基于IMU和Kinect的人体下肢动作捕捉算法的研究

作     者：郭欣 孙侨 张燕 GUO Xin;SUN Qiao;ZHANG Yan

作者机构：河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300130 国家康复辅具研究中心秦皇岛研究院河北秦皇岛066000 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2023年第30卷第1期

页      面：169-176页

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61703135 61773151)。 

主　　题：人体下肢关节定位 惯性测量单元 四元数 欧拉角 Kinect 

摘      要：Kinect传感器在进行人体下肢关节定位时,因数据噪声多、深度数据不匹配、环境复杂等因素影响,导致出现局部位置信息丢失的情况,为此,提出了一种基于四元数的改进算法,通过使用低成本的惯性测量单元(IMU)来对Kinect传感器的异常数据进行判别与修正。使用改进后的四元数法对髋关节、膝关节和踝关节进行位置解算,以进一步提高解算结果的准确度,简化繁琐的实验流程。通过实验数据的对比发现:改进后的四元数算法可以让复杂的实验过程得以简化,关节角度的均方根误差(RMSE)相较于改进前的算法减小了约0.175;在IMU与Kinect传感器数据相结合后,能够很好地对其异常数据进行修正。