本發明屬于動作捕捉技術領域，特別涉及一種基于多傳感器融合的實時在線磁校準方法，所述實時在線磁校準方法包括：實驗室環境下對地磁傳感器進行標定；將標定后的多個所述地磁傳感器接入動作捕捉系統，實時監測多個所述地磁傳感器的輸出矢量；根據實時監測的所述地磁傳感器的輸出矢量，對所述地磁傳感器進行在線磁校準，所述在線磁校準融合多個所述地磁傳感器的輸出數據，完成在線自主磁校準。本發明利用動作捕捉系統中的多個磁傳感器，實時檢測并計算當地磁場，并對地磁進行補償修正，避免了人工對地磁傳感器進行校準的步驟，有利于提高客戶體驗。

技術領域

本發明屬于動作捕捉技術領域，特別涉及一種基于多傳感器融合的實時在線磁校準方法。

背景技術

不同的動作捕捉系統依照原理不同，系統組成也不盡相同。總體來說，動作捕捉系統通常由硬件和軟件兩部分構成。硬件一般包括信號發射與接收傳感器、信號傳輸設備，以及數據處理設備等；軟件一般包括系統設置、空間定位定標、運動捕捉，以及數據處理等功能模塊。信號發射傳感器通常位于運動物體的關鍵部位，例如人體的關節處，持續發出的信號由定位傳感器接收后，通過傳輸設備進入數據處理工作站，在軟件中進行運動解算，得到連貫的三維運動數據，包括運動目標的三維空間坐標、人體關節的六自由度運動參數等，并生成三維骨骼動作數據，可用于驅動骨骼動畫。動作捕捉系統可應用于動畫制作、步態分析、生物力學、人機工程等領域。

在動作捕捉系統中，通常采用微機電系統(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)地磁傳感器來獲取航向信息。如圖1所示，地磁場的成因是由于地球本身具有磁性，和其它磁場一樣，像一個條形磁體具有地磁南極S_m和地磁北極N_m，磁場由地磁南極S_m指向地磁北極N_m。磁場在地磁南極S_m和地磁北極N_m處垂直于地面，而在赤道平面上則平行于地面。地磁場是地球的基本物理場，地球近地空間內任意一點都具有地磁場，其強度和方向會因經度、緯度和高度的不同而不同。地磁場有著豐富的參數信息，如地磁總場、地磁三分量、磁傾角、磁偏角和地磁場梯度等。通常情況下，利用MEMS地磁傳感器進行航向解算時，測得的航向是磁航向。磁北極N_m與地理上的北極N_g并不重合，他們之間存在一個偏角，叫做磁偏角。磁偏角在地球上各位置有所不同，美國每年會發布全球磁偏角的數據庫。

地磁場不僅是一個隨經緯度和高度變化的矢量場，地磁場分布還在隨時間緩慢地變化，而且地磁場容易受到干擾，室外環境的汽車、鐵塔等，或者室內的電源、線圈等，都會對地磁場產生干擾磁場，極大地影響磁航向的計算。因此，盡管MEMS地磁傳感器體積小，功耗低，但用它來獲取航向存在很多不便之處。例如，使用磁傳感器之前，通常在不同城市，甚至同一城市不同地點，都要進行初始標定，補償由于地磁場變化引起的誤差。然而，上述MEMS地磁傳感器標定，對于普通用戶來說比較繁瑣，難以普及。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于多傳感器融合的實時在線磁校準方法，所述實時在線磁校準方法包括：

實驗室環境下對地磁傳感器進行標定；

將標定后的多個所述地磁傳感器接入動作捕捉系統，實時監測多個所述地磁傳感器的輸出矢量；

根據實時監測的所述地磁傳感器的輸出矢量，對所述地磁傳感器進行在線磁校準，

所述在線磁校準融合多個所述地磁傳感器的輸出數據，完成在線自主磁校準。

進一步的，所述實驗室環境下對地磁傳感器進行標定包括：

針對單個所述地磁傳感器，在空間中采集多個方向的原始地磁矢量；

對所述原始地磁矢量進行最小二乘法橢球擬合，計算每個所述地磁傳感器的初始校準參數；

利用所述初始校準參數，對每個所述地磁傳感器的輸出矢量進行離線校準。