CN105122184B - 用于追踪无源指挥棒和基于检测的指挥棒路径启动效果的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本实施例的系统100包括工作以将电磁辐射发射进有效表演区域116的电磁辐射的源102。系统100还包括感测装置104，感测装置104工作以接收从放置于有效表演区域116中的物品126的反光材料120被反射之后的电磁辐射并且可操作以便基于接收来自一系列的物品位置140的反射的电磁辐射而生成数据。此外，系统100包括控制器106，控制器106工作以处理由感测装置104生成的数据从而确定一系列的物品位置140是否和存储的手势相关联并且在一系列的物品位置140和存储的手势相关联时输出控制信号以启动效果108。

Description

用于追踪无源指挥棒和基于检测的指挥棒路径启动效果的系 统和方法

本申请要求2013年2月22日提交的、题为“用于追踪无源指挥棒和基于检测的指挥棒路径启动效果的系统和方法”的美国临时申请No.61/768, 200的利益，其通过引用全文而被结合。

技术领域

本公开通常涉及游乐园领域。更具体地，本公开的实施例涉及用来通过基于检测的指挥棒运动生成效果以娱乐游客的方法和设备。

背景技术

自20世纪早期以来，游乐园（或主题乐园）实质上在流行性方面已经增长。因此，就游乐园而论，已经存在有增长的需求和伴随的竞争的增加。因此期望将更有趣和大量的游乐项目（attractions）添加到游乐园。大的游乐项目（例如乘坐装置和演出）的添加通常为游乐园提供了额外的能力以应对更大数量的游客。然而，这样的游乐项目往往会吸引更多的游客并且成为客流量的中心。此外，在没有增加诡计（intrigue）的层次情况下传统的乘坐装置的添加可能不足以取得足够的游客兴趣以解决或者客流量问题或者优于竞争者。因此，现在认识到，方便客流量的分配和/或提供增加的娱乐值的水平的系统和方法是期望的。

发明内容

下面总结了与原始请求保护的主题在范围上相当的一些实施例。这些实施例不是用来限制本公开的范围的，而是这些实施例只是用来提供某些公开的实施例的简要概述的。实际上，本公开可以包含可类似于或者不同于下面阐述的实施例的各种形式。

根据一个实施例，系统包括被配置成将电磁辐射发射进有效表演区域的电磁辐射的源。系统还包括被配置成接收从放置于有效表演区域中的物品的反光材料被反射之后的电磁辐射并且被配置成基于接收来自一系列的物品位置的反射的电磁辐射而生成数据的感测装置。此外，系统包括被配置成处理由感测装置生成的数据以确定所述一系列的物品位置是否和存储的手势相关联并且在所述一系列的物品位置和存储的手势相关联时输出控制信号以启动效果的控制器。

在另一个实施例中，方法包括从发射器将电磁辐射发射进有效表演区域。所述方法还包括在电磁辐射已经从放置于有效表演区域中的物品的反光材料被反射之后在感测装置处接收电磁辐射。此外，所述方法包括基于接收来自一系列的物品位置的反射的电磁辐射利用感测装置生成数据并且利用控制器处理由感测装置生成的数据以确定所述一系列的物品位置是否和存储的手势相关联以及在所述一系列的物品位置和存储的手势相关联时从控制器输出控制信号。

在另一个实施例中，系统包括电磁辐射发射器和被配置成接收从放置于有效表演区域中的物品的反光材料被反射之后的电磁辐射并且被配置成基于接收来自一系列的物品位置的反射的电磁辐射而生成数据的感测装置。此外，系统包括控制器和控制器的处理引擎。另外，系统包括被配置成从由感测装置生成的数据中提取相关数据的处理引擎的特征提取模块，以及被配置成分析相关数据以确定所述一系列的物品位置是否对应于已知的手势的处理引擎的手势识别模块。

附图说明

当参照附图阅读以下详细的描述时，本公开的这些以及其它的特征、方面和优势将变得更好理解，其中贯穿附图相同的记号代表相同的部分，其中：

图1是根据本技术的包括无源指挥棒追踪系统的游乐园游乐项目的透视图；

图2是根据本实施例的可被存储在无源指挥棒追踪系统中并且被用来基于检测的指挥棒路径或手势确定是否应当生成特定输出的参考指挥棒路径或手势的表示；

图3是根据本技术的包括无源指挥棒追踪系统的游乐园游乐项目的侧视图；

图4是根据本技术的无源指挥棒追踪系统的结构图；

图5是根据本实施例的由无源指挥棒追踪系统定义的无源指挥棒的检测的位置和插值路径的图示；以及

图6是根据本实施例的包括与无源指挥棒追踪系统配合的乘坐系统的游乐园游乐项目的透视图。

具体实施方式

现在已经认识到，期望在整个游乐园提供经济地娱乐游客同时还将客流从主要的游乐项目引开的小的交互式的游乐项目。还已经认识到，所有的游乐项目，无论是大的还是小的，可从交互式部件或层次中受益。因此，本实施例的目的在于能够追踪无源物品（例如指挥棒）的运动并且基于与定义的手势相对应的识别的物品或指挥棒路径来启动某些效果的无源物品追踪系统。

所公开的指挥棒追踪系统可以实现为包括演出、餐馆、乘坐装置、商店等等的游乐园游乐项目或者可以利用包括演出、餐馆、乘坐装置、商店等等的游乐园游乐项目来实现。本实施例使得能够在室外或者室内环境中实现，这方便在各种方案中实现。此外，本实施例包括经济的和主题导向的部件以及操作的特征。例如，根据本实施例的启动工具包括无源指挥棒，所述无源指挥棒不具有有源功能部件（例如没有发光二极管、陀螺仪或射频识别发送器）。这用来保持指挥棒的操作方面的神秘，这与魔术主题一致并且还使指挥棒更经济。例如，无源指挥棒不包括电子部件或不需要电池，这相对于它的操作增加了诡计（intrigue）同时更实用地节省了与包括电子部件和电池相关联的费用。通过在游乐园中将无源指挥棒检测系统用作游乐项目或者与游乐项目一起使用无源指挥棒检测系统，刺激游客游览游乐园并且进一步使游客能够将他们自己沉浸在由游乐园提供的主题体验中。

图1是根据本实施例的系统100的透视图。系统100可结合例如在美国专利No.6,665, 079中公开的材料和功能特征，该美国专利No.6, 665, 079通过引用而因此被结合。系统100被设计成检测具有正确相关的反光材料的被照明的部件的相对定位并且利用所述相对定位来识别相关性是否存在于预先定义的手势和由被照明的部件追踪的路径之间。如果发现正确的相关性存在，则系统能够启动效果（例如起动电动机、点燃火焰或打开阀门）以便向游乐园游客提供娱乐。在一个实施例中，如果发现正确的相关性，则可将输出提供给电脑、显示器或监控装置。具体地，系统100包括发射器102、感测装置104、控制器106和效果装置108。在说明的实施例中，系统100完全被置于窗口110之后并且通过伪装材料112（例如镜面化玻璃、网或有织纹的塑料）使通过窗口观看无法看出系统的部件从而使得系统对于参与者来说是不可见的。然而，系统100的部件的不同布置和在不同环境中的实现包括在本公开中。

发射器102工作以发射电磁辐射来使有效表演区域116笼罩或淹没在电磁辐射中，为了说明的目的，用扩展的光束114表示电磁辐射。光束114可以表示正从不同的源被发射的多个光束。此外，以具有与定义正被游客124挥舞的指挥棒122上的反光尖端120的材料对应的频率来发射光束114。反光尖端120可包括布置在指挥棒122的棒体126上的反光材料的涂层或者与指挥棒122的棒体126耦合的固体材料片。反光尖端120可与光束114协调以将电磁辐射朝向感测装置104反射回来从而方便由系统100识别反光尖端120的位置。这个位置信息（基于反射的电磁辐射来获得的）然后可以被控制器106使用来确定是否应该启动效果装置108或者效果装置的部件，例如使效果装置108的假花128移动。应当注意的是，在某个实施例中，反光材料可以位于除尖端之外的指挥棒122上的不同位置。此外，在一些实施例中，光束114代表被用来识别指挥棒122的位置（这通过反光尖端120可以变得更为方便）的有限数量的光束或光发射（连续地或者同时地来提供的）。实际上，反光尖端可以工作或者可以被设计成总是或者实质上总是将辐射（例如光）返回到它的源。

具体地，在操作中，系统100的感测装置104可起作用以检测从反光尖端120弹回的光束114并经由线缆130提供与检测相关联的数据给控制器104用于处理。应当注意的是，尽管在说明的实施例中系统100的各种部件是与电缆130以通信的方式耦合的，但是在其它实施例中部件可以进行无线通信。一旦控制器106从感测装置104接收数据，控制器106可利用处理器132和/或存储器134来确定反光尖端120的位置。实际上，控制器106可使用感测装置104的已设立的取向或已知的可视边界来识别与检测的反光尖端120相对应的位置（例如坐标）。

控制器100可在短期许多次地执行发射光束114、感测来自反光尖端120的反射光并确定反光尖端120的位置的过程以便识别反光尖端120的一系列的位置。实际上，可以实质上连续地执行这样的过程以方便识别反光尖端120在特定的时间范围期间或者仅仅连续地（in continuous series）在有效表演区域116内已经移过的路径140。一旦路径140已经被检测，控制器106确定关于路径140是否正确地与由系统100识别为对应于效果装置180的启动的模式或手势相关联。例如，系统100可执行路径或识别的路径140与存储的路径142（例如图2所说明的）的比较以确定是否应该由效果装置108执行一个或多个动作。例如，如果识别的路径140与存储的路径142中特定的一个相关联，控制器106可启动效果装置108使得花128进行移动。这给出了正确执行指挥棒运动的游客正在魔法般地使花移动或生长的幻象。应当注意的是，识别的路径140和特定的存储的路径142之间的对应可导致不同类型的启动（例如第一指挥棒运动可使花看起来像是收缩并且第二指挥棒运动可使花看起来像是生长）。应当注意的是，一些实施例可在识别的位置之间执行插值作为识别路径140的组成部分。

在图1说明的实施例中，发射器102和传感器或感测装置104是整体特征使得和感测装置104相关联的操作平面实质上正在与和发射器102相关联的操作平面重叠。然而，感测装置104（例如红外摄像机）可被放置在相对于可包括红外光灯泡的发射器102的不同位置。例如，如图3所说明的，发射器102和感测装置104是分开的并且被放置于不同的位置。具体地，图3的发射器102被放置于包含系统100的其它部件的店面的窗口110之外。图3的感测装置104被放置得远离发射器102但是仍然被定向成检测从反光尖端120被反射且起源于发射器102的光。为了说明的目的，箭头150、152代表从发射器被发射进有效表演区域116、被反光尖端120反射且被感测装置104检测的光束。箭头150代表的光束仅仅是来自发射器102的充满或者以其它的方式选择性地照明有效表演区域的许多光束中的一个。

如在图2中，图3的系统利用来自反光尖端120的一系列检测的发射器光反射（例如152）来识别和/或追踪指挥棒定位。感测装置104基于反射的电磁辐射（例如152）而生成数据并且一系列的检测可对应于检测的指挥棒路径140。控制器106收集这种数据并且确定某些模式是否由反光指挥棒尖端120在某个时间范围期间或不管时间范围而是连续地（in acontinuous series despite the timeframe）追踪的检测的路径140形成。如果某些已知的或者存储的模式142与检测的路径140相关联（例如匹配），控制器106可启动效果108，例如起动电动机154来使假兔子156移出帽子道具158。

图4说明了根据本实施例的系统100的结构图和控制器106的处理引擎200的某些细节。系统100利用检测器或感测装置104执行数据采集，然后控制器106利用所述数据来分类反光指挥棒尖端120的运动路径或手势。具体地，处理引擎200可利用预处理模块202对从感测装置104接收的数据执行某些预处理任务。当在各种不同的照明条件下工作时（例如有效表演区域是在大白天）这个预处理模块202可起作用以便于鲁棒性能。接下来，特征提取模块204可起作用以从自感测装置104获得的并且由预处理模块202预处理过的数据中提取某些特征。这种特征的提取可包括在框架内确定指挥棒位置、追踪多个指挥棒（例如同时识别和追踪十个不同的指挥棒手势）、利用静态指挥棒位置之间的被认为是潜在手势的运动轨迹来识别手势时间分段、以及轨迹插值。例如，图5说明了框架内反光指挥棒尖端的检测的位置302以及检测的位置302之间的插值304的图示。检测的位置302和插值304合作以形成实质上是检测的指挥棒路径140的模式306。这个检测的指挥棒路径140然后被手势识别模块206分析以确定检测的指挥棒路径140是否和存储的指挥棒路径142相关联。如果在检测的指挥棒路径140和存储的指挥棒路径142中的一个之间存在有足够的对应，处理引擎200或者控制器106将启动相关的输出208。这可包括直接起动效果装置108或者命令单独的控制器（例如可编程逻辑控制器）来执行所述任务。应当注意的是，控制器106可包括计算机或者各种不同的工业自动化控制器中的任何一种。

本实施例包括供游乐园中使用的基于指挥棒的手势识别系统和方法。特别地，在图1和图2中说明的实施例通常代表店面环境中的实现。然而，在其它实施例中，可以使用系统100以将娱乐层次加到其它娱乐特征。例如，如图6所说明的，可将系统100与乘坐装置一起使用以在乘坐环境中增加游客乐趣和沉浸。具体地，例如，图6说明了乘坐车辆400上的游客124利用系统100来启动集成在乘坐环境中的喷泉402的起动。如上所述，系统正在射出光404并接收反射光406以识别利用指挥棒122或者更准确地说是反光指挥棒尖端120做出的手势。

本实施例包括能够检测具有反光材料的无源指挥棒的系统，所述系统允许游客操作指挥棒以在有效表演区域内做出正确的手势时控制各种效果。系统在指挥棒上没有任何有源特征的情况下起作用。也就是，指挥棒不包括陀螺仪、光发射器、射频发送器或者任何其它功能部件。这不仅为使用者简化了系统，而且提供了成本效益。此外，本实施例使能在各种各样的照明条件（包括大白天）下的操作，而传统的手势识别技术由于来自太阳的电磁辐射的干扰而不能在大白天很好地运行。本实施例允许游乐园为游客娱乐增加了小的聚会地点并且使其它游乐项目多样化。

某些操作特性和特征性能对于系统和相关的部件来说可能是期望的。例如，发射器和检测器可被配置成具体地在定义的范围内工作。作为具体的示例，有效表演区域可从发射器和/或检测器扩展大约5-12英尺。此外，用于反光指挥棒尖端的反光材料可以要求某些特性使得只有启用的装置被系统识别。此外，反光材料和系统可协调以增加背景噪声的容限。系统可被设计成基于不同的反光材料、相对于识别识别的路径和存储的路径之间的对应而包括不同的容限水平以便针对更年轻的游客启用不同的难度。

尽管只有本发明的某些特征已经在本文中被说明和描述，但是本领域技术人员将会想到许多的修改和变化。因此，将会理解，所附的权利要求用来覆盖属于本发明的真实精神的所有这样的修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于追踪物品的运动的系统，包括：

电磁辐射的源，被配置成使有效表演区域充满电磁辐射；

所述物品被放置于所述有效表演区域中，并且包括反光材料，其中所述反光材料是所述物品的固体部件或者所述反光材料是所述物品上的涂层；

感测装置，被配置成接收从放置于所述有效表演区域中的所述物品的所述反光材料被反射之后的所述电磁辐射并且被配置成基于接收来自一系列的物品位置的反射的电磁辐射而生成数据，其中所述电磁辐射的源和所述感测装置各自处于相应的固定位置中；以及

控制器，被配置成处理由所述感测装置生成的所述数据以确定所述一系列的物品位置是否和存储的手势相关联并且在所述一系列的物品位置和所述存储的手势相关联时输出控制信号以启动效果，其中所述控制器被配置成预处理所述数据以便在所述有效表演区域是在大白天时消除由所述感测装置接收的干扰。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁辐射的源被配置成以与所述反光材料相对应的有限频率来发射所述电磁辐射。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述物品包括指挥棒。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成在所述一系列的物品位置之间插值以方便确定所述一系列的物品位置是否和所述存储的手势相关联。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁辐射的源被配置成将一系列的光束发射进所述有效表演区域。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁辐射的源和所述感测装置被放置得远离彼此。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述有效表演区域包括用于乘坐车辆的路径的一部分，所述电磁辐射的源和所述感测装置位于所述路径的外部的相应的固定位置处，并且所述感测装置被配置成检测在位于所述路径的所述一部分上时所述乘坐车辆的乘客车厢中发生的活动。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述感测装置在乘坐车辆内。

9.如权利要求1所述的系统，包括配置成执行所述效果的效果装置。

10.如权利要求1所述的系统，包括被放置于所述有效表演区域之外并且被配置成执行所述效果的效果装置。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述感测装置和所述控制器被配置成经由一条或多条线缆进行通信。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括手势识别模块，所述手势识别模块包括多个预编程的手势特征。

13.如权利要求3所述的系统，其中所述指挥棒不包括有源特征。

14.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成利用不同的容限水平来识别所述一系列物品位置和所述存储的手势之间的对应，所述不同的容限水平与不同的反光材料相关联。

15.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成处理由所述感测装置生成的所述数据以确定所述一系列物品位置是否与所述存储的手势相关联，所述存储的手势是与不同的启动效果相关联的多个存储的手势中的一个，并且其中所述效果与所述存储的手势相关联。

16.一种用于追踪物品的运动的方法，包括：

将电磁辐射发射进有效表演区域，使得所述有效表演区域充满所述电磁辐射；

在所述电磁辐射已经从放置于所述有效表演区域中的物品的反光材料被反射之后在感测装置处接收所述电磁辐射，其中所述电磁辐射的源和所述感测装置各自处于相应的固定位置中；

基于接收来自一系列的物品位置的反射的电磁辐射利用所述感测装置生成数据；

利用控制器预处理由所述感测装置生成的所述数据以便在所述有效表演区域是在大白天时消除由所述感测装置接收的干扰；以及

利用所述控制器处理由所述感测装置生成的所述数据以确定所述一系列的物品位置是否和存储的手势相关联并且在所述一系列的物品位置和所述存储的手势相关联时从所述控制器输出控制信号。

17.如权利要求16所述的方法，包括基于所述控制信号启动效果。

18.如权利要求17所述的方法，包括在效果装置处接收来自所述控制器的启动信号并且然后启动所述效果。

19.如权利要求16所述的方法，包括利用指挥棒生成所述一系列的物品位置，所述指挥棒包括具有所述反光材料的所述物品。

20.一种用于追踪多个物品的运动的系统，包括：

电磁辐射发射器，被配置成使有效表演区域充满来自固定位置的电磁辐射；

所述多个物品被放置于在所述有效表演区域中，其中所述多个物品的每个物品包括反光材料，并且其中所述反光材料是所述多个物品的每个物品的固体部件或者所述反光材料是所述多个物品的每个物品上的涂层；

感测装置，被配置成接收从放置于有效表演区域中的所述多个物品的物品的所述反光材料被反射之后的所述电磁辐射并且被配置成基于接收来自所述多个物品的一系列位置的反射的电磁辐射而生成数据；

控制器，通信耦合至所述感测装置；

所述控制器的处理引擎，被配置成预处理由所述感测装置生成的所述数据以便在所述有效表演区域是在大白天时消除由所述感测装置接收的干扰；

所述处理引擎的特征提取模块，所述特征提取模块被配置成从由所述感测装置生成的所述数据中提取相关数据，使得所述控制器被配置成同时识别并追踪所述多个物品中的每个物品的相应一系列位置，并且将每个相应一系列位置视为利用所述多个物品的相应物品执行的潜在手势；以及

所述处理引擎的手势识别模块，所述手势识别模块被配置成分析所述相关数据以确定所述相应一系列位置中的任何是否导致适当匹配与可启动游乐园效果相关联的存储的手势的相应手势。