CN101422656B - 可感应人体动作的电子游戏操控装置 - Google Patents

Abstract

一种可感应人体动作的电子游戏操控装置，其包括一惯性感测输入模块、一影像感测输入模块及一控制单元，该影像感测输入模块可用来撷取并辨识使用者身体轮廓的影像，而产生代表使用者位移或特定姿势的讯号，该惯性感测输入模块可用来感测使用者身体动作，而产生代表使用者动作的旋转、韵律、挥摆或力量的讯号，该控制单元可接收该等讯号并加以整合而产生控制讯号，以操控电子游戏显示画面上的特定光标；藉此，结合该影像感测输入模块及该惯性感测输入模块，可感测使用者各种的身体动作或运动状态，而提供电子游戏更完整且细腻的使用者操控接口。

Description

可感应人体动作的电子游戏操控装置

技术领域

本发明是有关于一种可感应人体动作的电子游戏操控装置，尤指一种可感测使用者的各种动作，以提供使用者操作控制电子游戏显示画面上的特定指标的可感应人体动作的电子游戏操控装置。

背景技术

电子组件及软件开发的快速发展，促成了电子游戏的操控接口推陈出新，而早已不限于传统操控板及手持摇杆，而为了提升使用者从事电子游戏的互动乐趣，需要有完整的使用者操控接口。

现有技术利用惯性感测组件来感测使用者身体动作，以操作显示画面上的特定光标的方式，是由使用者将该惯性感测组件配戴在身上或握持该惯性感测组件，而作出倾斜、挥摆或韵律等动作，来使该惯性感测组件感测并产生讯号，然使用者的动作如位移、姿势或手势等，现有技术的惯性感测组件并不容易辨识侦测，而通常需由使用者操作另一操控装置(如另一控制摇杆)，来输入操控代表使用者位移的该等讯号。

而现有技术利用撷取使用者身体轮廓的变化来操作显示画面上的特定光标的方式，乃利用如一视讯摄影机的影像撷取单元，以接受使用者的身体影像，并利用其它电子组件或软件运算处理，来辨识该影像在一仿真的平面坐标上的变化，如影像在仿真的平面坐标上有上下左右移动，则可以操控显示画面上的特定光标产生上下左右的移动，如该影像放大或缩小，则可操控显示画面上的特定光标显示前进或后退，然如欲感测更多使用者的身体动作，如旋转、律动、挥摆或力量等讯号，则需要更多的视讯摄影机来撷取使用者身体轮廓的变化，并进行庞大的影像数字元化及影像讯号运算处理，如此将使得特定光标的反应大幅延迟而不够灵敏，而无法具有良好的实时操控特性，或必须增加影像撷取或影像处理等电子设备的数量及成本。

因此，本发明人有感于上述缺失的可改善，乃特潜心研究并配合学理的运用，提出一种设计合理且有效改善上述问题的本发明。

发明内容

本发明的主要目的，旨在提供一种可感应人体动作的电子游戏操控装置，利用结合一种以上感测使用者身体动作的方式，以提供使用者一更完整的电子游戏操控接口，来操控电子游戏显示画面上的特定光标。

为了达成上述目的，本发明是提供一种可感应人体动作的电子游戏操控装置，其用以感测使用者的轮廓与动作并产生讯号，以操控电子游戏显示画面上的特定光标，包括：一惯性感测输入模块，其包含一惯性感测模块、一感测讯号运算单元及一无线传输模块，该惯性感测模块感测使用者动作的加速度及角速度而产生讯号，该感测讯号运算单元接收来自该惯性感测模块的讯号，并产生代表使用者动作的加速度及角速度讯号，该无线传输模块接收来自该感测讯号运算单元的讯号并以无线传输的方式将讯号输出；一影像感测输入模块，其包含一影像撷取单元及一影像讯号运算单元，该影像撷取单元接收使用者身体轮廓全部或一部的影像，该影像讯号运算单元接收该影像撷取单元撷取得到的影像且将影像数字元化，并辨识该影像在一时间轴上的变化，而输出代表使用者身体位移的讯号；以及一控制单元，其接收并整合来自该无线传输模块及该影像讯号运算单元的讯号，而产生控制讯号，藉由控制讯号操控该电子游戏显示画面上的特定光标。

本发明具有以下的有益效果：该惯性感测输入模块是感测使用者身体产生的加速度及角速度，产生使用者身体动作的旋转、韵律、挥摆或力量等运动状态的讯号，不但具有高灵敏度的特点，且符合实时操控的需求，而该影像感测输入模块是利用撷取使用者身体轮廓的影像的方式，并经影像处理与运算来产生代表使用者身体位移或特殊姿势的讯号，可让使用者藉由注视电子游戏显示画面来观察自己的位移动作，而实时地根据游戏内容做出反应，可增加使用者从事交互式电子游戏时，与游戏内容结合的紧密程度，并藉由该控制单元整合来自该惯性感测输入模块及该影像感测输入模块的讯号，使本发明可同时具备高灵敏度的实时操控需求，并可简化复杂的影像处理程序或装置，而使该惯性感测输入模块及该影像感测输入模块可相互辅助配合，使本发明作为一更完整且细腻的电子游戏操控接口，而进一步增进了使用者从事电子游戏的互动仿真的乐趣。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1是本发明可感应人体动作的电子游戏操控装置的组成方块图；

图2是本发明可感应人体动作的电子游戏操控装置的另一实施例的示意图；

图3是本发明可感应人体动作的电子游戏操控装置的又一实施例的组成方块图。

其中，附图标记

1    惯性感测输入模块

11   惯性感测模块

12   感测讯号运算单元

13   无线传输模块

2    影像感测输入模块

21   影像撷取单元

22   影像讯号运算单元

3    控制单元

31   控制选择模块

4    游戏摇杆

5    视讯摄影机

6    显示装置

7    计算机

具体实施方式

首先，请参阅图1所示，是本发明可感应人体动作的电子游戏操控装置的一实施例，其用以感测使用者的身体动作与轮廓并产生讯号，以操控电子游戏显示画面上的特定光标，包括有：一惯性感测输入模块1、一影像感测输入模块2及一控制单元3，该惯性感测输入模块1包含有一惯性感测模块11、一感测讯号运算单元12及一无线传输模块13，其中该惯性感测模块11可侦测使用者的身体沿着X轴、Y轴及Z轴的移动分量的加速度及角速度，并产生讯号，本实施例中，该惯性感测模块11是装置于靠近使用者身体质心处(如：腰部)或由使用者握持于手中，该惯性感测模块11包含至少一加速度计或至少一陀螺仪。该感测讯号运算单元12是用以接收来自该惯性感测模块11的讯号，并经过运算处理而产生代表使用者质心或肢体的加速度及角速度的讯号，该无线传输模块13则接收该感测讯号运算单元12产生的讯号，并进一步以无线传输的方式将该讯号传输至该控制单元3。

该影像感测输入模块2，其包含有一影像撷取单元21及一影像讯号运算单元22，该影像撷取单元21可为一个或多个视讯摄影机，并设置在对准于使用者处，例如：该影像撷取单元21可设置于使用者面对电子游戏显示屏幕的前方、上方、左右两侧或是后方，或亦可配合一头戴式显示装置(HeadMounted Display)而设置于使用者周围的一处或多处，如此，使该影像撷取单元21对准使用者以撷取使用者身体轮廓全部或一部(如：脸部)的影像。该影像撷取单元21所撷取得的使用者的身体影像，再传至该影像讯号运算单元22而将该影像数字元化，并定义于一平面参考坐标中，该影像讯号运算单元22并对该定义于该平面参考坐标中的使用者影像进行运算处理，以辨识该影像在该平面参考坐标上相对于一时间轴的变化，当使用者身体左、右、上、下、前、后的移动，或作出姿势或手势时，定义于该平面参考坐标上的影像即会产生相对应的左、右、上、下的位移、面积的放大或缩小、或形状的变化，该影像讯号运算单元22并根据该影像在该平面坐标上的变化，进一步产生代表使用者左、右、上、下、前、后的位移或特殊姿势、手势的讯号。

该控制单元3是接收分别来自该感测讯号运算单元12(经该无线传输模块13传输)及该影像讯号运算单元22的讯号，并将该两组讯号对应于一时间轴加以整合，以产生对应于使用者各种动作的控制讯号，例如：该控制单元3可处理来自该感测讯号运算单元12的讯号，而产生代表使用者身体的旋转、韵律(如跑动)、挥摆或力量等运动状态的控制讯号，或合并来自该影像讯号运算单元22的讯号，而同时产生代表使用者位移或姿势变化的控制讯号。

当使用者以本发明进一步配合一游戏主机或一计算机来从事交互式电子游戏时，藉由该惯性感测输入模块1及该影像感测输入模块2感测使用者动作的讯号，并经该控制单元3产生的控制讯号，即可操控电子游戏显示画面上的特定光标，使该特定光标仿真出使用者身体的各种动作或运动状态。

请参考图2所示，为本发明的另一实施例，此一实施例中，使用者是利用本发明来从事一仿真网球运动的交互式电子游戏，其中使用者握持安装有该惯性感测输入模块1的一游戏摇杆4，而该影像撷取单元21为两视讯摄影机5，该两视讯摄影机5设置于使用者面对电子游戏显示画面时的前方及上方，即为一显示装置6的上侧及使用者头顶上方的一处且对准于使用者，如此，安装于该游戏摇杆4内的该惯性感测输入模块1，可以该惯性感测模块11感测使用者手部的挥击、旋转等动作，并产生讯号，该感测讯号运算单元12即接收来自该惯性感测模块11的讯号，并经过运算处理而产生代表使用者手部的挥击、旋转等动作的讯号，该无线传输模块13则接收该感测讯号运算单元12产生的讯号，而将该讯号传输至安装于一计算机7内的控制单元3，而该设置于使用者前方(该显示装置的上侧)的视讯摄影机5可撷取使用者身体轮廓的影像，并将影像传输至安装于该计算机7内的影像讯号运算单元22，而经过该影像讯号运算单元22的运算处理后，而辨识并产生代表使用者相对于显示画面左右位移的讯号，而该设置于使用者头顶上方一处的视讯摄影机5则同样撷取使用者身体轮廓的影像，并传输至该影像讯号运算单元22经过运算处理，而辨识并产生代表使用者相对于显示画面前后位移的讯号。由该感测讯号运算单元12(经该无线传输模块13传输)及该影像讯号运算单元22产生的讯号均传输至该该控制单元3，该控制单元3即将该等讯号对应于一时间轴加以整合，以产生对应于使用者各种动作的控制讯号，来操控位于显示画面上代表使用者的特定光标，而仿真出使用者打网球的各种动作及运动状态，提供使用者如同于在一真实的网球场地与人从事网球对打的享受乐趣。

请参照图3所示，是本发明的又一实施例，其中该控制单元3还包含有一控制选择模块31，该控制选择模块31可经由使用者或电子游戏软件输入控制指令，而产生讯号至该控制单元3，以转换该控制单元只接收全部或一部来自该惯性感测输入模块1及该影像感测输入模块2的讯号，使该控制单元3具有不同的接收讯号的模式，如：一、只能由一输入模块输入讯号，即只能由该惯性感测输入模块或该影像感测输入模块输入讯号；二、由优先感测得到讯号的输入模块输入讯号；三、两输入模块可同时输入讯号等模式。以提供使用者配合电子游戏的内容或操作习性而转换感测及输入讯号的方式。

依上述本发明的实施例可知，该惯性感测输入模块1是感测使用者身体产生的加速度及角速度，产生使用者身体动作的旋转、韵律、挥摆或力量等运动状态的讯号，可具有高灵敏度的特点，符合实时操控的需求，而该影像感测输入模块2是利用撷取使用者身体轮廓的影像的方式，并经影像处理与运算来产生代表使用者身体位移或特殊姿势的讯号，可让使用者藉由注视电子游戏显示画面来观察自己的位移动作，而实时地根据游戏内容做出反应，可增加使用者从事交互式电子游戏时，与游戏内容结合的紧密程度。藉由该控制单元3整合来自该惯性感测输入模块1及该影像感测输入模块2的讯号，使本发明可具备高灵敏度的实时操控需求，并可简化复杂的影像处理程序或装置，而使该惯性感测输入模块1及该影像感测输入模块2可相互辅助配合，使本发明作为一更完整且细腻的电子游戏操控接口，进一步增进了使用者从事电子游戏的互动仿真的乐趣。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种可感应人体动作的电子游戏操控装置，用以感测使用者的轮廓与动作并产生讯号，以操控电子游戏显示画面上的特定光标，其特征在于，包括：

一惯性感测输入模块，其包含一惯性感测模块、一感测讯号运算单元及一无线传输模块，该惯性感测模块感测使用者动作的加速度及角速度而产生讯号，该感测讯号运算单元接收来自该惯性感测模块的讯号，并产生代表使用者动作的加速度及角速度讯号，该无线传输模块接收来自该感测讯号运算单元的讯号并以无线传输的方式将讯号输出；

一影像感测输入模块，其包含一影像撷取单元及一影像讯号运算单元，该影像撷取单元接收使用者身体轮廓全部或一部分的影像，该影像讯号运算单元接收该影像撷取单元撷取得到的影像且将影像数字符化，并辨识该影像在一时间轴上的变化，而输出代表使用者身体位移的讯号；

一控制单元，其接收并整合来自该无线传输模块及该影像讯号运算单元的讯号，而产生控制讯号，藉由控制讯号操控该电子游戏显示画面上的特定光标。

2.如权利要求1所述的可感应人体动作的电子游戏操控装置，其特征在于，还具有一游戏摇杆，该惯性感测输入模块安装于该游戏摇杆内。

3.如权利要求1所述的可感应人体动作的电子游戏操控装置，其特征在于，该惯性感测模块包含至少一加速度计或至少一陀螺仪。

4.如权利要求1所述的可感应人体动作的电子游戏操控装置，其特征在于，该影像撷取单元包含一个或多个视讯摄影机。

5.如权利要求1所述的可感应人体动作的电子游戏操控装置，其特征在于，该控制单元还包含有一控制选择模块，该控制选择模块接收使用者或电子游戏的指令，并产生讯号至该控制单元，使该控制单元只接收全部或一部分来自该惯性感测输入模块及该影像感测输入模块的讯号。

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