基于多传感器节点的人体动作捕获系统设计与实现

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文ENGINEERINGMASTERDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目基于多传感器节点的人体动作捕获系统设计与实现专业学位类别工程硕士学号2201192070132作者姓名龚勇指导教师于力副教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文基于多传感器节点的人体动作捕获系统设计与实现（题名和副题名）龚勇（作者姓名）指导教师于力副教授电子科技大学成都汪清明高工千齐网络科技有限公司成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类

2、别工程硕士工程领域名称软件工程提交论文日期2013.09论文答辩日期2013.11学位授予单位和日期电子科技大学2013年12月24日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFHUMANMOTIONCAPTURESYSTEMBASEDONMULTI-SENSORNODESAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:YongG

3、ongAdvisor:LiYuSchool:SchoolofAutomationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的

4、复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要动作捕获技术作为一种新型的人机交互技术，其在医疗康复、影视、动画、游戏等领域应用前景广阔。随着微电子技术的迅速发展，芯片的功能高度集成化。基于MEMS传感器芯片实现人体动作捕捉正朝着体积小型化、结构简单化迈进。本文分析了该技术的原理方法与框架，提出了系统的功能需求，根据需求进行了模块设计和程序设计，实现了人体动作捕获。

5、主要的研究内容分为三部分：1．基于STM32微处理器和LSM303DLH，L3GD20传感器芯片实现了人体动作数据的采集，设计实现了扩展卡尔曼滤波程序对多传感器数据进行滤波融合。设计了实时校准程序，提供将校准参数实时写入节点存储模块的功能。2．分析了数据通信的要求，实现了一套基于STM32微处理器SPI通信接口的多节点通信协议，完成多节点数据间的时间同步。设计了节点串口通信程序，实现动作数据的上传。设计了上位机串口通信函数的动态链接库，向应用程序提供动作数据读取功能。3．设计了Direct3D人物模型动画程序，调用上位机串口通信动态链接库实时读取人体动作数据，以此

6、驱动人物模型变换实现动作模拟显示。设计了人体姿态定向标定程序，实现系统初始化功能。最后，通过实验实现了人体手臂动作的捕获与模拟显示，验证了本动作捕获算法的正确性与可靠性。关键词：扩展卡尔曼滤波，动作捕捉，MEMS传感器I万方数据ABSTRACTABSTRACTAsanewtypeofhuman-computerinteractiontechniquesmotioncapturetechnologyhasanwideapplicationprospectinthefieldssuchasmedicalrehabilitation,film,animation,gam

7、esandsoon.Withtherapiddevelopmentofmicroelectronicstechnology,chipfunctionhasbeenhighlyintegrated.HumanmotioncapturebasedonMEMSsensorchipismovinginsizesmall,simplifiedstructureforward.Thispaperanalyzesthemethodsandprinciplesofthetechnologyframework,proposedthesystemfunctionalrequireme

8、nts,a