虚拟实际成为了现在最受重视的智能设备，为了带来杰出的体会，VR设备对硬件提出了更高的要求，传感器便是其间要害的一部分。虚拟实际中的传感设备首要包含两部分：一部分用于人机交互而穿戴于操作者身上的立体头盔显现器、数据手套、数据衣等，另一部分是用于正确感知而设置在实际环境中的各种视觉、听觉、触觉、力觉等。
用户想要实在“进入”虚拟国际，动作捕捉体系是有必要的，本文将带来惯性式动作捕捉体系的解析以及国内外的解决方案。
现在动作捕捉体系有惯性式和光学式两大干流技能道路，惯性式在光学式之后呈现，但本钱低价、处理流程简洁老练、彻底实时的数据核算和回传机制，让惯性式动作捕捉体系成为了炙手可热的技能。
组成：
动作捕捉体系的一般性结构首要分为三个部分：
数据收集设备
数据传输设备
数据处理单元
惯性式动作捕捉体系便是将惯性传感器使用到数据收集端，数据处理单元经过惯性导航原理对收集到的数据进行处理，然后完结运动方针的姿势视点丈量。
完结流程：
在运动物体的重要节点佩带集成加快度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，传感器设备捕捉方针物体的运动数据，包含身体部位的姿势、方位等信息，再将这些数据经过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据批改、处理后，终究建立起三维模型，并使得三维模型跟着运动物体实在、天然地运动起来。经过处理后的动捕数据，能够使用在动画制造，步态剖析，生物力学，人机工程等范畴。
传感器怎么作业？
加快计：用来检测传感器遭到的加快度的巨细和方向的，它经过丈量组件在某个轴向的受力状况来得到成果，表现形式为轴向的加快度巨细和方向（XYZ），但用来丈量设备相关于地上的摆放姿势，则精确度不高，该缺陷能够经过陀螺仪得到补偿。
陀螺仪：作业原理是经过丈量三维坐标系内陀螺转子的笔直轴与设备之间的夹角，并核算角速度，经过夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状况。它的强项在于丈量设备本身的旋转运动，但不能确认设备的方位。
磁力计：磁力计又刚好能够补偿上面陀螺仪的那个缺陷，它的强项在于定位设备的方位，能够丈量出当时设备与东南西北四个方向上的夹角。
浅显来讲，陀螺仪知道咱们是否转了身，加快度计知道咱们运动多长间隔，而磁力计则知道咱们的运动方向。在动作捕捉体系中，这三类传感器需求充分利用各自的专长，来盯梢方针物体的运动。
三大优势：
1.技能优势
惯性式动作捕捉体系收集到的信号量少，便于实时完结姿势盯梢使命，解算得到的姿势信息规模大、灵敏度高、动态功能好；对捕捉环境适应性高，不受光照、布景等外界环境搅扰，而且克服了光学动捕体系摄像机监测区域受限的缺陷；克服了VR设备常有的遮挡问题，能够精确实时地复原如下蹲、拥抱、扭打等动作。此外，惯性式动作捕捉体系还能够完结多方针捕捉。
2.运用快捷
运用便利，设备细巧简便，便于佩带。
3.本钱优势
比较于光学动作捕捉，惯性式动作捕捉体系本钱低价，使得其不光能够使用于影视、游戏等职业，也有利于推进VR设备更快的走进群众日子。
国内外典型解决方案：
一、荷兰Xsens MVN惯性式动作捕捉体系
MVN是Xsens公司开发的一款便携式全身动作捕捉解决方案，无需运用摄像机即可对人体动作进行捕捉，具有灵活性强的特色，不管在室内室外均可运用。MVN动作捕捉流程不必进行过多的调理，避免了信号阻挠或许符号物丢掉的问题。MVN选用先进的微型惯性传感器、生物力学模型、以及传感器交融算法。
Xsens MVN动作捕捉解决方案配有惯性传感器，能够设备在全身莱卡捕捉服上，也能够设备在捕捉带上运用。Xsens MVN不选用摄像头，不会对测验人员的举动形成任何约束，是一套具有极强灵活性的便携式动作捕捉体系，一起适用于室内和室外作业环境。该产品避免了信号阻挠或许符号物混杂的问题，节省了捕捉数据整理作业花费的时刻。MVN简略易用，校准敏捷，能够用15分钟设备结束并立刻投入运用。
使用规模
适用于3D人物动作、虚拟实际练习与模仿使用、体育运动科学剖析、生物力学、医疗与复健、营销活动、文娱、Visual Jockey、人体工程学、人机工程规划、仿真培训、科研，教育等多范畴。
技能特征
不选用摄像头，不会对测验人员的举动形成任何约束
MVN Studio软件能够在屏幕上实时显现图画
具有极强灵活性，一起适用于室内和室外作业环境
Xsens MVN可提供整齐流通的数据，节省了80%的后期处理时刻
二、美国3DSuit惯性式动作捕捉体系
3DSuit是一套惯性动作捕捉套装。该产品交融了导航体系和角定位体系，还配有Inertial Labs OSv3惯性传感器，可将动作数据传输至PC机。 Joints II算法能够处理这些数据并实时核算出各身体部位的方位和运动方向。
使用规模
适用于虚拟实际、医学研讨、体育、教育、互动游戏等许多范畴。
技能特征
3DSuit可由动画制造员自行操作，无需任何辅佐
不需求摄像机、发射器、符号物或特别设备进举动作捕捉
记载前无需铺设特别设备，无需进行长时刻校准
不会呈现由符号物阻塞而形成的数据丢失
无需进行操作前培训
3DSuit软件设备非常简略，所需求时刻不超越发动电脑的时刻
三、我国PERCEPTION NEURON
Neuron动捕体系是高功能动作捕捉体系。这个高度模块化的体系根据Neuron传感器：全国际最小的，集成了加快度计、陀螺仪以及磁力计的惯性丈量传感器节点。这套体系的强壮之处不仅仅是因为这枚功能优异的超小型传感器，Neuron研制团队关于数据交融、人体动力学和物理规律的深刻理解让捕捉流通、天然与低推迟的人体动作成为可能。
Perception Neuron体系可将其规划为能够恣意装备：能够将Neuron传感器设备到需求的当地，然后让整套体系能够支撑从3到32个节点，捕捉单纯的手臂运动直到全身而且包含手指的运动。
特性
NEURON传感器节点
尺度： 12.5mm x 13.1mm x 4.3mm*
动态规模： 360 度
加快度丈量规模： ±16g
角速度丈量规模： ±2000 dps
精度： 0.02 度
静态精度
横滚角： 《 1 度
俯仰角： 《 1 度
航向角： 《 2 度
HUB主节点
尺度： 59mm x 41mm x 23mm
最大支撑节点数： 32
数据输出： USB 2.0， WIFI 或 Micro-SD卡记载
数据输出帧率： 32节点时为60 fps， 18节点时为120 fps
电源： USB外接电源
四、我国StepVR
StepVR是G-Wearables于2015年9月16日发布的一套全沉溺式的交互虚拟实际设备。这套设备由搭载手部姿势辨认技能的头戴显现器、全身动作捕捉设备、背包式中央处理器，以及空间定位体系组成，能够将实在国际里的人全体映像到虚拟国际中，让运用者能够在虚拟空间里以天然的状况行走、接触捡起物体、与其他运用者互动。
特性
StepMocap 动作捕捉技能
实时精准动作捕捉体系
有线及无线均可完结
无需校准，穿戴便利
高精度，低本钱
StepPosition 室内激光定位技能
答应多人参加，精准实时定位
精度高达1mm
刷新率高达80赫兹
低推迟，低本钱
便利扩展
手部姿势辨认
根据TOF深度摄像头的解决方案
不受日光或环境光线影响
可辨认视点到达水平110度，笔直90度，间隔规模在20-120cm之内
可辨认多种杂乱手势，运用者在不带手套状况下即可完结自在交互和操作
