人体动作捕获在体育、动画和医疗健康等领域都有很好的应用前景。惯性动作捕获是指利用惯性传感器来记录人体动作的一种技术。这种技术具有不受场地限制、使用方便等优点。市场上已有的惯性动作捕获产品价格昂贵,算法被严格保密,不利于动作捕获技术的应用和研究。本文对多节点动作捕获技术进行了研究和探索。本文的主要工作和创新点如下:1、本文首先介绍了典型的动作捕获系统的构成。然后分析了刚体空间姿态计算的相关理论基础,包括四元数、空间旋转和融合滤波算法等。比较了Mahony算法和Madgwick算法的数学原理和性能,最终选择了性能更优的Mahony算法。2、本文将人体抽象为10个节点组成的模型,用来显示动作捕获系统输出的结果。这10个节点包含了头部、躯干和四肢,能够捕捉除手势以外的人体常见动作。由于无法保证每次佩戴位置的一致性,所有惯性动作捕获产品都需要开机标定。本文提出了一种单步开机标定算法,简化了商业产品的多步标定步骤。研究了一种前向骨骼算法,实现了动作捕获结果的可视化。该算法在保证节点相对位置的前提条件下,避免了求取节点的绝对坐标,减小了运算量。3、搭建了一套10节点惯性动作捕获系统。该系统使用MPU9250作为主传感器,使用CAN总线汇总数据并通过无线传输至PC端。该系统在PC端实现了多传感器融合算法和多节点人体动作捕获算法。4、对系统的功耗和通信进行了测试,确保系统能够稳定地将所有传感器的数据传输至PC端。分析了三种传感器原始数据特征,证实了需要融合三种传感器的必要性。对比了地磁计启用前后对三个欧拉角的影响,发现地磁计具有消除航向角漂移,降低横滚角和俯仰角噪声的功能。最后,通过对人体动作与软件呈现的动画进行比对,证明该系统实现了对人体常见动作的捕捉。