專(zhuān)利名稱(chēng)：具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的信息處理裝置，特別是例如對(duì)用頻閃儀照射的目標(biāo)物體的影像信號(hào)進(jìn)行處理的信息處理裝置。進(jìn)而，本發(fā)明涉及一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的游戲機(jī)等娛樂(lè)裝置。進(jìn)而，本發(fā)明涉及一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的人機(jī)接口系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的申請(qǐng)人在專(zhuān)利文獻(xiàn)1等文獻(xiàn)中提出了一種利用壓電式蜂鳴器檢測(cè)球棒或球拍在真實(shí)空間中的加速度變化用作游戲輸入的體感游戲裝置。這種體感游戲裝置中，當(dāng)加速度變化大于或等于預(yù)定大小后，就判斷為玩游戲的人在真實(shí)空間中操作(揮動(dòng))了目標(biāo)物體(在上述例中是球棒或球拍)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-104636號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2002-231489號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)平7-141101號(hào)公報(bào)但是，根據(jù)游戲種類(lèi)，有時(shí)候不僅需要知道是否操作了目標(biāo)物體，即是否賦予目標(biāo)物體加速度，還需要知道操作的位置、速度、甚至方位信息。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的輸入裝置中滿(mǎn)足不了這樣的要求。
另一方面，如果用例如專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)的頻閃儀拍攝目標(biāo)物體的話(huà)，通過(guò)分析所得的影像信號(hào)，就能夠像上述那樣掌握目標(biāo)物體的位置或速度。但是，該專(zhuān)利文獻(xiàn)2只是公開(kāi)了頻閃儀，根據(jù)該專(zhuān)利文獻(xiàn)2無(wú)法知道怎樣使用該頻閃儀來(lái)拍攝目標(biāo)物體，也無(wú)法知道對(duì)拍攝得到的影像信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的具體方法。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了從拍攝到的影像信號(hào)中提取目標(biāo)物體、求出該目標(biāo)物體的位置、把該位置信息用作游戲裝置或計(jì)算機(jī)的輸入的方法；但是這個(gè)方法雖然在特定的使用環(huán)境中運(yùn)作良好，而在使用游戲機(jī)的一般家庭的室內(nèi)環(huán)境中要獲得正確的位置信息卻相當(dāng)困難。原因在于，室內(nèi)的照明、窗、顏色紛雜的物體、玩游戲的人之外的活動(dòng)體的存在，都會(huì)成為噪音和外部干擾而影響檢測(cè)精度。為了抑制這樣的噪音和外部干擾的影響而正確地檢測(cè)物體位置，需要高速的計(jì)算機(jī)，這對(duì)于處理器的處理能力有限的低成本的信息處理裝置來(lái)說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供能夠使用頻閃儀向計(jì)算機(jī)或游戲機(jī)實(shí)時(shí)地提供輸入的新型信息處理裝置、娛樂(lè)裝置、以及人機(jī)接口系統(tǒng)。
本發(fā)明是一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的信息處理裝置，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在頻閃儀的發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的各個(gè)差值計(jì)算出目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式的信息的一部分或全部；以及第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的信息進(jìn)行信息處理。
上述第1裝置也可以包含判斷信息是否符合預(yù)定條件的判斷裝置。
在某實(shí)施方式中，該第1裝置包含有效輸入檢測(cè)裝置，用來(lái)基于判斷裝置的判斷結(jié)果從信息中只檢測(cè)出有效信息，并作為進(jìn)行了有效的輸入傳輸給第2裝置。
另外，第1裝置包含距離計(jì)算裝置，根據(jù)表示目標(biāo)物體大小的信息計(jì)算出目標(biāo)物體和攝像裝置的距離。
進(jìn)一步，第1裝置包含對(duì)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的差值所得的信息進(jìn)行分析，從而提取目標(biāo)物體的形狀的分析裝置，以及根據(jù)形狀計(jì)算出目標(biāo)物體和攝像裝置的角度的角度計(jì)算裝置。
上述分析裝置中的分析是提取目標(biāo)物體中的預(yù)定的2點(diǎn)，角度計(jì)算裝置中的角度計(jì)算是計(jì)算連結(jié)預(yù)定2點(diǎn)的線(xiàn)段與預(yù)定的坐標(biāo)軸之間的角度。
實(shí)施方式中，頻閃儀的發(fā)光時(shí)間間隔可以自由設(shè)定。
另外，頻閃儀的發(fā)光期間的長(zhǎng)度及不發(fā)光期間的長(zhǎng)度可以自由設(shè)定。
進(jìn)一步，攝像裝置的曝光期間可以自由設(shè)定。
在某實(shí)施方式中，頻閃儀的目標(biāo)物體包含反射體。
另外，頻閃儀包含輸出特定波長(zhǎng)區(qū)域的光的光源，攝像裝置只響應(yīng)特定的波長(zhǎng)區(qū)域。
這種情況下，攝像裝置包含只使特定波長(zhǎng)區(qū)域的光透過(guò)的濾波器、以及對(duì)用透過(guò)濾波器的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
在另一實(shí)施方式中，攝像裝置包含只對(duì)用特定波長(zhǎng)區(qū)域的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
上述第1裝置和第2裝置也可以是由單個(gè)或多個(gè)處理器所處理的進(jìn)程。
而且，該第2裝置所進(jìn)行的信息處理是游戲之類(lèi)的娛樂(lè)處理。
依照本發(fā)明做成的人機(jī)接口是具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的人機(jī)接口系統(tǒng)，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在頻閃儀發(fā)光期間和不發(fā)光期間拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的各個(gè)差值計(jì)算出目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式的信息的一部分或全部；以及第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的信息進(jìn)行信息處理。
本發(fā)明中，頻閃儀(42，52實(shí)施方式中相應(yīng)元素或組件的參照符號(hào)。下同。)照亮目標(biāo)物體(14，94，112)，由此提高攝像結(jié)果中目標(biāo)物體跟非目標(biāo)物體的對(duì)比度，易于檢測(cè)目標(biāo)物體。另外，第1裝置(52，S59，S129，圖35S61，圖22，圖25，圖33)計(jì)算出多個(gè)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的差值，由此抑制移動(dòng)的目標(biāo)物體之外的靜止圖像或固定光源等的噪聲成分的影響，通過(guò)簡(jiǎn)單的信息處理即可正確地檢測(cè)出目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式?；谶@樣計(jì)算出來(lái)的信息，第2裝置(52，S63)執(zhí)行預(yù)定的信息處理。
而且，通過(guò)將計(jì)算出這些信息的信息處理跟應(yīng)用端的信息處理分離開(kāi)，應(yīng)用端的信息處理變得簡(jiǎn)單，另外，在用別的處理替換應(yīng)用端的信息處理時(shí)，與目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式的計(jì)算相關(guān)的處理無(wú)需改變即可使用。
使用判斷裝置時(shí)，判斷裝置(52，S61，圖22，圖25，圖33)判斷目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式等是否符合預(yù)定條件，應(yīng)用端的信息處理參照判斷結(jié)果，如果不滿(mǎn)足預(yù)定條件就不接受計(jì)算出來(lái)的信息，由此應(yīng)用處理變得簡(jiǎn)單。
具體地，第1裝置所含的有效輸入檢測(cè)裝置(52，圖22，圖25，圖33)基于判斷裝置的判斷結(jié)果進(jìn)行信息的取舍選擇，只把用戶(hù)的有效輸入傳送給應(yīng)用端的信息處理。因此，應(yīng)用處理變得簡(jiǎn)單。
使用距離計(jì)算裝置時(shí)，第1裝置所含的距離計(jì)算裝置(52，S111，S113)根據(jù)攝像結(jié)果計(jì)算出目標(biāo)物體的大小，再根據(jù)計(jì)算出的大小信息計(jì)算出目標(biāo)物體和攝像裝置之間的距離。由此，能夠從2維攝像結(jié)果中求出目標(biāo)物體在3維空間中的位置、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式。
第1裝置包含分析裝置(52，圖24S159-S167)及角度計(jì)算裝置(52，S169)時(shí)，根據(jù)攝像結(jié)果分析目標(biāo)物體的形狀，由此能夠求出作為攝像結(jié)果投影在2維圖像上的目標(biāo)物體與攝像裝置之間所成的角度。
該分析裝置提取目標(biāo)物體中的預(yù)定的2點(diǎn)進(jìn)行分析(S166)，角度計(jì)算裝置中的角度計(jì)算則是計(jì)算連結(jié)預(yù)定2點(diǎn)的線(xiàn)段與預(yù)定的坐標(biāo)軸所成的角度(S169)。
例如，如實(shí)施方式的圖6所示，處理器通過(guò)控制紅外發(fā)光二極管的亮/滅，能夠做到只以必要的時(shí)間間隔以及必要的時(shí)序使頻閃光源發(fā)光、進(jìn)行在攝像裝置的曝光，以降低功耗。
目標(biāo)物體如果包含反射體(50，50A，100，116)，就會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化目標(biāo)物體和其它圖像的對(duì)比，因此能夠以廉價(jià)的結(jié)構(gòu)提高檢測(cè)精度。
在響應(yīng)特定波長(zhǎng)時(shí)，頻閃儀包含輸出特定波長(zhǎng)范圍光的光源(例如紅外發(fā)光二極管42)，攝像裝置通過(guò)使用例如紅外濾波器只響應(yīng)特定的波長(zhǎng)范圍。因此，把要檢測(cè)的目標(biāo)物體以外的移動(dòng)光源及閃爍光源(熒光燈等)的波長(zhǎng)范圍之外的光線(xiàn)作為頻閃儀的光源，攝像裝置只對(duì)該波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)做出響應(yīng)，由此能夠去除那些噪聲光源。
實(shí)施方式中，第1裝置及第2裝置分別是由單個(gè)或多個(gè)處理器(處理52和/或S63的處理器)所處理的進(jìn)程。這樣，通過(guò)把第1及第2裝置做成進(jìn)程，當(dāng)作處理器的軟件而處理，就能構(gòu)造廉價(jià)而且高自由度的系統(tǒng)。不過(guò)，最好是將第1裝置及第2裝置雙方的進(jìn)程交由單一處理器執(zhí)行。
另外，當(dāng)?shù)?裝置所進(jìn)行的信息處理是游戲之類(lèi)的娛樂(lè)處理時(shí)，就是娛樂(lè)裝置。
也可以將本發(fā)明的人機(jī)接口用作個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、游戲設(shè)備、教育設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等的人機(jī)接口，構(gòu)造廉價(jià)而高精度的輸入系統(tǒng)。
根據(jù)這些發(fā)明，對(duì)用頻閃儀照射的目標(biāo)物體的攝像結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化分析，能夠把目標(biāo)物體的位置、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式等信息用作向個(gè)人計(jì)算機(jī)或電視游戲機(jī)等信息處理裝置的輸入處理。
另外，由于以簡(jiǎn)單的信息處理即可抑制噪音和外部干擾的影響進(jìn)行高精度的檢測(cè)，因此在處理器性能受到成本、允許功耗等條件限制的系統(tǒng)中也能夠很容易地實(shí)現(xiàn)。
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施的方式，以進(jìn)一步明確本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是表示使用頻閃儀所拍攝的頻閃影像的一個(gè)例子的圖解圖。
圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的圖解圖。
圖3是表示圖2的實(shí)施方式中的攝像元件的一個(gè)例子的圖解圖。
圖4是表示圖2的實(shí)施方式中的高爾夫球桿型輸入裝置的一個(gè)例子的圖解圖。
圖5是表示圖2的實(shí)施方式的方框圖。
圖6是表示圖5的實(shí)施方式中從圖像傳感器獲取像素?cái)?shù)據(jù)輸入游戲處理器的結(jié)構(gòu)及LED驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖7是表示圖6的實(shí)施方式的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖8是將圖7的一部分放大表示的時(shí)序圖。
圖9是表示圖2的實(shí)施方式的狀態(tài)至狀態(tài)遷移的圖解圖。
圖10是表示圖2的實(shí)施方式的整體動(dòng)作的流程圖。
圖11是表示圖10的實(shí)施方式的初始化處理的一個(gè)例子即傳感器初始化設(shè)定處理動(dòng)作的流程圖。
圖12是表示圖11的命令發(fā)送處理動(dòng)作的流程圖。
圖13是表示圖11的寄存器設(shè)定處理動(dòng)作的流程圖。
圖14是表示圖13所示的寄存器設(shè)定處理動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖15是表示圖2的實(shí)施方式中游戲處理器的動(dòng)作的流程圖。
圖16是表示圖15的實(shí)施方式中頻閃儀的攝像動(dòng)作的流程圖。
圖17是表示圖15的實(shí)施方式中像素?cái)?shù)據(jù)取得處理動(dòng)作的流程圖。
圖18是表示圖15的實(shí)施方式中顯著點(diǎn)提取處理動(dòng)作的流程圖。
圖19是表示實(shí)施方式中采用差分?jǐn)?shù)據(jù)的原理的圖解圖。
圖20是表示圖15的實(shí)施方式中速度矢量計(jì)算處理動(dòng)作的流程圖。
圖21是表示圖20的速度矢量計(jì)算動(dòng)作中各坐標(biāo)位置的圖解圖。
圖22是表示圖15的實(shí)施方式中判斷處理動(dòng)作的流程圖。
表示高爾夫游戲系統(tǒng)中使用的高爾夫球桿型輸入裝置的變形例的圖解圖。
圖24是表示圖15的實(shí)施方式中使用了圖23的高爾夫球桿型輸入裝置時(shí)的顯著點(diǎn)提取處理動(dòng)作的流程圖。
圖25是表示圖15的實(shí)施方式中使用了圖23的高爾夫球桿型輸入裝置的判斷處理動(dòng)作的流程圖。
圖26是表示圖25的判斷處理動(dòng)作中的角度的圖解圖。
圖27是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的圖解圖。
圖28是表示圖27所示的球型輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、圖27的線(xiàn)條XXVIII-XXVIII的剖視圖解圖。
圖29是表示圖27的實(shí)施方式中的電視監(jiān)控器上顯示的一個(gè)游戲畫(huà)面的例子的圖解圖。
圖30是表示圖27的實(shí)施方式中的電視監(jiān)控器上顯示的一個(gè)記分表的例子的圖解圖。
圖31是表示圖27的實(shí)施方式的方框圖。
圖32是表示圖27的實(shí)施方式的整體動(dòng)作的流程圖。
圖33是表示圖27的保齡球系統(tǒng)在圖15的實(shí)施方式中的判斷處理動(dòng)作的流程圖。
圖34是表示手套型輸入裝置的一個(gè)例子的圖解圖。
圖35是表示使用了圖34的手套型輸入裝置時(shí)圖15的實(shí)施方式中所示的活動(dòng)檢測(cè)處理動(dòng)作的流程圖。
圖36是表示圖15的實(shí)施方式中像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組取得處理動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D2，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式即高爾夫游戲系統(tǒng)10包含游戲機(jī)12和高爾夫球桿型輸入裝置14，玩游戲的人在游戲機(jī)12上揮動(dòng)該高爾夫球桿型輸入裝置14。此外，游戲機(jī)12通過(guò)例如AC適配器(無(wú)圖示)或電池等直流電源驅(qū)動(dòng)。游戲機(jī)12進(jìn)而通過(guò)AV電纜16連接到電視監(jiān)控器(無(wú)圖示)的AV端子(無(wú)圖示)。
游戲機(jī)12另外還包含外殼18，該外殼18上設(shè)置了電源開(kāi)關(guān)20，同時(shí)也設(shè)置了方向按鈕22及確定鍵24和取消鍵26。方向按鈕22包括4個(gè)方向(上下左右)的單獨(dú)按鈕，例如在電視監(jiān)控器顯示畫(huà)面上選擇菜單或游戲模式時(shí)，用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)。確定鍵24用于確定向游戲機(jī)12的輸入。而取消鍵26則用于取消向游戲機(jī)12的輸入。
在游戲機(jī)12的外殼16的內(nèi)部，存放了圖3中詳細(xì)表示的攝像單元28。該攝像單元28包含通過(guò)例如塑料成型所形成的單元座30，該單元座30內(nèi)安裝了支承筒32。支承筒32的頂面上形成有內(nèi)側(cè)呈倒圓錐形的喇叭狀開(kāi)口34，該開(kāi)口34的下方的筒狀部的內(nèi)部，設(shè)置了包含都是通過(guò)例如透明塑料的成型所形成的凹透鏡36和凸透鏡38的光學(xué)系統(tǒng)，凸透鏡38的下方固定有用作攝像元件的圖像傳感器40。因此，圖像傳感器40能夠拍攝相應(yīng)于從開(kāi)口34穿過(guò)透鏡36和38射入的光所成的影像。
圖像傳感器40是低分辨率的CMOS圖像傳感器(例如32×32像素灰度比例)。然而，該圖像傳感器40可以具有更高像素?cái)?shù)，可以使用CCD等別的元件。
另外，單元座30上安裝了出射光方向都是朝向上方的多個(gè)(本實(shí)施方式中是4個(gè))紅外發(fā)光二極管42。借助于該紅外發(fā)光二極管42，攝像單元28上方如圖3所示的線(xiàn)44a和44b所決定的范圍被紅外線(xiàn)照射。另外，單元座30的上方安裝了紅外濾波器(只讓紅外線(xiàn)透過(guò)的濾波器)以覆蓋上述開(kāi)口34。而且，紅外發(fā)光二極管42如后所述那樣，反復(fù)地連續(xù)亮/滅，因此具有紅外頻閃儀功能。不過(guò)，所謂的“頻閃儀(strobescope)”是對(duì)運(yùn)動(dòng)體進(jìn)行間歇性照射的裝置的總稱(chēng)。因而，上述圖像傳感器40所拍攝的是線(xiàn)44a和44b所示的拍攝范圍中的移動(dòng)物體，本實(shí)施方式中拍攝設(shè)置在高爾夫球桿型輸入裝置14上的反射體50(參照?qǐng)D4)。
高爾夫球桿型輸入裝置14的整體是通過(guò)例如塑料成型所形成，如圖4所示，包含球桿柄46和安裝在其頂部的球桿頭48，球桿頭48的底面上設(shè)置了例如由回射(retroreflection)片構(gòu)成的圓形反射體50。因此，如圖2所示，如果玩游戲的人手持該輸入裝置14的球桿柄46，像平常打高爾夫一樣，在游戲機(jī)12的上方揮動(dòng)的話(huà)，頭部48底面的反射體50所反射的光就被圖像傳感器40拍攝下來(lái)。這時(shí)，由于紅外發(fā)光二極管42如上述那樣間歇性地發(fā)射出紅外線(xiàn)，結(jié)果是如圖3所示那樣，反射體50被間歇性地拍攝下來(lái)。在本實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)10中，如后面所述，通過(guò)處理這種反射體的頻閃影像，計(jì)算出速度等用作游戲機(jī)12的輸入。
參照?qǐng)D5，球桿型輸入裝置14如上述那樣被紅外發(fā)光二極管42所發(fā)出的光照射，該紅外線(xiàn)又被反射體50反射。來(lái)自該反射體50的反射光通過(guò)圖像傳感器40拍攝下來(lái)，從而，從圖像傳感器40輸出反射體50的影像信號(hào)。從圖像傳感器40輸出的該模擬影像信號(hào)通過(guò)游戲處理器52中內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器(無(wú)圖示)變換成數(shù)字化數(shù)據(jù)。
此外，為了進(jìn)行上述的頻閃攝像，游戲處理器52間歇性地開(kāi)關(guān)紅外發(fā)光二極管42。
可以使用任意類(lèi)型的處理器作為這種游戲處理器52，但本實(shí)施方式中，使用的是本發(fā)明申請(qǐng)人所開(kāi)發(fā)并且已經(jīng)提出了專(zhuān)利申請(qǐng)的高速處理器。在例如特開(kāi)平10-307790號(hào)公報(bào)[G06F13/36，15/78]以及與此相對(duì)應(yīng)的美國(guó)專(zhuān)利第6,070,205號(hào)中詳細(xì)說(shuō)明了該高速處理器。
雖然沒(méi)有圖示，游戲處理器52在包含運(yùn)算處理器、圖形處理器、音聲處理器及DMA處理器等各種處理器的同時(shí)，還包含輸入輸出控制電路，用來(lái)接收獲取模擬信號(hào)時(shí)所使用的上述A/D轉(zhuǎn)換器、鍵操作信號(hào)、紅外線(xiàn)信號(hào)這樣的輸入信號(hào)，并向外部設(shè)備提供輸出信號(hào)。因此，來(lái)自操作鍵22-26的輸入信號(hào)經(jīng)由該輸入輸出控制電路，提供給運(yùn)算處理器。運(yùn)算處理器對(duì)應(yīng)該輸入信號(hào)執(zhí)行必要的運(yùn)算，將其結(jié)果傳給圖形處理器等。由此，圖形處理器或音聲處理器執(zhí)行與該運(yùn)算結(jié)果相應(yīng)的圖像處理和音聲處理。
圖中雖然沒(méi)有表示出來(lái)，處理器52中設(shè)置了內(nèi)部存儲(chǔ)器，該內(nèi)部存儲(chǔ)器包含ROM或RAM(SRAM和/或DRAM)。RAM用作臨時(shí)存儲(chǔ)器、工作存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器或者寄存器區(qū)(臨時(shí)數(shù)據(jù)區(qū))及標(biāo)志區(qū)。此外，ROM54通過(guò)外部總線(xiàn)連接到處理器52。該ROM54中預(yù)置了后面將要說(shuō)明的游戲程序。
處理器52對(duì)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器輸入的來(lái)自圖像傳感器40的數(shù)字影像信號(hào)進(jìn)行處理，檢測(cè)出高爾夫球桿型輸入裝置14的動(dòng)作；同時(shí)，根據(jù)來(lái)自操作鍵22-26的輸入信號(hào)執(zhí)行運(yùn)算、圖形處理、音聲處理等，輸出視頻信號(hào)和音頻信號(hào)。視頻信號(hào)是用來(lái)顯示出游戲畫(huà)面的圖像信號(hào)，音頻信號(hào)是游戲音樂(lè)或效果音的信號(hào)，由此，游戲畫(huà)面在電視監(jiān)控器(無(wú)圖示)上顯示出來(lái)，必要的聲音(效果音、游戲音樂(lè))則從其揚(yáng)聲器輸出。
這里，參照?qǐng)D6-圖8，詳細(xì)說(shuō)明從CMOS圖像傳感器40獲取像素?cái)?shù)據(jù)提供給游戲處理器52的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，由于實(shí)施方式中的CMOS圖像傳感器40將像素信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出，所以該像素信號(hào)被輸入到游戲處理器52的模擬輸入端口。在該游戲處理器52內(nèi)，模擬輸入端口連接到A/D轉(zhuǎn)換器(無(wú)圖示)，由此，游戲處理器52從A/D轉(zhuǎn)換器獲取已被變換成數(shù)字化數(shù)據(jù)的像素信號(hào)(像素?cái)?shù)據(jù))。
上述模擬像素信號(hào)的中點(diǎn)由CMOS圖像傳感器40的基準(zhǔn)電壓端子Vref所提供的基準(zhǔn)電壓決定。為此，本實(shí)施方式中，設(shè)置了例如與圖像傳感器40相連的電阻分壓電路構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路56，從該電路56不斷地向基準(zhǔn)電壓端子Vref提供大小恒定的基準(zhǔn)電壓。
控制CMOS圖像傳感器40的各數(shù)字信號(hào)輸入到游戲處理器52的I/O端口，或者由此輸出。該I/O端口是輸入/輸出分別可控的數(shù)字化端口，在該游戲處理器52內(nèi)連接到輸入輸出控制電路(無(wú)圖示)。
具體地說(shuō)，游戲處理器52的輸出端口輸出使圖像傳感器40復(fù)位的復(fù)位信號(hào)，提供給圖像傳感器40。另外，從圖像傳感器40輸出像素?cái)?shù)據(jù)頻閃信號(hào)和幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)，這些信號(hào)被提供給游戲處理器52的輸入端口。像素?cái)?shù)據(jù)頻閃信號(hào)是用來(lái)讀取上述的各像素信號(hào)的如圖7(b)所示的頻閃信號(hào)。幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)是表示圖像傳感器40的狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)，如圖7(a)所示那樣，規(guī)定了該圖像傳感器的曝光期間。即，幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)的圖7(a)所示的低電平表示曝光期間，圖7(a)所示的高電平表示非曝光期間。
另外，游戲處理器52將CMOS圖像傳感器40內(nèi)的控制寄存器(無(wú)圖示)中設(shè)定的命令(或命令+數(shù)據(jù))作為寄存器數(shù)據(jù)從I/O端口輸出，同時(shí)輸出例如重復(fù)高電平和低電平的寄存器設(shè)定時(shí)鐘，把它們提供給圖像傳感器40。
此外，本實(shí)施方式中，使用如圖6所示那樣相互并聯(lián)的4個(gè)紅外發(fā)光二極管42a、42b、42c和42d作為紅外發(fā)光二極管42使用。這4個(gè)紅外發(fā)光二極管42a-42d如上面說(shuō)明的那樣，配置成在與圖像傳感器40的視點(diǎn)方向的相同方向上發(fā)出紅外線(xiàn)并且包圍著圖像傳感器40，以照射目標(biāo)物體(高爾夫球桿型輸入裝置14)。不過(guò)，除非需要特別區(qū)分，這些單個(gè)的紅外發(fā)光二極管42a-42d通稱(chēng)為紅外發(fā)光二極管42。通過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電路58來(lái)點(diǎn)亮或熄滅(不點(diǎn)亮)該紅外發(fā)光二極管42。LED驅(qū)動(dòng)電路58從圖像傳感器40接收上述的幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)，該標(biāo)志信號(hào)通過(guò)由電阻62及電容64所構(gòu)成的微分電路60，提供給PNP晶體管68的基極。該P(yáng)NP晶體管68上進(jìn)一步連接了上拉電阻66，該P(yáng)NP晶體管68的基極通常被上拉到高電平。然后，幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，該低電平就會(huì)經(jīng)由微分電路60輸入到基極，因此PNP晶體管68只在標(biāo)志信號(hào)為低電平的期間內(nèi)導(dǎo)通。
PNP晶體管68的發(fā)射極經(jīng)由電阻70和72接地。而發(fā)射極電阻70和72的連接點(diǎn)連接到NPN晶體管74的基極。該NPN晶體管74的集電極共同連接到各個(gè)紅外發(fā)光二極管42a-42d的正極。NPN晶體管74的發(fā)射極直接連接到另一個(gè)NPN晶體管76的基極。NPN晶體管74的集電極共同連接到各個(gè)紅外發(fā)光二極管42a-42d的負(fù)極，發(fā)射極則接地。
在這個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路58中，僅在從游戲處理器52的I/O端口輸出的LED控制信號(hào)(相當(dāng)于第2信號(hào))有效(高電平)并且圖像傳感器40輸出的幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)是低電平的期間內(nèi)，紅外發(fā)光二極管42發(fā)光。如圖7(a)所示，幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，在該低電平期間(雖然實(shí)際上存在由微分電路60的時(shí)間常量導(dǎo)致的延遲)，PNP晶體管68導(dǎo)通。因此，圖7(d)所示的LED控制信號(hào)以高電平從游戲處理器52輸出時(shí)，NPN晶體管74的基極變?yōu)榈碗娖剑摼w管68截止。晶體管68一變?yōu)榻刂梗w管74就會(huì)導(dǎo)通。因此，從電源(圖6中用白色小圓圈表示)產(chǎn)生電流流過(guò)各紅外發(fā)光二極管42a-42d及晶體管76，相應(yīng)地，如圖7(e)所示，各紅外發(fā)光二極管42a-42d發(fā)光。
實(shí)施方式的LED驅(qū)動(dòng)電路58中，像這樣，僅在圖7(d)的LED控制信號(hào)有效并且圖7(a)的幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)是低電平的期間內(nèi)，紅外發(fā)光二極管42發(fā)光；因此，紅外發(fā)光二極管42只在圖像傳感器40的曝光期間(參照?qǐng)D7(f))內(nèi)發(fā)光。因此，根據(jù)該實(shí)施方式，能夠抑制功耗浪費(fèi)。進(jìn)而，由于幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)被電容64所耦合，所以即使萬(wàn)一由于圖像傳感器40的失控導(dǎo)致該標(biāo)志信號(hào)滯留在低電平停止，晶體管68也必定會(huì)在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后截止，紅外發(fā)光二極管42也必定會(huì)在一定時(shí)間后截止。
這樣，在該實(shí)施方式中，通過(guò)改變幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)的持續(xù)期間，能夠隨意而且自由地設(shè)定或改變圖像傳感器40的曝光時(shí)間。
進(jìn)而，通過(guò)改變幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)及LED控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間或周期，能夠隨意而且自由地改變或設(shè)定紅外發(fā)光二極管42即頻閃儀的發(fā)光期間、不發(fā)光期間、發(fā)光/不發(fā)光周期等。
如前面所說(shuō)明那樣，紅外發(fā)光二極管42發(fā)出的紅外線(xiàn)照射到高爾夫球桿型輸入裝置14的反射體50時(shí)，反射體50的反射光就會(huì)使圖像傳感器40曝光。相應(yīng)地，圖像傳感器40輸出上述的像素信號(hào)。詳細(xì)說(shuō)明的話(huà)，就是CMOS圖像傳感器40在上述圖7(a)的幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)處于高電平的期間(紅外發(fā)光二極管42的不發(fā)光期間)內(nèi)，與如圖7(b)所示的像素?cái)?shù)據(jù)頻閃同步，如圖7(c)所示那樣輸出模擬像素信號(hào)。游戲處理器52中，一邊監(jiān)視幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)和像素?cái)?shù)據(jù)頻閃，一邊通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器獲取數(shù)字化像素?cái)?shù)據(jù)。
不過(guò)，如圖8(c)所示，在實(shí)施方式中以第0行、第1行、……第31行這樣的行順序輸出像素?cái)?shù)據(jù)(像素信號(hào))。如后面所說(shuō)明的那樣，各行的開(kāi)頭1個(gè)像素是啞元數(shù)據(jù)(dummy data)。
這里，參照?qǐng)D9和圖10，說(shuō)明圖2的實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)10的概略動(dòng)作。打開(kāi)圖2所示的電源開(kāi)關(guān)20即可開(kāi)始游戲，圖5所示的游戲處理器52首先在步驟S1中執(zhí)行初始化處理。具體是初始化系統(tǒng)及各個(gè)變量。
步驟S1中的初始化處理包括對(duì)圖像傳感器40內(nèi)的控制寄存器的數(shù)據(jù)設(shè)定處理，具體是按照?qǐng)D11-圖13所示的流程圖并以圖14所示的時(shí)序來(lái)執(zhí)行的。
在圖11的最初的步驟11中，游戲處理器52以命令“CONF”為設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。這個(gè)“CONF”命令是用來(lái)通知圖像傳感器40進(jìn)入從游戲處理器52發(fā)送命令這一設(shè)定模式的。然后，在接下來(lái)的步驟S13中，執(zhí)行圖12中詳細(xì)表示的命令發(fā)送處理。
在命令發(fā)送處理的最初的步驟S31中，處理器52把設(shè)定數(shù)據(jù)(在步驟S13中是命令“CONF”)設(shè)定為寄存器數(shù)據(jù)(I/O端口)，在接下來(lái)的步驟S33中把寄存器設(shè)定時(shí)鐘(I/O端口)設(shè)定為低電平。之后，在步驟S35中待機(jī)預(yù)定時(shí)間后，在步驟S37中把寄存器設(shè)定時(shí)鐘設(shè)定為高電平。然后，進(jìn)一步在步驟S39的預(yù)定待機(jī)時(shí)間過(guò)后，在步驟S41中再次把寄存器設(shè)定時(shí)鐘設(shè)定為低電平。這樣一來(lái)，如圖14所示，一邊進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的待機(jī)，一邊把寄存器設(shè)定時(shí)鐘設(shè)定為低電平、高電平然后再是低電平，由此實(shí)現(xiàn)命令(命令或命令+數(shù)據(jù))發(fā)送處理。
在步驟S15(圖11)中，設(shè)定像素模式的同時(shí)，進(jìn)行曝光時(shí)間的設(shè)定。在本實(shí)施方式的情況下，由于圖像傳感器40是如前所述那樣的例如32×32的CMOS傳感器，因此在設(shè)定地址為“0”的像素模式寄存器中，設(shè)定表示32×32像素的“0h”。在接下來(lái)的步驟S17中，游戲處理器52執(zhí)行圖13詳細(xì)表示的寄存器設(shè)定處理。
寄存器設(shè)定處理的最初的步驟S43中，處理器52設(shè)定命令“MOV”+地址作為設(shè)定數(shù)據(jù)，在接下來(lái)的步驟S45中，執(zhí)行圖12中先前說(shuō)明了的命令發(fā)送處理，把它們發(fā)送出去。接著在步驟S47中，處理器52設(shè)定命令“LD”+數(shù)據(jù)作為設(shè)定數(shù)據(jù)，在接下來(lái)的步驟S49中，執(zhí)行命令發(fā)送處理，把它們發(fā)送出去。然后，在步驟S51中，處理器52設(shè)定命令“SET”作為設(shè)定數(shù)據(jù)，在接下來(lái)的步驟S53中把它們發(fā)送出去。此外，命令“MOV”表示發(fā)送控制寄存器的地址，命令“LD”表示發(fā)送數(shù)據(jù)，命令“SET”用來(lái)把數(shù)據(jù)實(shí)際設(shè)定到那個(gè)地址中去。此外，在有多個(gè)要設(shè)定的控制寄存器的情況下，重復(fù)執(zhí)行該處理。
返回圖11，在接下來(lái)的步驟S19中，以“1”(表示曝光時(shí)間設(shè)定寄存器的低四位的地址)為設(shè)定地址，以表示最大曝光時(shí)間的“FFh”的低四位數(shù)據(jù)“Fh”作為應(yīng)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。然后，在步驟S21中執(zhí)行圖13的寄存器設(shè)定處理。同樣地，在步驟S23中，以“2”(表示曝光時(shí)間設(shè)定寄存器的高四位的地址)為設(shè)定地址，以表示最大曝光時(shí)間的“FFh”的高四位數(shù)據(jù)“Fh”作為應(yīng)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，在步驟S25中執(zhí)行寄存器設(shè)定處理。之后，在步驟S27中設(shè)定命令“RUN”來(lái)表示設(shè)定結(jié)束并且開(kāi)始向圖像傳感器40輸出數(shù)據(jù)，在步驟S29中發(fā)送。這樣一來(lái)，圖10所示的步驟S1中的初期設(shè)定動(dòng)作被執(zhí)行。不過(guò)，在圖11-圖14所示的具體例子中，可以根據(jù)所使用的圖像傳感器的規(guī)格，做適當(dāng)改變。
在圖10的步驟S1之后，游戲處理器52在步驟S2更新圖像信號(hào)，更新監(jiān)視器(無(wú)圖示)中顯示的圖像。不過(guò)，該顯示圖像的更新被逐幀(電視幀或視頻幀)執(zhí)行。
然后，游戲處理器52針對(duì)相應(yīng)狀態(tài)執(zhí)行處理。不過(guò)，最初的處理是游戲模式的選擇。在該游戲模式的選擇中，用戶(hù)或玩游戲的人在圖10的步驟S3中操作圖1所示的選擇健22，選擇是單人游戲模式還是雙人游戲模式等游戲模式，同時(shí)設(shè)定游戲難易度。
在實(shí)際的高爾夫游戲中，需要揮動(dòng)高爾夫球桿使游戲畫(huà)面中的高爾夫球滾動(dòng)，但在實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)10中，如前面所述，使用高爾夫球桿型輸入裝置14在真實(shí)空間中完成高爾夫揮桿動(dòng)作。因此，游戲處理器52在步驟S4中執(zhí)行揮桿動(dòng)作判斷處理，判斷是否進(jìn)行了揮桿動(dòng)作。然后，如果有揮桿動(dòng)作，就在步驟S5中在游戲畫(huà)面中的球飛翔或滾動(dòng)時(shí)，計(jì)算球的軌道，同時(shí)，在球停下時(shí)，在步驟S6中，作為步驟S5的軌道計(jì)算處理結(jié)果，執(zhí)行得分計(jì)算和結(jié)果判定處理。
之后，如果有視頻同步信號(hào)產(chǎn)生的中斷，就執(zhí)行步驟S2(圖10)的圖像更新。另外，步驟S7的音聲處理在發(fā)生聲音中斷時(shí)執(zhí)行，由此輸出游戲音樂(lè)或高爾夫球桿擊球聲音等效果音。
參照?qǐng)D15-圖22具體說(shuō)明這種高爾夫游戲系統(tǒng)10的整體動(dòng)作。在圖15的最初的步驟S55中，游戲處理器52進(jìn)行為檢測(cè)高爾夫球桿型輸入裝置14的移動(dòng)位置的頻閃儀拍攝。
該頻閃儀拍攝處理的詳細(xì)情況在圖16中示出。在圖16的最初的67中，游戲處理器52把內(nèi)部存儲(chǔ)器(無(wú)圖示)的適當(dāng)區(qū)域的次數(shù)寄存器(無(wú)圖示)的次數(shù)N置為“1”。在接下來(lái)的步驟S69中，游戲處理器52為進(jìn)行頻閃儀拍攝而使紅外發(fā)光二極管42發(fā)光。具體是把圖7所示的LED控制信號(hào)置成高電平。之后，在步驟S71中，執(zhí)行像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組取得處理。
在圖36的最初的步驟S301中，游戲處理器52將像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組的元素編號(hào)的X設(shè)定為“-1”，Y設(shè)定為“0”。本實(shí)施方式中的像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組是一個(gè)X＝0～31，Y＝0～31的2維數(shù)組，如上述那樣，由于輸出啞元數(shù)據(jù)作為各行的開(kāi)頭像素的數(shù)據(jù)，所以X的初始值設(shè)定為“-1”。在接下來(lái)的步驟S303中，執(zhí)行圖17所示的元素[Y][X]的像素?cái)?shù)據(jù)取得處理。
在圖17的最初的步驟S83中，游戲處理器52檢查圖像傳感器40所輸出的幀狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)，在步驟S85中判斷是否出現(xiàn)了(由低電平變?yōu)楦唠娖降?上升沿。如果在步驟S85中檢測(cè)到標(biāo)志信號(hào)的上升沿，在后面的步驟S87中，游戲處理器52就指示開(kāi)始對(duì)輸入到其內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器的模擬像素信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。之后，在步驟S89中檢查圖像傳感器40所輸出的像素頻閃，在步驟S91中判斷該頻閃信號(hào)中是否出現(xiàn)了由低電平變?yōu)楦唠娖降纳仙亍?br> 如果在步驟S91中判斷為“是”，游戲處理器52就接著在步驟S93中判斷X是否等于-1，即判斷是不是開(kāi)頭像素。如前面所述，由于各行的開(kāi)頭像素被設(shè)置成了啞元數(shù)據(jù)，所以如果在該步驟S93中判斷為“是”的話(huà)，在后面的步驟S95中就不取得該時(shí)刻的像素?cái)?shù)據(jù)，而是在步驟S97中將元素編號(hào)X增量。
如果在步驟S93中判斷為“否”，那么，由于是一行中第2個(gè)元素以后的像素?cái)?shù)據(jù)，在步驟S99和S101中，取得該時(shí)刻的像素?cái)?shù)據(jù)，將該像素?cái)?shù)據(jù)保存到臨時(shí)寄存器(無(wú)圖示)中。之后，返回到圖36的步驟S305。
在步驟S305中，把保存在臨時(shí)寄存器中的像素?cái)?shù)據(jù)作為像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組的元素[Y][X]保存起來(lái)。
在接下來(lái)的步驟S309中，將X增量。X不足32的時(shí)候，重復(fù)執(zhí)行上述S303到S307的處理。X等于32的時(shí)候，即像素?cái)?shù)據(jù)的取得到達(dá)了一行的末端，在接下來(lái)的步驟S311中，將X設(shè)定為“-1”，在步驟S313中，將Y增量，從下一行的開(kāi)頭開(kāi)始重復(fù)像素?cái)?shù)據(jù)取得處理。
在步驟S315中當(dāng)Y等于32的時(shí)候，即像素?cái)?shù)據(jù)的取得到達(dá)了像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組的終點(diǎn)，返回圖16的步驟S73。
在步驟S73中，將上述像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組作為第N次發(fā)光時(shí)所取得的數(shù)據(jù)，保存到例如內(nèi)部RAM的工作區(qū)中。
在接下來(lái)的步驟S75中，游戲處理器52將LED控制信號(hào)置為低電平等，使紅外發(fā)光二極管42不發(fā)光。之后，在步驟S76中，像步驟S71一樣，按照?qǐng)D17及圖35的子例程，取得紅外發(fā)光二極管42不發(fā)光時(shí)的像素?cái)?shù)據(jù)數(shù)組，在步驟S77中，像步驟S73一樣，保存到內(nèi)部RAM的工作區(qū)。
然后，在步驟S79中，將次數(shù)寄存器N增量，在步驟S81中，判斷次數(shù)N是否達(dá)到了預(yù)定值。如果在該步驟S81中判斷為“是”，就原樣返回到圖15的步驟S57(顯著點(diǎn)提取處理)。在判斷為“否”時(shí)，則返回上面的步驟S69。
圖18詳細(xì)表示了顯著點(diǎn)提取處理。在圖18的最初的步驟S103中，游戲處理器52把內(nèi)部存儲(chǔ)器(無(wú)圖示)內(nèi)的次數(shù)寄存器(無(wú)圖示)的次數(shù)N置為“1”。然后，在后面的步驟S105中，從圖16的步驟S73和S77中所取得的發(fā)光時(shí)取得數(shù)據(jù)及不發(fā)光時(shí)取得數(shù)據(jù)的差分中，計(jì)算出差分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)組。
即，在該實(shí)施方式中，如上所述，用紅外線(xiàn)照射高爾夫球桿型輸入裝置14的反射體50，通過(guò)紅外濾波器，拍攝射入圖像傳感器40的反射紅外線(xiàn)所成影像。在普通的室內(nèi)環(huán)境中，使用一般的光源頻閃拍攝高爾夫球桿型輸入裝置14的情況下，如圖19(A)所示，圖像傳感器(相當(dāng)于實(shí)施方式中的圖像傳感器40)，除了反射體的影像之外，還成像有不僅是熒光燈光源、白熾燈光源、太陽(yáng)光(窗戶(hù))那樣的光源，還包括室內(nèi)的所有物體的圖像。因此，對(duì)該圖19(A)中的影像進(jìn)行處理，只抽取反射體的影像，需要相當(dāng)高速的計(jì)算機(jī)或處理器。但是，在以廉價(jià)為前提的游戲裝置中不能使用那樣的高性能計(jì)算機(jī)。因此，必須考慮通過(guò)各種處理來(lái)減輕負(fù)擔(dān)。
圖19(B)是對(duì)圖19(A)的影像信號(hào)以某個(gè)閥值進(jìn)行電平辨別后的影像信號(hào)。這種電平辨別處理既可以用專(zhuān)用的硬件電路、也可以使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；無(wú)論哪種方法，如果執(zhí)行電平辨別把小于等于某一光量的像素?cái)?shù)據(jù)剪切掉，就能夠去除反射體或光源之外的低亮度圖像。在這個(gè)圖19(B)的影像中，可以省略反射體及室內(nèi)光源之外的圖像的處理，因而，能夠減輕計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，即便如此，包含光源圖像的高亮度圖像仍然成像了，所以難以將反射體和別的光源分辨開(kāi)。
于是，實(shí)施方式中，如圖3所示，使用了紅外濾波器44，使圖像傳感器40不會(huì)成像有紅外線(xiàn)所成圖像之外的圖像。由此，如圖19(C)所示，基本不含紅外線(xiàn)的熒光燈光源的圖像就能被去除掉。但是，即便如此，仍然有太陽(yáng)光和白熾燈存留在影像信號(hào)中。因而，為進(jìn)一步減輕負(fù)擔(dān)，采用了計(jì)算紅外頻閃儀的發(fā)光時(shí)像素?cái)?shù)據(jù)和不發(fā)光時(shí)像素?cái)?shù)據(jù)的差分的方法。
為此，計(jì)算圖19(C)的發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的像素?cái)?shù)據(jù)跟圖19(D)的不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的像素?cái)?shù)據(jù)的差分。這樣一來(lái)，如圖19(E)所示，能夠只取得該差分部分的影像。將該差分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的影像跟圖19(A)相對(duì)比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它只含有高爾夫球桿型輸入裝置14的反射體所產(chǎn)生的圖像。因而，即使游戲處理器52的性能不高，也能夠取得高爾夫球桿型輸入裝置14的揮動(dòng)所形成的反射體50即球桿頭48(圖4)的移動(dòng)軌跡。
基于這樣的理由，本實(shí)施方式中，在圖18的步驟S105中計(jì)算出例如圖19(E)所示的差分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)組。在步驟S105中求得差分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)組后，在步驟S107中取得最大值的像素(亮度最大的像素)的坐標(biāo)，在步驟S109中，判斷該坐標(biāo)處像素的亮度是否超過(guò)了預(yù)定值。
如果在該步驟S109中判斷為“是”，在接下來(lái)的步驟S111中，依次判斷在步驟S107中所取得坐標(biāo)處的像素的相鄰像素以及其進(jìn)一步的相鄰像素是否超過(guò)了上述預(yù)定值，計(jì)算顯著部(實(shí)施方式中是反射體的圖像)的直徑Φ[N]。計(jì)算該顯著部的直徑(或大小)是為了取得在步驟S113中反射體50的高度(Z坐標(biāo))，也是因?yàn)楸仨毚_定在步驟S115中該反射體的中心坐標(biāo)。
如圖3所示，本實(shí)施方式的攝像單元28中使用了單焦點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)。因而，反射體50和攝像元件即圖像傳感器40之間的距離跟上述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)相吻合時(shí)，圖像“模糊”最輕，直徑最大。對(duì)此，該聚焦距離跟反射體與圖像傳感器之間距離的遠(yuǎn)離越大，圖像本身就越小。在圖19(E)及后述的圖21的例子中，表示了圖像大小(直徑)相應(yīng)于該反射體與圖像傳感器之間距離的變化。這樣，基于反射體圖像的直徑(大小)，能夠求出反射體與圖像傳感器之間的距離，即反射體50的高度(Z坐標(biāo))。本實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)中，雖然沒(méi)有使用該Z坐標(biāo)，但必要時(shí)通過(guò)利用這個(gè)Z坐標(biāo)，能夠進(jìn)一步提供不同的游戲輸入。
這樣，在步驟S113中求出Z坐標(biāo)，在步驟S115中保存反射體50的中心坐標(biāo)(X、Y或X、Y、Z)。
之后，在步驟S117中將次數(shù)寄存器的N值增量，在步驟S119中判斷次數(shù)N是否超過(guò)了預(yù)定值。如果在該步驟S119中判斷為“是”，就原樣返回到圖15的步驟S59。但是，如果判斷為“否”，則返回到前面的步驟S105，重復(fù)執(zhí)行步驟S105以下的各步驟。
此外，在步驟S109中判斷為“否”時(shí)，即，最大亮度像素的亮度沒(méi)有超過(guò)規(guī)定值時(shí)，在接下來(lái)的步驟S121中判斷是否是查詢(xún)了規(guī)定個(gè)數(shù)的全部數(shù)據(jù)后得到的結(jié)果。如果在步驟S121中判斷為“是”，即，已經(jīng)查詢(xún)了規(guī)定個(gè)數(shù)的全部像素，發(fā)現(xiàn)不存在顯著點(diǎn)，就在步驟S123中保存作為沒(méi)有顯著點(diǎn)的該查詢(xún)結(jié)果。不過(guò)，在該步驟S121中判斷為“否”時(shí)，則在步驟S125中取得次高亮度的像素的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，返回步驟S107。
在步驟S57中進(jìn)行了這樣的顯著點(diǎn)提取處理后，在接下來(lái)的步驟S59中，執(zhí)行速度矢量計(jì)算等動(dòng)作計(jì)算處理。
圖20詳細(xì)圖示了該動(dòng)作計(jì)算處理的一個(gè)例子即速度矢量計(jì)算處理的具體實(shí)例。在圖20的步驟S127中，如上所述，將次數(shù)寄存器N置為“1”。之后，在步驟S129中，從第N次顯著點(diǎn)坐標(biāo)(PX[N]，PY[N]圖21)中減去第N-1次顯著點(diǎn)坐標(biāo)(PX[N-1]，PY[N-1])，計(jì)算出第N次速度矢量(VX[N]，VY[N])，保存在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。
圖21中表示了直徑為Φ[1]的第1次的顯著區(qū)域的圖像，該第1次的顯著區(qū)域的中心坐標(biāo)為(PX[1]，PY[1])，直徑為Φ[2]的第2次的顯著區(qū)域的中心坐標(biāo)為(PX[2]，PY[2])。同樣地，第3次和第4次的顯著區(qū)域的直徑分別為Φ[3]和Φ[4]，它們的中心坐標(biāo)分別表示為(PX[3]，PY[3])和(PX[4]，PY[4])。
如果以第2次的顯著區(qū)域作為第N次，那么第N-1次就是第1次的顯著區(qū)域。因此，在步驟S129中，在這種情況下，X方向的速度矢量VX[2]為(PX[2]-PX[1])，Y方向的速度矢量VY[2]為(PY[2]-PY[1])。此外，在N＝1的情況下，由于N-1的坐標(biāo)數(shù)據(jù)不存在，就要使用上次的最終結(jié)果數(shù)據(jù)；或者如果沒(méi)有該最終結(jié)果數(shù)據(jù)，就使用規(guī)定值計(jì)算速度矢量。
此外，圖21中，各頻閃影像的每個(gè)顯著點(diǎn)區(qū)域(反射體)的圖像的變化量ΔX、ΔY也一并示出。因此，必要的話(huà)，可以使用該變化量計(jì)算變化或者位移速度。
在步驟S129中計(jì)算出速度矢量后，在步驟S131中將次數(shù)N增量，在接下來(lái)的步驟S133中判斷N是否達(dá)到了規(guī)定值。在步驟S133中為“否”的話(huà)就返回前面的步驟S129，重復(fù)執(zhí)行步驟S129。
在步驟S59之后，在接下來(lái)的步驟S61中，執(zhí)行圖22詳細(xì)表示的判斷處理。在該判斷處理中，判斷是否揮動(dòng)了高爾夫球桿型輸入裝置14。在圖22的最初的步驟S135中，將N置為“1”，接著，在步驟S137中，從第N點(diǎn)的速度矢量(VX[N]，VY[N])計(jì)算出速度V[N](標(biāo)量值)。然后，在后面的步驟S139中，判斷由此計(jì)算出的速度V[N]是否超過(guò)了第1閥值。在該步驟S139中是“是”的話(huà)，緊接著在步驟S141中判斷為“已揮桿”，同時(shí)在步驟S143中從第N點(diǎn)的速度矢量求出高爾夫球被擊打時(shí)的初速度矢量。因此，如果是實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)的情況下，可以從該初速度矢量、風(fēng)向、風(fēng)的強(qiáng)弱以及地形的數(shù)據(jù)中計(jì)算出球的飛行距離。
在步驟S139中判斷為“否”時(shí)，即，高爾夫球桿的揮動(dòng)速度低于第1閥值時(shí)，在后面的步驟S145中判斷第N點(diǎn)和第N-1點(diǎn)的連接線(xiàn)段是否跟規(guī)定區(qū)域相交。如果該判定結(jié)果在步驟S147中得到的是“是”，就在后面的步驟S149中再去判斷第N點(diǎn)的速度(標(biāo)量值)是否超過(guò)了第2閥值。不過(guò)，第2閥值當(dāng)然小于第1閥值。
在步驟S149中是“是”時(shí)，前進(jìn)到前面的步驟S141；如果是“否”則像在步驟S147中是“否”的時(shí)候一樣，前進(jìn)到步驟S151，將N值增量。然后，判斷N是否大于預(yù)定值，“否”的話(huà)返回到前面的步驟S137，重復(fù)執(zhí)行其后的各步驟。不過(guò)，在步驟S153中判斷為“否”時(shí)，即，步驟S145的線(xiàn)段不與預(yù)定區(qū)域相交，或者雖然相交了，速度卻比預(yù)定值小的情況下，則在步驟S155中，最終判斷為“未揮桿”。
圖22的判斷處理結(jié)束后返回圖15的步驟S63，在該步驟S63中，執(zhí)行跟游戲等應(yīng)用相應(yīng)的處理，進(jìn)而在步驟S65中判斷處理是否結(jié)束(游戲的情況下即游戲是否結(jié)束)，如果是“是”就結(jié)束。
此外，在上述的實(shí)施方式中，高爾夫球桿型輸入裝置14中設(shè)置了圓形反射體50，從其移動(dòng)軌跡中求出初速度矢量，計(jì)算出高爾夫球以該初速度矢量擊出后的飛行距離。即，忽略了球的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)圓形的反射體無(wú)法確定高爾夫球桿型輸入裝置14的方向。而在下一實(shí)施方式中，也可以計(jì)算出高爾夫球桿型輸入裝置14的方向。
為此，在下一實(shí)施方式中使用了圖23所示的高爾夫球桿型輸入裝置14。與前面的圖4的高爾夫球桿型輸入裝置使用了圓形的反射體不同，在該實(shí)施方式中使用的是橢圓形或較長(zhǎng)的反射體50A。
然后，在圖15的步驟S55中取得發(fā)光二極管42的發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)的各像素?cái)?shù)據(jù)后，執(zhí)行圖24所示的顯著點(diǎn)提取處理。不過(guò)，步驟S157-S163跟圖18的步驟S103-S109相同。
然后，在后面的步驟S165中，依次判斷與步驟S161中所取得的坐標(biāo)處的像素相鄰的像素以及進(jìn)一步的相鄰像素是否超過(guò)了規(guī)定值，提取顯著部(實(shí)施方式中是反射體的圖像)的全部像素。然后，在步驟S166中從顯著部的全部像素之中提取相距最遠(yuǎn)的2個(gè)像素Pa(Xa，Ya)和Pb(Xb，Yb)。如圖26所示，這2個(gè)點(diǎn)表示了橢圓形反射體50A的較長(zhǎng)方向的兩端的位置。除了較長(zhǎng)方向的兩端，不存在別的2點(diǎn)間距離最大的點(diǎn)。
然后，在步驟S167中，將Pa、Pb這2點(diǎn)的中點(diǎn)坐標(biāo)作為第N點(diǎn)的坐標(biāo)(PX[N]，PY[N])保存到存儲(chǔ)器中。然后，在步驟S169中，如圖26所示，計(jì)算Pa、Pb這2點(diǎn)之間的傾斜度，作為角度數(shù)據(jù)θ[N]保存起來(lái)。不過(guò)，如步驟S169所示，該傾斜度θ[N]可以通過(guò)(Xb-Xa)/(Ya-Yb)這樣的反正切來(lái)計(jì)算。
這樣，就可以得到高爾夫球桿型輸入裝置14相對(duì)于攝像元件的方向，即角度數(shù)據(jù)θ[N]。
圖24的步驟S171-S179跟圖18中對(duì)應(yīng)的各步驟S117-S125相同。
然后，在接下來(lái)的判斷處理中執(zhí)行圖25所示的各步驟，圖25的步驟S181-S189及S191-S201跟圖22中對(duì)應(yīng)的步驟S135-S143和S145-S155相同。
在圖25的步驟S203中，根據(jù)圖24的步驟S169中求得的第N點(diǎn)的坐標(biāo)和第N-1點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算角度θj(圖26)。如步驟S203所示，該角度θj可以通過(guò)(PY[N]-PY[N-1])/(PX[N]-PX[N-1])這樣的反正切來(lái)計(jì)算，表示高爾夫球桿型輸入裝置的揮動(dòng)方向。然后，在步驟S205中，按照該步驟S205所示，計(jì)算出高爾夫球桿型輸入裝置14相對(duì)于高爾夫球桿型輸入裝置14揮動(dòng)方向的傾斜度θk(＝θ[N]-θj)，根據(jù)θk計(jì)算擊球時(shí)的左曲/右曲(hook/slice)參數(shù)。這樣，通過(guò)求取左曲/右曲參數(shù)，不僅是單純的飛行距離，還能夠摻雜球的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的飛翔方向的變化，給實(shí)施方式的高爾夫游戲系統(tǒng)增添了更多的真實(shí)感和趣味性。
參照?qǐng)D27，本發(fā)明的另一實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)78包含游戲機(jī)80，該游戲機(jī)80與圖2的系統(tǒng)10的游戲機(jī)12相同，通過(guò)AC適配器或電池驅(qū)動(dòng)，經(jīng)由AV電纜16，連接到電視監(jiān)控器(無(wú)圖示)的AV端子(無(wú)圖示)。
游戲機(jī)78另外還包含外殼82，該外殼82上設(shè)置了電源開(kāi)關(guān)84，同時(shí)也設(shè)置了方向按鈕86及確定鍵88和取消鍵90。這些按鈕和操作健跟圖2中對(duì)應(yīng)的按鈕和操作健具有相同功能。
游戲機(jī)80的外殼82的一部分被切掉，在該部分上安裝了可動(dòng)體92，被支軸支撐著可以在仰角方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；該可動(dòng)體92的側(cè)面上容納有參照上面的圖3所說(shuō)明的攝像單元28，因此，可動(dòng)體92上設(shè)置了上述同樣的圖像傳感器40。而且，在可動(dòng)體92側(cè)面即圖像傳感器40的旁邊，設(shè)置了與該圖像傳感器40整體在仰角方向移動(dòng)的紅外發(fā)光二極管42，構(gòu)成了頻閃攝像裝置。
在實(shí)施方式中可動(dòng)體92被支撐著以在在仰角方向上的有一定自由度。但是，也可以在旋轉(zhuǎn)方向上有一定自由度來(lái)取代仰角方向，或兩者并用。即，可動(dòng)體92即圖像傳感器40和紅外發(fā)光二極管42被設(shè)置成可在任意方向上改變位置。
不過(guò)，如果圖像傳感器40的鏡頭(圖4所示的凹透鏡或凸透鏡)是廣角鏡，就不需要使圖像傳感器40可動(dòng)，可以把圖像傳感器40固定起來(lái)。
像實(shí)際的保齡球游戲一樣，球型輸入裝置94具有孔94a、94b和94c，可以插入3個(gè)手指即拇指、中指和無(wú)名指，同時(shí)，另外還具有一個(gè)大孔徑的孔94d，能夠插入小孩的除拇指外的任意1個(gè)或多個(gè)手指。此外，設(shè)置了綁帶96，玩游戲的人把綁帶96戴在手臂(上臂或前臂)上以圖安全。即，玩游戲的人用綁帶96把球型輸入裝置94連結(jié)到自己手臂上，即使失手把球型輸入裝置94當(dāng)作實(shí)際的保齡球扔出去，球型輸入裝置94也不會(huì)飛出去打到自己或別人而引起事故。
進(jìn)而，如圖28所示，本實(shí)施方式的球型輸入裝置94用輪轂(boss)聯(lián)結(jié)著透明或半透明的半球狀外殼98A和98B，以便形成球型輸入裝置94的外殼，該外殼98A和98B中固定著同樣是用輪轂聯(lián)結(jié)著的半球狀內(nèi)殼100A和100B。并且，各個(gè)半球狀內(nèi)殼100A和100B的表面上貼著反射性薄片，形成反射體。即，內(nèi)殼成了反射體。因此，在本實(shí)施方式中作為反射體100。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)78中，如先前說(shuō)明的那樣，借助于頻閃儀檢測(cè)球型輸入裝置94的動(dòng)作，如圖29所示，由此控制游戲畫(huà)面102中保齡球104的位置。該游戲畫(huà)面102所顯示的是從用戶(hù)或玩游戲的人的視點(diǎn)看到的透視圖像(perspective image)。即，游戲畫(huà)面102中顯示了保齡球道106及其縱深方向處所配置的球瓶108，保齡球104在該游戲畫(huà)面102上沿著球道106移動(dòng)，就像真實(shí)的保齡球游戲一樣，球瓶對(duì)應(yīng)于該保齡球104的到達(dá)位置和強(qiáng)度而被擊倒。但是，例如在保齡球104即將擊中球瓶108之前開(kāi)始在畫(huà)面中央以窗口(無(wú)圖示)形式放大顯示圖像的話(huà)，就能夠使玩游戲的人獲得更大的臨場(chǎng)感。
此外，玩游戲的人的每次投球動(dòng)作結(jié)束后，都會(huì)切換顯示出如圖29所示的游戲畫(huà)面102和圖30所示的記分表110。而且，在有多人玩游戲時(shí)，會(huì)同時(shí)顯示出每個(gè)人的得分。圖30的例子是4個(gè)人同時(shí)參加保齡球游戲時(shí)的記分表的示例。
在這種保齡球游戲系統(tǒng)78中，當(dāng)玩游戲的人使用球型輸入裝置94在真實(shí)空間中做出了實(shí)際的投球動(dòng)作時(shí)，游戲處理器52(圖31)使紅外發(fā)光二極管42間歇性地發(fā)光，通過(guò)分析或處理每次發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)CMOS圖像傳感器40的圖像，間歇性地檢測(cè)球型輸入裝置94的位置。并且，對(duì)應(yīng)于球型輸入裝置94的位置(坐標(biāo))控制該保齡球104的動(dòng)作，由此打倒0個(gè)或1個(gè)以上的球瓶。
參照?qǐng)D31，球型輸入裝置94如上述那樣被紅外發(fā)光二極管42所發(fā)出的紅外線(xiàn)照射，該紅外線(xiàn)又被反射體100反射。該反射體100的反射光被CMOS圖像傳感器40拍攝下來(lái)，從而，CMOS圖像傳感器40輸出反射體100的影像信號(hào)。但是，其余的部分跟圖5所示的高爾夫游戲系統(tǒng)10相同。
這里，參照?qǐng)D32說(shuō)明實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)78的概略動(dòng)作。打開(kāi)圖27所示的電源開(kāi)關(guān)84即可開(kāi)始游戲，圖31所示的游戲處理器52首先在步驟S1中執(zhí)行初始化處理。具體是初始化系統(tǒng)及各個(gè)變量。初始化的具體方法如上所述。
然后，在圖32的步驟S1之后，游戲處理器52在步驟S2更新圖像信號(hào)，從而更新監(jiān)視器20中顯示的圖像。該顯示圖像的更新被逐幀(電視幀或視頻幀)執(zhí)行。
然后，游戲處理器52針對(duì)相應(yīng)狀態(tài)執(zhí)行處理。最初的處理是游戲模式的選擇。在該游戲模式的選擇中，用戶(hù)或玩游戲的人在圖32的步驟S3中操作如圖27所示的選擇健86，選擇是單人游戲模式還是雙人游戲模式等游戲模式，同時(shí)設(shè)定游戲難易度等。
在實(shí)際的保齡球游戲系統(tǒng)中必須使球在球道上滾動(dòng)，而實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)10中，如上所述，則是使用球型輸入裝置94完成投球動(dòng)作。因此，游戲處理器52在步驟S4中執(zhí)行投球動(dòng)作判斷處理，判斷是否做出了投球動(dòng)作。然后，如果做了投球動(dòng)作，就在接下來(lái)的步驟S5中，當(dāng)保齡球104在球道106(都在圖30)上移動(dòng)時(shí)計(jì)算球的軌道，同時(shí)執(zhí)行保齡球104對(duì)于球瓶108(圖30)的沖撞判斷處理。然后，當(dāng)保齡球104到達(dá)球道106的末端時(shí)，作為步驟S5中球瓶沖撞判斷處理的結(jié)果，在步驟S6中執(zhí)行得分計(jì)算和結(jié)果判定處理。
此外，本實(shí)施方式的保齡球游戲系統(tǒng)78中，借助于頻閃儀拍攝反射體100，由此，在游戲輸入方面跟上面的實(shí)施方式相同。因此，與上面的實(shí)施方式相比，只在圖15的判斷處理步驟S61有所不同。
判斷處理步驟在圖33中進(jìn)行了詳細(xì)圖示，在各自的最初步驟S207中把N值設(shè)定為“1”。然后，在步驟S209中判斷速度矢量的Y分量(上下方向分量)VY[N](圖21)是否超過(guò)了規(guī)定值。在該步驟S209中判斷結(jié)果是“是”的情況下，前進(jìn)到步驟S211，把例如在內(nèi)部存儲(chǔ)器中所形成的計(jì)數(shù)器增量。然后，在后面的步驟S213中判斷該計(jì)數(shù)器值是否等于規(guī)定的常數(shù)C(例如“3”)?！笆恰钡脑?huà)，步驟S215就認(rèn)為“已投球”，在接下來(lái)的步驟S217中把第N點(diǎn)的X坐標(biāo)PX[N]作為投球位置的X坐標(biāo)，同時(shí)，在步驟S219中從第N點(diǎn)的速度矢量(VX[N]，VY[N])中求出投球時(shí)球的初速度。然后，根據(jù)該初速度，確認(rèn)保齡球已被投出，游戲處理開(kāi)始執(zhí)行。
此外，步驟S209中判斷為“否”時(shí)，在步驟S221中把上述的計(jì)數(shù)器復(fù)位。因此，例如當(dāng)連續(xù)3次速度矢量的Y分量沒(méi)有超過(guò)預(yù)定值時(shí)，也不會(huì)誤判為已經(jīng)投球。以此防止把玩游戲的人所不希望的動(dòng)作反映到游戲中去。
在步驟S221之后，在步驟S223中將N值增量，在步驟S225中判斷N是否達(dá)到了預(yù)定值。如果判斷為“是”，則在步驟S227中判斷為“未投球”。然后，與步驟S219之后一樣，返回圖15的步驟S63。
圖34表示了使用頻閃儀的輸入裝置的另一實(shí)施方式，該實(shí)施方式的輸入裝置112是手套型輸入裝置。手套型輸入裝置112包括戴在玩游戲的人或用戶(hù)的左右手上的手套114L和114R，該手套114L和114R的各自的預(yù)定位置(本實(shí)施方式中是頂端部分)處設(shè)置了回射片構(gòu)成的反射體116L和116R。該反射體116L和116R可以分別作為手套114L和114R的一部分，也可以分別粘貼到手套114L和114R上面。
為了提供輸入信號(hào)，用戶(hù)雙手戴上手套114L和114R，在例如圖27所示的游戲機(jī)80的攝像單元28(圖3)上方移動(dòng)雙手。這樣一來(lái)，按照已經(jīng)說(shuō)明的圖15的步驟S55(即圖16)，反射體116L和116R同時(shí)受到紅外發(fā)光二極管42照射或不受到照射，被圖像傳感器40拍攝下來(lái)。而且，按照?qǐng)D15的步驟S57(即圖18)，提取顯著點(diǎn)(該實(shí)施方式中有2個(gè)反射體116，所以有2個(gè)顯著點(diǎn))。之后，適用圖15的步驟S59，執(zhí)行動(dòng)作計(jì)算或檢測(cè)處理。不過(guò)，在使用圖34的手套型輸入裝置112的情況下，步驟S59如圖35所示變形。
圖35所示的流程圖中，通過(guò)檢測(cè)或計(jì)算移動(dòng)平均來(lái)取得輸入。詳細(xì)說(shuō)明的話(huà)，就是在最初的步驟S207中，把次數(shù)寄存器N設(shè)定為“規(guī)定值-M”。接著，在步驟S209中，把變量∑X、∑Y分別設(shè)定為“0”。
然后，在步驟S211中取得第N次的坐標(biāo)(PX[N]、PY[N]圖21)。不過(guò)，如果這時(shí)候N＜1，則從到上次為止的坐標(biāo)信息中取得坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在接下來(lái)的步驟S213中，在步驟S209中初始化的變量∑X、∑Y上分別加上在步驟S211中所取得的坐標(biāo)，更新∑X、∑Y。重復(fù)執(zhí)行該操作，直到在步驟S217中檢測(cè)到步驟S215中增量的次數(shù)N達(dá)到了規(guī)定值。由此，這時(shí)候游戲處理器52所保存的是已經(jīng)加上了M個(gè)坐標(biāo)的變量∑X、∑Y。然后，在步驟S219中以個(gè)數(shù)M去除∑X、∑Y，計(jì)算出移動(dòng)平均(AX、AY)。游戲處理器52使用該移動(dòng)平均AX、AY來(lái)改變例如游戲畫(huà)面上玩游戲的人可以操作的移動(dòng)體的位置。
此外，本發(fā)明除了以上所說(shuō)明的實(shí)施方式之外，還可以有以下的實(shí)施方式或變形例。
例如，圖2所示的實(shí)施方式中使用了高爾夫球桿型輸入裝置14進(jìn)行輸入，使用同樣的系統(tǒng)，可以考慮使用棒球的球棒型輸入裝置和/或棒球的球型輸入裝置的棒球游戲裝置、使用乒乓球的球拍型輸入裝置的乒乓球游戲、使用網(wǎng)球的球拍型輸入裝置的網(wǎng)球游戲等多種變形。
另外，也可以考慮在小腿或腳踝處縛上具備反射體的輸入裝置，把玩游戲的人的腳的位置、速度、運(yùn)動(dòng)軌跡的模式當(dāng)作輸入信號(hào)處理，構(gòu)成足球游戲裝置。
另外，使用圖34所示的手套型輸入裝置的實(shí)施方式中，把圖35的流程圖中計(jì)算出來(lái)的移動(dòng)平均值作為輸入信號(hào)使用；還可以考慮計(jì)算出手套型輸入裝置的位置、移動(dòng)速度、移動(dòng)軌跡，把它們作為輸入信號(hào)，構(gòu)成拳擊游戲、舞蹈游戲裝置等多種變形。另外，在這些變形例中，以纏在手腕上的護(hù)腕形狀的輸入裝置來(lái)取代手套型輸入裝置也可以獲得手套型輸入裝置同樣的效果。
另外，通過(guò)把上述的縛在腳上的輸入裝置跟圖34所示的手套型輸入裝置或護(hù)腕形狀的輸入裝置組合使用，可以構(gòu)成有四肢參與的舞蹈游戲之類(lèi)的多種變形。
另外，還可以像圖23所示的高爾夫球桿型輸入裝置14那樣，把細(xì)長(zhǎng)形狀的反射體50A貼到長(zhǎng)劍形狀的輸入裝置上，把劍的角度、位置、移動(dòng)速度、移動(dòng)軌跡當(dāng)作輸入信號(hào)，構(gòu)成擊劍游戲裝置這樣的多種變形。
本發(fā)明中用頻閃儀和攝像裝置拍攝目標(biāo)物體，基于多個(gè)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的各個(gè)差值計(jì)算出目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式的信息的一部分或全部。信息處理裝置或娛樂(lè)裝置使用這些信息執(zhí)行信息處理、游戲和其它娛樂(lè)處理。
不過(guò)，在上述例子中是用1個(gè)游戲處理器執(zhí)行全部信息處理，當(dāng)然也可以用2個(gè)或以上的處理器或計(jì)算機(jī)分擔(dān)全部處理。
雖然對(duì)該發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明和圖示，但那只是圖解和1個(gè)例子，很明顯不應(yīng)理解為本發(fā)明限定于此；本發(fā)明的精神及范圍只由附上的權(quán)利要求書(shū)所限定。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的信息處理裝置，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在上述頻閃儀發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)上述不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的各個(gè)差值計(jì)算出上述目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式信息的一部分或全部；第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的上述信息進(jìn)行信息處理。
2.如權(quán)利要求1所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含判斷上述信息是否符合預(yù)定條件的判斷裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含有效輸入檢測(cè)裝置，基于上述判斷裝置的判斷結(jié)果從上述信息中只檢測(cè)出有效信息，并作為進(jìn)行了有效的輸入傳輸給上述第2裝置。
4.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含距離計(jì)算裝置，根據(jù)表示上述目標(biāo)物體大小的信息計(jì)算出上述目標(biāo)物體和上述攝像裝置之間的距離。
5.如權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含分析裝置，對(duì)根據(jù)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和上述不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的差值所得的信息進(jìn)行分析，提取上述目標(biāo)物體的形狀；以及角度計(jì)算裝置，根據(jù)上述形狀計(jì)算出上述目標(biāo)物體和上述攝像裝置之間的角度。
6.如權(quán)利要求5所述的信息處理裝置，上述分析裝置中的分析是提取上述目標(biāo)物體中的預(yù)定的2點(diǎn)，上述角度計(jì)算裝置中的角度計(jì)算是計(jì)算連接上述預(yù)定2點(diǎn)的線(xiàn)段跟預(yù)定的坐標(biāo)軸的角度。
7.如權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀的發(fā)光時(shí)間間隔可自由設(shè)定。
8.如權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀的發(fā)光期間的長(zhǎng)度及非發(fā)光期間的長(zhǎng)度可自由設(shè)定。
9.如權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述攝像裝置的曝光期間可以自由設(shè)定。
10.如權(quán)利要求1至9的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述目標(biāo)物體包含反射體。
11.如權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀包含輸出特定波長(zhǎng)范圍的光的光源，上述攝像裝置只響應(yīng)上述特定的波長(zhǎng)范圍。
12.如權(quán)利要求11所述的信息處理裝置，上述攝像裝置包含只使上述特定波長(zhǎng)范圍的光透過(guò)的濾波器和對(duì)用透過(guò)上述濾波器的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
13.如權(quán)利要求11所述的信息處理裝置，上述攝像裝置包含只對(duì)用上述特定波長(zhǎng)范圍的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
14.如權(quán)利要求1至13的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置，上述第1裝置和上述第2裝置是分別由單個(gè)或多個(gè)處理器所處理的進(jìn)程。
15.一種娛樂(lè)裝置，在如權(quán)利要求1至14的任意一項(xiàng)所述的信息處理裝置中，上述第2裝置中所進(jìn)行的信息處理是游戲等娛樂(lè)處理。
16.一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的人機(jī)接口系統(tǒng)，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在上述頻閃儀發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)上述不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的各個(gè)差值計(jì)算出上述目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式信息的一部分或全部；第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的上述信息進(jìn)行信息處理。
17.(追加)如權(quán)利要求10所述的信息處理裝置，上述反射體包含回射體。
權(quán)利要求
1.一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的信息處理裝置，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在上述頻閃儀發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的各個(gè)差值計(jì)算出上述目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式的信息的一部分或全部；第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的上述信息進(jìn)行信息處理。
2.如權(quán)利要求1所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含判斷上述信息是否符合預(yù)定條件的判斷裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含有效輸入檢測(cè)裝置，基于上述判斷裝置的判斷結(jié)果從上述信息中只檢測(cè)出有效信息，并作為進(jìn)行了有效的輸入傳輸給上述第2裝置。
4.如權(quán)利要求1至3的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含距離計(jì)算裝置，根據(jù)表示上述目標(biāo)物體大小的信息計(jì)算出上述目標(biāo)物體和上述攝像裝置之間的距離。
5.如權(quán)利要求1至4的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述第1裝置包含分析裝置，對(duì)根據(jù)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和上述不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的差值所得的信息進(jìn)行分析，提取上述目標(biāo)物體的形狀；以及角度計(jì)算裝置，根據(jù)上述形狀計(jì)算出上述目標(biāo)物體和上述攝像裝置之間的角度。
6.如權(quán)利要求5所述的信息處理裝置，上述分析裝置中的分析是提取上述目標(biāo)物體中的預(yù)定的2點(diǎn)，上述角度計(jì)算裝置中的角度計(jì)算是計(jì)算連接上述預(yù)定2點(diǎn)的線(xiàn)段跟預(yù)定的坐標(biāo)軸之間的角度。
7.如權(quán)利要求1至6的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀的發(fā)光時(shí)間間隔可自由設(shè)定。
8.如權(quán)利要求1至6的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀的發(fā)光期間的長(zhǎng)度及非發(fā)光期間的長(zhǎng)度可自由設(shè)定。
9.如權(quán)利要求1至6的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述攝像裝置的曝光期間可以自由設(shè)定。
10.如權(quán)利要求1至9的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述目標(biāo)物體包含反射體。
11.如權(quán)利要求1至10的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述頻閃儀包含輸出特定波長(zhǎng)區(qū)域的光的光源，上述攝像裝置只響應(yīng)上述特定的波長(zhǎng)區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的信息處理裝置，上述攝像裝置包含只使上述特定波長(zhǎng)區(qū)域的光透過(guò)的濾波器和對(duì)用透過(guò)上述濾波器的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
13.如權(quán)利要求11所述的信息處理裝置，上述攝像裝置包含只對(duì)用上述特定波長(zhǎng)區(qū)域的光所形成的影像進(jìn)行拍攝的攝像元件。
14.如權(quán)利要求1至13的任意一個(gè)所述的信息處理裝置，上述第1裝置和上述第2裝置是分別由單個(gè)或多個(gè)處理器所處理的進(jìn)程。
15.一種娛樂(lè)裝置，在如權(quán)利要求1至14的任意一個(gè)所述的信息處理裝置中，上述第2裝置中所進(jìn)行的信息處理是游戲等娛樂(lè)處理。
16.一種具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的人機(jī)接口系統(tǒng)，其具備頻閃儀；攝像裝置，分別在上述頻閃儀發(fā)光時(shí)和不發(fā)光時(shí)拍攝目標(biāo)物體，輸出發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)；第1裝置，基于多個(gè)上述發(fā)光時(shí)影像信號(hào)與多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)之間的各個(gè)差值計(jì)算出上述目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式信息的一部分或全部；第2裝置，根據(jù)由第1裝置計(jì)算出來(lái)的上述信息進(jìn)行信息處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及具備使用了頻閃儀的輸入系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)或電視游戲機(jī)的信息處理裝置。本發(fā)明間歇性地照射和拍攝目標(biāo)物體，通過(guò)計(jì)算多個(gè)發(fā)光時(shí)影像信號(hào)和多個(gè)不發(fā)光時(shí)影像信號(hào)的各個(gè)差值，抑制作為移動(dòng)體的目標(biāo)物體之外的靜止圖像或固定光源等的噪聲成分的影響，通過(guò)簡(jiǎn)單的信息處理正確地檢測(cè)出目標(biāo)物體的位置、大小、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡模式，作為向信息處理裝置的輸入處理。如果通過(guò)以游戲機(jī)(12)作為信息處理裝置，以高爾夫球桿型輸入裝置(14)作為目標(biāo)物體，就可以作為高爾夫游戲系統(tǒng)(10)加以使用。
文檔編號(hào)G06T7/20GK1665571SQ0381508
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者上島拓, 中川克也 申請(qǐng)人:新世代株式會(huì)社