CN111027431A - 一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统，包括：标定五个惯性传感器的空间坐标，根据五个惯性传感器在用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点，获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中相对四个端点产生的偏转角；采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到用户的上肢姿态。可见，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过布设在上肢的惯性传感器及人为设定的空间坐标系，即可采用三角函数对上肢姿态进行模糊定位，由于运算量大幅减少，无需配置专门的数据处理模块，体感捕捉套件实现了轻便携带与便捷佩戴，用户的使用门槛得到降低。

Description

一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统

技术领域

本发明涉及动作捕捉技术领域，尤其涉及一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统。

背景技术

目前，市面上的动作捕捉套件样式繁多，包括了检测特定部位的局部动作捕捉套件及全身动作捕捉套件，上述动作捕捉套件在技术原理上普遍采用惯性检测原理、光学检测原理或者综合检测原理，且随着技术的成熟，动作捕捉套件的捕捉精度越来越高。

为了确保捕捉精度，动作捕捉套件需要配置众多传感器或者识别标志，其形制越来越复杂，不具备便携性。此外，众多传感器带来了极大的数据吞吐量，需要配置专门的数据处理模块进行数据运算，这使得动作捕捉套件难以普及应用。

发明内容

本发明实施例公开一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统，能够对用户的上肢进行便捷的模糊定位，降低了体感捕捉套件的使用门槛。

本发明实施例第一方面公开一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法，包括：

标定五个惯性传感器的空间坐标；其中，所述五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，所述T0位于用户锁骨中线，与位于所述用户肩部的所述T1处于同一水平线，所述T2位于所述用户上臂，所述T3位于所述用户前臂，所述T4位于所述用户手背；

根据所述五个惯性传感器在所述用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点；其中，所述四个端点分别为位于所述T0所在位置的O1、位于所述用户肩部的O2、位于所述用户肘部内侧的O3及位于所述T4所在位置的O4，且所述O1与所述O2、所述O2与所述O3、所述O3与所述O4间的距离数值为四个预设距离定值；

获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角；

采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例的第一方面中，在所述标定五个惯性传感器的空间坐标之前，所述方法还包括：

提示所述用户佩戴所述五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；

提示所述用户按照校准动作摆动上肢，以使所述五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；

根据所述当前位置地磁偏角对所述五个惯性传感器进行校准。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例的第一方面中，所述获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角，包括：

获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；

对所述角速度进行积分计算，得到所述五个惯性传感器相对所述四个端点产生的偏转角。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例的第一方面中，所述采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户上肢姿态，包括：

采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述五个惯性传感器在所述四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；

根据所述姿态偏移轨迹，确定所述四个端点在所述四个空间坐标系中的偏移坐标；

综合所述偏移坐标确定出所述上肢姿态。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例的第一方面中，在所述采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态之后，所述方法还包括：

将接收到所述用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到所述用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；

录制从所述第一时刻开始至所述第二时刻之间的上肢姿态作为所述交互姿态；

将所述交互姿态与所述用户输入的交互指令进行对应存储；

若检测到存在与所述交互姿态相匹配的上肢姿态，触发与所述交互姿态相匹配的交互指令。

本发明实施例第二方面公开一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统，包括：

坐标标定单元，用于标定五个惯性传感器的空间坐标；其中，所述五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，所述T0位于用户锁骨中线，与位于所述用户肩部的所述T1处于同一水平线，所述T2位于所述用户上臂，所述T3位于所述用户前臂，所述T4位于所述用户手背；

坐标系建立单元，用于根据所述五个惯性传感器在所述用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点；其中，所述四个端点分别为位于所述T0所在位置的O1、位于所述用户肩部的O2、位于所述用户肘部内侧的O3及位于所述T4所在位置的O4，且所述O1与所述O2、所述O2与所述O3、所述O3与所述O4间的距离数值为四个预设距离定值；

偏转角获取单元，用于获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角；

姿态解算单元，用于采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述系统还包括：

第一提示单元，用于在所述坐标标定单元标定五个惯性传感器的空间坐标之前，提示所述用户佩戴所述五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；

第二提示单元，用于提示所述用户按照校准动作摆动上肢，以使所述五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；

校准单元，用于根据所述当前位置地磁偏角对所述五个惯性传感器进行校准。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述偏转角获取单元包括：

角速获取子单元，用于获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；

积分子单元，用于对所述角速度进行积分计算，得到所述五个惯性传感器相对所述四个端点产生的偏转角。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述姿态解算单元包括：

轨迹解算子单元，用于采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述五个惯性传感器在所述四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；

偏移解算子单元，用于根据所述姿态偏移轨迹，确定所述四个端点在所述四个空间坐标系中的偏移坐标；

姿态解算子单元，用于综合所述偏移坐标确定出所述上肢姿态。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述系统还包括：

计时单元，用于在所述姿态解算单元采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态之后，将接收到所述用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到所述用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；

姿态录制单元，用于录制从所述第一时刻开始至所述第二时刻之间的上肢姿态作为所述交互姿态；

姿态存储单元，用于将所述交互姿态与所述用户输入的交互指令进行对应存储；

姿态交互单元，用于在检测到存在与所述交互姿态相匹配的上肢姿态时，触发与所述交互姿态相匹配的交互指令。

本发明实施例第三方面公开一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统，包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法。

本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法。

本发明实施例第五方面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

本发明实施例第六方面公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过布设在上肢的惯性传感器及人为设定的空间坐标系，即可采用三角函数对上肢姿态进行模糊定位，由于运算量大幅减少，无需配置专门的数据处理模块，体感捕捉套件实现了轻便携带与便捷佩戴，用户的使用门槛得到降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的一种上肢姿态模糊解算的示意图；

图3是本发明实施例公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的另一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统的结构示意图。

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。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统，能够对用户的上肢进行便捷的模糊定位，降低了体感捕捉套件的使用门槛。

实施例一

请参阅图1及图2，图1是本发明实施例公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法的流程示意图，图2是本发明实施例公开的一种上肢姿态模糊解算的示意图。如图1所示，该基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法可以包括以下步骤：

101、标定五个惯性传感器的空间坐标。

本发明实施例中，如图2所述，五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，T0位于用户锁骨中线，与位于用户肩部的T1处于同一水平线，T2位于用户上臂，T3位于用户前臂，T4位于用户手背。

作为一种可选的实施方式，由于用户肩部相对身体的活动范围极为有限，且本实施例用于对上肢姿态进行模糊定位，因此忽略肩部的运动，减少了姿态解算过程的计算量，提高了定位效率。为了能完整检测用户上肢各关节的姿态，五个惯性传感器采用了图2中的布设方式，其中，T0与T1、T1与T2、T2与T3、T3与T4间的距离数值为四个预设距离定值，分别对应了用户肩部宽度、从而以较少的传感器数量实现上肢姿态定位，且穿戴方便，便携性强。

作为一种可选的实施方式，在标定五个惯性传感器的空间坐标之前，提示用户佩戴五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；提示用户按照校准动作摆动上肢，以使五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；根据当前位置地磁偏角对五个惯性传感器进行校准。受地磁差异及周围环境的影响，惯性传感器在使用前有必要进行校准，在此通过提示用户正常站立并垂下上肢，并按照校准动作摆动上肢，使五个惯性传感器通过切割磁感线来检测当前位置地磁偏角，以避免惯性传感器在进行偏转运动时由于设定的地磁偏角与实际地磁偏角不同而定位错误。

102、根据五个惯性传感器在用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点。

本发明实施例中，四个端点分别为位于T0所在位置的O1、位于用户肩部的O2、位于用户肘部内侧的O3及位于T4所在位置的O4，且O1与O2、O2与O3、O3与O4间的距离数值为四个预设距离定值。其中，O1与O2间的距离数值对应于用户肩宽，O2与O3间的距离数值对应于用户的上臂长度、O3与O4间的距离数值对应于用户的前臂长度，因此，不同身高的用户在佩戴惯性传感器时，有必要根据用户的实际身高来设定上述预设距离定值。考虑到关节连接处运动幅度相对较小，姿态解算运算量不高，因此，如图2中所示，将O1、O2、O3及O4四个端点设置于用户上肢各关节连接处。

103、获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中相对四个端点产生的偏转角。

本发明实施例中，惯性传感器在确定四个空间坐标系及四个端点之后，即可实现在空间坐标系中对自身姿态进行准确判定。

作为一种可选的实施方式，获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；对角速度进行积分计算，得到五个惯性传感器相对四个端点产生的偏转角。惯性传感器在用户上肢运动过程中即可测算得到其所在位置的角速度，在实际应用中，通过对角速度进行积分运算并代入到空间坐标系中，即可测算得到五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中相对四个端点产生的偏转角，由于端点设置有用户上肢关节处，因此通过偏转角即可对上肢姿态进行解算，用于对上肢姿态进行模糊定位。

104、采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到用户的上肢姿态。

本发明实施例中，间接地通过惯性传感器所检测到的其自身相对端点的偏转角，并借助设定的空间坐标系，对上肢姿态进行解算。

作为一种可选的实施方式，采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到五个惯性传感器在四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；根据姿态偏移轨迹，确定四个端点在四个空间坐标系中的偏移坐标；综合偏移坐标确定出上肢姿态。具体地，假设传感器T2检测到自身相对端点O2的偏移角为α，相对端点O3的偏移角为β，且O2与O3间的预设距离定值为b，根据三角函数可得O2的空间坐标为O2（0，bsinβ，bcosαcosβ），同理推导，可证得端点O1、 O2、O3及O4的空间坐标，此时在端点及惯性传感器的空间坐标一直的情况下，可得各端点在四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹，进而根据姿态偏移轨迹，确定四个端点在四个空间坐标系中的偏移坐标，根据多个偏移坐标简便地在空间坐标系中对上述端点及传感器的空间坐标进行连线，得到在点与点之间连线的上肢姿态模型。可见，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过惯性传感器及三角函数结算，间接地对上肢姿态进行模糊定位，运算量大幅减少，定位效率高。

作为另一种可选的实施方式，在采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到用户的上肢姿态之后，将接收到用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；录制从第一时刻开始至第二时刻之间的上肢姿态作为交互姿态；将交互姿态与用户输入的交互指令进行对应存储；若检测到存在与交互姿态相匹配的上肢姿态，触发与交互姿态相匹配的交互指令。在上肢姿态定位过程中，用户可输入指令用以录制并存储交互姿态，用户输入两次指令间的上肢姿态将会被录制，并由用户自行设定其对应的交互指令，从而用户可根据其项目实际情况来设定特点的交互姿态，适用性较强。

可见，通过实施图1所描述的基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过布设在上肢的惯性传感器及人为设定的空间坐标系，即可采用三角函数对上肢姿态进行模糊定位，由于运算量大幅减少，无需配置专门的数据处理模块，套件实现了轻便携带与便捷佩戴，用户的使用门槛得到降低。

实施例二

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括：

坐标标定单元301，用于标定五个惯性传感器的空间坐标；其中，五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，T0位于用户锁骨中线，与位于用户肩部的所述T1处于同一水平线，T2位于所述用户上臂，T3位于用户前臂，T4位于用户手背；

坐标系建立单元302，用于根据五个惯性传感器在用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点；其中，四个端点分别为位于T0所在位置的O1、位于用户肩部的O2、位于用户肘部内侧的O3及位于T4所在位置的O4，且O1与O2、O2与O3、O3与O4间的距离数值为四个预设距离定值；

偏转角获取单元303，用于获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中相对四个端点产生的偏转角；

姿态解算单元304，用于采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到用户的上肢姿态；

第一提示单元305，用于在坐标标定单元301标定五个惯性传感器的空间坐标之前，提示用户佩戴五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；

第二提示单元306，用于提示用户按照校准动作摆动上肢，以使五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；

校准单元307，用于根据当前位置地磁偏角对五个惯性传感器进行校准；

计时单元308，用于在所述姿态解算单元采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态之后，将接收到所述用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到所述用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；

姿态录制单元309，用于录制从第一时刻开始至第二时刻之间的上肢姿态作为交互姿态；

姿态存储单元310，用于将交互姿态与用户输入的交互指令进行对应存储；

姿态交互单元311，用于在检测到与交互姿态相匹配的上肢姿态时，触发与交互姿态相匹配的交互指令；

其中，偏转角获取单元303包括：

角速获取子单元3031，用于获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；

积分子单元3032，用于对角速度进行积分计算，得到五个惯性传感器相对四个端点产生的偏转角；

以及，姿态解算单元304包括：

轨迹解算子单元3041，用于采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到五个惯性传感器在四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；

偏移解算子单元3042，用于根据姿态偏移轨迹，确定四个端点在四个空间坐标系中的偏移坐标；

姿态解算子单元3043，用于综合偏移坐标确定出上肢姿态。

作为一种可选的实施方式，由于用户肩部相对身体的活动范围极为有限，且本实施例用于对上肢姿态进行模糊定位，因此忽略肩部的运动，减少了姿态解算过程的计算量，提高了定位效率。为了能完整检测用户上肢各关节的姿态，五个惯性传感器采用了图2中的布设方式，其中，T0与T1、T1与T2、T2与T3、T3与T4间的距离数值为四个预设距离定值，分别对应了用户肩部宽度、从而以较少的传感器数量实现上肢姿态定位，且穿戴方便，便携性强。

作为一种可选的实施方式，在坐标标定单元301标定五个惯性传感器的空间坐标之前，第一提示单元305提示用户佩戴五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；第二提示单元306提示用户按照校准动作摆动上肢，以使五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；校准单元307根据当前位置地磁偏角对五个惯性传感器进行校准。受地磁差异及周围环境的影响，惯性传感器在使用前有必要进行校准，在此通过提示用户正常站立并垂下上肢，并按照校准动作摆动上肢，使五个惯性传感器通过切割磁感线来检测当前位置地磁偏角，以避免惯性传感器在进行偏转运动时由于设定的地磁偏角与实际地磁偏角不同而定位错误.

作为一种可选的实施方式，角速获取子单元3031获取五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；积分子单元3032对角速度进行积分计算，得到五个惯性传感器相对四个端点产生的偏转角。惯性传感器在用户上肢运动过程中即可测算得到其所在位置的角速度，在实际应用中，通过对角速度进行积分运算并代入到空间坐标系中，即可测算得到五个惯性传感器在用户上肢的运动过程中相对四个端点产生的偏转角，由于端点设置有用户上肢关节处，因此通过偏转角即可对上肢姿态进行解算，用于对上肢姿态进行模糊定位。

作为一种可选的实施方式，轨迹解算子单元3041采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到五个惯性传感器在四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；偏移解算子单元3042根据姿态偏移轨迹，确定四个端点在四个空间坐标系中的偏移坐标；姿态解算子单元3043综合偏移坐标确定出上肢姿态。具体地，假设传感器T2检测到自身相对端点O2的偏移角为α，相对端点O3的偏移角为β，且O2与O3间的预设距离定值为b，根据三角函数可得O2的空间坐标为O2（0，bsinβ，bcosαcosβ），同理推导，可证得端点O1、 O2、O3及O4的空间坐标，此时在端点及惯性传感器的空间坐标一直的情况下，可得各端点在四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹，进而根据姿态偏移轨迹，确定四个端点在四个空间坐标系中的偏移坐标，根据多个偏移坐标简便地在空间坐标系中对上述端点及传感器的空间坐标进行连线，得到在点与点之间连线的上肢姿态模型。可见，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过惯性传感器及三角函数结算，间接地对上肢姿态进行模糊定位，运算量大幅减少，定位效率高。

作为另一种可选的实施方式，在姿态解算单元304采用三角函数对偏转角及四个预设距离定值进行解算，得到用户的上肢姿态之后，计时单元308将接收到用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；姿态录制单元309录制从第一时刻开始至第二时刻之间的上肢姿态作为交互姿态；姿态存储单元310将交互姿态与用户输入的交互指令进行对应存储；若检测到存在与交互姿态相匹配的上肢姿态，姿态交互单元311触发与交互姿态相匹配的交互指令。在上肢姿态定位过程中，用户可输入指令用以录制并存储交互姿态，用户输入两次指令间的上肢姿态将会被录制，并由用户自行设定其对应的交互指令，从而用户可根据其项目实际情况来设定特点的交互姿态，适用性较强。

可见，通过实施图3所描述的基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统，在舍弃较高的定位精度，满足用户对上肢姿态模糊定位的前提下，通过布设在上肢的惯性传感器及人为设定的空间坐标系，即可采用三角函数对上肢姿态进行模糊定位，由于运算量大幅减少，无需配置专门的数据处理模块，套件实现了轻便携带与便捷佩戴，用户的使用门槛得到降低。

实施例三

请参阅图4，图4是本发明实施例公开的另一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统的结构示意图。如图4所示，该基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器401；与存储器401耦合的处理器402；其中，处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码，执行图1的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法。

本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图1的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法。

本发明实施例还公开一种计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

本发明实施例还公开一种应用发布平台，其中，应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在本发明所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分，可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干请求用以使得一台计算机设备（可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器）执行本发明的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存储器（Random Access Memory，RAM）、可编程只读存储器（Programmable Read-only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、一次可编程只读存储器（One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM）、电子抹除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）、只读光盘（CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

以上对本发明实施例公开的一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法，其特征在于，包括：

标定五个惯性传感器的空间坐标；其中，所述五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，所述T0位于用户锁骨中线，与位于所述用户肩部的所述T1处于同一水平线，所述T2位于所述用户上臂，所述T3位于所述用户前臂，所述T4位于所述用户手背；

根据所述五个惯性传感器在所述用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点；其中，所述四个端点分别为位于所述T0所在位置的O1、位于所述用户肩部的O2、位于所述用户肘部内侧的O3及位于所述T4所在位置的O4，且所述O1与所述O2、所述O2与所述O3、所述O3与所述O4间的距离数值为四个预设距离定值；

获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角；

采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述标定五个惯性传感器的空间坐标之前，所述方法还包括：

提示所述用户佩戴所述五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；

提示所述用户按照校准动作摆动上肢，以使所述五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；

根据所述当前位置地磁偏角对所述五个惯性传感器进行校准。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角，包括：

获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；

对所述角速度进行积分计算，得到所述五个惯性传感器相对所述四个端点产生的偏转角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户上肢姿态，包括：

采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述五个惯性传感器在所述四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；

根据所述姿态偏移轨迹，确定所述四个端点在所述四个空间坐标系中的偏移坐标；

综合所述偏移坐标确定出所述上肢姿态。

5.根据权利要求1~4任一项所述的方法，其特征在于，在所述采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态之后，所述方法还包括：

将接收到所述用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到所述用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；

录制从所述第一时刻开始至所述第二时刻之间的上肢姿态作为所述交互姿态；

将所述交互姿态与所述用户输入的交互指令进行对应存储；

若检测到存在与所述交互姿态相匹配的上肢姿态，触发与所述交互姿态相匹配的交互指令。

6.一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位系统，其特征在于，包括：

坐标标定单元，用于标定五个惯性传感器的空间坐标；其中，所述五个惯性传感器分别为T0、T1、T2、T3及T4，所述T0位于用户锁骨中线，与位于所述用户肩部的所述T1处于同一水平线，所述T2位于所述用户上臂，所述T3位于所述用户前臂，所述T4位于所述用户手背；

坐标系建立单元，用于根据所述五个惯性传感器在所述用户上肢确定四个空间坐标系及四个端点；其中，所述四个端点分别为位于所述T0所在位置的O1、位于所述用户肩部的O2、位于所述用户肘部内侧的O3及位于所述T4所在位置的O4，且所述O1与所述O2、所述O2与所述O3、所述O3与所述O4间的距离数值为四个预设距离定值；

偏转角获取单元，用于获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中相对所述四个端点产生的偏转角；

姿态解算单元，用于采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一提示单元，用于在所述坐标标定单元标定五个惯性传感器的空间坐标之前，提示所述用户佩戴所述五个惯性传感器并正常站立，以使上肢垂直指向地面；

第二提示单元，用于提示所述用户按照校准动作摆动上肢，以使所述五个惯性传感器检测当前位置地磁偏角；

校准单元，用于根据所述当前位置地磁偏角对所述五个惯性传感器进行校准。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述偏转角获取单元包括：

角速获取子单元，用于获取所述五个惯性传感器在所述用户上肢的运动过程中所检测到的角速度；

积分子单元，用于对所述角速度进行积分计算，得到所述五个惯性传感器相对所述四个端点产生的偏转角。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述姿态解算单元包括：

轨迹解算子单元，用于采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述五个惯性传感器在所述四个空间坐标系中的姿态偏移轨迹；

偏移解算子单元，用于根据所述姿态偏移轨迹，确定所述四个端点在所述四个空间坐标系中的偏移坐标；

姿态解算子单元，用于综合所述偏移坐标确定出所述上肢姿态。

10.根据权利要求6~9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

计时单元，用于在所述姿态解算单元采用三角函数对所述偏转角及所述四个预设距离定值进行解算，得到所述用户的上肢姿态之后，将接收到所述用户输入的开始录制交互姿态的指令的时刻设为第一时刻，将接收到所述用户输入的结束录制交互姿态的指令的时刻设为第二时刻；

姿态录制单元，用于录制从所述第一时刻开始至所述第二时刻之间的上肢姿态作为所述交互姿态；

姿态存储单元，用于将所述交互姿态与所述用户输入的交互指令进行对应存储；

姿态交互单元，用于在检测到存在与所述交互姿态相匹配的上肢姿态时，触发与所述交互姿态相匹配的交互指令。

Images