Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения






Скачать 26.31 Kb.
НазваниеТрехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения
Дата публикации08.04.2015
Размер26.31 Kb.
ТипДокументы
l.120-bal.ru > Астрономия > Документы
А.М. АЛЮШИН

Научный руководитель – И.В. САФОНОВ, к.т.н., доцент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ТРЕХМЕРНАЯ АНИМАЦИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ УСТРОЙСТВ, ОБОРУДОВАННЫХ ДАТЧИКАМИ ДВИЖЕНИЯ
Разработан алгоритм создания 3D-анимации устройства, содержащего в себе датчики движения (такие как: акселерометр, гироскоп, магнитометр). Подготовлено программное обеспечение, реализующее данный алгоритм в 3D-системе координат, связанных с Землей. Проведено экспериментальное тестирование разработанного программного обеспечения. Эксперименты подтвердили правильность полученных алгоритмов и возможность наблюдения траектории перемещения на основе показаний датчиков движения.
В настоящее время существует большое количество устройств (телефоны, планшеты, смартфоны т.д.), содержащих различные датчики, такие как: трехосевой акселерометр, гироскоп, магнитный компас, барометр.

Данные с датчиков движения (акселерометра и гироскопа) снимаются в системе координат устройства и могут быть переведены в фиксированную систему координат (например, связанную с Землей и др.). В этой фиксированной системе координат можно наблюдать, как во времени перемещается устройство и меняется его ориентация, поэтому целью данной работы является создание 3D-анимации перемещения устройств на основе данных его датчиков.

Для реализации поставленной задачи применялась графическая библиотека OpenGL. На первом этапе использовались данные датчиков движения, полученные с телефона Nokia Limia 920, записанные в текстовые файлы (в дальнейшем планируется сделать получение данных в реальном времени), а именно: время в мс, кватернионы, проекции линейного ускорения на оси устройства, проекции гравитационного ускорения, матрица вращения 3x3).

Для начала была реализована простая модель, в которой считалось, что движение между отсчетами равноускоренное, а начальная скорость равна нулю. Исходя из основного уравнения кинематики r=r0+v0t+at^2/2, рассчитывалось перемещение устройства для каждого временного интервала, а затем с помощью матрицы вращения (составленной из кватернионов) переводились координаты устройства в систему координат, связанную с Землей. Но так как в этой упрощенной модели мы приняли начальную скорость равной нулю и движения равноускоренными, - это привело к рывкам в анимации, поэтому был использован альфа-бета фильтр для сглаживания движений, который является альтернативой фильтра Калмана [2], а также был разработан дополнительный фильтр для подавления шумов датчиков. Анимация каждого объекта выполняется в параллельном потоке, что позволяет эффективно использовать возможности современных процессоров. Проведенные экспериментальные тестирования подтвердили правильность подготовленного программного обеспечения и алгоритмов.

Таким образом, основными результатами проведенных исследований на данном этапе являются:

  1. Проведен анализ поставленных задач и показано, что имеющийся набор датчиков в современных смартфонах дает возможность эффективно решать задачу визуализации ориентации и движения объекта.

  2. На основе созданной математической модели разработан алгоритм, лежащий в основе подготовленного программного обеспечения.

  3. Намечены задачи, которые планируется решить на следующих этапах, а именно:

  • Подготовка программного обеспечения под операционные системы мобильных устройств;

  • Развитие модели в направлении классификации двигательной активности человека и жестов [1], а также персональной навигации [3];

  • Комбинирование данных об ориентации и движении с видео для задач дополненной реальности.


Список литературы


  1. Safonov, I. Gartseev, J. Seppanen, O.Tishutin, M.Pikhletsky and M.J.A. Bailey “An approach for benchmarking of activity recognition”, Proc. of 11th Int. conf. “Pattern Recognition and Image Analysis: new information technologies”, Vol. 2, pp. 457-460, 2013.

  2. Eli Brookner: Tracking and Kalman Filtering Made Easy, 1998.

  3. Голован А.А., Панёв А.А., Некрасов В.В., Баранов Э.В., Гусев А.П., Смирнов А.С. О навигации внутри помещений с использованием грубой БИНС и данных о мощности wi-fi сигналов. Сборник статей XX Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, 2013.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconРабочая программа дисциплины в. 11 Трехмерная компьютерная графика...
Профиль «Дополнительное образование дизайн и компьютерная графика, дизайн интерьера»

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconПрограмма вступительного экзамена в аспирантуру по специальной дисциплине
Основные понятия: материальная точка, система отсчета, вектор перемещения, траектория, скорость, ускорение, путь. Угловые характеристики...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconПрограмма среднего профессионального образования по специальности 071006 Анимация
Нормативно-правовая база Основной образовательной программы специальности 071006 «Анимация»

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconПрограмма дисциплины «Анимация. Уровень 1 (Начальный)» для направления 072500. 62 «Дизайн»
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 072500....

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconРабочая программа дисциплины «Компьютерная анимация» для специальности...
Дисциплина «Компьютерная анимация» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconИнструкция о порядке приобретения, учета, перемещения и выбытия материальных...
Настоящая инструкция определяет порядок приобретения, учета, перемещения и выбытия товарно-материальных ценностей в рудн и разработана...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconПримерная программа дисциплины «Схемотехника телекоммуникационных...
Студенты должны также ознакомиться с особенностями микроминиатюризации рассматриваемых устройств на базе применения соответствующих...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconУчебно-методический комплекс дисциплины социально-культурная анимация
«Социально-культурная анимация» является вариативной частью профессионального цикла (раздела) общеобразовательных дисциплин в. Дв...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения icon«Компьютерная техника в электрооборудовании»
Ппп). В частности в курсе изучаются основы работы в программах MatLab (расчет электротехнических устройств на основе схем замещения)...

Трехмерная анимация перемещения устройств, оборудованных датчиками движения iconПоявлением современных технологий анимация становится одним из главных...
Также анимация очень широко используется на телевидении. Например, многие телекомпании используют заставки, созданные с помощью компьютерной...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Литература


При копировании материала укажите ссылку ©ucheba 2000-2015
контакты
l.120-bal.ru
..На главную