一种六轴动作捕捉系统及动作捕捉方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113345603A(43)申请公布日2021.09.03(21)申请号202110837878.0A61B5/11(2006.01)(22)申请日2021.07.23A61B5/00(2006.01)(66)本国优先权数据202110338528.X2021.03.26CN(71)申请人重庆布瑞斯科技有限公司地址400000重庆市渝北区洪湖西路22号16-14号(72)发明人刘宇(74)专利代理机构重庆西南华渝专利代理有限公司50270代理人郭桂林(51)Int.Cl.G16H80/00(2018.01)G16H40/67(2018.01)G16H20/30(2018.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种六轴动作捕捉系统及动作捕捉方法(57)摘要本发明属于动作捕捉及数据处理领域，公开了一种六轴动作捕捉系统，其包括动作捕捉单元、控制单元、移动端和上位机；动作捕捉单元与控制单元之间通过硬件接口进行连接，控制单元与上位机和移动端之间均通过无线网络连接。系统结构简单，管理方便，且系统响应快捷、准确，高效。采用上述系统进行动作捕捉的方法为：S1，动作捕捉单元根据运动轨迹产生运动数据；S2，移动端发送请求，控制单元获取动作捕捉单元获取的数据；S3，控制单元将运动数据传输给移动端；S4，移动端对运动数据进行可视化处理，实现3D渲染和动态同步。本发明可在极大程度上帮助医生实时精准且便捷地通过移动端跟踪并量化康复患者在康复治疗恢复过程中的效果。CN113345603ACN113345603A权利要求书1/2页1.一种六轴动作捕捉系统，其特征在于，包括动作捕捉单元、控制单元和移动端；动作捕捉单元用于采集运动数据，控制单元用于获取动作捕捉单元产生的运动数据，并通过无线网络传输至移动端；移动端对运动数据进行处理；所述动作捕捉单元和控制单元之间通过硬件接口进行连接，控制单元和移动端之间通过无线网络连接；其中，所述动作捕捉单元为两个，分为第一动作捕捉单元和第二动作捕捉单元，两个动作捕捉单元并联后再与控制单元串联。2.根据权利要求1所述的六轴动作捕捉系统，其特征在于，还包括上位机；上位机用于测量正常人行走时大腿和小腿角度的曲线与畸形腿患者的大小腿角度曲线差异，且上位机和控制单元之间通过无线网络连接。3.根据权利要求2所述的六轴动作捕捉系统，其特征在于，所述上位机内包括预处理单元和数据测算单元，预处理单元对控制单元获取的数据进行预处理，且预处理步骤为：S101，去除重复数据；S102，当前值与上一个值的差值绝对值大于0.6则保存替换之前的值A，否则剔除；S103，所有值除以最大值进行归一化；数据测算单元的测算内容包括：大小腿角度正异常数据对比测算、双腿膝关节相对角度正异常数据对比测算、大小腿摆动正异常速度数据对比测算、膝关节受力正异常数据对比测算。4.根据权利要求3所述的六轴动作捕捉系统，其特征在于，数据测算单元的测算均采用线性回归方法，大小腿角度正异常数据对比测算步骤为：Y1＝A*[ay1]+b1式(1)Y2＝A*[ay2]+b1式(2)双腿膝关节相对角度正异常数据对比测算步骤为：Y3＝A*[az1]+b2式(3)Y4＝A*[az2]+b2式(4)大小腿摆动正异常速度数据对比测算步骤为：Y5＝A*[ay1]+b3式(3)Y6＝A*[ay2]+b3式(4)膝关节受力正异常数据对比测算步骤为：膝盖正常受力Kf1＝Kw*ay1式(5)膝盖异常受力Kf2＝Kw*ay2式(6)Y7＝A*[ay1]+b4式(7)Y8＝A*[ay2]+b4式(8)在式(1)‑式(8)中，A是阈值，且A＝0.6；ax1、ay1和az1是正常值；ax2、ay2和az2是异常值；b1、b2、b3和b4是固定参数，且b1＝0.3、b2＝0.4、b3＝0.5和b4＝0.75；Kw为膝盖重量；Kf1为膝盖正常受力、Kf2为膝盖异常受力；Y1是大小腿角度正常数据值；Y2是大小腿角度异常数据值；2CN113345603A权利要求书2/2页Y3是双腿膝关节相对角度正常数据值；Y4是双腿膝关节相对角度异常数据值；Y5是大小腿摆动正常数据值；Y6是大小腿摆动异常数据值；Y7是膝关节受力正常数据值；Y8是膝关节受力异常数据值。5.根据权利要求1、2、3或4所述的六轴动作捕捉系统，其特征在于，动作捕捉单元为姿态传感器，其中，第一动作捕捉单元的高电平连接第二动作捕捉单元的设备地址接口；第一动作捕捉单元的低电平连接第二动作捕捉单元的串行数据接口；第一动作捕捉单元的时钟接口连接第二动作捕捉单元的时钟接口；第一动作捕捉单元的串行数据接口连接第二动作捕捉单元的低电平。6.根据权利要求5所述的六轴动作捕捉系统，其特征在于，