优化的MIMU磁力计快速校准方法

本文主要探讨了低成本微机电系统(MEMS)磁力计的校正方法，针对基于MEMS磁力计的人体动作捕捉技术中的挑战。人体动作捕捉系统通常由多个磁力计（MIU）组成，这些磁力计在使用前必须进行精确校准，但随着系统的规模增大，如何有效地减少磁力计的校准时间和保持高精度成为关键问题。 传统的磁力计校正方法主要包括八字旋转校准和单轴旋转校准。八字旋转校正是通过一系列相互垂直的旋转路径来抵消磁力计内部的非线性偏移；而单轴旋转则是沿每个传感器的独立轴向进行调整。然而，这两种方法可能并不总是最优的，因为它们在效率和精度上可能存在权衡。 作者提出了一种优化的校正策略，利用最小二乘法进行椭圆拟合。这种方法首先通过磁力计在不同旋转角度下的测量数据，构建一个磁力场的数学模型，即一个椭球。椭球的原点代表零磁场位置，其半径平方误差反映了校准的精度。通过分析模型参数，可以确定最佳的旋转形式（如单轴旋转还是多轴组合）以及最适宜的旋转次数，从而实现快速且准确的校准。 经过实验验证，结果显示，对每个单轴分别进行一次旋转的校准方法效果最佳。这表明这种方法既节省了校准时间，又保持了良好的磁力计精度。此外，本文的研究还得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持，体现了其在学术领域的价值和实际应用前景。 总结来说，本文的核心知识点包括：MEMS磁力计校准的重要性，磁力计校准的不同方法，特别是最小二乘法椭圆拟合的原理和应用，以及实验证明的单轴一次旋转校准策略的优越性。这些研究成果对于提升大规模动作捕捉系统的性能，降低磁力计校准的时间成本具有重要意义。