專利名稱：虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)及其球桿和球座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及游戲設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)及其球桿和球座。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的虛擬高爾夫游戲系統(tǒng)中，與游戲主機(jī)互動(dòng)的游戲控制器很少見，多數(shù)是利用紅外LED來檢測(cè)高爾夫球桿的全部運(yùn)動(dòng)，這樣會(huì)導(dǎo)致所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)精度差。并且現(xiàn)有的虛擬高爾夫游戲系統(tǒng)中，是在球座上設(shè)置實(shí)體的高爾夫球，在游戲時(shí)實(shí)際擊打高爾夫球。由于高爾夫球桿擊打球的力量很大，因此在家庭環(huán)境中使用時(shí)，很容易造成高爾夫球脫落，從而產(chǎn)生傷人損物事件,安全性很低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)及其球桿和球座。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其中，包括以下步驟:檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)；檢測(cè)并計(jì)算得到所述球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)、所述球桿頭或所述球座上的紅外LED光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳；根據(jù)所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度；根據(jù)所述擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)具體為:由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以上電時(shí)所述球桿頭的位置或所述球桿頭停止的位置作為所述球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算得出所述球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)具體為:由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；由所述球座上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球桿頭的紅外LED、或者由所述球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球座的紅外LED，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡；再將所述運(yùn)動(dòng)軌跡與所述運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)相融合，得到融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以上電時(shí)所述球桿頭的位置或所述球桿頭停止的位置作為所述球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)所述融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出所述球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述檢測(cè)并計(jì)算得到所述球桿頭經(jīng)過所述球座上虛擬球邊緣時(shí)的時(shí)間戳具體為:由所述球座上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球桿頭的紅外LED、或者由所述球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球座的紅外LED，得到所述球桿頭經(jīng)過所述球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述根據(jù)所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度具體為:將所述光點(diǎn)坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)、及所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角相對(duì)比，計(jì)算出擊球點(diǎn)位置；將所述時(shí)間戳與所述球桿頭相同時(shí)間戳的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)相對(duì)應(yīng)，計(jì)算出所述球桿頭的擊球角度和力度。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和所述球桿頭時(shí)間戳的計(jì)算過程為:由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；設(shè)定虛擬擊球面相對(duì)應(yīng)所述運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的偏移量；計(jì)算得到所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和所述球桿頭的時(shí)間戳。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述光點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算過程為:由設(shè)置在所述球座底部的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球桿頭底部的紅外LED、或者由設(shè)置在所述球桿頭底部的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球座底部的紅外LED，計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)；由設(shè)置在所述球座側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球桿頭側(cè)面的紅外LED、或者由設(shè)置在所述球桿頭側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球座側(cè)面的紅外LED,計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)；由所述光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)和所述光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)得到完整的光點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明還提供了一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿，包括桿部和球桿頭，其中，所述球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少ー個(gè)紅外LED ;所述球桿頭內(nèi)設(shè)置有:用于檢測(cè)所述球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器；用于計(jì)算得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)，并根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和由球座發(fā)送的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度的數(shù)據(jù)處理模塊；用于完成與球座及虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝煌ㄓ嵞K。本發(fā)明所述的球桿，其中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器為三維加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器中的ー種或多種。本發(fā)明還提供了一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿，包括桿部和球桿頭，其中，所述球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有用于感測(cè)球座上的紅外LED光點(diǎn)、以得到球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳的紅外LED檢測(cè)單元,所述紅外LED檢測(cè)單元為攝像頭或MEMS掃描鏡；所述球桿頭內(nèi)設(shè)置有:用于檢測(cè)所述球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器；用于計(jì)算得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，并根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度的數(shù)據(jù)處理模塊；用于完成與虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝煌ㄓ嵞K。本發(fā)明還提供了 一種與前述的球桿配合使用的球座，包括球座體，其中，所述球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有用于感測(cè)所述紅外LED光點(diǎn)、以得到球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳的紅外LED檢測(cè)單元,所述紅外LED檢測(cè)單元為攝像頭或MEMS掃描鏡;所述球座體內(nèi)還設(shè)置有用于將所述紅外LED檢測(cè)單元檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述球桿的第二通訊模塊。本發(fā)明還提供了 一種與前述的球桿配合使用的球座，包括球座體，其中，所述球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少一個(gè)紅外LED光點(diǎn)本發(fā)明還提供了一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括主機(jī)，其中，還包括前述球桿和前述球座。本發(fā)明所述的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述主機(jī)包括:用于與所述球桿進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的第三通訊模塊；用于根據(jù)所述球桿發(fā)送的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程的游戲進(jìn)程控制模塊。本發(fā)明的有益效果在于:通過設(shè)置虛擬的高爾夫球(簡(jiǎn)稱虛擬球)，檢測(cè)并計(jì)算球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，再計(jì)算得到球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度，并根據(jù)擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程，這樣可以避免使用實(shí)體的高爾夫球，實(shí)現(xiàn)安全的游戲互動(dòng)。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法流程圖；圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)原理框圖；圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)詳細(xì)原理框圖；圖4是本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)詳細(xì)原理框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及效果更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解，以下所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明較佳實(shí)施例的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法流程如圖1所示，同時(shí)參閱圖2和圖3所示的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，該方法包括以下步驟:
步驟S101、檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)；具體包括:由球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器12感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以上電時(shí)球桿頭的位置或球桿頭停止的位置作為球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳感器12感測(cè)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算得出球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。或者，優(yōu)選地，由球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器12感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；同吋，由球座20上的紅外LED檢測(cè)單元21感測(cè)球桿頭的紅外LED11、或者由球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)球座20上的紅外LED，得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡；再將運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)傳感器12檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)相融合，得到融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；然后再以上電時(shí)球桿頭的位置或球桿頭停止的位置作為球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。步驟S102、檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭經(jīng)過球座20上虛擬球邊緣時(shí)、球桿頭的紅外LEDll光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳；具體包括:由球座20上的紅外LED檢測(cè)單元21感測(cè)球桿頭的紅外LED11、或者由球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)球座20上的紅外LED,得到球桿頭經(jīng)過球座20上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳。步驟S103、根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到球座20上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度；具體包括:將光點(diǎn)坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)、及球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角相對(duì)比，計(jì)算出擊球點(diǎn)位置；將時(shí)間戳與球桿頭相同時(shí)間戳的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)相對(duì)應(yīng)，計(jì)算出球桿頭的擊球角度和力度。其中，上述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和球桿頭時(shí)間戳的計(jì)算過程為:由球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器12感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；設(shè)定虛擬擊球面相對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的偏移量；計(jì)算得到球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和球桿頭的時(shí)間戳。上述光點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算過程為:由設(shè)置在球座20底部的攝像頭或MEMS掃描鏡(即紅外LED檢測(cè)單元21)檢測(cè)球桿頭底部的紅外LED11、或者由設(shè)置在球桿頭底部的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)球座20底部的紅外LED，計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)；由設(shè)置在球座20側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)球桿頭側(cè)面的紅外LED11、或者由設(shè)置在球桿頭側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)球座20側(cè)面的紅外LED，計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)；由光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)和光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)組合得到完整的光點(diǎn)坐標(biāo)。步驟S104、根據(jù)計(jì)算得到的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程。其中，可利用運(yùn)動(dòng)傳感器12檢測(cè)高爾夫球桿10的運(yùn)動(dòng)，利用設(shè)置在球座20底部和側(cè)面的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)球桿頭的底部和側(cè)面所帶的紅外LEDll作為擊球判斷，或利用設(shè)置在球桿頭底部和側(cè)面的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)球座20的底部和側(cè)面所帯的紅外LEDll作為擊球判斷，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)運(yùn)算成坐標(biāo)和判斷指令，再通過無線或有線方式發(fā)送到游戲主機(jī)30控制高爾夫游戲的進(jìn)程。上述虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，由于取消了實(shí)體高爾夫球，可以不用擊打高爾夫球而安全的實(shí)現(xiàn)游戲互動(dòng)，消除了安全隱患，同時(shí)保證了高爾夫動(dòng)作的檢測(cè)參數(shù)不會(huì)遺漏，保證了家庭中高爾夫游戲的安全進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)上述虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)方法，本發(fā)明還提供了ー種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿10,包括桿部和球桿頭；內(nèi)部原理如圖3所不,在球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少一個(gè)紅外LED11，以便于檢測(cè)球桿頭經(jīng)過時(shí)的軌跡和姿態(tài)；在球桿頭內(nèi)設(shè)置有運(yùn)動(dòng)傳感器12、數(shù)據(jù)處理模塊13和第一通訊模塊14。其中，上述運(yùn)動(dòng)傳感器12用于檢測(cè)球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊13用于計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)，并根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和由球座20發(fā)送的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到球座20上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度；第一通訊模塊14，用于完成球桿10與球座20及虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主機(jī)30之間數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)選為無線數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選地，上述球桿10中的運(yùn)動(dòng)傳感器12為三維加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器中的一種或多種。具體地，在上述球桿頭部安裝有三維加速度傳感器、三維陀螺儀、三維地磁傳感器中的一個(gè)或多個(gè)，一種或多種構(gòu)成的感測(cè)單元、運(yùn)算單元、存儲(chǔ)單元、通訊單元、按鍵和電源。上述球桿頭內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感器12檢測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，計(jì)算后得到坐標(biāo)，通過設(shè)定虛擬球桿擊球面相對(duì)于前面檢測(cè)到的坐標(biāo)的偏移量得到球面坐標(biāo)，進(jìn)一步得到各號(hào)球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、擊球面姿態(tài)角以及時(shí)間戳。進(jìn)一步地，在上述球桿10的桿部設(shè)置有各種功能按鍵，例如游戲開始按鍵、球桿型號(hào)選擇按鍵等，以便于對(duì)游戲進(jìn)行操控。其中，可以通過球桿型號(hào)選擇按鍵改變工作模式，實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)球桿不同虛擬擊球面的改變。上述實(shí)施例中，可通過設(shè)定不同的球桿10對(duì)應(yīng)不同的球桿頭的外形，保存在存儲(chǔ)器中，球桿頭的外形的判斷采用檢測(cè)到的三維坐標(biāo)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，然后相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的球桿頭的外形的坐標(biāo)偏移組構(gòu)成了球桿頭的外形坐標(biāo)。虛擬球也同樣以球座為基準(zhǔn)，向上一頂?shù)钠屏孔鳛榍虻闹行奈?，以中心位為基點(diǎn)的球體大小就作為虛擬球的位置和邊緣，球桿頭和球的虛擬位置坐標(biāo)通過無線方式發(fā)送到對(duì)方其中一方，通過虛擬尺寸匹配計(jì)算可以判斷出虛擬擊球點(diǎn)。更進(jìn)一步地，在上述球桿10上設(shè)置有振動(dòng)馬達(dá)，該振動(dòng)馬達(dá)可在球桿10的球桿頭到達(dá)虛擬球邊沿時(shí)發(fā)出振動(dòng)，以模擬擊球效果，使得玩家體驗(yàn)更加真實(shí)。為實(shí)現(xiàn)上述虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)方法，本發(fā)明還提供了一種與前述的球桿10配合使用的球座20，包括球座體；其內(nèi)部原理如圖3所示，在球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有紅外LED檢測(cè)單元21，用于感測(cè)球桿頭上的紅外LEDll光點(diǎn)，以得到球桿頭經(jīng)過球座20上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，該紅外LED檢測(cè)單元21可以是攝像頭或MEMS掃描鏡；球座體內(nèi)還設(shè)置有第二通訊模塊22，用于將紅外LED檢測(cè)單元21檢測(cè)到的數(shù)據(jù)以有線或無線的形式發(fā)送給球桿10，由球桿10上的第一通訊模塊14接收?？梢岳斫?，在上述球座體上，除了設(shè)置有上述紅外LED檢測(cè)單元21外，還設(shè)置有運(yùn)算單元、存儲(chǔ)器、通訊單元、存儲(chǔ)器及電源等部件，在此省略描述。在另一實(shí)施例中，提供了一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿10，如圖4所示，包括桿部和球桿頭；球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有用于感測(cè)球座20上的紅外LED光點(diǎn)、以得到球桿頭經(jīng)過球座20上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳的紅外LED檢測(cè)單元，紅外LED檢測(cè)單元為攝像頭或MEMS掃描鏡。球桿頭內(nèi)設(shè)置有:用于檢測(cè)球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器；用于計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，并根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到球座20上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度的數(shù)據(jù)處理模塊；用于完成與虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝煌ㄓ嵞K。相應(yīng)地，如圖4所示，在將紅外LED檢測(cè)單元設(shè)置到球桿頭上去后，本發(fā)明還提供了ー種與上述球桿相適配的球座，包括球座體，在球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少ー個(gè)紅外LED光點(diǎn)。由球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元(攝像頭或MEMS掃描鏡)感測(cè)球座20上的紅外LED，得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡，并由球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元(攝像頭或MEMS掃描鏡)感測(cè)球座20上的紅外LED,得到球桿頭經(jīng)過球座20上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳。這樣由攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)到的數(shù)據(jù)可直接由球桿的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，省去了球座與球桿之間的通訊，使得整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)更快，成本也更低。本發(fā)明還提供了一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，如圖2、圖3和圖4所示，包括主機(jī)30，還包括前述球桿10和前述球座20。其中，主機(jī)30包括:用于與球桿10進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的第三通訊模塊31 ;用于根據(jù)球桿10發(fā)送的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程的游戲進(jìn)程控制模塊32。游戲時(shí)，球桿10中的運(yùn)動(dòng)傳感器12 (三維加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器等等)將檢測(cè)到球桿10運(yùn)動(dòng)，并將感測(cè)數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理模塊13進(jìn)行運(yùn)算，這里以上電時(shí)球桿頭的位置作為球桿頭的基準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中計(jì)算得到以基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)，也可以將停止位作為基準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中計(jì)算得到相對(duì)坐標(biāo)，進(jìn)ー步得到運(yùn)動(dòng)軌跡。球座20上的攝像頭分別檢測(cè)到球桿10的紅外LEDll在攝像頭內(nèi)部形成的光點(diǎn)在其整個(gè)成像面所劃分的坐標(biāo)區(qū)域，得到ー個(gè)平面坐標(biāo)，兩個(gè)攝像頭組合成完整三維坐標(biāo)(X，Y，Z)以及球桿10過虛擬球邊沿時(shí)的時(shí)間戳，球座20上的第二通訊模塊22將坐標(biāo)及時(shí)間戳發(fā)送給球桿10上的第一通訊模塊14，第一通訊模塊14將數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理模塊13，結(jié)合球桿10的運(yùn)動(dòng)軌跡和時(shí)間戳，通過運(yùn)算得到虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、角度、加速度等參數(shù)，并通過第一通訊模塊14將參數(shù)發(fā)送給游戲主機(jī)30，控制游戲主機(jī)30內(nèi)部的游戲進(jìn)程。綜上，本發(fā)明設(shè)置虛擬的高爾夫球(簡(jiǎn)稱虛擬球)，檢測(cè)并計(jì)算球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，再計(jì)算得到球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度，井根據(jù)擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程，這樣可以避免使用實(shí)體的高爾夫球，實(shí)現(xiàn)安全的游戲互動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)； 檢測(cè)并計(jì)算得到所述球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)、所述球桿頭或所述球座上的紅外LED光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳； 根據(jù)所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度； 根據(jù)所述擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)具體為: 由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)； 以上電時(shí)所述球桿頭的位置或所述球桿頭停止的位置作為所述球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算得出所述球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)具體為: 由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；由所述球座上的紅外LED檢測(cè)單元 感測(cè)所述球桿頭的紅外LED、或者由所述球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球座的紅外LED，得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡； 再將所述運(yùn)動(dòng)軌跡與所述運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)相融合，得到融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)； 以上電時(shí)所述球桿頭的位置或所述球桿頭停止的位置作為所述球桿頭的基準(zhǔn)位置，根據(jù)所述融合后的精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出所述球桿頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，從而得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述檢測(cè)并計(jì)算得到所述球桿頭經(jīng)過所述球座上虛擬球邊緣時(shí)的時(shí)間戳具體為: 由所述球座上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球桿頭的紅外LED、或者由所述球桿頭上的紅外LED檢測(cè)單元感測(cè)所述球座的紅外LED,得到所述球桿頭經(jīng)過所述球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和所述光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度具體為: 將所述光點(diǎn)坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)、及所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角相對(duì)比，計(jì)算出擊球點(diǎn)位置； 將所述時(shí)間戳與所述球桿頭相同時(shí)間戳的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)相對(duì)應(yīng)，計(jì)算出所述球桿頭的擊球角度和力度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和所述球桿頭時(shí)間戳的計(jì)算過程為: 由所述球桿頭上的運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)球桿頭的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)； 設(shè)定虛擬擊球面相對(duì)應(yīng)所述運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的偏移量；計(jì)算得到所述球桿頭的虛擬擊球面運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬擊球面姿態(tài)角和所述球桿頭的時(shí)間戳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述光點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算過程為: 由設(shè)置在所述球座底部的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球桿頭底部的紅外LED、或者由設(shè)置在所述球桿頭底部的攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球座底部的紅外LED，計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)； 由設(shè)置在所述球座側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球桿頭側(cè)面的紅外LED、或者由設(shè)置在所述球桿頭側(cè)面的垂直攝像頭或MEMS掃描鏡檢測(cè)所述球座側(cè)面的紅外LED，計(jì)算得到光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)； 由所述光點(diǎn)(X，Y)軸坐標(biāo)和所述光點(diǎn)(X，Z)軸坐標(biāo)得到完整的光點(diǎn)坐標(biāo)。
8.一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿，包括桿部和球桿頭，其特征在于，所述球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少ー個(gè)紅外LED ;所述球桿頭內(nèi)設(shè)置有: 用于檢測(cè)所述球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器； 用于計(jì)算得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)，并根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和由球座發(fā)送的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度的數(shù)據(jù)處理模塊；用于完成與球座及虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝煌ㄓ嵞K。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的球桿 ，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)傳感器為三維加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器中的ー種或多種。
10.一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的球桿，包括桿部和球桿頭，其特征在干，所述球桿頭的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有用于感測(cè)球座上的紅外LED光點(diǎn)、以得到球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳的紅外LED檢測(cè)單元，所述紅外LED檢測(cè)單元為攝像頭或MEMS掃描鏡；所述球桿頭內(nèi)設(shè)置有: 用于檢測(cè)所述球桿頭運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)傳感器； 用于計(jì)算得到所述球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，井根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)、光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳,計(jì)算得到所述球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度的數(shù)據(jù)處理模塊； 用于完成與虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝煌ㄓ嵞K。
11.一種與權(quán)利要求8所述的球桿配合使用的球座,包括球座體,其特征在于,所述球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有用于感測(cè)所述紅外LED光點(diǎn)、以得到球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)的光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳的紅外LED檢測(cè)單元,所述紅外LED檢測(cè)單元為攝像頭或MEMS掃描鏡； 所述球座體內(nèi)還設(shè)置有用于將所述紅外LED檢測(cè)單元檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述球桿的第二通訊模塊。
12.一種與權(quán)利要求8所述的球桿配合使用的球座,包括球座體，其特征在于，所述球座體的底部和兩側(cè)分別設(shè)置有至少ー個(gè)紅外LED光點(diǎn)。
13.一種虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括主機(jī)，其特征在干，還包括如權(quán)利要求8所述的球桿和如權(quán)利要求11所述的球座；或者，還包括如權(quán)利要求10所述的球桿和如權(quán)利要求12所述的球座。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)包括: 用于與所述球桿進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的第三通訊模塊； 用于根據(jù)所述球桿發(fā)送的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程的游戲進(jìn)程控制 模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)及其球桿和球座，其中虛擬高爾夫球運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)；檢測(cè)并計(jì)算得到球桿頭經(jīng)過球座上虛擬球邊緣時(shí)、球桿頭或球座的紅外LED光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳；根據(jù)球桿頭的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)和光點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)間戳，計(jì)算得到球座上的虛擬球被擊打時(shí)的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度；根據(jù)擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程。本發(fā)明通過設(shè)置虛擬的高爾夫球，根據(jù)計(jì)算出的擊球點(diǎn)、擊球角度和加速度控制高爾夫球游戲進(jìn)程，這樣可以避免使用實(shí)體的高爾夫球，實(shí)現(xiàn)安全的游戲互動(dòng)。
文檔編號(hào)A63B69/36GK103083886SQ201310039100
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
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