可穿戴動作捕捉系統(tǒng)是基于慣性傳感等技術(shù)，通過在人體關(guān)鍵節(jié)點佩戴傳感器來采集運動數(shù)據(jù)、解算三維姿態(tài)的數(shù)字化設(shè)備，無需依賴固定場地即可完成動作捕捉。
可穿戴動作捕捉系統(tǒng)的核心工作邏輯為“數(shù)據(jù)采集—傳輸轉(zhuǎn)發(fā)—算法解算—數(shù)字化輸出”，通過多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，解決單一傳感數(shù)據(jù)誤差問題，實現(xiàn)人體動作的高精度、低延遲數(shù)字化復(fù)刻，全程無需人工干預(yù)，自動化完成數(shù)據(jù)處理閉環(huán)。
可穿戴動作捕捉系統(tǒng)采用“分布式傳感+集中處理+無線傳輸”的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，整體架構(gòu)精簡且功能閉環(huán)，主要分為硬件穿戴模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與輸出模塊三大部分，各模塊協(xié)同工作，保障運動數(shù)據(jù)采集的完整性與實時性。
(一)硬件穿戴傳感模塊
該模塊是系統(tǒng)的核心采集單元，以彈性透氣的穿戴衣、綁帶、手套等載體為基礎(chǔ)，內(nèi)嵌多個微型慣性測量傳感器，覆蓋人體頭部、軀干、四肢、手部等關(guān)鍵運動節(jié)點，專業(yè)設(shè)備通常配備17-24個傳感器節(jié)點，全面捕捉全身細微動作。核心傳感器為九軸慣性傳感器，集成加速度計、陀螺儀與磁力計，可采集肢體的加速度、角速度、空間方位等基礎(chǔ)運動參數(shù)。部分設(shè)備采用紡織式電容傳感結(jié)構(gòu)，通過多層復(fù)合織物傳感器，兼顧穿戴舒適度與動作采集精度，適配長時間作業(yè)場景。同時，模塊內(nèi)置微型低功耗電池，為各傳感器獨立供電，保障設(shè)備無線續(xù)航運行。
(二)數(shù)據(jù)傳輸模塊
傳輸模塊承擔(dān)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)與信號交互功能，主要由無線接收終端、內(nèi)置傳輸芯片組成。設(shè)備普遍搭載WiFi、藍牙低功耗傳輸模組，無需外接有線線路，可將各傳感器采集的原始運動數(shù)據(jù)實時傳輸至終端設(shè)備。部分專業(yè)系統(tǒng)配備專用數(shù)據(jù)集線器，支持50-100Hz可調(diào)采樣率，可根據(jù)使用場景平衡數(shù)據(jù)精度、設(shè)備功耗與存儲壓力，同時具備實時預(yù)覽功能，可提前校驗傳感器連接狀態(tài)與佩戴位置，避免數(shù)據(jù)采集異常。相較于傳統(tǒng)光學(xué)動捕，該模塊擺脫相機、反光標(biāo)記點的限制，可在戶外、狹小空間、移動場景下穩(wěn)定工作。
(三)數(shù)據(jù)處理與輸出模塊
該模塊以配套軟件與算法系統(tǒng)為核心，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)字化轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。終端設(shè)備接收原始傳感數(shù)據(jù)后，通過內(nèi)置姿態(tài)解算算法、人體骨骼動力學(xué)算法，對雜亂的原始數(shù)據(jù)進行濾波降噪、誤差修正、姿態(tài)融合解算。系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的人體骨骼模型，將傳感器的空間運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角、肢體位移、軀干姿態(tài)等標(biāo)準(zhǔn)化運動參數(shù)，生成實時三維骨骼動畫、運動軌跡報表，支持虛擬角色驅(qū)動、運動數(shù)據(jù)分析、動作復(fù)盤存檔等多種輸出形式。
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