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    打破價格壟斷,工程師自制動作捕捉系統

    2019-02-21 10:14:17 來源:EEFOCUS
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    動作捕捉(英文:Motion capture,以下簡稱動捕)是利用外部設備來對人或者其他物體的位移或者活動進行處理和記錄的技術。由于采集的信息可以廣泛應用于虛擬現實、游戲、人體工程學研究、模擬訓練、生物力學研究等諸多領域。由于價格問題,雖然這項技術擁有比較廣泛的市場,但還只有專業公司才能購買。

     


    今天為大家介紹一個自制的動作捕捉系統Chordata,這是一個你可以自己構建的動作捕捉系統。 我們的目標是通過開放硬件方法將動作捕捉世界帶入DIY技術領域。任何人都可以輕松組裝。 此外,它是一個開放的硬件 - 軟件框架,可以自由調整,增強或作為其他項目使用(目前但動作捕捉都有限定的用途)。

     

     

    您可以通過下面的信息圖了解Chordata的所有內容

     


    該項目包括三個部分:

    硬件(K-Ceptor):
    動作捕捉是指盡可能準確地實時檢查每個肢體或部位的方向。 一個簡單的MEMS IMU設備*和免費提供的傳感器融合算法足以獲得不錯的結果。 當您想要獲取多個設備的數據時,問題就開始了。 大多數這些設備都帶有i2c接口,但它們的地址在硬件中是固定的。 因此,Chordata的構建模塊之一是能夠與同一總線上的幾個“兄弟姐妹”共存的傳感單元:“K-Ceptor”它由LSM9DS1 IMU和LTC4316 i2c地址轉換器組成。

    器件清單:

     


    軟件(Notochord):
    實時獲取大量傳感器的數據,對其進行處理,并以易于閱讀的格式將其發送給某個客戶端并不是一項簡單的工作,因此我正在從頭開發一個軟件來處理它。

     

    它負責:

    • 構建傳感器物理層次的數字模型。 初始化集線器上的i2c通信,并在每個傳感器上運行配置例程。
    • 以指定的刷新率對每個傳感器執行讀數。
    • 使用先前校準過程獲得的偏差校正每個傳感器讀數。
    • 在校正的傳感器讀數上執行傳感器融合,以四元數的形式獲得絕對方向信息。
    • 使用開放協議(例如OSC)將方向數據與sensor_id和時間戳一起發送到客戶端

     

    經過多次測試后,我發現使用運行linux的單板計算機是托管這樣一個程序的最佳選擇,所以這部分軟件的所有開發都是在C ++上完成的,使用Raspberry Pi 3作為集線器。 與更簡單的微控制器相比,這種類型的集線器的一些優點是:

     

     

    • 它不是一個昂貴的組件。
    • 編程和調試極大地簡化了。
    • 其中一些產品,如rPi3,開箱即用,具有執行舒適捕獲所需的所有通信外設。

     

    在集線器內執行傳感器融合的選擇基于:

    • 能夠在芯片上執行傳感器融合的IMU單元的成本
    • 在通過先前完成的校準校正原始數據之后執行傳感器融合的準確度。

     

     

    軟件(客戶):
    由于傳輸數據的協議是清楚的,因此客戶端可以是能夠顯示3D骨架的任何東西。

     

     

    大多數時候我使用在Blender中運行的python腳本從OSC獲取四元數據,并旋轉3D骨架的骨骼。

     

     

    這個想法是以Blender插件的形式發布一個基本客戶端,負責:

     

    • 與集線器建立一些握手通信,檢查兼容性和狀態。
    • 將狀態傳達給用戶(計算機前面的人)。
    • 充當GUI來運行現場校準程序并開始捕獲。
    • 實時顯示捕獲的預覽,并允許用戶注冊其中的一部分。
    • 允許具有Blender基本經驗的用戶在人體的虛擬模型上創建傳感器的自定義分布,將其導出為結構化數據格式(如xml)并將其發送到集線器。

     

    *為了簡單起見,這里我指的是IMU設備,但為了正確我應該說IMU(陀螺儀和加速度計)+磁力計

     

    如果你對這個項目感興趣,想獲取完整信息請訪問:
    https://hackaday.io/project/27519-motion-capture-system-that-you-can-build-yourself

     

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    有人說硬件技術將很快達到極限,而在我們看來,硬件創新,尤其是中國硬件工程師的創新,還遠未走到盡頭,而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發者提供技術共享服務的平臺,與非網母公司SupplyFrame旗下最大的全球硬件開發者社區Hackaday.com已連續五年舉辦全球硬件開發者大賽Hackadayprize,有超過3000多個硬件團隊在這個賽事中互動交流、切磋技藝。


    這個《硬件改變世界》系列,我們挑選在前幾屆Hackadayprize大賽中獲獎的優秀作品加以展示,硬件技術可以多有意思,硬件開發者可以多有創意,從這些作品中你可以看到。

    2019年3月,Hackadayprize中國區賽事將隆重開啟,我們很期待看到國內的硬件開發者大開腦洞、大展技藝。你準備好了沒,與來自全球的硬件開發者同臺PK?

     
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    李昭
    李昭

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