运动捕捉技术可以有效地解决三维动画制作过程中定义角色运动难的瓶颈问题，并大大减少角色运动控制的工作量，从而提高动画的开发效率以及角色运动的逼真度。运动捕捉技术的应用已不再局限于动画制作领域，它也广泛应用于虚拟现实系统、虚拟训练场以及更一般的动物及物体的运动轨迹的实时追踪，因此，设计一套功能齐全、高精度的人体运动捕捉系统很有必要。本文在给出一种机械式人体运动捕捉系统的有效设计方案的同时，针对当前此类系统所具有的通信距离短、人体模型实时重建软件开发效率低且复杂度高等弱点，引入了无线数据传输模块JN5139和三维动画制作软件MotionBuilder进行系统的设计，使得本系统的开发效率更高、功能更强。本文研究的人体运动捕捉系统主要涉及人体模型实时重建软件设计、传感器技术、传感器网络节点设计、ZigBee无线通信技术等。系统先从真实人体模型中抽象出17个影响人体运动的关键关节点，并在每个关节点处放置一个传感器用于测量该节点的运动姿态，总线型分布的17个节点组成了一个传感器网络，系统利用传感器网络实时采集人体各关节点的运动数据(四元数)，基于微处理器STM32F103的主控制器模块实时地汇聚传感器网络中各节点的数据，并通过无线数据传输模块JN5139传输至工作站，工作站端通过人体模型实时重建软件实时地重现表演者的运动姿态。人体模型实时重建软件基于三维动画软件MotionBuilder进行设计与实现，软件内部基于一种反向运动学方法对人体各关键节点的运动数据进行融合计算，最后得到驱动虚拟角色运动的实时数据，从而在软件中利用虚拟角色实时重现了真实表演者的运动姿态。实验表明，人体模型实时重建软件的功能更强大、开发效率更高，虚拟角色和表演者的运动姿态一致性好、有效通讯距离远，这也非常易于本课题的进一步拓展研究，比如多人的实时运动捕捉系统的设计。