一种手部动作姿态捕捉设备、方法及虚拟现实交互系统

专利主权项内容

1.一种手部动作姿态捕捉设备，其特征在于，包括：五指半指多夹层手套；姿态采集组件，固定于所述手套背部夹层中；所述姿态采集组件包括第一采集组件、第二采集组件、第三采集组件、第四采集组件、第五采集组件和第六采集组件，其中所述第一采集组件位于所述手套的拇指指尖后背的夹层中，所述第二采集组件、第三采集组件、第四采集组件和第五采集组件分别位于所述手套的其他四指的第二关节背部的夹层中，所述第六采集组件位于所述手套的手背夹层中，所述姿态采集组件用于捕捉手背和五指对应骨骼的第一姿态数据；第四采集组件固定于手套的无名指第二关节背部的夹层中，用于采集无名指第二关节处对应骨骼的第一姿态数据；第五采集组件固定于手套的小拇指第二关节背部的夹层中，用于采集小拇指第二关节处对应骨骼的第一姿态数据；所述姿态采集组件包括：数据融合计算芯片，与陀螺仪、加速度计和磁力计连接，用于根据预先设置的频率和精度实时采集初始姿态数据，并将所述初始姿态数据进行融合，确定所述手背和五指对应骨骼的第一姿态数据，将所述第一姿态数据发送至中央处理模块；数据融合计算芯片基于多态自适应卡尔曼滤波算法，内置磁场异常判断及自动校准算法，同时对硬磁和软磁干扰进行校准，以地磁场和重力场为绝对参考系，根据加速度计和磁力计的数据对陀螺仪的漂移误差实时校准，产生对应骨骼更准确的静态和动态姿态数据，保证姿态采集组件不会发生姿态漂移，同时自适应的校准算法将校准结果储存在外置的内存芯片上；中央处理模块，固定于所述手套的手腕背部，与所述姿态采集组件相连接，用于分别获取所述姿态采集组件捕捉的第一姿态数据，整合所述第一姿态数据，中央处理模块的主控芯片中有6个寄存器储存着6组第一姿态数据的状态，当中央处理模块每次读取完对应姿态采集组件的数据后将寄存器中数据置1，当判断到6个寄存器的值都为1时，对第一姿态数据进行整合打包确定所述手背和五指对应骨骼的第二姿态数据，将第二姿态数据写入无线发射模块的缓冲区，中央处理模块中集成的无线射频功能，根据预先设置的私有无线通信协议，根据预先设置的私有无线通信协议将第二姿态数据包发送给数据接收器；数据接收器，包括USB数据接口，与所述中央处理模块无线连接，用于根据所述私有无线通信协议接收所述第二姿态数据，并通过所述USB数据接口将所述第二姿态数据发送至对应的计算机终端；通过中央处理模块与数据接收器一对一配对，组成一组一对一主从设备的网络结构，中央处理模块作为主设备不停发送最新第二姿态数据，数据接收器作为从属设备，不停接收第二姿态数据并更新数据接收器上发往计算机终端。