CN101579571A - 实景游戏装置及实现实景游戏的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实景游戏装置及实现实景游戏的方法，实现方式如下：双目摄像机构采集游戏者的行为图像经总线传输到游戏主机的运算机构经过图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过双目视觉方法来分析存储机构中的图像产生相应行为指令；行为指令并传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。本发明具有交互性更强、操作更简便、真实感更强的游戏装置。

Description

实景游戏装置及实现实景游戏的方法
技术领域
本发明涉及实景游戏装置及实现实景游戏的方法。
背景技术
目前游戏市场发展迅速，各种游戏主机层出不穷，并搭配有丰富多彩的游戏软件，以满足消费者的需求。游戏的交互方式，从早期的通过键盘与手柄来进行，游戏者静态的坐在屏幕前；渐渐的进化成需要更多的肢体动作，如：跳舞机、赛车等。早期的通过键盘和手柄来操作游戏的方式，互动性不强，而且容易使游戏者上瘾，游戏者往往是长时间不断的坐在屏幕前操作游戏，对游戏者的身体健康状况有很大的伤害。伴随计算机游戏种类与内容的不断扩展丰富，其操作复杂性剧增，仍然采用传统的交互方式，越来越难于控制。
而跳舞机之类通过接触的方法将人的行为转化为计算机可以理解的指令，进而控制游戏角色的方法虽然在一定程度上增加了游戏的真实性，但仍然存在可玩性和方便性不高的缺点，而且其成本较高。因此需要一种互动性更好，操作起来更方便，给游戏者真实感更强的工作模式来提高游戏的可玩性。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种实景游戏装置及实现实景游戏的方法，本发明具有交互性更强、操作更简便、真实感更强的游戏装置。
本发明的实景游戏装置，包括：双目摄像机构、游戏主机、图像显示机构、扬声器，游戏主机由运算机构、存储机构、行为指令生成机构、游戏执行机构、扬声器组成，其特征在于：双目摄像机构和图像显示机构分别通过电缆与游戏主机相连，双目摄像机构采集游戏者的行为图像经总线传输到经游戏主机的运算机构进行图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过双目视觉方法来分析存储机构中的图像产生相应行为指令，行为指令传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。
所述的游戏主机还可选配音频采集机构，音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令，游戏控制指令与行为指令生成机构产生的行为指令一并传送给游戏执行机构。
行为指令生成机构由行为姿态分析机构或行为姿态分析机构和面部表情分析机构组成，行为姿态分析机构通过双目视觉法分析存储机构中的图像产生相应行为指令传给游戏执行机构，或面部表情分析机构通过分析存储机构中的图像里的游戏者的面部表情并产生相应游戏指令与行为姿态分析机构通过双目视觉法分析存储机构中的图像产生相应行为指令，一并由控制器控制传给游戏执行机构，游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器。
实现实景游戏的方法，按以下步骤进行：(1)双目摄像机构采集游戏者的行为图像经总线传输到游戏主机的运算机构经过图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过双目视觉方法来分析存储机构中的图像产生相应行为指令；(2)、行为指令或行为指令与音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令一起传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。
所述行为指令生成机构分析步骤如下：(1)用特征匹配算法对双目摄像机构采集的图像产生对应图像的对应点匹配；(2)根据匹配结果计算出距离信息；(3)根据匹配结果与模板数据库比较识别出姿态信息，模板数据库是通过海量数据训练得出贮存在存储机构内；(4)将姿态信息和距离信息转变成相应的行为指令。
所述的行为指令为走路、跑步、举起单手、举起双手、举起单手做攻击姿势或举起双手做攻击姿势。
所述游戏控制指令为开始、暂停、停止或存档。
实现实景游戏的方法，按以下步骤进行：(1)双目摄像机构采集游戏者的行为图像经游戏主机的运算机构进行图像去噪、增强预处理保存到存储机构中，行为指令生成机构通过上述方式分析存储机构中的图像并产生相应行为指令；(2)、行为指令传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。所述的行为指令为走路、跑步、举起单手、举起双手、举起单手做攻击姿势或举起双手做攻击姿势。
此外，本发明的信息存储介质是存储用以使计算机发挥以下功能的程序：采集游戏者的图像和语音信息供所述行为指令生成机构生成游戏指令的游戏者信息采集机构(双目摄像机构)；根据理解的游戏指令执行游戏的游戏执行机构；将游戏的结果和游戏中的虚拟角色的行为显示并输出的图像输出机构。
在本发明中，游戏装置可以执行多种游戏。游戏执行机构根据所述的行为指令生成机构发送的指令控制游戏中的虚拟角色的行为，并将结果作为游戏画面而进行显示并输出。
在本发明中，不需要与游戏者进行接触就可以理解游戏者的动作行为。双目摄像机构采集到游戏者的图像数据，然后由行为指令生成机构识别出游戏者的姿态行为，如：走路、跑步、举起双手、单手做攻击姿势等，进而生成游戏指令控制游戏中的虚拟角色的行为。
在本发明中，游戏者的面部表情将会实时的反映到游戏中的虚拟角色上，使游戏的可玩性更强。所述功能是通过行为指令生成机构的面部表情分析机构完成的。所述功能为可选功能，可以根据需要选配。
此外，在本发明中，所述游戏装置可配置音频采集机构，具有不需要任何的手柄和游戏进度控制器就可以控制游戏的开始、暂停、停止、存档等操作。所述功能是由音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令，游戏控制指令与行为指令生成机构产生的行为指令一并传送给游戏执行机构。所述功能为可选功能，可以根据需要选配。
此外，在本发明中，不需要与游戏者进行接触就可以判断游戏者是在向前跑还是向后跑，是慢跑还是快跑，是走路还是跑步。所述功能是通过双目摄像机构采集的两幅游戏者的图像数据，由行为指令生成机构分析图像数据并计算出游戏者距离双目摄像机构的距离，再根据所述多次分析的结果判断出游戏者的运动矢量，进而生成游戏指令控制游戏中的虚拟角色的行为。
附图说明
图1是本发明的游戏装置示意图；
图2是本发明的游戏装置的硬件示意图；
图3是双目摄像机构的双目视觉系统测距的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明：
本发明如图1、图2所示，包括：双目摄像机构1、游戏主机4、图像显示机构2、扬声器3，游戏主机4由运算机构、存储机构、行为指令生成机构、游戏执行机构、音频采集机构、扬声器组成，双目摄像机构和图像显示机构分别通过电缆与游戏主机相连，双目摄像机构采集游戏者的行为图像经经总线传输到游戏主机的运算机构进行图像预处理保存到存储机构中，行为指令生成机构通过分析存储机构中的图像产生相应行为指令，行为指令传送给游戏执行机构，音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令，游戏控制指令与行为指令生成机构产生的行为指令一并传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。游戏主机4通过这行为指令生成机构、游戏执行机构2个机构来控制游戏中虚拟角色的行为。行为姿态分析机构通过双目视觉法分析存储机构中的图像产生相应行为指令，并传给游戏执行机构，游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器。
所述行为指令生成机构分析步骤之一为如下：(1)用特征匹配算法对双目摄像机构采集的图像产生对应图像的对应点匹配；(2)根据匹配结果计算出距离信息；(3)根据匹配结果与模板数据库比较识别出姿态信息，模板数据库是通过海量数据训练得出贮存在存储机构内；(4)将姿态信息和距离信息转变成相应的行为指令。
实现实景游戏的方法，按以下步骤进行：(1)、双目摄像机构采集游戏者的行为图像经游戏主机的运算机构进行图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过分析存储机构中的图像产生相应行为指令；(2)、行为指令与音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令一起传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。所述的行为指令为走路、跑步、举起单手、举起双手、举起单手做攻击姿势或举起双手做攻击姿势等。
在实景游戏装置中，一旦游戏者在双目摄像机构1前移动身体一部分、变换表情，则行为指令生成机构通过前述方法分析存储机构中的图像并生成相应指令而控制游戏。
当游戏者玩游戏时，双目摄像机构1采集集游戏者的行为图像经由控制器控制保存图像到存储机构中，行为指令生成机构通过分析存储机构中图像的产生相应行为指令，行为指令通过电缆传给游戏执行机构，游戏执行机构生成游戏图像和声音分别通过监视器显示图像和扬声器发出声音，控制器控制总线的数据传输。
在本发明的优选实施方式中，双目摄像机构包括两台摄像机，摄像机可采用可见光CCD、红外探测器，根据实际使用的要求还可以配置其它类型的摄像机。
在本发明的优选实施方式中，游戏主机可以配接外设，外设可以选配游戏手柄等。
本发明的游戏装置中运算机构可以是台式PC的微处理器，也可以是嵌入式微处理器DSP或DSP加FPGA。
在实景游戏装置中，可以配置音频采集与识别机构，如果游戏者想中断或者停止游戏，只需发出相应的声音，音频采集与识别机构3将会把游戏者的声音采集好并生成相应的游戏控制指令来中断或者停止游戏。
关键技术简述：
图3是双目摄像机构的双目视觉成像原理图。双目摄像机构的两台摄像机采集到的图像点的匹配是关键，本发明中对应点匹配法需要方法能够克服图像的仿射变换带来的匹配困难的问题，可采用的方法之一是用SURF法来匹配对应点。点匹配方法不局限与此，关键是算法可以需要具有透视或者仿射不变性的特点，即对存在透射或者仿射变形的点对仍然可以匹配上，常用相关方法分类举例如下：
(1)提取的特征点对本身具有仿射或者透射不变性，此类方法有：比例不变特征匹配法(SIFT)，各种特征不变算子法等。
(2)用于比较点对的方法本身具有仿射或者透射不变性等。
本发明中另一关键技术为场景点的重建，重建方法很多，有：直接几何法、纯代数法等。下面以纯代数法举例说明场景点重建过程：
已知标定过的两台摄像机和两个对应点p和p′，O′和O是两台摄像机的光学中心点。在原理上，可以直接通过将两条射线R＝Op和R′＝O′p′相交来重建相应的场景点。然而，在实际中由于标定和特征定位的误差，射线R和R′可能永远也不会真正相交。可采用的方法之一是用纯代数的方法重建场景点：给定投影矩阵M和M′以及对应点p和p′，可以把约束zp＝MP和z′p′＝M′P重写成如下形式
P × MP = 0 p ′ × M ′ P = 0 ⇔ [ p × ] M [ p ′ × ] M ′ P = 0
上述是一个过约束方程，有4个关于P的坐标的独立线性等式，可以采用最小二乘法解这个方程而得到P的世界坐标系的坐标，进而可以算出游戏者的速度矢量。
本发明虽以优选实施方式阐明如上，然而其并非用以限定本发明仅限于上述实施方式。因此，在不脱离本发明的范围内所作修改，均应包含在权利要求书保护范围内。

Claims (7)

1、实景游戏装置，包括：双目摄像机构、游戏主机、图像显示机构、扬声器，游戏主机由运算机构、存储机构、行为指令生成机构、游戏执行机构、扬声器组成，其特征在于：双目摄像机构和图像显示机构分别通过电缆与游戏主机相连，双目摄像机构采集游戏者的行为图像经总线传输到经游戏主机的运算机构进行图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过双目视觉方法来分析存储机构中的图像产生相应行为指令，行为指令传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。
2、根据权利要求1所述的实景游戏装置，其特征在于：所述的游戏主机还包括音频采集机构，音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令，游戏控制指令与行为指令生成机构产生的行为指令一并传送给游戏执行机构。
3、根据权利要求1所述的实景游戏装置，其特征在于：行为指令生成机构由行为姿态分析机构或行为姿态分析机构和面部表情分析机构组成，行为姿态分析机构通过双目视觉法分析存储机构中的图像产生相应行为指令传给游戏执行机构，或面部表情分析机构通过分析存储机构中的图像里的游戏者的面部表情并产生相应游戏指令与行为姿态分析机构通过双目视觉法分析存储机构中的图像产生相应行为指令，一并由控制器控制传给游戏执行机构，游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器。
4、实现实景游戏的方法，按以下步骤进行：(1)双目摄像机构采集游戏者的行为图像经总线传输到游戏主机的运算机构经过图像预处理后保存到存储机构中，行为指令生成机构通过双目视觉方法来分析存储机构中的图像产生相应行为指令；(2)、行为指令或行为指令与音频采集机构采集游戏者的语音并生成相应的游戏控制指令一起传送给游戏执行机构，由游戏执行机构生成游戏图像和声音来分别传送给图像显示机构和扬声器，控制器控制总线的数据传输。
5、根据权利要求4所述的实现实景游戏的方法，其特征在于：所述行为指令生成机构分析步骤如下：(1)用特征匹配算法对双目摄像机构采集的图像产生对应图像的对应点匹配；(2)根据匹配结果计算出距离信息；(3)根据匹配结果与模板数据库比较识别出姿态信息，模板数据库是通过海量数据训练得出贮存在存储机构内；(4)将姿态信息和距离信息转变成相应的行为指令。
6、根据权利要求4所述的实现实景游戏的方法，其特征在于：所述的行为指令为走路、跑步、举起单手、举起双手、举起单手做攻击姿势或举起双手做攻击姿势。
7根据权利要求4所述的实现实景游戏的方法，其特征在于：所述游戏控制指令为开始、暂停、停止或存档。
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