專利名稱：實景游戲裝置及實現(xiàn)實景游戲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實景游戲裝置及實現(xiàn)實景游戲的方法。
背景技術(shù)：
目前游戲市場發(fā)展迅速，各種游戲主機層出不窮，并搭配有豐富多彩的游戲軟件，以滿足消費者的需求。游戲的交互方式，從早期的通過鍵盤與手
柄來進行，游戲者靜態(tài)的坐在屏幕前；漸漸的進化成需要更多的肢體動作，如跳舞機、賽車等。早期的通過鍵盤和手柄來操作游戲的方式，互動性不強，而且容易使游戲者上癮，游戲者往往是長時間不斷的坐在屏幕前操作游戲，對游戲者的身體健康狀況有很大的傷害。伴隨計算機游戲種類與內(nèi)容的不斷擴展豐富，其操作復(fù)雜性劇增，仍然采用傳統(tǒng)的交互方式，越來越難于控制。
而跳舞機之類通過接觸的方法將人的行為轉(zhuǎn)化為計算機可以理解的指令，進而控制游戲角色的方法雖然在一定程度上增加了游戲的真實性，但仍然存在可玩性和方便性不高的缺點，而且其成本較高。因此需要一種互動性更好，操作起來更方便，給游戲者真實感更強的工作模式來提高游戲的可玩性。
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發(fā)明內(nèi)容
^ a 、
游戲裝置及實現(xiàn)實景游戲的方法，本發(fā)明具有交互性更強、操作更簡便、真實感更強的游戲裝置。
本發(fā)明的實景游戲裝置，包括雙目攝像機構(gòu)、游戲主機、圖像顯示機構(gòu)、揚聲器，游戲主機由運算機構(gòu)、存儲機構(gòu)、行為指令生成機構(gòu)、游戲執(zhí)行機構(gòu)、揚聲器組成，其特征在于雙目攝像機構(gòu)和圖像顯示機構(gòu)分別通過電纜與游戲主機相連，雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)總線傳輸?shù)浇?jīng)游戲主機的運算機構(gòu)進行圖像預(yù)處理后保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過雙目視覺方法來分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令，行為指令傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。
所述的游戲主才幾還可選配音頻采集^/L構(gòu)，音頻采集^/L構(gòu)采集游戲者的語
音并生成相應(yīng)的游戲控制指令，游戲控制指令與行為指令生成機構(gòu)產(chǎn)生的行為指令一并傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)。
3行為指令生成機構(gòu)由行為姿態(tài)分析機構(gòu)或行為姿態(tài)分析機構(gòu)和面部表情
生相應(yīng):為指令傳給游戲執(zhí)行機^),或面部表情分析機構(gòu)通過^析存儲機構(gòu)中的圖像里的游戲者的面部表情并產(chǎn)生相應(yīng)游戲指令與行為姿態(tài)分析機構(gòu)通過雙目視覺法分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令， 一并由控制器控制傳給游戲執(zhí)行機構(gòu)，游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器。
實現(xiàn)實景游戲的方法，按以下步驟進行(1)雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)總線傳輸?shù)接螒蛑鳈C的運算機構(gòu)經(jīng)過圖像預(yù)處理后保存到存儲
相2行為指令；(2)、行為;旨令或行為指令與音頻采集機構(gòu)采^游戲者的語音并生成相應(yīng)的游戲控制指令一起傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。
所述行為指令生成機構(gòu)分析步驟如下(1)用特征匹配算法對雙目攝像機構(gòu)采集的圖像產(chǎn)生對應(yīng)圖像的對應(yīng)點匹配；(2)根據(jù)匹配結(jié)果計算出距離信息；(3)根據(jù)匹配結(jié)果與模板數(shù)據(jù)庫比較識別出姿態(tài)信息，模板數(shù)據(jù)庫是通過海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練得出貯存在存儲機構(gòu)內(nèi)；(4)將姿態(tài)信息和距離信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的行為指令。
所述的行為指令為走路、跑步、舉起單手、舉起雙手、舉起單手做攻擊姿勢或舉起雙手做攻擊姿勢。
所述游戲控制指令為開始、暫停、停止或存檔。
實現(xiàn)實景游戲的方法，按以下步驟進行(1)雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)游戲主機的運算機構(gòu)進行圖像去噪、增強預(yù)處理保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過上述方式分析存儲機構(gòu)中的圖像并產(chǎn)生相應(yīng)行為指令；(2)、行為指令傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。所述的行為指令為走路、跑步、舉起單手、舉起雙手、舉起單手做攻擊姿勢或舉起雙手做攻擊姿勢。
此外，本發(fā)明的信息存儲介質(zhì)是存儲用以使計算機發(fā)揮以下功能的程序采集游戲者的圖像和語音信息供所述行為指令生成機構(gòu)生成游戲指令的游戲者信息采集機構(gòu)(雙目攝像機構(gòu))；根據(jù)理解的游戲指令執(zhí)行游戲的游戲執(zhí)行機構(gòu)；將游戲的結(jié)果和游戲中的虛擬角色的行為顯示并輸出的圖像輸出機構(gòu)。
在本發(fā)明中，游戲裝置可以執(zhí)行多種游戲。游戲執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)所述的行為指令生成機構(gòu)發(fā)送的指令控制游戲中的虛擬角色的行為，并將結(jié)果作為游戲畫面而進^f亍顯示并l命出。
在本發(fā)明中，不需要與游戲者進行接觸就可以理解游戲者的動作行為。雙目攝像機構(gòu)采集到游戲者的圖像數(shù)據(jù)，然后由行為指令生成機構(gòu)識別出游
戲者的姿態(tài)行為，如走路、跑步、舉起雙手、單手祐支攻擊姿勢等，進而生成游戲指令控制游戲中的虛擬角色的行為。
在本發(fā)明中，游戲者的面部表情將會實時的反映到游戲中的虛擬角色上，使游戲的可玩性更強。所述功能是通過行為指令生成機構(gòu)的面部表情分析機構(gòu)完成的。所述功能為可選功能，可以根據(jù)需要選配。
此外，在本發(fā)明中，所述游戲裝置可配置音頻采集機構(gòu)，具有不需要任何的手柄和游戲進度控制器就可以控制游戲的開始、暫停、停止、存檔等操作。所述功能是由音頻采集機構(gòu)采集游戲者的語音并生成相應(yīng)的游戲控制指令，游戲控制指令與行為指令生成機構(gòu)產(chǎn)生的行為指令一并傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)。所述功能為可選功能，可以根據(jù)需要選配。
此外，在本發(fā)明中，不需要與游戲者進行接觸就可以判斷游戲者是在向前跑還是向后跑，是慢跑還是快跑，是走路還是跑步。所述功能是通過雙目攝像機構(gòu)采集的兩幅游戲者的圖像數(shù)據(jù)，由行為指令生成機構(gòu)分析圖像數(shù)據(jù)并計算出游戲者距離雙目攝像機構(gòu)的距離，再根據(jù)所述多次分析的結(jié)果判斷出游戲者的運動矢量，進而生成游戲指令控制游戲中的虛擬角色的行為。


圖i是本發(fā)明的游戲裝置示意圖2是本發(fā)明的游戲裝置的硬件示意圖3是雙目攝像機構(gòu)的雙目視覺系統(tǒng)測距的原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的說明
本發(fā)明如圖1、圖2所示，包括雙目攝像機構(gòu)l、游戲主機4、圖像顯示機構(gòu)2、揚聲器3,游戲主機4由運算機構(gòu)、存儲機構(gòu)、行為指令生成機構(gòu)、游戲執(zhí)行機構(gòu)、音頻采集機構(gòu)、揚聲器組成，雙目攝像機構(gòu)和圖像顯示機構(gòu)分別通過電纜與游戲主機相連，雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)經(jīng)總線傳輸?shù)接螒蛑鳈C的運算機構(gòu)進行圖像預(yù)處理保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令，行為指令傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，音頻采集機構(gòu)采集游戲者的語音并生成相應(yīng)的游戲控制指令，游戲控制指令與行為指令生成機構(gòu)產(chǎn)生的行為指令一并傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。游戲主機4通過這行為指令生成機構(gòu)、游戲執(zhí)行機構(gòu)2個機構(gòu)來控制游戲中虛擬角色的行為。行為姿態(tài)分析機構(gòu)通過雙目視覺法分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令，并傳給游戲執(zhí)行機構(gòu)，游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器。
所述行為指令生成機構(gòu)分析步驟之一為如下(1)用特征匹配算法對雙目攝像機構(gòu)采集的圖像產(chǎn)生對應(yīng)圖像的對應(yīng)點匹配；(2)根據(jù)匹配結(jié)果計算出距離信息；(3)根據(jù)匹配結(jié)果與模板數(shù)據(jù)庫比較識別出姿態(tài)信息，模板數(shù)據(jù)庫是通過海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練得出貯存在存儲機構(gòu)內(nèi)；(4)將姿態(tài)信息和距離信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的行為指令。
實現(xiàn)實景游戲的方法，按以下步驟進行(1)、雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)游戲主機的運算機構(gòu)進行圖像預(yù)處理后保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令；(2)、行為指令與音頻采集機構(gòu)采集游戲者的語音并生成相應(yīng)的游戲控制指令一起傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。所述的行為指令為走路、跑步、舉起單手、舉起雙手、舉起單手做攻擊姿勢或舉起雙手做攻擊姿勢等。
在實景游戲裝置中， 一旦游戲者在雙目攝像機構(gòu)1前移動身體一部分、變換表情，則行為指令生成機構(gòu)通過前述方法分析存儲機構(gòu)中的圖像并生成相應(yīng)指令而控制游戲。
當游戲者玩游戲時，雙目攝像機構(gòu)1采集集游戲者的行為圖像經(jīng)由控制器控制保存圖像到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過分析存儲機構(gòu)中圖像的產(chǎn)生相應(yīng)行為指令，行為指令通過電纜傳給游戲執(zhí)行機構(gòu)，游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音分別通過監(jiān)視器顯示圖像和揚聲器發(fā)出聲音，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，雙目攝像機構(gòu)包括兩臺攝像機，攝像機可采用可見光CCD、紅外探測器，根據(jù)實際使用的要求還可以配置其它類型的攝像機。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，游戲主機可以配接外設(shè)，外設(shè)可以選配游戲手柄等。
本發(fā)明的游戲裝置中運算機構(gòu)可以是臺式PC的微處理器，也可以是嵌入式微處理器DSP或DSP加FPGA。
在實景游戲裝置中，可以配置音頻采集與識別機構(gòu)，如果游戲者想中斷或者停止游戲，只需發(fā)出相應(yīng)的聲音，音頻采集與識別機構(gòu)3將會把游戲者的聲音采集好并生成相應(yīng)的游戲控制指令來中斷或者停止游戲。
6關(guān)鍵技術(shù)簡述
圖3是雙目攝像機構(gòu)的雙目視覺成像原理圖。雙目攝像機構(gòu)的兩臺攝像機采集到的圖像點的匹配是關(guān)鍵，本發(fā)明中對應(yīng)點匹配法需要方法能夠克服圖像的仿射變換帶來的匹配困難的問題，可采用的方法之一是用S(JRF法來匹配對應(yīng)點。點匹配方法不局限與此，關(guān)鍵是算法可以需要具有透視或者仿射不變性的特點，即對存在透射或者仿射變形的點對仍然可以匹配上，常用相關(guān)方法分類舉例如下
(1)提取的特征點對本身具有仿射或者透射不變性，此類方法有比
例不變特征匹配法(SIFT),各種特征不變算子法等。(2 )用于比較點對的方法本身具有仿射或者透射不變性等。
本發(fā)明中另一關(guān)鍵技術(shù)為場景點的重建，重建方法很多，有直接幾何法、純代數(shù)法等。下面以純代數(shù)法舉例說明場景點重建過程
已知標定過的兩臺攝像機和兩個對應(yīng)點^和P ， o'和o是兩臺攝像機的光學(xué)中心點。在原理上，可以直接通過將兩條射線* = ^和乂=0^相交來重建相應(yīng)的場景點。然而，在實際中由于標定和特征定位的誤差，射線^和^可能永遠也不會真正相交?？刹捎玫姆椒ㄖ皇怯眉兇鷶?shù)的方法重建場景點給定投影矩陣M和M'以及對應(yīng)點P和P ,可以把約束印=M尸和z p =似> 重寫成
如下形式
上述是一個過約束方程，有4個關(guān)于P的坐標的獨立線性等式，可以采用最小二乘法解這個方程而得到P的世界坐標系的坐標，進而可以算出游戲者的速度矢量。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實施方式闡明如上，然而其并非用以限定本發(fā)明僅限于上述實施方式。因此，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)所作修改，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、實景游戲裝置，包括雙目攝像機構(gòu)、游戲主機、圖像顯示機構(gòu)、揚聲器，游戲主機由運算機構(gòu)、存儲機構(gòu)、行為指令生成機構(gòu)、游戲執(zhí)行機構(gòu)、揚聲器組成，其特征在于雙目攝像機構(gòu)和圖像顯示機構(gòu)分別通過電纜與游戲主機相連，雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)總線傳輸?shù)浇?jīng)游戲主機的運算機構(gòu)進行圖像預(yù)處理后保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過雙目視覺方法來分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令，行為指令傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實景游戲裝置，其特征在于所述的游戲主機 還包括音頻采集機構(gòu)，音頻采集機構(gòu)采集游戲者的語音并生成相應(yīng)的游戲控 制指令，游戲控制指令與行為指令生成機構(gòu)產(chǎn)生的行為指令一并傳送給游戲 執(zhí)行機構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實景游戲裝置，其特征在于行為指令生成機 構(gòu)由行為姿態(tài)分析機構(gòu)或行為姿態(tài)分析機構(gòu)和面部表情分析機構(gòu)組成，行為 姿態(tài)分析機構(gòu)通過雙目視覺法分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令傳給 游戲執(zhí)行機構(gòu)，或面部表情分析機構(gòu)通過分析存儲;f幾構(gòu)中的圖像里的游戲者 的面部表情并產(chǎn)生相應(yīng)游戲指令與行為姿態(tài)分析機構(gòu)通過雙目視覺法分析存 儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令， 一并由控制器控制傳給游戲執(zhí)行機構(gòu)， 游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器。
4、 實現(xiàn)實景游戲的方法，按以下步驟進行(1)雙目攝像機構(gòu)采集游戲 者的,為圖(象經(jīng)總線傳輸?shù)接螒蛑鳈C的運f機構(gòu)經(jīng)過圖像預(yù)處理后保存到存生相應(yīng)行為指令;(2)、行為指令或行為指令與音頻采集機構(gòu)采集游戲者的語 音并生成相應(yīng)的游戲控制指令一起傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生 成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的 數(shù)據(jù)傳輸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)實景游戲的方法，其特征在于所述行為 指令生成機構(gòu)分析步驟如下(1)用特征匹配算法對雙目攝像機構(gòu)采集的圖 像產(chǎn)生對應(yīng)圖像的對應(yīng)點匹配；(2)根據(jù)匹配結(jié)果計算出距離信息；(3)根 據(jù)匹配結(jié)果與模板數(shù)據(jù)庫比較識別出姿態(tài)信息，模板數(shù)據(jù)庫是通過海量數(shù)據(jù) 訓(xùn)練得出貯存在存儲機構(gòu)內(nèi)；(4)將姿態(tài)信息和距離信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的行為 指令。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)實景游戲的方法，其特征在于所述的行 為指令為走路、跑步、舉起單手、舉起雙手、舉起單手做攻擊姿勢或舉起雙 手做攻擊姿勢。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)實景游戲的方法，其特征在于所述游戲控 制指令為開始、暫停、停止或存檔。
全文摘要
本發(fā)明涉及實景游戲裝置及實現(xiàn)實景游戲的方法，實現(xiàn)方式如下雙目攝像機構(gòu)采集游戲者的行為圖像經(jīng)總線傳輸?shù)接螒蛑鳈C的運算機構(gòu)經(jīng)過圖像預(yù)處理后保存到存儲機構(gòu)中，行為指令生成機構(gòu)通過雙目視覺方法來分析存儲機構(gòu)中的圖像產(chǎn)生相應(yīng)行為指令；行為指令并傳送給游戲執(zhí)行機構(gòu)，由游戲執(zhí)行機構(gòu)生成游戲圖像和聲音來分別傳送給圖像顯示機構(gòu)和揚聲器，控制器控制總線的數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明具有交互性更強、操作更簡便、真實感更強的游戲裝置。
文檔編號A63F13/00GK101579571SQ20091006190
公開日2009年11月18日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者立 黃 申請人:武漢市高德電氣有限公司