航姿参考系统在动作捕获中的应用

在电影中，我们的目光往往总是会被那些惊心动魄的殊死争斗，壮丽绝伦的奇幻场景所深深吸引。这些虚构的画面通常都需要后期在电脑的帮助下完成，即我们所熟知的CG(Computer Graphics)制作。除了必要的电脑后期制作外，时常还须借助特殊的拍摄工具和器材，来完成制作中的人或物的动作捕捉。

动作捕捉，英文表述是motion–capture，简称mo–cap。其实质是测量和记录人或物在空间运动的轨迹，被广泛应用于军事、体育、娱乐、医疗、电脑视觉以及机器人技术等诸多领域。目前看来，动作捕捉主要有两类方式，一是光学摄像式动作捕捉；另一类是惯性导航式动作捕捉。

惯性导航式动作捕捉是利用加速传感器和陀螺仪所组成的惯性测量单元(IMU)来获取被测对象运动轨迹信息的。演员需要穿上特制的衣服，衣服上对应人体关键位置处不是标示或发光物，而是一系列的IMU模块。这些测量模块互相连接形成一个完整的系统，统一供电，同步采集测量数据。数据经过专门的生物力学仿真软件处理后，便能够重建和还原每个动作的瞬间和过程。

惯性导航式动作捕捉作为，相比前者不仅携带方便，对拍摄条件要求也更低。即使在花园或走廊等环境下也能够照常进行。而且该方式能够有效避免拍摄时身体部分间的相互遮挡问题。最重要的是，采用该方式的成本要远远低于光学式动作捕捉。惯性导航式动作捕捉的出现，主要是得益于上个世纪90年代MEMS技术的发展。最初该技术只用在手机、笔记本电脑和一些电视游戏机上，之后随着MEMS传感器性能不断提升和成本的下降，工程人员开始大量开发各类新应用，慧联科技研发的AHRS系列HEC295便是专为动态捕捉的运动环境提供高精度俯仰和方位测量的惯性产品。