CN105169700B - 一种新型电视游戏的人机交互方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电视游戏的人机交互方法及系统，包括：通过单片机周期地采集游戏玩家人体的移动轨迹数据，并将所述人体移动轨迹数据发送给电视端；通过移动智能终端实时、周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并获取得到甩手动作重力感应数据，将所述甩手动作重力感应数据发送给电视端；电视端接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在电视端的游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作。本发明通过带可变电阻的码盘和可拉伸绳索，在人体移动时形成三角形模型从而计算出实时位置，并通过移动智能终端采集玩家甩手动作的重力感应数据，解决了传统体感游戏机中游戏玩家身体不能前后左右移动的技术问题。

Description

一种新型电视游戏的人机交互方法及系统

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种新型电视游戏的人机交互方法及系统。

背景技术

随着人民生活水平、生活质量不断提高以及科学技术的不断发展，传统的电子游戏机，如通过手柄控制游戏角色的游戏机，已渐渐满足不了游戏玩家想直接地使用自已的肢体动作，与周边的装置或环境互动、与游戏内容做互动的需求，从而产生了体感技术。体感游戏机正是利用高科技的视频动作捕捉技术，通过摄像头数据分析出玩家的身体动作或手势动作，实现直接的人机互动效果。由于体感游戏机集互动、竞技、健身休闲、娱乐等功能，在市场需求不断扩大，市场对体感游戏机的技术要求也愈发提高。

然而传统的体感游戏机，主要采用摄像头传感器的视频动作捕捉技术，将人的身体动作即时投射到电视机游戏画面屏幕上，从而感应人体运动来推动游戏的进行。然而，现有技术的体感游戏机存在如下缺陷：游戏玩家只能面对电视屏幕，挥动手臂上下或者左右进行游戏控制，身体不能前后左右移动，造成玩家在进行游戏时动作僵硬、体态不灵活的现象，降低了玩家的体验感，也不方便用户操作体感游戏。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型电视游戏的人机交互方法及系统。针对现有技术中在体感游戏中游戏玩家只能面对电视屏幕，挥动手臂上下或者左右进行游戏控制，身体不能前后左右移动，造成玩家在进行游戏时动作僵硬的缺陷，本发明提供一种新型电视游戏的人机交互方法及系统，通过本发明可以解决传统体感游戏机中游戏玩家身体不能前后左右移动的技术问题，大大方便了用户操作体感游戏。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种新型电视游戏的人机交互方法，其中，包括：

A、通过单片机周期地采集游戏玩家人体的移动轨迹数据，并将所述人体移动轨迹数据发送给电视端；

B、通过移动智能终端周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并获取得到甩手动作重力感应数据，将所述甩手动作重力感应数据发送给电视端；

C、电视端接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在电视端的游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述A之前包括：

A0、设置一用于测量人体移动轨迹装置，所述测量人体移动轨迹装置周期地检测游戏玩家人体的移动轨迹，并将获取得到的移动轨迹数据传输给单片机。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述移动智能终端设置有重力感应器，用于游戏玩家手持或佩戴，周期地获取得到游戏玩家甩手动作的重力感应数据。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述测量人体移动轨迹装置包括两根柱子；

所述两根柱子中的每一根都设置有两个码盘；所述两个码盘中的一个位于柱子的底部并且固定，另一个码盘位于柱子的顶部并且可调整上下位置；所述可调整上下位置的码盘还设置一可180度旋转的可变电阻器；

所述测量人体移动轨迹装置包括用于测量所述两根柱子间距和游戏玩家人体移动轨迹的三根可拉伸绳索；

所述三根可拉伸绳索中的一根两端连接所述两根柱子的底部固定码盘；另外两根可拉伸绳索的一端分别连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘，另一端连接于游戏玩家的腰带。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述三根可拉伸绳索在游戏玩家人体移动时，连接所述两根柱子的底部固定码盘的绳索的边长度不变；连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘与游戏玩家腰带的两根可拉伸绳索的边长度发生变化。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述码盘用于测量所述三根可拉伸绳索被拉伸的边长度及绳索边长度的变化率。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述可变电阻器的阻值在游戏玩家人体移动时，随着所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度的变化而变化。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述单片机还包括一用于读取由所述可变电阻器阻值变化而引起电阻分压电路的电压变化的AD转换器；当游戏玩家人体移动时，所述AD转换器通过周期地读取接收电阻分压电路的电压变化值，并将所述电压变化值分成若干等分，从而获取得到对应的三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度。

所述的新型电视游戏的人机交互方法，其中，所述单片机周期地接收由所述码盘检测出的两根边长度变化的可拉伸绳索被拉伸的边长度及边长度变化率，以及周期地接收由AD转换器读取得到的AD转换值，得到所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度及其两个长度变化的边长度，并计算得到游戏玩家人体所在位置的X、Y坐标数据及人体移动的加速度，并将所述X、Y坐标数据及人体移动的加速度发送到电视端。

本发明还提供一种新型电视游戏的人机交互系统，其中，包括：

用于与具有采集处理游戏玩家人体移动轨迹数据功能的单片机连接的测量人体移动轨迹装置；

用于周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并设置一重力感应器，获取得到甩手动作重力感应数据的移动智能终端；

用于接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作的电视端；

所述单片机通过一USB接口与所述电视端进行数据通信连接；

所述移动智能终端通过WIFI与所述电视端进行数据通信连接。

本发明所提供的一种新型电视游戏的人机交互方法及系统，由于采用 了带可变电阻的码盘和可拉伸绳索，在人体移动时形成三角形模型从而计算游戏玩家的实时移动位置，并通过移动智能终端采集玩家甩手动作的重力感应数据，解决了传统体感游戏机中游戏玩家身体不能前后左右移动的技术问题。采用本发明提供的方法可以使游戏玩家在体感游戏中身体能前后左右移动，大大方便了用户；并且通过采集重力感应数据能实时地在体感游戏中将游戏玩家的“动作力度大小”传送至游戏过程中，使体感游戏中给游戏玩家带来“手舞足蹈”的逼真体验，大大提升了用户的体验感。

附图说明

图1是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例的流程图。

图2是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例中测量人体移动轨迹装置的柱子的示意图。

图3是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例中游戏玩家人体移动示意图。

图4是本发明一种新型电视游戏的人机交互系统的较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。

请参见图1，图2是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例的流程图。图2所示的一种新型电视游戏的人机交互方法，包括：

S100、通过单片机周期地采集游戏玩家人体的移动轨迹数据，并将所述人体移动轨迹数据发送给电视端。

本发明实施例中的单片机可采用单片机市场上应用普遍并且具有丰富库函数的意法半导体cortexM3的32位的STM32芯片；在体感游戏过程中，通过所述单片机实时、周期地采集游戏玩家人体的移动轨迹数据，在本发明实施例中具体为通过单片机采集游戏玩家人体移动轨迹的位置坐标数据和人体移动的加速度，并将获得的人体移动轨迹的位置坐标数据和人体移动的加速度发送给电视端。

进一步地，可通过设置一用于测量人体移动轨迹装置，所述测量人体移动轨迹装置周期地检测游戏玩家人体的移动轨迹，并将获取得到的移动轨迹数据传输给单片机。

在本发明实施例中，所述测量人体移动轨迹装置包括两根柱子；请参见图2，图2是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例中测量人体移动轨迹装置的柱子的示意图。

所述两根柱子中的每一根都设置有两个码盘；所述两个码盘中的一个位于柱子的底部并且固定，即图2中的码盘1；另一个码盘位于柱子的顶部并且可调整上下位置，即图2中的码盘2；所述可调整上下位置的码盘还设置一可180度旋转的可变电阻器（此处可变电阻器未标出）。

所述测量人体移动轨迹装置包括用于测量所述两根柱子间距和游戏玩家人体移动轨迹的三根可拉伸绳索，本发明实施例中，所述三根可拉伸绳索可以伸缩、拉伸；请参见图3，图3是本发明一种新型电视游戏的人机交互方法的较佳实施例中游戏玩家人体移动示意图，A、B表示所述测量人体移动轨迹装置的两根柱子，人脸表示穿上腰带的游戏玩家。

所述三根可拉伸绳索中的一根两端连接所述两根柱子的底部固定码盘，如图3a中的线段AB所表示，线段AB表示可以伸缩、拉伸的绳索，其两端分别连接所述两根柱子的位于底部的固定码盘1；另外两根可拉伸绳索的一端分别连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘，另一端连接于游戏玩家的腰带，如图3a中的线段AC、BC所表示，线段AC是可以伸缩、拉伸的绳索，A端连接在A柱子顶部的可调整上下位置码盘上，另一端C端连接在体感游戏中玩家的腰带上（此处腰带未标出）；相似地，线段BC也是可伸缩、拉伸的绳索，B端连接在B柱子顶部的可调整上下位置码盘上，另一端C端连接在体感游戏中玩家的腰带上。

进一步地，所述三根可拉伸绳索，如图3a中的线段AB、AC、BC所表示。在游戏玩家人体移动时，连接所述两根柱子的底部固定码盘的绳索的边长度不变，即可拉伸绳索AB连接A、B两根柱子固定的码盘，并将A、B两根柱子的距离调整好后，绳索AB的长度即固定不变，不会随着游戏玩家身体的移动而发生变化；连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘与游戏玩家腰带的两根可拉伸绳索的边长度发生变化，即可拉伸绳索AC、BC由于其一端连接柱子顶部的可调整上下位置码盘上，另一端C端连接在体感游戏中玩家的腰带上，因此在体感游戏中玩家人体移动时，可拉伸绳索AC、BC的长度会随着发生变化。

进一步地，所述码盘用于测量所述三根可拉伸绳索被拉伸的边长度及绳索边长度的变化率。即在游戏玩家人体移动时，A、B两根柱子上的码盘能测量出三根可拉伸绳索AB、AC、BC的长度，并且能测出绳索AC、BC的长度的变化率。

进一步地，所述可变电阻器的阻值在游戏玩家人体移动时，随着所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度的变化而变化。在本发明实施例中，可变电阻器可以为线绕式可变电阻器，当游戏玩家人体移动时，图3a中绳索AC、BC的长度的变化，角ABC、角BAC、角ACB三个角的角度着也发生变化，可变电阻器的阻值也发生变化。

进一步地，本发明实施例中，所述单片机还包括一用于读取由所述可变电阻器阻值变化而引起电阻分压电路的电压变化的AD转换器；当游戏玩家人体移动时，所述AD转换器通过实时、周期地读取接收电阻分压电路的电压变化值，并将所述电压变化值分成若干等分，从而获取得到对应的三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角：角ABC、角BAC、角ACB的角度。

进一步地，所述单片机周期地接收由所述码盘检测出的两根边长度变化的可拉伸绳索被拉伸的边长度及边长度变化率，以及实时、周期地接收由AD转换器读取得到的AD转换值，得到所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度及其两个长度变化的边长度，可计算得到游戏玩家人体所在位置的X、Y坐标数据及人体移动的加速度，并将所述X、Y坐标数据及人体移动的加速度发送到电视端。

具体为，请参见图3b，当在体感游戏中，游戏玩家移动至t1时间所在的位置时，单片机获取得到a、b边的长度并且角θ1、θ2的角度，以三角形中的A点或B点为原点，可以计算出人体所在位置C的坐标X,Y数据，如以A点为原点，则位置C的坐标可以为（asinθ1，-acosθ1）;进一步地，当游戏玩家由t1时间的C位置移动到t2时间的D位置时，如图3a所示，此时也能计算出D位置的坐标，若位置C、D的坐标为C(X1,Y1)、D(X2,Y2)，则可计算出玩家从时间t1位置移动至时间t2位置的加速度a，a的值为。单片机将实时、周期采集得到的人体移动的轨迹的X、Y坐标数据及人体移动的加速度发送到电视端。

进一步地，本发明实施例中，单片机可以通过一USB接口与所述电视端进行数据通信连接，所有单片机发送给电视端的数据均通过USB数据线进行传输。

S200、通过移动智能终端周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并获取得到甩手动作重力感应数据，将所述甩手动作重力感应数据发送给电视端。

本发明实施例中，所述移动智能终端可以为智能手机或者可穿戴设备，在智能手机或者可穿戴设备中设置有重力感应器，在体感游戏进行时，由游戏玩家手持或佩戴，能实时、周期地获取得到游戏玩家甩手动作的重力感应数据，并将所述甩手动作重力感应数据发送给电视端。进一步地，本发明实施例中，智能手机或者可穿戴设备可以通过wifi与所述电视端进行数据通信连接，所有移动智能终端发送给电视端的数据均通过USB数据线进行传输。

S300、电视端接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在电视端的游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作。

本发明实施例中，电视端接收从单片机发送过来的游戏玩家的人体移动轨迹数据及人体移动的加速度、以及接收从移动智能终端发送过来的玩家甩手动作的重力感应数据，并在电视端的游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作，进一步地，在电视端的游戏画面上显示的对应动作可包含由重力感应数据叠加的“力度”，以使在需要采集玩家动作力度的体感游戏中，如竞技游戏中，使用户体验更加逼真的效果。

基于上述方法实施例，本发明还提供了一种新型电视游戏的人机交互系统，如图4所示，图4是本发明一种新型电视游戏的人机交互系统的较佳实施例的结构示意图。所述系统包括，

用于与具有采集处理游戏玩家人体移动轨迹数据功能的单片机410连接的测量人体移动轨迹装置400；具体如上所述。

用于周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并设置一重力感应器，获取得到甩手动作重力感应数据的移动智能终端420；具体如上所述。

用于接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作的电视端430；具体如上所述。

进一步地，本发明所述系统的单片机通过一USB接口与所述电视端进行数据通信连接；所述移动智能终端通过WIFI与所述电视端进行数据通信连接。

综上所述，本发明所提供的一种新型电视游戏的人机交互方法及系统，由于采用了带可变电阻的码盘和可拉伸绳索，在人体移动时形成三角形模型从而计算游戏玩家的实时移动位置，并通过移动智能终端采集玩家甩手动作的重力感应数据，解决了传统体感游戏机中游戏玩家身体不能前后左右移动的技术问题。采用本发明提供的方法可以使游戏玩家在体感游戏中身体能前后左右移动，大大方便了用户；并且通过采集重力感应数据能实时地在体感游戏中将游戏玩家的“动作力度大小”传送至游戏过程中，使体感游戏中给游戏玩家带来“手舞足蹈”的逼真体验，大大提升了用户的体验感。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，包括：

A、通过单片机周期地采集游戏玩家人体的移动轨迹数据，并将所述人体移动轨迹数据发送给电视端；

B、通过移动智能终端周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并获取得到甩手动作重力感应数据，将所述甩手动作重力感应数据发送给电视端；

C、电视端接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在电视端的游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作；

所述移动智能终端设置有重力感应器，用于游戏玩家手持或佩戴，周期地获取得到游戏玩家甩手动作的重力感应数据。

2.根据权利要求1所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述A之前包括：

A0、设置一用于测量人体移动轨迹装置，所述测量人体移动轨迹装置周期地检测游戏玩家人体的移动轨迹，并将获取得到的移动轨迹数据传输给单片机。

3.根据权利要求2所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述测量人体移动轨迹装置包括两根柱子；

所述两根柱子中的每一根都设置有两个码盘；所述两个码盘中的一个位于柱子的底部并且固定，另一个码盘位于柱子的顶部并且可调整上下位置；所述可调整上下位置的码盘还设置一可180度旋转的可变电阻器；

所述测量人体移动轨迹装置包括用于测量所述两根柱子间距和游戏玩家人体移动轨迹的三根可拉伸绳索；

所述三根可拉伸绳索中的一根两端连接所述两根柱子的底部固定码盘；另外两根可拉伸绳索的一端分别连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘，另一端连接于游戏玩家的腰带。

4.根据权利要求3所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述三根可拉伸绳索在游戏玩家人体移动时，连接所述两根柱子的底部固定码盘的绳索的边长度不变；连接所述两根柱子的可调整上下位置码盘与游戏玩家腰带的两根可拉伸绳索的边长度发生变化。

5.根据权利要求3所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述码盘用于测量所述三根可拉伸绳索被拉伸的边长度及绳索边长度的变化率。

6.根据权利要求3所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述可变电阻器的阻值在游戏玩家人体移动时，随着所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度的变化而变化。

7.根据权利要求3所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述单片机还包括一用于读取由所述可变电阻器阻值变化而引起电阻分压电路的电压变化的AD转换器；当游戏玩家人体移动时，所述AD转换器通过周期地读取接收电阻分压电路的电压变化值，并将所述电压变化值分成若干等分，从而获取得到对应的三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度。

8.根据权利要求7所述的新型电视游戏的人机交互方法，其特征在于，所述单片机周期地接收由所述码盘检测出的两根边长度变化的可拉伸绳索被拉伸的边长度及边长度变化率，以及周期地接收由AD转换器读取得到的AD转换值，得到所述三根可拉伸绳索形成的三角形的三个夹角角度及其两个长度变化的边长度，并计算得到游戏玩家人体所在位置的X、Y坐标数据及人体移动的加速度，并将所述X、Y坐标数据及人体移动的加速度发送到电视端。

9.一种新型电视游戏的人机交互系统，其特征在于，包括：

用于与具有采集处理游戏玩家人体移动轨迹数据功能的单片机连接的测量人体移动轨迹装置；

用于周期地采集游戏玩家的甩手动作信息，并设置一重力感应器，获取得到甩手动作重力感应数据的移动智能终端；

用于接收、处理所述人体移动轨迹数据及所述甩手动作重力感应数据，并在游戏画面上显示对应的移动轨迹及对应的动作的电视端；

所述单片机通过一USB接口与所述电视端进行数据通信连接；

所述移动智能终端通过WIFI与所述电视端进行数据通信连接。