本文關(guān)鍵詞：慣性動(dòng)作捕捉前端設(shè)備與數(shù)據(jù)傳輸研究

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【摘要】：動(dòng)作捕捉首先被用于分析人或動(dòng)物的運(yùn)動(dòng),后來又被應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí),人機(jī)交互等領(lǐng)域。由于技術(shù)的進(jìn)步,分別出現(xiàn)了機(jī)械式、電磁式、聲學(xué)式、光學(xué)式、慣性式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng),其中光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)是迄今為止應(yīng)用范圍最廣的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng),但是由于其設(shè)備安裝操作復(fù)雜且昂貴,正被使用更為簡(jiǎn)單方便的慣性式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)替代。本文研究的基于MEMS傳感器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)能夠滿足人體動(dòng)作實(shí)時(shí)捕捉的要求。本文的主要工作有：(1)研究對(duì)比了現(xiàn)有的慣性式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案,并詳細(xì)分析了其優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了能夠精確捕捉人體骨骼姿態(tài)的動(dòng)作捕捉節(jié)點(diǎn)、能夠管理并收集動(dòng)作捕捉節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的發(fā)射節(jié)點(diǎn)以及匯總數(shù)據(jù)及管理無線網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn),并給出了他們的硬件設(shè)計(jì)及軟件流程。(2)對(duì)比分析了現(xiàn)有慣性動(dòng)作捕捉方案使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),討論了傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用在慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)上的瓶頸,最終采用了物理層數(shù)據(jù)速率2Mbit/s的無線射頻芯片,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種適用于慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),經(jīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)該網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)100Hz的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸頻率,并且還給系統(tǒng)擴(kuò)展留出了足夠空間。(3)人體姿態(tài)能夠?qū)崟r(shí)傳輸給上位機(jī),經(jīng)過數(shù)據(jù)處理并與虛擬人物綁定,能夠?qū)崟r(shí)顯示現(xiàn)實(shí)中人體動(dòng)作。經(jīng)過系統(tǒng)搭建并實(shí)際測(cè)試后表明,本文設(shè)計(jì)的慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng)滿足了設(shè)計(jì)需要,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有一定的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：MEMS傳感器 慣性動(dòng)作捕捉 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題研究的技術(shù)背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)18
• 1.4 論文章節(jié)的安排18-20
• 第二章 MEMS傳感器20-26
• 2.1 加速度計(jì)20-22
• 2.1.1 加速度測(cè)量原理20-21
• 2.1.2 坐標(biāo)系標(biāo)定21-22
• 2.1.3 三軸輸出值的物理意義22
• 2.2 陀螺儀22-24
• 2.2.1 陀螺儀測(cè)量原理22-23
• 2.2.2 坐標(biāo)系標(biāo)定23
• 2.2.3 三軸輸出值的物理意義23-24
• 2.3 磁力計(jì)24-25
• 2.3.1 磁力計(jì)測(cè)量原理24
• 2.3.2 坐標(biāo)系標(biāo)定24-25
• 2.3.3 三軸輸出值的物理意義25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 慣性動(dòng)捕硬件系統(tǒng)搭建26-38
• 3.1 采集節(jié)點(diǎn)27-34
• 3.1.1 方案對(duì)比27-29
• 3.1.2 MCU電路設(shè)計(jì)29-31
• 3.1.3 加速度計(jì)及陀螺儀電路設(shè)計(jì)31-33
• 3.1.4 磁力計(jì)電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.2 發(fā)射節(jié)點(diǎn)34-35
• 3.3 匯聚節(jié)點(diǎn)35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 慣性動(dòng)捕軟件系統(tǒng)搭建38-45
• 4.1 采集及發(fā)射節(jié)點(diǎn)38-42
• 4.1.1 操作系統(tǒng)選擇及移植38-40
• 4.1.2 軟件任務(wù)流程40-42
• 4.2 匯聚節(jié)點(diǎn)42-44
• 4.2.1 操作系統(tǒng)選擇及移植42-43
• 4.2.2 軟件任務(wù)流程43-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)45-51
• 5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介45
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)容量分析45-47
• 5.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 5.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)48-50
• 5.4.1 網(wǎng)絡(luò)加入與建立48-49
• 5.4.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸49-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第六章 姿態(tài)更新算法51-63
• 6.1 動(dòng)作捕捉節(jié)點(diǎn)的姿態(tài)51-52
• 6.2 坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換52-61
• 6.2.1 常用坐標(biāo)系52-53
• 6.2.2 坐標(biāo)變換53-54
• 6.2.3 初始校準(zhǔn)54-57
• 6.2.4 歐拉角法57
• 6.2.5 四元數(shù)法57-61
• 6.3 姿態(tài)更新61-62
• 6.4 本章小結(jié)62-63
• 第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析63-72
• 7.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)果64-67
• 7.1.1 加速度計(jì)數(shù)據(jù)預(yù)處理64-65
• 7.1.2 陀螺儀數(shù)據(jù)預(yù)處理65-67
• 7.2 動(dòng)作捕捉節(jié)點(diǎn)調(diào)試67-70
• 7.3 綜合調(diào)試70-71
• 7.4 本章小結(jié)71-72
• 第八章 工作總結(jié)與展望72-73
• 8.1 工作總結(jié)72
• 8.2 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士研究生期間研究成果78-79
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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本文編號(hào)：545396