刘磊

(西安工程大学， 西安 710048)

0 引言

人体运动捕捉的实质就是通过各种设备对肢体的运动数据甚至是面部表情进行采集和处理，实现各种动作的仿真模拟[1]，其中应用了模式识别、虚拟现实及传感器网络技术。人体运动传感器是运动捕捉的关键设备，主要分为惯性式、光学式、声学式、电磁式、机械电动式等5种。随着MEMS(微机电系统)技术的发展，由MEMS器件构成的微型人体运动传感器显示出了更加突出的优点，因此，本文以微型运动传感器为研究对象对人体运动捕捉技术进行分析。

1 动作捕获技术

在进行运动捕捉时，除了使用运动传感器，还需将采集的数据通过无线网络上传至计算机，使用计算机实现运动传感器信号的预处理，及运动姿态的计算等，计算机获得数据计算之后，将计算结果虚拟映射角色的对应关节点上，并根据虚拟角色的环境条件和物理约束条件等进行动作调整，提高虚拟动作的精确性。在实施运动捕捉之前，首先需要在用户的关键部位布设多个微型运动传感器，如腰部、胸部、头部、腿部及手臂等。运动捕捉系统如图1和图2所示。

微型运动传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴地磁传感器，在运动捕捉方面每种传感器各有优缺点，传感

图1 运动捕捉系统架构

器“融合”成为克服单个传感器弱点的有效方法，使运动检测结果更加精确。因此，本文在进行研究时使用了MEMS三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，三轴加速度计可以得到载体三轴的加速度，三轴陀螺仪测量出旋转角速度，而三轴磁力计输出三个方向上的磁场感应量。……