CN115389246B - 一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置 - Google Patents

一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置，包括：将待测的标记点和运动传感器设置于可运动设备上，获取所述运动传感器采集的运动数据，以所述运动传感器的运动表征所述标记点的运动数据，对比所述步骤获得的运动数据，获得所述动作捕捉***的速度精度。本发明中运动传感器速度表征的标记点速度可以与动作捕捉***获取的标记点的运动速度形成参考，进而可以计算出运动传感器速度表征的标记点运动速度与动作捕捉***获取的标记点的运动速度之差，即为动作捕捉***的速度精度，该方法巧妙地将运动传感器与标记点同时固定在可运动设备上，可以简单、快速测量得到动作捕捉***的速度精度。

Description

一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置。
背景技术
目前，动作捕捉技术已经被广泛地用于机器人、无人机以及其他机械的运动分析中。动作捕捉***通过在被采集物上设置标记点以使用相机进行位置捕捉获取被采集物的运动信息。
然而，由于根据图像信息进行标记点与被采集物运动信息的还原时，每一帧捕获的运动信息相较于真实的运动信息的偏差会对还原得到的速度精度产生影响，因此有必要获取动作捕捉***的实际精度，以方便对动作捕捉***进行校准。
发明内容
本发明目的在于提供一种动作捕捉***的速度精度测量方法、***及装置，以方便获取动作捕捉***的实际精度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种动作捕捉***速度精度测量方法，具体步骤包括如下：
S1：将待测的标记点和运动传感器设置于可运动设备上；
S2：通过所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据，包括所述标记点的位置和对应时间戳；
S3：获取所述运动传感器采集的运动数据，包括所述运动传感器的位置和对应时间戳；
S4：以所述运动传感器的运动表征所述标记点的运动数据；
S5：对比所述步骤S2和步骤S4获得的运动数据，获得所述动作捕捉***的速度精度。
优选地，所述步骤S2包括如下子步骤：
S21：使所述可运动设备运动，并使所述动作捕捉***获取所述标记点的位置和对应时间戳；
S22：根据所述位置和对应时间戳计算所述标记点的运动速度。
优选地，所述步骤 S3包括如下子步骤：
S31：使所述可运动设备运动，并使所述运动传感器获取所述自身位置和对应时间戳；
S32：根据所述位置和对应时间戳计算所述运动传感器的运动速度。
优选地，所述步骤S4包括如下子步骤：
S41：获取所述运动传感器与所述标记点的位置关系；
S42：根据所述位置关系获取所述运动传感器表征所述标记点运动的方式；
S43：根据所述表征所述标记点运动的方式和所述运动传感器的运动数据计算所述运动传感器表征的所述标记点的运动速度。
优选地，所述步骤S5包括如下子步骤：
S51：同步所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳；
S52：根据所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据计算速度差值，所述差值表示所述动作捕捉***的速度精度。
优选地，所述步骤S52在计算所述速度差值前，检测单位时间内所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据的时间戳和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳，若单位时间内两者所述时间戳的数量不存在整数倍数关系，则删除所述单位时间内对应的运动数据。
本发明还提供一种动作捕捉***的速度精度测量***，包括如下模块：
运动模块，用于固定所述动作捕捉***的标记点和运动传感器并使其运动；
标记点运动数据获取模块，用于获取所述标记点的运动数据；
传感器运动数据获取模块，用于获取所述运动传感器的运动数据；
数据处理模块，用于根据所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动数据计算所述动作捕捉***的速度精度。
所述标记点运动数据获取模块、所述传感器运动数据获取模块与所述数据处理模块通过电信号连接。
优选地，所述数据处理模块还包括如下模块：
速度确认模块，用于根据所述运动数据计算对应速度。
表征确认模块，用于确认所述传感器与所述标记点的位置关系。
时间戳稳定模块，用于确认某一时段内的运动数据是否可用。
精度确认模块，用于根据速度确认模块与表征确认模块计算所述动作捕捉***的速度精度。
本发明还提供一种动作捕捉***的速度精度测量装置，包括可运动设备、运动传感器、处理器和存储器，所述运动传感器与所述动作捕捉***的标记点固定于所述可运动设备上，所述运动传感器、动作捕捉***的信号输出端与所述处理器电信号连接，所述处理器与所述存储器电信号连接，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述任一项所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法。
本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时,实现上述任一项所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法。
本发明的有益效果：
将运动传感器与动作捕捉***的标记点固定在可运动设备上，使得运动传感器可以与动作捕捉***的标记点同步跟随可运动设备进行运动，得到运动传感器的运动数据与动作捕捉***获取的标记点的运动数据，进而获得运动传感器的运动速度与动作捕捉***获取的标记点的运动速度，同时根据运动传感器与标记点的位置关系得到以运动传感器速度表征标记点速度的方式，所以运动传感器速度表征的标记点速度可以与动作捕捉***获取的标记点的运动速度形成参考，进而可以计算出运动传感器速度表征的标记点运动速度与动作捕捉***获取的标记点的运动速度之差，即为动作捕捉***的速度精度。
该方法巧妙地将运动传感器与标记点同时固定在可运动设备上，可以简单、快速测量得到动作捕捉***的速度精度。
附图说明
图1为本发明实施例的动作捕捉***的速度精度测量装置的结构示意图；
图2本发明实施例的动作捕捉***的速度精度测量方法的流程示意图；
图3为本发明实施例的数据分布图；
图4为本发明实施例的动作捕捉***的速度精度测量***的结构示意图。
附图标记说明：图中：1、可运动设备；2、运动传感器；3、计算机；4、标记点。
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。
参阅图1，本发明实施例提供了一种动作捕捉***的速度精度测量装置，该装置包括：可运动设备1、运动传感器2、计算机3、标记点4，所述计算机3中包括处理器和用以存储可执行代码的存储器。
所述可运动设备1可以是能够实现简单运动如圆周、直线运动的设备，参考图1，本实施例中的所述可运动设备1为可实现圆周运动的摆锤，所述运动传感器2、标记点4均固定在所述可运动设备1的摆锤上，所述标记点4的运动可被所述动作捕捉***捕捉，所述可运动设备1每次运动均可以同时带动所述运动传感器2与所述标记点4运动，并且所述运动传感器2和所述动作捕捉***均与所述计算机3电信号连接，所述可运动设备运动时，所述运动传感器2与所述动作捕捉***可将采集到的运动数据传输给所述计算机3进行处理，以计算所述动作捕捉***的速度精度。
其中，所述运动传感器2与所述可运动设备1之间可以通过热熔胶、胶水等固定，进而当测试完成后，便于将运动传感器2从可运动设备1上取下，操作简单便捷。
其中，所述标记点4为粘贴于所述可运动设备1上的一张能够被所述动作捕捉***识别的贴纸，操作简单便捷。
其中，所述运动传感器2为激光追踪仪，用于检测所述可运动设备1在运动时产生的运动数据，例如：位置、是时间戳等数据。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
参阅图2，本发明提供了一种动作捕捉***的速度精度测量方法，包括：
S1，将待测标记点和所述运动传感器设置于可运动设备上，使得所述标记点能够与所述传感器随所述可运动设备共同运动。
S2，通过所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据，用以后续进行速度精度计算，参阅图2并以图1为例：
所述可运动设备的运动部位为摆锤，在摆锤进行运动时，在每个时间下戳动作捕捉***都会获得标记点的一组运动数据。
S3，通过所述运动传感器获取其自身的运动数据，用以后续计算所述运动传感器运动运动表征的所述标记点的运动速度，参阅图2并以图1为例：
所述可运动设备的运动部位为摆锤，摆锤在进行运动时，在每个时间戳运动传感器都会获得运动传感器的一组运动数据。
S4，计算以所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据，以此和所述动作捕捉***获得的标记点的速度做计算精度计算，参阅图2并以图1为例：
由于所述运动传感器与所述标记点不处于空间的同一点，因此需要通过所述运动传感器与所述标记点的位置关系，以所述运动传感器的运动速度标注所述标记点的运动速度。
S5，对比所述步骤S2和步骤S4获得的运动数据，获得所述动作捕捉***的速度精度。
在本发明实施例中，相对应的所述时间戳之间的所述运动传感器速度表征的标记点速度与所述动作捕捉***获取的标记点的速度之差可以视为所述动作捕捉***的速度精度。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S2包括如下子步骤：
S21，使所述可运动设备的摆锤运动，并使所述动作捕捉***采集到固定于可运动设备上的标记点的运动数据。
所述动作捕捉***获取的每个时间戳拍摄到的标记点的运动数据包括该时间戳下标记点的位置信息以及预设***时间下的该时间戳被记录的时刻。在本申请实施例中，预设***时可以为与动作捕捉***相连的计算机处理器的***时间。
S22，根据动作捕捉***所获得的标记点的位置信息和对应时间戳，得到标记点的运动速度。
在本申请实施例中，标记点的运动速度可以由相邻两个时间戳之间的平均运动速度表征，由标记点在所述两个时间戳的位置变化与所述两个时间戳之间的时间间隔，得到标记点的运动速度。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3包括如下子步骤：
S31，使所述可运动设备的摆锤运动，并使运动传感器接收固定于可运动设备上的所述运动传感器的运动数据。
运动传感器获取的每一帧的标记点的运动数据包括该时间戳下运动传感器的位置信息以及预设***时间下的该时间戳被记录的时刻。在本申请实施例中，预设***时可以为与运动传感器相连的计算机处理器的***时间。
S32，根据运动传感器所获得的所述运动传感器的位置信息和对应时间戳，得到所述运动传感器的运动速度。
在本申请实施例中，所述运动传感器的运动速度可以由相邻两个时间戳之间的平均运动速度表征，由所述运动传感器在所述两个时间戳的位置变化与所述两个时间戳之间的时间间隔，得到运动传感器的运动速度。
在本申请的一个实施例中，所述步骤S4包括如下子步骤：
S41，获取所述运动传感器与所述标记点的位置关系。
在本申请实施例中，运动传感器与标记点的位置关系为：在所述可运动设备的摆锤上各自以固定距离绕圆心进行圆周运动，且所述运动传感器与所述标记点距离不变。
S42，根据所述位置关系获取所述运动传感器表征所述标记点运动的方式。
在本申请实施例中，根据上述运动传感器与标记点的位置关系，可以将以运动传感器速度表征标记点运动速度的方式确定为：运动传感器的速度除以运动传感器与圆周运动圆心的距离乘以标记点与圆周运动与圆心的距离。
S43，根据所述表征所述标记点运动的方式和所述运动传感器的运动数据计算所述运动传感器表征的所述标记点的运动速度，即根据所述步骤S42确定的计算方式计算运动速度。
在本申请的一个实施例中，所述步骤S5包括如下子步骤：
S51，同步所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳，即将同一秒内的上述两者的时间戳进行对应。
S52，计算动作捕捉***的速度精度，动作捕捉***获得的标记点的速度与运动传感器的速度表征的标记点的速度之差，即动作捕捉***的速度精度。
参阅图3，图中所示为本实施例一次运动过程中测量的数据分布图，图纸中，位于上方的图的横坐标为帧数，纵坐标为动作捕捉***获得的标记点的速度与运动传感器的速度表征的标记点的速度，单位为mm/s；位于下方的图的横坐标为帧数，纵坐标为动作捕捉***的速度精度。
除此之外，在本申请的一个实施例中，在步骤S52计算动作捕捉***的速度精度之前，检查所述标记点的运动数据中一秒钟内的时间戳数量与所述运动传感器的运动数据中一秒钟内的时间戳数量是否为整数倍关系。
在本申请实施例中，一秒钟内的所述标记点的运动数据中的时间戳数量与所述运动传感器的运动数据中的时间戳数量相同。
若不成倍数，则将所述的一秒钟内的动作捕捉***获取的标记点的运动数据以及由其计算得到的标记点的速度、运动传感器获取的运动传感器的运动数据、由其计算得到的运动传感器的速度以及运动传感器的速度表征的标记点的速度全部删去，不参与后续计算。
参阅图4并结合图1，本发明实施例提供了一种动作捕捉***的速度精度测量***，包括如下：
运动模块，用于固定所述动作捕捉***的标记点和运动传感器并使其运动，参阅图1本实施例中运动模块为带摆锤的支架，所述标记点和运动传感器固定于所述摆锤上。
标记点运动数据获取模块，用于在可运动设备运动时，获取标记点的运动数据，包括但不限于所述标记点的位置信息、对应时间戳。
传感器运动数据获取模块，用于在可运动设备运动时，用于获取所述运动传感器的运动数据，包括但不限于所述传感器的位置信息、对应时间戳。
数据处理模块，用于根据所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动数据计算所述动作捕捉***的速度精度，即所述动作捕捉***和所述传感器将采集的数据传输给所述计算机进行处理计算并得到所述精度。
上述各模块之间运以电信号相连。
在本申请实施例中，所述数据处理模块还包括如下模块：
速度确认模块，即根据获取的所述位置信息、对应时间戳进行计算对应的速度。
表征确认模块，即用于确认所述传感器与所述标记点的位置关系，本实施例中所述传感器与所述标记点的位置关系为：所述运动传感器、标记点均固定在所述可运动设备的摆锤上。
可以将以运动传感器速度表征标记点运动速度的方式确定为，运动传感器的速度除以运动传感器与圆周运动圆心的距离乘以标记点与圆周运动与圆心的距离，并将此计算方式发送至下述精度确认模块进行计算。
时间戳稳定模块，用于确认某一时段内的运动数据是否可用，即检测单位时间内所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据的时间戳和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳，若单位时间内两者所述时间戳的数量不存在整数倍数关系，则删除所述单位时间内对应的运动数据，使其不参与下一步精度的计算，以降低计算误差。
精度确认模块，用于根据速度确认模块与表征确认模块计算所述动作捕捉***的速度精度，结合上述速度确认模块，表征确认模块，时间戳稳定模块的计算的数据，计算动作捕捉***获得的标记点的速度与运动传感器的速度表征的标记点的速度之差，即动作捕捉***的速度精度。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的动作捕捉***速度精度测量方法。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Siart iedia Card，SiC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动作捕捉***的速度精度测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将待测的标记点和运动传感器设置于可运动设备上；
S2：通过所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据，包括所述标记点的位置和对应时间戳，具体子步骤如下：
S21：使所述可运动设备运动，并使所述动作捕捉***获取所述标记点的位置和对应时间戳；
S22：根据所述位置和对应时间戳计算所述标记点的运动速度；
S3：获取所述运动传感器采集的运动数据，包括所述运动传感器的位置和对应时间戳，具体子步骤如下：
S31：使所述可运动设备运动，并使所述运动传感器获取自身位置和对应时间戳；
S32：根据所述位置和对应时间戳计算所述运动传感器的运动速度；
S4：以所述运动传感器的运动表征所述标记点的运动数据，具体子步骤如下：
S41：获取所述运动传感器与所述标记点的位置关系；
S42：根据所述位置关系获取所述运动传感器表征所述标记点运动的方式；
S43：根据所述表征所述标记点运动的方式和所述运动传感器的运动数据计算所述运动传感器表征的所述标记点的运动速度；
S5：对比所述步骤S2和步骤S4获得的运动数据，获得所述动作捕捉***的速度精度，具体子步骤如下：
S51：同步所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳；
S52：根据所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据计算速度差值，所述差值表示所述动作捕捉***的速度精度。
2.如权利要求1所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法，其特征在于：所述步骤S52在计算所述速度差值前，检测单位时间内所述动作捕捉***获取所述标记点的运动数据的时间戳和所述运动传感器的运动表征的所述标记点的运动数据的时间戳，若单位时间内两者所述时间戳的数量不存在整数倍数关系，则删除所述单位时间内对应的运动数据。
3.如权利要求1至2任一项所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法的测量***，其特征在于，包括如下模块：
运动模块，用于固定所述动作捕捉***的标记点和运动传感器并使其运动；
标记点运动数据获取模块，用于获取所述标记点的运动数据；
传感器运动数据获取模块，用于获取所述运动传感器的运动数据；
数据处理模块，用于根据所述标记点的运动数据和所述运动传感器的运动数据计算所述动作捕捉***的速度精度；
所述标记点运动数据获取模块、所述传感器运动数据获取模块与所述数据处理模块通过电信号连接。
4.如权利要求3所述的测量***，其特征在于，所述数据处理模块包括：
速度确认模块，用于根据所述运动数据计算对应速度；
表征确认模块，用于确认所述传感器与所述标记点的位置关系；
时间戳稳定模块，用于确认某一时段内的运动数据是否可用；
精度确认模块，用于根据速度确认模块与表征确认模块计算所述动作捕捉***的速度精度。
5.一种动作捕捉***的速度精度测量装置，其特征在于：包括可运动设备、运动传感器、处理器和存储器，所述运动传感器与所述动作捕捉***的标记点固定于所述可运动设备上，所述运动传感器、动作捕捉***的信号输出端与所述处理器电信号连接，所述处理器与所述存储器电信号连接，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1-2任一项所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有程序，该程序被处理器执行时,实现权利要求1-2任一项所述的一种动作捕捉***的速度精度测量方法。
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