]图4为图3的立体示意图；
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