專利名稱：基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)作捕捉領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在一些場(chǎng)所，需要對(duì)人或者機(jī)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行感應(yīng)和捕捉。對(duì)于簡(jiǎn)單動(dòng)作的感 應(yīng)和捕捉，如擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，傾斜等，利用的技術(shù)主要是加速度感應(yīng)器、陀螺儀、水平儀等，這些 技術(shù)已經(jīng)比較成熟并廣泛應(yīng)用，比如手機(jī)，游戲桿等。對(duì)于復(fù)雜動(dòng)作的感應(yīng)捕捉，尤其是在三維空間的感應(yīng)和捕捉，目前所用的技術(shù)比 較少，并且實(shí)現(xiàn)難度較大，投入較高。可以查到的技術(shù)一是三維照相技術(shù)，通過(guò)多于兩臺(tái)以 上攝影機(jī)的照相，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理后實(shí)現(xiàn)動(dòng)作感應(yīng)和捕捉；二是感應(yīng)手套，通過(guò)在手套 中設(shè)置多個(gè)感應(yīng)器，來(lái)記錄人手的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)動(dòng)作感應(yīng)和捕捉。但這些技術(shù)均存在實(shí)現(xiàn)難度 大、投入較高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉 系統(tǒng)及方法，可以方便準(zhǔn)確的對(duì)被測(cè)對(duì)象的動(dòng)作進(jìn)行捕捉。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，包括在進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)從多個(gè)不同的位置向被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同頻譜 特征的多個(gè)超聲波，并記錄所發(fā)送各超聲波的頻譜特征；被捕捉對(duì)象表面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分別進(jìn)行 接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將所述轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各 超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì) 象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置； 將所確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置與已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn)行對(duì)比 來(lái)確定被捕捉對(duì)象在空間中的動(dòng)作軌跡。所述在測(cè)量空間內(nèi)從多個(gè)不同的位置向需要捕捉其動(dòng)作的被測(cè)對(duì)象連續(xù)發(fā)送多 個(gè)具有不同頻譜特征的超聲波包括在需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所的不同位置設(shè)置多個(gè)超聲波發(fā)生裝置，各超聲波發(fā)生裝 置均連接到作為處理裝置的計(jì)算機(jī)；各超聲波發(fā)生裝置向需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同 頻譜特征的多個(gè)超聲波。所述被捕捉對(duì)象表面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分別 進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)包括
被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的每個(gè)接收裝置均接收各個(gè)位置發(fā)送的超聲波，并 將接收的超聲波一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。所述將所述電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送各超聲波 的頻譜特征一一進(jìn)行匹配包括將對(duì)應(yīng)被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的接收裝置轉(zhuǎn)換的多個(gè)電信號(hào)中，每個(gè)電信 號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征，分別與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn) 行匹配。所述利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與 各超聲波的發(fā)送位置之間的距離包括利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差與超聲波在空間中的傳播速度的乘積得出 被捕捉對(duì)象表面各位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離。所述根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置包括根據(jù)所得出的距離利用三角計(jì)算法確定被捕捉對(duì)象表面不同位置在空間中的位 置；根據(jù)被捕捉對(duì)象表面不同位置在空間中的位置通過(guò)計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間 中的位置。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，包括多個(gè)超聲波發(fā)送裝置、多個(gè)超聲波接收裝置和處理裝置；多個(gè)超聲波發(fā)送裝置，用于向動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象從多個(gè)不同位置連續(xù) 發(fā)送具有不同頻譜特征的多個(gè)超聲波；多個(gè)超聲波接收裝置，用于設(shè)置在被捕捉對(duì)象表面不同位置，分別對(duì)各個(gè)超聲波 進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；處理裝置，用于將所述多個(gè)超聲波接收裝置轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲 波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲 波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；根 據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置；將所確定被捕捉對(duì)象在空間中的位 置與已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn)行對(duì)比即確定被捕捉對(duì)象在空間中的動(dòng)作軌跡。所述處理裝置包括多個(gè)記錄單元、多個(gè)電信號(hào)接收單元、計(jì)時(shí)單元、計(jì)算處理單元和輸出裝置；多個(gè)記錄單元，用于分別記錄各超聲波發(fā)送裝置所發(fā)送超聲波的頻譜特征；多個(gè)電信號(hào)接收單元，用于分別接收所述多個(gè)超聲波接收裝置根據(jù)所接收超聲波 轉(zhuǎn)化的多個(gè)電信號(hào)；計(jì)時(shí)單元，用于根據(jù)所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送超聲波的時(shí)刻與所述超聲波接收裝 置接收超聲波的時(shí)刻得出接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差；計(jì)算處理單元，用于利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象與 各接收位置之間的距離，并通過(guò)得出的距離計(jì)算確定被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間位 置；輸出裝置，用于輸出被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間位置信息。所述計(jì)時(shí)單元包括
多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元、發(fā)送計(jì)時(shí)單元和計(jì)算單元；所述多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元，分別用于記錄各超聲波接收裝置接收到超聲波的時(shí) 刻；所述發(fā)送計(jì)時(shí)單元，用于記錄所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送聲波的時(shí)刻；計(jì)算單元，用于根據(jù)所述各接收計(jì)時(shí)子單元記錄的接收到超聲波的時(shí)刻與所述發(fā) 送計(jì)時(shí)單元記錄的發(fā)送超聲波的時(shí)刻，計(jì)算得出發(fā)送超聲波與各超聲波接收裝置接收到超 聲波之間的時(shí)間差。 所述超聲波接收裝置包括超聲波接收器和轉(zhuǎn)換單元；超聲波接收器，用于接收超聲波；轉(zhuǎn)換單元，用于將所述超聲波接收器接收的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。從上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中利用超聲波信 號(hào)傳輸?shù)乃俣扰c電信號(hào)傳輸?shù)乃俣却嬖诓町惖奶攸c(diǎn)，通過(guò)測(cè)得被捕捉對(duì)象表面各點(diǎn)位置在 空間中的位置來(lái)確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置，從而利用被捕捉對(duì)象在空間中位置與前 一位置的對(duì)比，確定被捕捉對(duì)象的動(dòng)作變化完成動(dòng)作捕捉。該方法簡(jiǎn)單高效，定位精確度 高，精度可達(dá)毫米級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)大型機(jī)構(gòu)的復(fù)雜動(dòng)作捕捉。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的動(dòng)作捕捉方法的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中處理裝置的計(jì)時(shí)單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中超聲波接收裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，用于對(duì)場(chǎng)所內(nèi)的對(duì)象(人或其它 物體)進(jìn)行動(dòng)作捕捉，該方法包括步驟1，在進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)從多個(gè)不同的位置向被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不 同頻譜特征的多個(gè)超聲波，并記錄所發(fā)送各超聲波的頻譜特征；上述步驟1中，可以在需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所的不同位置設(shè)置多個(gè)超聲波發(fā)生裝 置，各超聲波發(fā)生裝置均連接到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)作為處理裝置；各超聲波發(fā)生裝置向需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同 頻譜特征的多個(gè)超聲波。步驟2，被捕捉對(duì)象表面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分 別進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；上述步驟2中，被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的每個(gè)接收裝置均接收各個(gè)位置發(fā)送的超聲波，并將接收的超聲波一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
步驟3，將所述轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被 捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；上述步驟3中，將對(duì)應(yīng)被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的接收裝置轉(zhuǎn)換的多個(gè)電信 號(hào)中，每個(gè)電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征，分別與所記錄的發(fā)送的各超聲波的 頻譜特征一一進(jìn)行匹配；利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差與超聲波在空間中的傳播速度的乘積得出 被捕捉對(duì)象表面各位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離。步驟4，根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置；上述步驟4中，具體是根據(jù)所得出的距離利用三角計(jì)算法確定被捕捉對(duì)象表面不 同位置在空間中的位置；根據(jù)被捕捉對(duì)象表面不同位置在空間中的位置通過(guò)計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間 中的位置。步驟5，將所確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置與已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn) 行對(duì)比即確定被捕捉對(duì)象在空間中的動(dòng)作軌跡。上述動(dòng)作捕捉方法，是利用超聲波的空間定位的方式，在需要進(jìn)行捕捉場(chǎng)所中，對(duì) 被捕捉對(duì)象表面不同點(diǎn)位置進(jìn)行空間定位，從而通過(guò)定位的多個(gè)點(diǎn)確定該被捕捉對(duì)象物體 在該場(chǎng)所空間中的位置，由于已記錄該被捕捉對(duì)象前一時(shí)刻的空間位置，因此，通過(guò)捕捉確 定的后一時(shí)刻的該被捕捉對(duì)象的空間位置與前一時(shí)刻的空間位置對(duì)比，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該被 捕捉對(duì)象動(dòng)作的捕捉。該方法簡(jiǎn)單，捕捉精度高，可達(dá)毫米級(jí)。如圖1所示，上述方法對(duì)被捕捉對(duì)象進(jìn)行動(dòng)作捕捉時(shí)，具體包括下述步驟(1)在需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉的場(chǎng)所安放若干超聲波發(fā)生器1、2、3、4，并確定各超聲 波發(fā)生器的精確位置，各超聲波發(fā)生器1、2、3、4均連接到作為處理裝置的計(jì)算機(jī)上；超聲 波發(fā)送裝置的數(shù)量由場(chǎng)所空間大小決定，一般至少4個(gè)以上并且不在同一個(gè)平面之內(nèi)；(2)將多個(gè)超聲波接收器Α1、Α2···Α10安裝在被捕捉的人6身上，可安裝在人表面 的若干個(gè)不同點(diǎn)位置，如連接的關(guān)鍵點(diǎn)，活動(dòng)動(dòng)作較大之處，如主要的關(guān)節(jié)部位等，統(tǒng)一連 接到控制器上，并通過(guò)有線或者無(wú)線連接到作為處理裝置的計(jì)算機(jī)5上；(3)每個(gè)超聲波發(fā)生器1、2、3、4可按照計(jì)算機(jī)5指令連續(xù)發(fā)送一定頻譜特征的超 聲波；(4)各個(gè)超聲波接收器Al、Α2…AlO將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)匯總到控制 器上，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)5上；(5)計(jì)算機(jī)對(duì)各超聲波接收器Al、Α2…AlO接收到的信號(hào)頻譜特征(承載在電信 號(hào)中的超聲波信號(hào)的頻譜特征)與發(fā)送的超聲波的頻譜特征進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超 聲波之間的時(shí)間差計(jì)算出各超聲波發(fā)生器1、2、3、4與各超聲波接收器Α1、Α2…AlO之間的 距離；(6)利用得出的距離通過(guò)三角計(jì)算法計(jì)算出各個(gè)超聲波接收器實(shí)時(shí)在空間中的位 置；即確定了被測(cè)物體形體在空間中的位置；(7)通過(guò)對(duì)超聲波接收器在被捕捉的人表面的位置，以及空間位置的變化情況，捕 捉被測(cè)物體(人6)的具體動(dòng)作。
下面以捕捉被測(cè)場(chǎng)所內(nèi)人的動(dòng)作為例，對(duì)上述方法作進(jìn)一步說(shuō)明。假設(shè)人的活動(dòng)范圍為長(zhǎng)3米，寬3米，高3米，以3毫米為最小分辨率，則可以將人 活動(dòng)的空間以三維X、Y、Z表示為[1000，1000，1000]。在人的手、臂、頭、腿、腳等部位貼上超聲波接收器，進(jìn)入測(cè)量活動(dòng)范圍之后，可以 通過(guò)超聲波測(cè)距的方法測(cè)量出各個(gè)不同接收器的精確位置。假設(shè)此人在自然站立時(shí)，貼在 手指上一個(gè)感應(yīng)器的初始位置為[600，500，300]，表明他被測(cè)量的手指空間位置為在X方 向的1.8米處，Y方向的1.5米處，Z方向(即高度)的0.9米處。假設(shè)其手指的位置在不同時(shí)刻測(cè)量到[600，500，300]，[600，500，400]，[600，500， 500]，[600，500，600]，表明其手指在做垂直向上運(yùn)動(dòng)，最終的高度是1. 8米。以此類推，將各個(gè)不同測(cè)量點(diǎn)(即身體的不同部位)的不同時(shí)間記錄連接起來(lái)，就 形成了對(duì)人體動(dòng)作的捕捉。本實(shí)施例的方法，利用超聲波信號(hào)傳輸?shù)乃俣扰c電信號(hào)傳輸?shù)乃俣却嬖诓町惖奶?點(diǎn)，通過(guò)測(cè)得被捕捉對(duì)象表面各點(diǎn)位置在空間中的位置來(lái)確定被捕捉對(duì)象在空間中的位 置，從而利用被捕捉對(duì)象在空間中位置與前一位置的對(duì)比，確定被捕捉對(duì)象的動(dòng)作變化完 成動(dòng)作捕捉。該方法以較簡(jiǎn)單的方式，可以精確的對(duì)被捕捉對(duì)象的動(dòng)作進(jìn)行捕捉，精度可達(dá) 毫米級(jí)。實(shí)施例二本實(shí)施例提供一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行動(dòng)作捕 捉，如圖2所示，該系統(tǒng)包括多個(gè)超聲波發(fā)送裝置21、22*"211、多個(gè)超聲波接收裝置31、32丨311和處理裝置 41 ；多個(gè)超聲波發(fā)送裝置21、22···2η，用于向動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象從多個(gè)不 同位置連續(xù)發(fā)送具有不同頻譜特征的多個(gè)超聲波；多個(gè)超聲波接收裝置31、32···3η，用于設(shè)置在被捕捉對(duì)象表面不同位置，分別對(duì)各 個(gè)超聲波進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；處理裝置41，用于將所述多個(gè)超聲波接收裝置31、32…3η接收并轉(zhuǎn)換成的電信號(hào) 中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配， 利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā) 送位置之間的距離；根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置；將所確定被 捕捉對(duì)象在空間中的位置與已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn)行對(duì)比即確定被捕捉對(duì)象在 空間中的動(dòng)作軌跡。如圖3所示，上述系統(tǒng)中的處理裝置包括多個(gè)記錄單元311、312···31η、多個(gè)電信號(hào)接收單元211、212、21η、計(jì)時(shí)單元411、 計(jì)算處理單元511和輸出裝置611 ；多個(gè)記錄單元311、312···31η，用于分別記錄各超聲波發(fā)送裝置所發(fā)送超聲波的頻 譜特征；多個(gè)電信號(hào)接收單元211、212、21η，用于分別接收所述多個(gè)超聲波接收裝置根據(jù) 所接收超聲波轉(zhuǎn)化的多個(gè)電信號(hào)；計(jì)時(shí)單元411，用于根據(jù)所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送超聲波的時(shí)刻與所述超聲波接收裝置接收超聲波的時(shí)刻得出接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差；計(jì)算處理單元511，用于利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象與各接收位置之間的距離，并通過(guò)得出的距離計(jì)算確定被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間 位置；輸出裝置611，用于輸出被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間位置信息。如圖4所示，上述處理裝置的計(jì)時(shí)單元包括多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元4121、4122··· 412η、發(fā)送計(jì)時(shí)單元412和計(jì)算單元413 ；所述多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元4121、4122···412η，分別用于記錄各超聲波接收裝置接收到超聲波的時(shí)刻；所述發(fā)送計(jì)時(shí)單元412，用于記錄所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送聲波的時(shí)刻；計(jì)算單元413，用于根據(jù)所述各接收計(jì)時(shí)子單元記錄的接收到超聲波的時(shí)刻與所 述發(fā)送計(jì)時(shí)單元記錄的發(fā)送超聲波的時(shí)刻，計(jì)算得出發(fā)送超聲波與各超聲波接收裝置接收 到超聲波之間的時(shí)間差。如圖5所示，上述系統(tǒng)的超聲波接收裝置包括超聲波接收器511和轉(zhuǎn)換單元512 ；超聲波接收器511，用于接收超聲波；轉(zhuǎn)換單元512，用于將所述超聲波接收器接收的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確的對(duì)被測(cè)場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象的動(dòng)作進(jìn)行捕捉?？梢灾?，上述系統(tǒng)中的處理裝置可以用硬件電路模塊的方式實(shí)現(xiàn)，也可以在計(jì) 算機(jī)中設(shè)置軟件模塊的方式實(shí)現(xiàn)。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中利用超聲波以較簡(jiǎn)單的方式，可以精確的測(cè)量場(chǎng)所中 被捕捉對(duì)象的動(dòng)作進(jìn)行捕捉，精度可達(dá)毫米級(jí)，具有使用方便，動(dòng)作捕捉精確的優(yōu)點(diǎn)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，包括在進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)從多個(gè)不同的位置向被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同頻譜特征的多個(gè)超聲波，并記錄所發(fā)送各超聲波的頻譜特征；被捕捉對(duì)象表面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分別進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將所述轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置；將所確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置與已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定被捕捉對(duì)象在空間中的動(dòng)作軌跡。
2.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，所述在測(cè)量空間內(nèi) 從多個(gè)不同的位置向需要捕捉其動(dòng)作的被測(cè)對(duì)象連續(xù)發(fā)送多個(gè)具有不同頻譜特征的超聲 波包括在需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所的不同位置設(shè)置多個(gè)超聲波發(fā)生裝置，各超聲波發(fā)生裝置均 連接到作為處理裝置的計(jì)算機(jī)；各超聲波發(fā)生裝置向需要進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同頻譜 特征的多個(gè)超聲波。
3.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，所述被捕捉對(duì)象表 面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分別進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電 信號(hào)包括被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的每個(gè)接收裝置均接收各個(gè)位置發(fā)送的超聲波，并將接 收的超聲波一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，所述將所述電信號(hào) 中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配包 括將對(duì)應(yīng)被捕捉對(duì)象表面不同位置設(shè)置的接收裝置轉(zhuǎn)換的多個(gè)電信號(hào)中，每個(gè)電信號(hào)中 承載的所接收超聲波的頻譜特征，分別與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹 配。
5.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，所述利用接收和發(fā) 送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的 距離包括利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差與超聲波在空間中的傳播速度的乘積得出被捕 捉對(duì)象表面各位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離。
6.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法，其特征在于，所述根據(jù)所得出的 距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置包括根據(jù)所得出的距離利用三角計(jì)算法確定被捕捉對(duì)象表面不同位置在空間中的位置；根據(jù)被捕捉對(duì)象表面不同位置在空間中的位置通過(guò)計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的 位置。
7. 一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，包括 多個(gè)超聲波發(fā)送裝置、多個(gè)超聲波接收裝置和處理裝置；多個(gè)超聲波發(fā)送裝置，用于向動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)的被捕捉對(duì)象從多個(gè)不同位置連續(xù)發(fā)送 具有不同頻譜特征的多個(gè)超聲波；多個(gè)超聲波接收裝置，用于設(shè)置在被捕捉對(duì)象表面不同位置，分別對(duì)各個(gè)超聲波進(jìn)行 接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；處理裝置，用于將所述多個(gè)超聲波接收裝置轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲波的 頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲波之 間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；根據(jù)所 得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置；將所確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置與 已記錄被捕捉對(duì)象的前一位置進(jìn)行對(duì)比即確定被捕捉對(duì)象在空間中的動(dòng)作軌跡。
8.如權(quán)利要求7所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述處理裝置包括 多個(gè)記錄單元、多個(gè)電信號(hào)接收單元、計(jì)時(shí)單元、計(jì)算處理單元和輸出裝置；多個(gè)記錄單元，用于分別記錄各超聲波發(fā)送裝置所發(fā)送超聲波的頻譜特征； 多個(gè)電信號(hào)接收單元，用于分別接收所述多個(gè)超聲波接收裝置根據(jù)所接收超聲波轉(zhuǎn)化 的多個(gè)電信號(hào)；計(jì)時(shí)單元，用于根據(jù)所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送超聲波的時(shí)刻與所述超聲波接收裝置接 收超聲波的時(shí)刻得出接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差；計(jì)算處理單元，用于利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象與各接 收位置之間的距離，并通過(guò)得出的距離計(jì)算確定被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間位置； 輸出裝置，用于輸出被測(cè)對(duì)象在所定位空間中的空間位置信息。
9.如權(quán)利要求7所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)時(shí)單元包括 多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元、發(fā)送計(jì)時(shí)單元和計(jì)算單元；所述多個(gè)接收計(jì)時(shí)子單元，分別用于記錄各超聲波接收裝置接收到超聲波的時(shí)刻； 所述發(fā)送計(jì)時(shí)單元，用于記錄所述超聲波發(fā)送裝置發(fā)送聲波的時(shí)刻； 計(jì)算單元，用于根據(jù)所述各接收計(jì)時(shí)子單元記錄的接收到超聲波的時(shí)刻與所述發(fā)送計(jì) 時(shí)單元記錄的發(fā)送超聲波的時(shí)刻，計(jì)算得出發(fā)送超聲波與各超聲波接收裝置接收到超聲波 之間的時(shí)間差。
10.如權(quán)利要求7所述的基于超聲波的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波接收裝 置包括超聲波接收器和轉(zhuǎn)換單元； 超聲波接收器，用于接收超聲波；轉(zhuǎn)換單元，用于將所述超聲波接收器接收的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于超聲波的動(dòng)作捕捉方法及系統(tǒng)，屬于動(dòng)作捕捉領(lǐng)域。該方法包括在進(jìn)行動(dòng)作捕捉場(chǎng)所內(nèi)從多個(gè)不同的位置向被捕捉對(duì)象連續(xù)發(fā)送具有不同頻譜特征的多個(gè)超聲波，并記錄所發(fā)送各超聲波的頻譜特征；被捕捉對(duì)象表面不同位置均設(shè)置接收裝置，每個(gè)接收裝置對(duì)各個(gè)超聲波分別進(jìn)行接收，并一一轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將所述轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中承載的所接收超聲波的頻譜特征與所記錄的發(fā)送的各超聲波的頻譜特征一一進(jìn)行匹配，利用接收和發(fā)送超聲波之間的時(shí)間差計(jì)算得出被捕捉對(duì)象表面不同位置與各超聲波的發(fā)送位置之間的距離；根據(jù)所得出的距離計(jì)算確定被捕捉對(duì)象在空間中的位置來(lái)完成對(duì)被捕捉對(duì)象在空間中動(dòng)作的捕捉。該方法簡(jiǎn)單，可以精確到毫米級(jí)。
文檔編號(hào)G08C23/02GK101813977SQ201010134809
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者孫衛(wèi)華, 杜志平, 王玉泉, 竇萬(wàn)成, 鄭進(jìn)科 申請(qǐng)人:北京物資學(xué)院