CN104436643B - 在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电视游戏技术领域，提供了在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法、装置及系统，方法包括：控制第一光源点亮、第二光源熄灭，对双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，控制第二光源点亮，对双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对帧差图像识别检测，获得第二光源在帧差图像中的位置，当检测到人眼靠近光枪上的瞄准镜时，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在显示屏上的对应位置上输出光枪的瞄准准心，本发明实施例实现了瞄准镜和显示屏上输出的瞄准准心的精确对应关系，提高了用户的游戏体验。
Description
技术领域
本发明属于电视游戏技术领域，尤其涉及一种在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法、装置及系统。
背景技术
光枪作为重要的体感射击游戏道具，由于其通过光线仿真子弹的射击，可以使得射击类游戏可以从按键控制中解放，利用光线的直线传播仿真枪类的射击，提供更为生动的射击效果。
当前，基于光枪的射击游戏普遍采用带有光枪的游戏手柄以及识别器对光枪的指向进行估计，以达到瞄准目标的目的。然而，当前的光枪瞄准方案都难以解决靶心和光枪指向的精确对应关系，因而当使用人眼瞄准的时候，靶心与枪口射线会有偏离的感觉，降低了射击游戏的射击体验。为了弥补这种绝对关系对应不精确的问题，射击游戏往往在电视端显示瞄准的靶心，靶心的位置则随光枪位移和指向的变化而对应地改变。这样，游戏用户可以不需要通过光枪来瞄准，而直接借助靶心的位置来调整光枪。然而，这种方式还是不能解决靶心和光枪指向无法精确对应、射击体验降低的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法，导致瞄准准心和光枪指向无法精确对应、射击体验降低的问题。
本发明实施例是这样实现的，在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法，所述显示屏上设置有双目摄像机，所述双目摄像机上设置有第一光源，所述光枪上设置有第二光源，所述方法包括下述步骤：
通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像；
通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像；
将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置；
当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
本发明实施例的另一目的在于提供一种在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置，所述显示屏上设置有双目摄像机和第一光源，所述光枪上设置有第二光源，所述在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置包括：
第一图像获取单元，用于通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像；
第二图像获取单元，用于通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像；
位置获取单元，用于将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置；以及
第一准心输出单元，用于当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
本发明实施例的另一目的在于提供一种游戏系统，所述游戏系统包括双目摄像机、光枪以及显示屏，其中：
所述双目摄像机设置在所述显示屏上，设置有第一光源；
所述光枪上设置有第二光源、瞄准镜以及检测器，所述第二光源包括多个点光源，所述多个点光源中的一个点光源设置在所述瞄准镜上；
所述显示屏用于显示输出游戏画面，以及通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置，当所述检测器检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例通过同步信号控制第一光源点亮、第二光源熄灭，对双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，通过同步信号控制第二光源点亮，对双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对帧差图像识别检测，获得第二光源在帧差图像中的位置，当检测到人眼靠近光枪上的瞄准镜时，根据第二光源包括的多个点光源在光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在显示屏上的交点位置上输出光枪的瞄准准心，从而实现了瞄准镜和显示屏上输出的瞄准准心的精确对应关系，提高了用户的游戏体验。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法的实现流程图；
图2是本发明实施例二提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法的实现流程图；
图3是本发明实施例三提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置的结构图；以及
图4是本发明实施例四提供的游戏系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法的实现流程。
在本发明实施例中，该在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法主要用于游戏系统，该系统包括双目摄像机、光枪以及显示屏，其中，所述双目摄像机设置在所述显示屏上，设置有第一光源以及同步信号发送装置。具体地，第一光源可以为多个点光源，该多个点光源可以为红外光源，也可以为可见光源，这些光源可用于对光枪进行标定或定位。当所述第一光源为红外光源时，用于接收所述红外光源的双目摄像机对应为红外摄像机，当所述第一光源为可见光源时，所述双目摄像机可以为普通的摄像机。
在本发明实施例中，光枪上设置有第二光源、瞄准镜、检测器以及同步信号收发装置，所述第二光源包括多个点光源，这些光源可用于对光枪进行标定或定位，或用于射击、瞄准等。光枪上设置有同步信号接收装置，其中，检测器可以是距离检测器，也可以是利用人眼生物特征的人眼识别器。优选地，检测器为距离检测器，从而简化光枪的设计，降低成本。
下面对本发明实施例提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法进行详细描述：
在步骤S101中，通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像。
在本发明实施例中，双目摄像机通过模拟人类视觉处理景物的方式，利用两台位置相对固定的摄像机同时对同一景物(对光枪的第二光源)从不同角度成像，通过计算其中对应点的视差来获取景物的空间场景的三维信息。
具体地，双目摄像机和光枪通过各自的同步信号收发装置收发同步信号，通过同步信号对第一光源进行点亮，以提供较好的光照环境，对第二光源进行熄灭，同时，对双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像。由双目摄像机的原理可知，第一帧图像的数量为两张。
在步骤S102中，通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像。
在本发明实施例中，双目摄像机和光枪再次通过各自的同步信号发送装置、接收装置发送和接收同步信号，通过同步信号控制对第二光源进行点亮，对第一光源进行熄灭，同时，对所述双目摄像机进行曝光，获取第二帧图像。由双目摄像机的原理可知，第二帧图像的数量为两张。
在步骤S103中，将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置。
在本发明实施例中，通过对双目摄像机中两个摄像头获取的帧图像分别进行对应相减，可以得到两幅帧差图像，这样，可保证帧差图像上只有第二光源存在，而环境光在两帧均出现，相减之后被滤除；第一光源引起的反射在第一帧出现，在第二帧不会出现，因此，当第二帧图像减去第一帧图像的时，第一光源引起的反射点被减为负的像素值,而在硬件中，像素值为正的像素值或0，因此，当像素值为负的像素值时，相当于第一光源引起的反射被滤除，进而通过图像识别检测，获得第二光源分别在两幅帧差图像中的位置。
在步骤S104中，当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例中，当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，即可以判断游戏用户正使用瞄准镜进行瞄准，此时，本发明实施例显示屏上输出的光枪瞄准准心、用户眼睛、瞄准镜位于同一直线上，即位于瞄准镜的轴心射线上，实现三者之间精确对应关系，提高了用户游戏体验。具体地，在输出光枪瞄准准心时，获得第二光源分别在两幅帧差图像中的位置后，还需要根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，确定设置在所述瞄准镜上的点光源在所述帧差图像中的对应位置，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在具体实施过程中，需要实时获取光枪的坐标系与双目摄像机的坐标系之间的转换矩阵(记为第一转换矩阵)以及预先获取双目摄像机的坐标系与显示屏的坐标系之间的转换矩阵(记为第二转换矩阵)。通过第一转换矩阵将所述瞄准镜轴心射线在光枪坐标系下的坐标转换为双目摄像机的坐标系下的坐标。具体地，可实时获取光枪的第二光源在所述双目摄像机生成的图像中的位置，根据所述第二光源在所述双目摄像机生成的图像中的位置，计算所述光枪的坐标系与所述双目摄像机的坐标系之间的第一转换矩阵。进而，根据第一转换矩阵以及第二转换矩阵，就可以确定所述光枪瞄准镜轴心射线与显示屏的交点位置(坐标)。
在本发明实施例通过同步信号控制第一光源点亮、第二光源熄灭，对双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，通过同步信号控制第二光源点亮，对双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对帧差图像识别检测，获得第二光源在帧差图像中的位置，当检测到人眼靠近光枪上的瞄准镜时，根据第二光源包括的多个点光源在光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在显示屏上的该交点位置上输出光枪的瞄准准心，从而实现了瞄准镜和显示屏上输出的瞄准准心的精确对应关系，提高了用户的游戏体验。
实施例二：
图2示出了本发明实施例二提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法的实现流程。
在本发明实施例中，该在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法主要用于游戏系统，该系统包括双目摄像机、光枪以及显示屏，其中，所述双目摄像机设置在所述显示屏上，设置有第一光源以及同步信号发送装置。具体地，第一光源可以为多个点光源，该多个点光源可以为红外光源，也可以为可见光源，这些光源可用于对光枪进行标定或定位。当所述第一光源为红外光源时，用于接收所述红外光源的双目摄像机对应为红外摄像机，当所述第一光源为可见光源时，所述双目摄像机可以为普通的摄像机。
在本发明实施例中，光枪上设置有第二光源、瞄准镜、检测器以及同步信号接收装置，所述第二光源包括多个点光源，这些光源可用于对光枪进行标定或定位，或用于射击、瞄准等，例如，所述多个点光源中的一个点光源可设置在所述瞄准镜上，以用于用户瞄准。其中，检测器可以是距离检测器，也可以是利用人眼生物特征的人眼识别器。优选地，检测器为距离检测器，从而简化光枪的设计，降低成本。
下面对本发明实施例提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法进行详细描述：
在步骤S201中，扣动所述光枪的扳机，以唤醒所述光枪，并从所述双目摄像机接收同步信号。
在本发明实施例中，只有在扣动光枪的扳机时，才激活光枪，以从所述双目摄像机接收同步信号，这样，可大大降低游戏系统中光枪的能耗。
在步骤S202中，通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像。
在步骤S203中，通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像。
在步骤S204中，将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置。
在步骤S205中，判断是否检测到人眼，当检测到人眼时，执行步骤S206，否则执行步骤S207。
在步骤S206中，当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在步骤S206中，当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例中，当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜或未配置瞄准镜时，则根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心，提高了对现有系统的兼容性。
在本发明实施例通过判断人眼是否靠近瞄准镜，在人眼接近瞄准镜时，在显示屏上确定和输出与人眼、瞄准镜精确对应的光枪瞄准准心，从而实现了瞄准镜和显示屏上瞄准准心的精确对应关系，提高了用户的游戏体验。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
实施例三：
图3示出了本发明实施例三提供的在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置的结构，其中，所述显示屏上设置有双目摄像机和第一光源，所述光枪上设置有第二光源。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：
唤醒单元31，用于扣动光枪的扳机，以唤醒所述光枪，并从所述双目摄像机接收同步信号。
第一图像获取单元32，用于通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像；
第二图像获取单元33，用于通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像；
位置获取单元34，用于将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置；
第一准心输出单元35，用于当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
第二准心输出单元36，用于当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例中，在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置的各组成单元的实施方式与实施例二中各步骤实施方式对应相同，在此不再赘述。
实施例四：
图4示出了本发明实施例四提供的游戏系统4的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。所述游戏系统4包括光枪41、双目摄像机42、以及显示屏43，其中：
所述双目摄像42机设置在所述显示屏43上，设置有第一光源以及同步信号发送装置；
所述光枪上41设置有第二光源、瞄准镜、检测器以及同步信号接收装置，所述第二光源包括多个点光源，所述多个点光源中的一个点光源设置在所述瞄准镜上；
所述显示屏43用于显示输出游戏画面，以及通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置，当所述检测器检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例中，可选地，第二光源包括的多个点光源中的一个点光源设置在所述光枪41的枪口上，显示屏43还可用于当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
在本发明实施例通过判断人眼是否靠近瞄准镜，在人眼接近瞄准镜时，在显示屏上确定和输出与人眼、瞄准镜精确对应的光枪瞄准准心，从而实现了瞄准镜和显示屏上瞄准准心的精确对应关系，提高了用户的游戏体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.在显示屏上输出光枪瞄准准心的方法，其特征在于，所述显示屏上设置有双目摄像机，所述双目摄像机上设置有第一光源，所述光枪上设置有第二光源，所述方法包括下述步骤：
通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像；
通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像；
将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置；
当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光的步骤之前，所述方法还包括：
扣动所述光枪的扳机，以唤醒所述光枪，并从所述双目摄像机接收同步信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：
当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
4.在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置，其特征在于，所述显示屏上设置有双目摄像机和第一光源，所述光枪上设置有第二光源，所述在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置包括：
第一图像获取单元，用于通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像；
第二图像获取单元，用于通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像；
位置获取单元，用于将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置；以及
第一准心输出单元，用于当检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
5.如权利要求4所述的装置，所述在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置还包括：
唤醒单元，用于扣动所述光枪的扳机，以唤醒所述光枪，并从所述双目摄像机接收同步信号。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述在显示屏上输出光枪瞄准准心的装置还包括：
第二准心输出单元，用于当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
7.一种游戏系统，其特征在于，所述游戏系统包括双目摄像机、光枪以及显示屏，其中：
所述双目摄像机设置在所述显示屏上，设置有第一光源以及同步信号发送装置；
所述光枪上设置有第二光源、瞄准镜、检测器以及同步信号接收装置，所述第二光源包括多个点光源，所述多个点光源中的一个点光源设置在所述瞄准镜上；
所述显示屏用于显示输出游戏画面，以及通过同步信号控制所述第一光源点亮、所述第二光源熄灭，对所述双目摄像机进行曝光，获取第一帧图像，通过同步信号控制所述第二光源点亮，对所述双目摄像机进行再次曝光，获取第二帧图像，将所述第一帧图像和第二帧图像分别对应相减得到帧差图像，通过对所述帧差图像识别检测，获得所述第二光源在帧差图像中的位置，当所述检测器检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪瞄准镜的轴心射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
8.如权利要求7所述的游戏系统，其特征在于，所述第二光源包括的多个点光源中的一个点光源设置在所述光枪枪口上；
所述显示屏还用于当未检测到人眼靠近所述光枪上的瞄准镜时，根据所述第二光源包括的多个点光源在所述光枪上的分布关系，计算确定所述光枪的枪口射线与所述显示屏的交点位置，并在所述显示屏上的所述交点位置上输出所述光枪的瞄准准心。
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