CN105413147A - 台球游戏击球动作的识别方法、识别系统及台球游戏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种台球游戏击球动作的识别方法，玩家进行所述台球游戏时使用仿真台球杆完成击球动作，所述识别方法包括：检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；若判断结果为是，确定击球动作发生。该方法精确、简洁，能够用于台球游戏的仿真台球杆外设中。本发明还相应提供了基于该识别方法的识别系统与游戏装置。

Description

台球游戏击球动作的识别方法、识别系统及台球游戏装置
技术领域
本发明涉及电子游戏技术领域，特别是一种可应用于虚拟仿真台球游戏系统中的台球游戏击球动作的识别方法以及基于该方法的识别系统和台球游戏装置。
背景技术
在目前电子游戏中，台球游戏系统的软件部分是在存储单元内建立台球游戏模型，游戏机运行时，台球游戏模型通过显示单元显示在显示器上，将外设与游戏机的中央处理器连接后，玩家可以通过操作外设来控制台球游戏模型中台球杆的位置、角度，以模拟不同的击球姿态。由于考虑到外设的通用性，传统的台球游戏采用的外设通常为按键式游戏手柄(如索尼公司的PS系列游戏手柄、微软公司的XBOX系列游戏手柄)，即通过按压手柄本体上的按键或摇动手柄本体上的摇杆，向游戏主机的中央处理器发送控制信号，控制台球游戏中台球杆的移动及击球动作。2006年，日本任天堂公司推出了WII系列游戏主机，该游戏主机采用的一种外设手柄中内置有陀螺仪，玩家通过移动手柄，陀螺仪可以大致感应人体的动作姿态信息，从而反映到游戏模型当中。但是对于台球游戏而言，这种带有陀螺仪的手柄最多只可以模拟台球杆的移动，对于击球动作，仍需要靠手柄上的按键来完成，或是先通过按键将使游戏模型中的台球杆进入锁定状态，再通过剧烈晃动手柄得到较大的瞬时速度，系统才能判定其为击球动作。这样的操作比较繁琐，且在击球动作是否发生的判断中容易受限于陀螺仪本身的检测精度影响，当检测精度不高时，可能会识别不出击球动作是否发生。
除此之外，上述各种游戏外设均不能很好模拟真实的台球游戏。对此，日本专利JP121707/2001中公开了一种台球游戏机，其采用的外设设备为与真实台球杆形状、大小类似的仿真台球杆、以及设置在台球杆下的模拟桥。使用时，模拟桥可以测量台球杆的移动方向和速度，从而获得击球信息。这种外设虽然使玩家获得了较为真实的台球游戏体验，但是判断击球信息时需要将台球杆与模拟桥配合使用，不够方便，且模拟桥涉及的机械零部件较多，也增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种台球游戏击球动作识别方法及系统，该识别方法精确、简洁，能够用于台球游戏的仿真台球杆外设中。
本发明的另一个目的是提供基于上述台球击球动作识别方法的台球游戏装置。
为了实现上述目的，本发明提供的台球游戏击球动作的识别方法，玩家进行所述台球游戏时使用仿真台球杆完成击球动作，所述识别方法包括：
检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
若判断结果为是，确定击球动作发生。
优选地，第一个触摸信号与第二个信号的产生过程为：当玩家向后抽动仿真台球杆时，手部从所述位置滑过，产生第一个触摸信号，当玩家向前推送仿真台球杆时，手部再次从所述位置滑过，产生第二个触摸信号。
进一步地，还包括识别台球杆空间姿态的步骤，该步骤包括：
检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化。
更进一步地，还包括：
检测台球杆自转产生的角速度。
一种台球游戏击球动作的识别系统，玩家进行所述台球游戏时使用仿真台球杆完成击球动作，所述识别系统包括
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断单元，用于判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生。
优选地，还包括识别台球杆空间姿态系统，该系统包括：
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化。
更优选地，还包括：
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转产生的角速度。
一种台球游戏装置，包括存储单元，存储单元内存储有台球游戏模型，台球游戏模型中的内容通过控制部控制，并通过显示单元显示在显示器上，其特征在于，还包括仿真台球杆，仿真台球杆上设置有检测模块，检测模块与控制部通信连接，控制部根据检测模块发送的检测信号来控制台球游戏模型中的内容；
所述检测模块包括：
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；以及
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；
所述控制部包括：
击球方向、位置与力度控制单元，用于根据台球杆移动信息检测单元输出的数据控制台球游戏模型中的击球方向，击球位置与击球力度；
判断单元，用于判断当所述位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到所述位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生；以及
计算单元，用于根据击球方向、位置与力度控制单元与确定单元的输出的数据计算台球游戏模型中球的运动轨迹；
球运动控制单元，用于根据计算结果控制台球游戏模型内球的运动。
优选地，所述检测模块还包括：
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转产生的角速度。
优选地，所述触摸信号检测单元设置在仿真台球杆靠近杆头的位置
本发明提供的台球游戏击球动作识别方法，可以应用在仿真台球杆上，作为可供玩家操控的游戏的控制器，玩家可以按照真实的击球动作击球，不用采用按键式的游戏手柄，游戏体验更逼真，并且，与单纯采用陀螺仪式的游戏手柄相比，可以快速、精确地识别台球击球动作是否发生，不会收到陀螺仪检测精度的影响。
附图说明
图1为本发明所提供的台球游戏击球动作识别方法的流程图；
图2为本发明所提供的台球游戏击球动作识别系统的流程图；
图3为台球游戏装置的结构示意图；
图4为击球方向、位置与力度局部放大结构图；
图5为用户使用台球游戏装置进行游戏时的控制流程图；
图6为采用仿真台球杆游戏时的情景图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
术语解释：
本发明中所称的仿真台球杆，指的是形状、大小类似于真实台球竞技中的台球杆，不同之处在于，仿真台球杆用于与存储有台球游戏软件的游戏装置进行通信连接，并通过设置在仿真台球杆上的感应单元向游戏装置的中央处理器发送玩家的操控信号。
本发明中所称的台球游戏模型，是指台球游戏软件中，对真实台球竞技的模拟，包括虚拟的台球杆、母球和各个目标球、台球桌等与台球竞技有关的内容，台球游戏模型的建模过程为本领域公知的技术，在本专利中不再详述，本领域技术人员有能力根据公知的技术完成游戏模型的建立。
实施例1
本发明的整体技术构思，是提供一套台球游戏击球动作的识别方法，并基于该方法提供一种游戏装置。玩家在进行台球游戏时，为了使玩家获得更真实的游戏体验，采用仿真台球杆作为游戏的控制设备。
对于台球游戏击球动作的识别方法，包括识别击球动作是否发生的方法，以及识别击球动作进行时，台球杆空间姿态的方法。
其中，对于台球击球动作是否发生的识别方法，包括如下步骤：
检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号，该时间阈值设置在2s较为适宜，符合实际击球动作从蓄力到推杆击打所用的最长时间。
若判断结果为是，确定击球动作发生。
进一步来说，检测触摸信号的位置位于仿真台球杆的前部，靠近仿真台球杆的杆头，具体的方式是采用触摸感应器设置在该位置，触摸感应器的形状可采用环形，套接在仿真台球杆上，这样，当玩家使用仿真台球杆时，可按照真实的击球动作流程，先将仿真球杆向后抽拉，进行蓄力，此时手指第一次触碰环形触摸感应器，产生所述第一触摸信号，蓄力完毕后，向前推送仿真球杆，玩家手指第二次触碰环形触摸感应器，产生所述第二触摸信号。采用这种先后两次滑过触摸感应器的触摸方式的优势在于，玩家在进行游戏时，可以使用正常的击球动作即可被系统识别出击球动作的发生。
通过上述识别方法，玩家可以按照真实的击球动作击球，不用采用按键式的游戏手柄，游戏体验更逼真，并且，与单纯采用陀螺仪式的游戏手柄相比，可以快速、精确地识别台球击球动作是否发生，不会收到陀螺仪检测精度的影响。
识别台球杆空间姿态的方法中，所述空间姿态信息包括仿真台球杆的运动的角速度和加速度。其中仿真台球杆的运动角速度既包括台球杆倾斜时产生的角速度，也包括仿真台球杆本体自转时的角速度，这样可以检测出仿真台球杆空间位置信息。相应的识别方法包括：
检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；
检测台球杆自转时产生的角速度；
根据所述台球杆移动时产生的角速度和加速度以及台球杆自转时产生的角速度计算台球杆的空间姿态。
在空间姿态的检测中，采用空间直角坐标系标定各检测目的参数的方向，即以空间一点O为原点，建立三条两两垂直的数轴；x轴，y轴，z轴，这时建立了空间直角坐标系Oxyz，台球杆移动时在x、y、z轴产生加速度分别记为x1、y1、z1，角速度分别记为x2、y2、z2，角度记为x3、y3、z3。
相应地，本实施例提供了基于上述台球击球动作识别的识别系统，该系统包括两部分，第一部分用于识别击球动作是否发生，第二部分用于识别击球动作过程中仿真台球杆的空间姿态。
在第一部分中，该系统包括：
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断单元，用于判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生。
在第二部分中，该系统包括：
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；台球杆移动信息检测单元具体分成台球杆移动时产生的角速度检测单元，台球杆移动时产生的加速度检测单元以及台球杆移动时产生的角度变化检测单元，分别用于检测角速度、加速度和角度变化；
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转时产生的角速度。
实施例2
本实施提供了基于实施例1中台球游戏击球动作识别方法台球游戏控制方法，该控制方法包括：
步骤1：根据台球杆移动时产生的角速度及角度变化，控制游戏模型内虚拟台球杆与待击打母球的相对位置关系；即控制方式为，当仿真台球杆的产生角速度及角度变化时，相应地控制游戏模型中虚拟台球杆以同样的角速度旋转同样的角度。旋转角度的左边界设置为40°，右边界设置为20°，这样更符合人体工程学。
步骤2：当用户满意当前的击球方向时，将击球方向锁定；即在此模式下，控制部不再控制台球游戏模型中虚拟台球杆的击球方向。
步骤3：根据台球杆自转时产生的角速度调节游戏模型中虚拟台球杆的握杆姿态；
步骤4：判断台球杆移动时产生的角速度和角度变化是否在一数值范围内，且可以保持一个最小时间；具体为，是否出现-5°<Y3<5°且-20rad/s<Y2<20rad/s的情形，其中Y3是Y轴的角度变化，Y2是Y轴的角速度，并判断上述情形是否保持了3s。
步骤5：当台球杆移动时产生的角速度和角度变化在一数值范围内，且保持一个最小时间时，将握杆姿态锁定；即当Y轴的角度变化在-5°～5°且Y轴角速度在-20～20，并保持了3s的时间后，确定当前的握杆姿态为玩家稳定的握杆姿态，将其锁定。
步骤6：当握杆姿态锁定后，根据台球杆移动时产生的角度变化控制台球游戏模型内虚拟台球杆相对于母球的击球点；具体的算法为A2＝X32+Y32+Z32，其中X3、Y3和Z3分别是X、Y、Z轴的角度，将其取平方和，就得到了一个半径为A的球体，该球体与母球表面对应，玩家可以在此球体上选择相应的击球点。
步骤7：检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
步骤8：判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
步骤9：若判断结果为是，确定击球动作发生；
步骤10：根据仿真台球杆推送时产生的加速度，确定台球游戏模型中击打母球的击球力度；
步骤11：根据击球方向控制单元、握杆姿态调节单元、击球点控制单元以及确定单元、击球力度控制单元输出的数据，计算台球游戏模型中各球的运动轨迹。
在上述步骤1～11中，台球游戏模型中的内容是实时显示给玩家的。
实施例3
本实施例提供了基于实施例1中台球击球动作识别方法和系统、以及实施例2提供的台球游戏控制方法的台球游戏装置，该台球游戏装置将台球游戏模型通过显示单元显示在显示器上，通过控制部控制玩家击打的母球及与母球碰撞的目标球的运动。该游戏装置包括检测模块和控制部，检测模块设置在仿真台球杆上，并通过通信单元与控制部进行通信，通信单元可以是蓝牙通信模块或无线通信模块或者是将两者同时设置在仿真台球杆中供玩家自行选择。游戏装置中的台球游戏模型可以存储在本地的存储单元内，也可以是存储在云端服务器的存储单元内，本地服务器通过与云端通信可以将本地发送的控制信息数据直接发送到云端服务器，在云端服务器内直接控制台球游戏模型中的内容。
其中，检测模块包括：
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；以及
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；台球杆移动信息检测单元具体分成台球杆移动时产生的角速度检测单元，台球杆移动时产生的加速度检测单元以及台球杆移动时产生的角度变化检测单元，分别用于检测角速度、加速度和角度变化；
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转时产生的角速度。
其中，触摸信号检测单元可以采用压敏式的触摸感应器，其具体形状优选为环形，表面为铜质材质，嵌套在仿真台球杆的前部靠近杆头的位置。
在台球杆空间姿态的各检测单元中，关于角速度的检测单元，角度变化检测单元均可以集成在三轴陀螺仪上，这样在仿真台球杆的空间姿态发生变化时，即可以检测x、y、z轴的角速度值与角度变化值。对于加速度检测单元，可以采用三轴加速度计，即可以检测仿真台球杆移动时在x、y、z轴产生的加速度。
所述控制部包括击球方向、位置与力度控制单元，具体包括
击球方向控制单元，用于根据台球杆移动时产生的角速度及角度变化，控制游戏模型内虚拟台球杆与待击打母球的相对位置关系；
击球方向锁定单元，用于当用户满意当前的击球方向时，将击球方向锁定；
握杆姿态调节单元，用于根据台球杆自转时产生的角速度调节游戏模型中虚拟台球杆的握杆姿态；
握杆姿态稳定判断单元，用于判断台球杆移动时产生的角速度和角度变化是否在一数值范围内；
握杆姿态锁定单元，用于当台球杆移动时产生的角速度和角度变化在一数值范围内时，将握杆姿态锁定；
击球点控制单元，用于当握杆姿态锁定后，根据台球杆移动时产生的角度变化控制台球游戏模型内虚拟台球杆相对于母球的击球点；
所述控制部进一步包括
判断单元，用于判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生；
击球力度控制单元，用于根据仿真台球杆推送时产生的加速度，确定台球游戏模型中击打母球的击球力度；
计算单元，用于根据击球方向控制单元、握杆姿态调节单元、击球点控制单元以及确定单元、击球力度控制单元输出的数据，计算台球游戏模型中各球的运动轨迹；
球运动控制单元，用于根据计算结果控制台球游戏模型内球的运动。
玩家在游戏时，使用仿真台球杆对游戏进行操控，首先俯身，按照台球瞄准和击球动作将台球杆架好，然后晃动仿真台球杆，此时游戏模型中虚拟台球杆相对于母球的位置也会产生相应的变化。当用户满意当前的击球方向时，将当前击球方向锁定。接下来玩家通过转动台球杆，可以调节游戏模型中虚拟台球杆的握杆姿态，当握杆姿态稳定时，对稳定的握杆姿态进行锁定，进入击球点调节的步骤，在该步骤中，玩家需要通过晃动仿真台球杆来控制击球点，当击球点确定后，玩家向后抽动仿真台球杆进行蓄力，此时手指部滑过触摸感应单元，如果在2s内向前推送仿真球杆并使手指部第二次滑过触摸感应单元，控制部则判定击球动作发生，然后根据各检测模块发送的数据来计算台球游戏模型中各球的运动轨迹，并通过显示模块显示给玩家。
以上对本发明所提供的台球游戏击球动作的识别方法、识别系统及台球游戏装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.台球游戏击球动作的识别方法，玩家进行所述台球游戏时使用仿真台球杆完成击球动作，其特征在于，所述识别方法包括：
检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
若判断结果为是，确定击球动作发生。
2.根据权利要求1所述的台球游戏击球动作的识别方法，其特征在于，第一个触摸信号与第二个信号的产生过程为：当玩家向后抽动仿真台球杆时，手部从所述位置滑过，产生第一个触摸信号，当玩家向前推送仿真台球杆时，手部再次从所述位置滑过，产生第二个触摸信号。
3.根据权利要求1所述的台球游戏击球动作的识别方法，其特征在于，还包括识别台球杆空间姿态的步骤，该步骤包括：
检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；
根据检测结果计算击球动作的姿态与力度。
4.根据权利要求3所述的台球游戏击球动作的识别方法，其特征在于，还包括：
检测台球杆自转产生的角速度；
根据检测结果计算击球动作的握杆姿态。
5.一种台球游戏击球动作的识别系统，玩家进行所述台球游戏时使用仿真台球杆完成击球动作，其特征在于，所述识别系统包括
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；
判断单元，用于判断当该位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到该位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生。
6.根据权利要求5所述的台球游戏击球动作的识别系统，其特征在于，还包括识别台球杆空间姿态系统，该系统包括：
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化。
7.根据权利要求6所述的台球游戏击球动作的识别系统，其特征在于，还包括：
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转产生的角速度。
8.一种台球游戏装置，其特征在于，包括存储单元，存储单元内存储有台球游戏模型，台球游戏模型中的内容通过控制部控制，并通过显示单元显示在显示器上，其特征在于，还包括仿真台球杆，仿真台球杆上设置有检测模块，检测模块与控制部通信连接，控制部根据检测模块发送的检测信号来控制台球游戏模型中的内容；
所述检测模块包括：
触摸信号检测单元，用于检测人体触摸到仿真台球杆上某一位置时产生的触摸信号；以及
台球杆移动信息检测单元，用于检测台球杆移动时产生的角速度、加速度和角度变化；
所述控制部包括：
击球方向、位置与力度控制单元，用于根据台球杆移动信息检测单元输出的数据控制台球游戏模型中的击球方向，击球位置与击球力度；
判断单元，用于判断当所述位置的第一个触摸信号产生后，在一时间阈值内是否检测到所述位置产生的第二个触摸信号；
确定单元，用于若判断结果为是，确定击球动作发生；以及
计算单元，用于根据击球方向、位置与力度控制单元与确定单元的输出的数据计算台球游戏模型中球的运动轨迹；
球运动控制单元，用于根据计算结果控制台球游戏模型内球的运动。
9.根据权利要求8所述的台球游戏装置，其特征在于，所述检测模块还包括：
台球杆自转信息检测单元，用于检测台球杆自转产生的角速度。
10.根据权利要求8所述的台球游戏装置，其特征在于，所述触摸信号检测单元设置在仿真台球杆靠近杆头的位置。
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