加速度传感器在动作识别中的应用简析

时间：2017-09-22作者：深圳必优传感科技有限公司浏览：102

随着微机械电子MEMS的技术和半导体技术发展，加速度传感器的微型化、智能化，使其在人体运动信息识别中得到了更广泛的应用。加速度传感器已经应用于辅助运动训练、训练强度监测、运动检测、车辆载荷检测、步态分析等方面。

测量原理
人体前臂在运动过程中始终和竖直方向（或水平方向）成一定的角度关系。通过固定于前臂上的三轴加速度传感器的各个轴与重力方向（竖直向下）之间的夹角就可以检测出人体前臂的运动姿态。

在进行前臂运动检测时，首先将传感器固定于前臂上，随着前臂的运动状态改变，传感器输出的变化信号经处理后可以得到前臂的运动姿态。

以简单平面运动为例，待测者肘关节置于桌面上不动，前臂绕肘关节做竖直平面的屈肘动作，加速度传感器安装于腕关节，注意在运动过程中，应保持其位置不变。在以上约束条件下，当前臂不动时，只需检测当前加速度传感器各敏感轴与重力方向的夹角，即可分析出前臂的姿态。

当传感器保持相对静止时，会受到重力的作用，这样加速度传感器输出与重力加速度方向相反、大小相等的加速度信号，此加速度信号在三个轴上的输出分量取决于三个敏感轴与重力的方向的夹角。

动作识别
传统的电脑游戏控制方式通常是以键盘、鼠标作为输入接口，游戏者在进行游戏时长时间处于端坐状态，操作枯燥且对游戏者的颈椎、腰椎、视力造成较大伤害。针对此类弊端，很多游戏运营商已着手开发新型的游戏操作方式。将该系统与游戏相结合，通过人体动作控制游戏的方式来取代传统的电脑游戏的控制方式，可有效地客服传统游戏的弊端。游戏者模拟电脑画面中人物的动作，系统采集游戏者各肢体的加速度数据，并进行动作的识别，然后替代键盘输出命令至PC机，实现对游戏人物的控制，使游戏者产生身临其境的感觉。

当游戏者模仿游戏人物做出不同招式的动作时，安装于身体不同位置的加速度传感器将分别采集到一组不断变化的加速度信息，每一个传感器节点将其所采集到的数据通过I2C总线及蓝牙无线模块较终汇总至系统的主机。系统将不断得到的每一组数据与提前存储在数据库中的招式数据进行对比匹配，当采集到的数据与数据库所存储的某一组数据达到一定程度的近似时，即可认为两者匹配，系统向PC机发出模拟键盘的指令控制游戏中人物的动作。

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