CN104657568B - 基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法 - Google Patents

基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于智能眼镜的多人移动游戏方法，该方法包括如下步骤：智能眼镜G0将图像画面叠加在平面ABCD上，并建立所述智能眼镜G0的坐标系；计算得到所有智能眼镜相对于平面ABCD的角度和距离；将上述角度和距离传送给智能眼镜G0；计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标，并发送给主机；主机接收上述发送的坐标，根据所述坐标计算出对应图像并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜；接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者。本发明还涉及一种基于智能眼镜的多人移动游戏系统。本发明改变了目前移动游戏不能进行多人互动的情况，实现了多个人能够在同一场合玩同一个游戏。

Description

基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法。
背景技术
近年来，随着移动手机的发展，手机游戏得到迅速普及，由于可以随时随地使用，而不必像桌面游戏一样固定在电脑显示器前，因此手机游戏无论是从使用时间还是使用广度上都超过了桌面游戏。但同时，手机游戏也有着一个越来越严重的缺点，那就是同一时刻只允许用户一个人在玩，这非常不利于人与人之间的交流。因为在面对面时，每个人都在用自己的手机在玩游戏，而不能让每一个人都在玩同一个游戏，实现每个人之间的互动，就像桌面游戏具有的特性那样。这是手机游戏进一步向前发展将面临的一个越来越突出的问题。
同时，智能眼镜已经渐渐进入人们的视野中，对于可透视型智能眼镜来说，当人们戴上这种眼镜后，周围可见光能够透过眼镜镜片，人的双眼能够正常看到四周的环境；同时智能眼镜能够将一些图像信息叠加在人的真实视野上，由于拥有这样的特性，可透视型智能眼镜必将在众多行业和领域中得到广泛应用，而其中一个潜在的领域就是用于移动游戏之中。
但是，目前并没有基于智能眼镜的游戏方案出现，为了满足未来智能眼镜日益发展的需求，现在迫切需要构建一个能在智能眼镜上进行游戏，特别是多人进行游戏的技术方案。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法。
本发明提供一种基于智能眼镜的多人移动游戏系统，包括智能眼镜及主机，所述智能眼镜包括相互电性连接的电源模块、坐标系建立模块、平面识别模块、通讯模块及相对位置确定模块，其中：所述电源模块，用于为智能眼镜提供电力供应；所述坐标系建立模块，用于建立智能眼镜G0的坐标系；所述平面识别模块，用于计算得到所有智能眼镜相对于智能眼镜G0叠加图像画面的平面的角度和距离；所述通讯模块，用于将上述角度和距离传送给智能眼镜G0；所述相对位置确定模块，用于计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标，并发送给主机；所述通讯模块，还用于接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者；所述主机包括相互电性连接的通信模块、计算模块，其中：所述通信模块，用于接收上述发送的其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标；所述计算模块，用于根据所述坐标计算出对应图像并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜。
优选的，所述的智能眼镜包括：对称安装于该智能眼镜的左右两端的左摄像头和右摄像头；用于投射出一个由红外线组成的矩阵网格且安装在该智能眼镜镜框中心的红外线矩阵网格发生装置；及用于发出红外线且位于所述红外线矩阵网格发生装置上方的红外线发生装置。
优选的，所述的红外线矩阵网格发生装置为红外线矩阵网格LED，所述的红外线发生装置为红外线LED。
优选的，所述的红外线矩阵网格LED包括一块经过精密加工的挡板和一个红外线LED，所述挡板上刻有细小的网格槽，并置于红外线LED的前方。
优选的，所述的坐标系以智能眼镜镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
优选的，所述的通讯模块还用于将角度和距离传送给智能眼镜G0的同时打开对应智能眼镜的红外线LED。
优选的，所述相对位置确定模块基于双目立体视觉的原理计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标。
本发明提供一种基于智能眼镜的多人移动游戏方法，该方法包括如下步骤：智能眼镜G0将图像画面叠加在平面ABCD上，并建立所述智能眼镜G0的坐标系；计算得到所有智能眼镜相对于平面ABCD的角度和距离；将上述角度和距离传送给智能眼镜G0；计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标，并发送给主机；主机接收上述发送的坐标，根据所述坐标计算出对应图像并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜；接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者。
优选的，所述的智能眼镜包括：对称安装于该智能眼镜的左右两端的左摄像头和右摄像头；用于投射出一个由红外线组成的矩阵网格且安装在该智能眼镜镜框中心的红外线矩阵网格发生装置；及用于发出红外线且位于所述红外线矩阵网格发生装置上方的红外线发生装置。
优选的，所述的坐标系以智能眼镜镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
本发明所提供的基于智能眼镜的多人移动游戏系统及方法，能够满足单人或者多个人进行游戏互动的需求，进而改变目前移动游戏不能进行多人互动的情况，即多个人都能在同一场合玩一个游戏。
附图说明
图1为与本发明智能眼镜的外观示意图；
图2为与本发明智能眼镜的正面图；
图3为本发明红外线矩阵网格产生原理示意图；
图4为本发明智能眼镜的硬件架构示意图；
图5为本发明智能眼镜坐标系示意图；
图6为网格线的透视缩小效应示意图；
图7为智能眼镜投射的红外线矩阵网格示意图；
图8为本发明智能眼镜与平面的坐标关系示意图；
图9为本发明智能眼镜位置的不确定性示意图；
图10为双目立体视觉基本原理示意图；
图11为本发明主机的硬件架构示意图；
图12为本发明基于智能眼镜的多人移动游戏方法流程图；
图13为所有智能眼镜的图像画面共享同一坐标系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明智能眼镜(请参照图1)，为可透视型智能眼镜，即戴上该智能眼镜后，周围可见光能够透过眼镜镜片，人的双眼能够正常看到四周的环境，并且该智能眼镜能够将一些图像信息叠加在人的真实视野上，当人戴上该智能眼镜后，除了看到四周的环境外，也能看到由该智能眼镜显示出来的图像信息，相当于离人眼一定距离的空间中观看一定尺寸的屏幕。
所述智能眼镜具有两个摄像头、红外线矩阵网格LED003及红外线LED004(请参照图2)。其中，所述两个摄像头对称安装于该智能眼镜的左右两端，分别为左摄像头001和右摄像头002，所述红外线矩阵网格LED003安装在该智能眼镜镜框中心，所述红外线LED004位于该智能眼镜镜框中心，并位于所述红外线矩阵网格LED003的上方。
所述智能眼镜具有使投射出的图像固定于某一平面的能力，即从佩戴者的角度看来，该智能眼镜所显示的图像始终处于平面上的一个固定的位置。其中，所述红外线LED004用于发出红外线。所述红外线矩阵网格LED003用于投射出一个由红外线组成的矩阵网格(以下称“红外线矩阵网格”)，所述两个摄像头用于识别红外线矩阵网格，当该红外线矩阵网格投射在一个平面上时，散射的红外线会被两个摄像头识别出来，通过对识别的红外线矩阵网格进行分析，就能够得出识别的平面相对于智能眼镜的距离和角度。本实施例中，所述红外线矩阵网格LED003产生红外线矩阵网格的具体实现方法如图3所示，所述红外线矩阵网格LED003包括一块经过精密加工的挡板0031和一个红外线LED0032，所述挡板0031上刻有细小的网格槽，并置于红外线LED0032的前方，当所述红外线LED0032发光时，就会产生一个红外线矩阵网格。
参阅图4所示，为与本发明智能眼镜的硬件架构示意图。所述智能眼镜包括相互电性连接的电源模块005、坐标系建立模块006、平面识别模块007、通讯模块008、相对位置确定模块009。具体如下：
所述电源模块005用于为智能眼镜提供电力供应。
所述坐标系建立模块006建立如图5所示的坐标系OXYZ。所述坐标系以智能眼镜镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
所述平面识别模块007用于计算所有智能眼镜相对于佩戴者面前某个平面的角度和距离。具体而言：
由于视觉上的透视缩小效应，如图6所示，当从不同角度观看一个网格线时，网格线会表现出不同的变化，而这样的变换与观看者相对于网格线的角度和距离密切相关。只要对变化的网格线进行分析计算，就可以得知观看者相对于网格线的角度和距离。因此，在本实施例中，将一个红外线矩阵网格叠加到一个平面上，并计算红外线矩阵网格的变化，可进而得到智能眼镜相对于该平面的角度和距离关系。
本实施例以智能眼镜G0、智能眼镜G1为例进行说明。
在智能眼镜G0坐标系OXYZ中，红外线矩阵网格LED003产生的红外线矩阵网格如图7所示，平面ABCD为智能眼镜G0投射出的红外线矩阵网格。当另一个智能眼镜G1的佩戴者需要从另一个角度看到智能眼镜G0的佩戴者观看的图像画面时，由于透视效应，红外网格线将会发生形状改变，平面ABCD散射的红外线会被智能眼镜G1两端的摄像头001、002接收，所述平面识别模块007通过分析计算散射的红外线，得到智能眼镜G1相对于平面ABCD的角度θ和距离L(请参考图8)。
所述通讯模块008用于将智能眼镜G1的L和θ这两个值传递给智能眼镜G0，同时打开智能眼镜G1的红外线LED004，使智能眼镜G1的红外线LED004发出红外线。
相对位置确定模块009用于以一个智能眼镜作为参照，计算出其余智能眼镜相对于该智能眼镜的坐标，并将所述坐标发送给主机进行计算，以实现在同一坐标系下归整所有智能眼镜的坐标，即所有智能眼镜的图像画面都共享同一坐标系。
本实施例以智能眼镜G0作为参照，计算智能眼镜G1相对于该智能眼镜G0的坐标为例进行说明：
在已知另一个智眼镜相对于图像画面所在平面ABCD的距离和角度的情况下，并不能唯一确定出智能眼镜之间的相对位置关系。如图9所示，图中G0为投射图像画面的智能眼镜，而G1为需要接收图像信息的智能眼镜。虽然通过平面识别模块007得到G1相对于平面ABCD的距离和角度，但并不能唯一确定G1的坐标，G2、G3也可能为G1的位置。
相对位置确定模块009计算得到智能眼镜G1在智能眼镜G0坐标系中的位置。
由于智能眼镜G0具有能够接收外界的红外线的两个摄像头，因此智能眼镜G1上红外线LED004发出的红外线会被G0的两个摄像头接收，并呈现为一个圆点，在三维空间中，对一个空间点的坐标计算基于双目立体视觉的原理：
如图10所示，l1、l2分别为两个平行放置的摄像头，在本发明中，l1、l2分别代表智能眼镜G0的左摄像头001、右摄像头002。B代表两个摄像头光心之间的距离，f为摄像头的焦距。P(x,y,z)为空间中的某一点，(x,y,z)为其三维坐标，P1(x1,y1)、P2(x2,y2)分别为P点在两个摄像头像平面上的像点坐标，其中P点的视差为d＝x1-x2，通过几何关系可以计算出P点的深度为：
通过采用立体视觉算法就可以计算出P点在智能眼镜G0坐标系中的Z坐标。而同时P点的X坐标和Y坐标可以直接从智能眼镜G0的摄像头坐标系中读取。因此，能够确定出智能眼镜G1在智能眼镜G0坐标系中的位置。
所述通讯模块008还用于接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者。所述通讯模块008可以为Wifi、蓝牙等。
参阅图11所示，是本发明主机的硬件架构示意图。所述主机为游戏运行的平台，可以为网络游戏平台，该主机包括相互电性连接的通信模块101、计算模块102。其中：
所述通信模块101用于接收相对位置确定模块009发送的其余智能眼镜相对于该智能眼镜的坐标。
所述计算模块102用于根据接收的其余智能眼镜相对于该智能眼镜的坐标计算出对应图像，并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜。
参阅图12所示，是本发明基于智能眼镜的多人移动游戏方法流程图。
步骤S401，智能眼镜G0将图像画面叠加在平面ABCD上。坐标系建立模块006建立如图5所示的坐标系OXYZ。所述坐标系以智能眼镜G0镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜G0投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
步骤S402，平面识别模块007计算得到所有智能眼镜相对于平面ABCD的角度和距离。具体而言：
本实施例以智能眼镜G0、智能眼镜G1为例进行说明。
在智能眼镜G0坐标系OXYZ中，红外线矩阵网格LED003产生的红外线矩阵网格如图7所示，平面ABCD为智能眼镜G0投射出的红外线矩阵网格。当另一个智能眼镜G1的佩戴者需要从另一个角度看到智能眼镜G0的佩戴者观看的图像画面时，由于透视效应，红外网格线将会发生形状改变，平面ABCD散射的红外线会被智能眼镜G1两端的摄像头001、002接收，所述平面识别模块007通过分析计算散射的红外线，得到智能眼镜G1相对于平面ABCD的角度θ和距离L(请参考图8)。
步骤S403，通讯模块008将智能眼镜G1的L和θ这两个值传送给智能眼镜G0，同时打开智能眼镜G1的红外线LED004，使智能眼镜G1的红外线LED004发出红外线。
步骤S404，相对位置确定模块009以智能眼镜G0为参照，计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜的坐标，并发送给主机。具体而言：
本实施例以智能眼镜G0作为参照，计算智能眼镜G1相对于该智能眼镜G0的坐标为例进行说明：
由于智能眼镜G0具有能够接收外界的红外线的两个摄像头，因此智能眼镜G1上红外线LED004发出的红外线会被G0的两个摄像头接收，并呈现为一个圆点，在三维空间中，对一个空间点的坐标计算基于双目立体视觉的原理：
如图10所示，l1、l2分别为两个平行放置的摄像头，在本发明中，l1、l2分别代表智能眼镜G0的左摄像头001、右摄像头002。B代表两个摄像头光心之间的距离，f为摄像头的焦距。P(x,y,z)为空间中的某一点，(x,y,z)为其三维坐标，P1(x1,y1)、P2(x2,y2)分别为P点在两个摄像头像平面上的像点坐标，其中P点的视差为d＝x1-x2，通过几何关系可以计算出P点的深度为：
通过采用立体视觉算法就可以计算出P点在智能眼镜G0坐标系中的Z坐标。而同时P点的X坐标和Y坐标可以直接从智能眼镜G0的摄像头坐标系中读取。因此，能够确定出智能眼镜G1在智能眼镜G0坐标系中的位置。
步骤S405，主机接收相对位置确定模块009发送的坐标，根据所述坐标计算出对应图像，并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜。
步骤S406，接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者。
本发明可以求取其他智能眼镜在该智能眼镜G0坐标系中的坐标，进而求出一个基于平面ABCD的坐标系，使得所有的智能眼镜的图像画面都共享同一个坐标系。图13为本发明最终的坐标关系图，所有智能眼镜叠加在平面ABCD上的图像将共用一个右手坐标系OXYZ，这样不同智能眼镜的佩戴者通过智能眼镜观看到的就是同一种图像，只不过由于观看角度不同而不同。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于智能眼镜的多人移动游戏系统，包括智能眼镜及主机，其特征在于，
所述智能眼镜包括相互电性连接的电源模块、坐标系建立模块、平面识别模块、通讯模块及相对位置确定模块，其中：
所述电源模块，用于为智能眼镜提供电力供应；
所述坐标系建立模块，用于建立智能眼镜G0的坐标系；
所述平面识别模块，用于计算得到所有智能眼镜相对于智能眼镜G0叠加图像画面的平面的角度和距离；
所述通讯模块，用于将上述角度和距离传送给智能眼镜G0；
所述相对位置确定模块，用于计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标，并发送给主机；
所述通讯模块，还用于接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者；
所述主机包括相互电性连接的通信模块、计算模块，其中：
所述通信模块，用于接收上述发送的其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标；
所述计算模块，用于根据所述坐标计算出对应图像并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的智能眼镜包括：
对称安装于该智能眼镜的左右两端的左摄像头和右摄像头；
用于投射出一个由红外线组成的矩阵网格且安装在该智能眼镜镜框中心的红外线矩阵网格发生装置；及
用于发出红外线且位于所述红外线矩阵网格发生装置上方的红外线发生装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的红外线矩阵网格发生装置为红外线矩阵网格LED，所述的红外线发生装置为红外线LED。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的红外线矩阵网格LED包括一块经过精密加工的挡板和一个红外线LED，所述挡板上刻有细小的网格槽，并置于红外线LED的前方。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的坐标系以智能眼镜镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的通讯模块还用于将角度和距离传送给智能眼镜G0的同时打开对应智能眼镜的红外线LED。
7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述相对位置确定模块基于双目立体视觉的原理计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标。
8.一种基于智能眼镜的多人移动游戏方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
智能眼镜G0将图像画面叠加在平面ABCD上，并建立所述智能眼镜G0的坐标系；
计算得到所有智能眼镜相对于平面ABCD的角度和距离；
将上述角度和距离传送给智能眼镜G0；
计算得到其余智能眼镜相对于该智能眼镜G0的坐标，并发送给主机；
主机接收上述发送的坐标，根据所述坐标计算出对应图像并将所述图像发送给对应角度的智能眼镜；
接收主机发出的智能眼镜应当看到的图像，并将所述图像显示给佩戴者。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的智能眼镜包括：
对称安装于该智能眼镜的左右两端的左摄像头和右摄像头；
用于投射出一个由红外线组成的矩阵网格且安装在该智能眼镜镜框中心的红外线矩阵网格发生装置；及
用于发出红外线且位于所述红外线矩阵网格发生装置上方的红外线发生装置。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的坐标系以智能眼镜镜框中心为坐标原点O，以平行智能眼镜投射出的图像画面并经过坐标原点O的平面为OXY平面建立右手坐标系OXYZ。
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