CN108031110A - 一种基于ar技术的游戏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于AR技术的游戏系统，包括数据处理中心和至少两组AR设备，AR设备包括AR眼镜和AR游戏手枪，还包括服装模块，数据处理中心用于收集并处理AR设备中AR眼镜、服装模块、AR游戏手枪反馈的信息，经过判断下达相应指令。服装模块设置在AR眼镜中，服装模块与数据处理中心连接；服装模块包括体感控制器、红外摄像机、服装库；红外摄像机用于获取景深图像，服装库包含至少一套服装，服装具有多个对应人体关节的服装特征点，服装可通过AR眼镜显示，供使用者选择，数据处理中心将使用者选中的服装与使用者的AR设备的编号绑定。本发明提供了一种可使使用者的服装效果始终呈现在其他使用者的AR眼镜中的AR游戏系统。

Description

一种基于AR技术的游戏系统
技术领域
本发明属于增强现实技术领域，涉及一种游戏系统，尤其涉及一种基于AR技术的游戏系统。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。
近年来，AR技术应用经已延伸到教育、游戏、医疗、物联网、智能制造等多个领域。AR技术是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
AR技术可以将实现现实与虚拟的互动，现有的AR技术主要分两种，一种是基于视觉的AR；一种是基于GPS及方向传感器的AR。而基于视觉的AR按技术可分为两类：一种基于标记(Marker Based)，一种基于非基于标记(Markerless)。基于Marker的AR技术采用计算机视觉技术进行Marker的生成，然后通过Marker的识别及其位置和方向检测，在摄像头的图像上合成CG动画然后显示。基于Markerless的AR技术一般基于LBS提供室外的AR应用，室内则寄希望于SLAM空间定位技术，但SLAM技术目前在智能手机上的应用还很不成熟，已有的应用仅限于平面检测用于家具摆放，无法实现虚拟对象与现实世界复杂场景的互动。
而基于上述集中AR技术，他们的共同缺点就是，所有的互动都是个人与图像之间的互动，缺乏人与人之间的互动性，尤其是在游戏行业，如果缺少了人与人之间的互动，游戏也就丧失了本身的趣味性。
因此，基于AR技术下的多人之间的交互体验，成为了AR游戏行业必须要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种基于AR技术的游戏系统，该系统通过数据中心对每个硬件所传递的数据进行处理再对每个硬件下达指令，这样使本系统可以支持多人同时使用，解决了多人交互的数据处理问题。
本发明的技术解决方案是：
一种基于AR技术的游戏系统，包括数据处理中心和至少两组AR设备，AR设备包括AR眼镜和AR游戏手枪，不同组AR设备中的AR眼镜与AR游戏手枪相互匹配，不同组AR设备对应同一系统的不同使用者，还包括服装模块，所述数据处理中心用于收集并处理AR设备中AR眼镜、服装模块、AR游戏手枪反馈的信息，经过判断下达相应指令；
AR眼镜上还设置有用于快速组建多人网络的ZIGBEE模块；ZIGBEE模块通过数据处理中心构建节点串联网络，每组AR设备都具有网络中唯一的编号，ZIGBEE模块还具有定位功能、信号收发功能、数据处理功能；
ZIGBEE模块将每组AR设备的定位信息发送至数据处理中心；数据处理中心接收到每一组AR设备的定位信息后，再将所有定位信息打包发送至每一组AR设备上，使用户可以实时定位所有AR设备使用者；
AR游戏手枪上设置有用于寻找目标对象并向目标对象发送信号的对象侦测器；
信号收发模块用于接收对象侦测器发出的信号并将信号发送至数据处理中心；
数据处理中心通过接收对象侦测器发出的信号判断目标对象的距离及具体位置，并将数据信息发送至AR眼镜，通过AR眼镜显示给AR设备使用者；
服装模块设置在AR眼镜中，服装模块与数据处理中心连接；服装模块包括体感控制器、红外摄像机、服装库；红外摄像机用于获取景深图像，服装库包含至少一套服装，服装具有多个对应人体关节的服装特征点，服装可通过AR眼镜显示，供使用者选择，数据处理中心将使用者选中的服装与使用者的AR设备的编号绑定；体感控制器用于辨别景深图像的人体，辨识出人体多个关节点并生成骨架系统，其中，骨架系统具有至少25个的特征点，数据处理中心将骨架系统与使用者的AR设备的编号绑定；
服装模块将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点进行叠加，使相应的特征点对应得到着装图像，并将着装图像显示在本系统内所有的AR设备中，使着装图像通过AR眼镜与现实图像叠加呈现在使用者的眼中。
需要说明的是，每个使用者在游戏开始前，需要由任一个AR设备的红外摄像机对其景深图像进行录制，并由体感控制器辨识出预设数量的特征点，预设数量的特征点使本系统的任一个体感控制器能够辨别骨架系统所属的编号。
需要说明的是，服装包括可跟随骨架系统移动、变形的动态服装。
需要说明的是，数据处理中心将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点还可以进行对比，服装可根据景深图像中的相应人体的体型做适应性调整，使服装更贴合该编号的骨架系统。
需要说明的是，数据处理中心将使用者选中的服装与使用者的AR设备的编号进行绑定直至得到命令才解除绑定，所述命令包括游戏结束或使用者中途更换服装；在使用者更换服装后，将更换后的服装与使用者的AR设备编号进行绑定。
需要说明的是，数据处理中心设置有场景模拟选择模块，AR眼镜还与智能设备的摄像头连接，摄像头用于获取现实场景图像，AR眼镜会自动将现实场景图像发送至场景模拟选择模块，场景模拟选择模块会自动调取模块内部储存的场景与现实场景图像进行匹配，若匹配成功，则将内部储存的场景发送至每组AR眼镜上；若匹配不成功，则自动储存此场景，以便下一次调用匹配。
需要说明的是，同一组AR设备的AR游戏手枪具有与AR眼镜的子编号，通过ZIGBEE模块组成的无线网络连接传输数据。
需要说明的是，在动态的游戏使用场景中，AR游戏手枪上还设置有用于定位的位置传感器；当对象侦测器寻找到目标对象后，位置传感器通过ZIGBEE模块组成的无线网络将AR游戏手枪的位置发送至AR眼镜。与现有技术相比较，本发明的优点在于：本发明提供的一种可以提供多人同时进行AR游戏的系统，可以实现多个使用者换装，使用者可选用自己喜欢的服装，并在动态游戏过程中，始终跟随使用者，使该使用者的服装效果始终呈现在其他使用者的AR眼镜中。再者，本发明所提出的数据处理中心，可以同时处理多组AR设备发出的信号数据，并将数据进行处理，做出判断，并向AR设备发出指令。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明AR眼镜2结构示意图；
图3为本发明AR游戏手枪3结构示意图；
图例说明：
数据处理中心 1
AR眼镜 2
AR游戏手枪 3
AR设备 4。
具体实施方式
下面我们结合说明书附图介绍本发明的一个较佳实施例，举例证明本发明可以实施，可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限于文中提到的实施例，本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本发明。
实施例1
本发明提供了一种基于AR技术的游戏系统，包括数据处理中心1和至少两组AR设备4，所述AR设备4包括AR眼镜2和AR游戏手枪3，所述不同组AR设备4中的AR眼镜2与AR游戏手枪3相互匹配，所述不同组AR设备4对应同一系统的不同使用者，还包括服装模块，所述数据处理中心用于收集并处理AR设备中AR眼镜、服装模块、AR游戏手枪反馈的信息，经过判断下达相应指令；
所述的指令包括使AR眼镜显示使用者选中的服装、游戏结束时解除与使用者的AR设备的编号解除绑定、将使用者选中的服装与使用者的AR设备4的编号绑定、将目标对象的距离及具体位置发送至使用者的AR眼镜中等等指令。
所述AR眼镜2上还设置有用于快速组建多人网络的ZIGBEE模块；所述ZIGBEE模块通过数据处理中心1构建节点组成网络，每组所述AR设备4都具有网络中唯一的编号，优选地将该编号设为AR眼镜3的编号。ZIGBEE模块还具有定位功能、信号收发功能、数据处理功能；所述ZIGBEE模块采用现有技术中公知的ZIGBEE协议，其组成的网络具有多节点的特点，且网络的拓扑结构中可为多层，可使某个编号具有子编号，为节省数据处理中心的运算量，可将同一组AR设备4的AR游戏手枪3标设为所述AR眼镜2的编号的子编号，通过ZIGBEE模块组成的无线网络连接传输数据。
所述ZIGBEE模块将每组AR设备4的定位信息发送至数据处理中心1；所述数据处理中心1接收到每一组AR设备4的定位信息后，再将所有定位信息打包发送至每一组AR设备4上，使用户可以实时定位所有AR设备4的使用者；
所述AR游戏手枪3上设置有用于寻找目标对象并向目标对象发送信号的对象侦测器；
所述信号收发模块用于接收对象侦测器发出的信号并将信号发送至数据处理中心1；
所述数据处理中心1通过接收对象侦测器发出的信号判断目标对象的距离及具体位置，并将数据信息发送至AR眼镜2，通过AR眼镜2显示给AR设备4的使用者；
服装模块设置在AR眼镜中，服装模块与数据处理中心连接；所述服装模块包括体感控制器、红外摄像机、服装库；所述红外摄像机用于获取景深图像，所述服装库包含至少一套服装，所述服装具有多个对应人体关节的服装特征点，所述服装可通过AR眼镜2显示，供使用者选择，数据处理中心1将使用者选中的服装与使用者的AR设备4的编号绑定；所述体感控制器用于辨别景深图像的人体，辨识出人体多个关节点并生成骨架系统，其中，所述骨架系统具有尽量多的特征点，数据处理中心1将所述骨架系统与使用者的AR设备4的编号绑定；本实施例中的体感控制器优选为Kinect体感控制器，至少能够辨识出人体的25个关节点并生成骨架系统。
服装模块将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点进行叠加，使相应的特征点对应，以此得到着装图像，并将着装图像显示在本系统内所有的AR设备4中，使着装图像通过AR眼镜2与现实图像叠加呈现在使用者的眼中。所述的骨架系统的特征点和某个服装的服装特征点都至少包括25个关节点，比如颌关节、左肩关节、右肩关节、左手肘关节、右手肘关节、左手腕关节、右手腕关节、髋关节、左腿膝关节、右腿膝关节、左脚踝关节、右脚踝关节、脊柱中心等，将相应的关节点对应叠加，比如服装的颌关节对应骨架系统的颌关节等，就得到着装图像。
进一步地，因使用者的景深图像不能由自身佩戴的红外摄像机获得，只能由其他使用者的红外摄像机获得，每个使用者在游戏开始前，需要由任一个AR设备4的红外摄像机对其景深图像进行录制，并将录制后的景深图像发送至体感控制器，由体感控制器辨识出预设数量的特征点，并生成具有预设数量特征点的骨架系统，服装模块将所述骨架系统的信息和使用者的AR设备的编号信息发送至数据处理中心1，数据处理中心1将所述骨架系统与使用者的AR设备4的编号绑定，所述预设数量的特征点使本系统的任一个体感控制器都能够辨别所述骨架系统所属的编号；在游戏结束时，数据处理中心1才会将所述骨架系统与使用者的AR设备4的编号解除绑定。进一步地，所述服装模块还包括存储模块，对每一个使用了该AR设备的使用者的骨架系统进行存储，使用者可建立自己的帐号，使该帐号与自己的骨架系统对应存储在自己的帐号中。因此，每一轮游戏的使用者可以选择自己帐号内的骨架系统。
进一步地，所述服装库包括可跟随所述骨架系统移动、变形的动态服装。所述动态服装，为服装库内预设好可移动、变形的动画服装，所述变形包括使用者动态的动作，比如从立正的姿势改成蹲下的姿势的一整套动作，此时相关的关节点的位置有变化，服装模块将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点进行对应叠加，比如髋关节位置下移了50cm，所述动态服装对应髋关节的特征点的位置也下移50cm，使服装特征点追随骨架系统的相应关节点动作变化，以点带线，线带面，也就改变了整个动态服装的动作。
进一步地，数据处理中心1将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点还可以进行对比，所述服装可根据景深图像中的相应人体的体型做适应性调整，使服装更贴合该编号的骨架系统。所述适应性调整，具体的操作过程如下：即某个编号的服装的服装特征点与骨架系统的特征点进行对比，在对比过程中，会计算服装特征点与对应的骨架系统的特征点距离，服装的每个服装特征点都是独立的、可根据骨架系统对应的特征点来移动位置，以逐渐减少该距离。在所有的特征点拟合到所有的距离的平均值在一个预设的范围内，则表示拟合成功。拟合成功后，所述服装特征点会根据预设的连接关系将所有服装特征点连接成符合人体力学的人体框架，使两两相邻的服装特征点之间的服装部分，也发生相应的变化，使两两相邻的服装特征点之间的服装部分圆滑过渡。
进一步地，数据处理中心1将使用者选中的服装与使用者的AR设备4的编号进行绑定直至得到命令才解除绑定，所述命令包括游戏结束或使用者中途更换服装；在使用者更换服装后，将更换后的服装与使用者的AR设备4编号进行绑定。
进一步地，所述数据处理中心1设置有场景模拟选择模块，所述AR眼镜2还与智能设备的摄像头连接，所述摄像头用于获取现实场景图像，AR眼镜2会自动将现实场景图像发送至场景模拟选择模块，场景模拟选择模块会自动调取模块内部储存的场景与现实场景图像进行匹配，若匹配成功，则将内部储存的场景发送至每组AR眼镜2上；若匹配不成功，则自动储存此场景，以便下一次调用匹配。所述的匹配过程，包括色调相似度匹配、形状相似度匹配等，当发现现实场景图像与储存的场景的色调相似度、形状相似度都达到百分之六十以上，说明匹配成功。
进一步地，在动态的游戏使用场景中，所述ZIGBEE模块的定位功能并不能实时更新其他使用者的位置信息，会有相应的时间延迟，所以在所述AR游戏手枪3上还设置有用于定位的位置传感器；当对象侦测器寻找到目标对象后，位置传感器通过ZIGBEE模块组成的无线网络将AR游戏手枪3的位置发送至AR眼镜2。
所述的AR眼镜适用于现有技术中的AR眼镜，只要其呈现原理为将图像叠加至现实场景即可满足。
所有AR设备中的AR眼镜、AR游戏手枪都需要设置ZIGBEE节点模块，用于与其他设备之间收发信息。
实施例2
用户在现实使用过程中，AR眼镜2还包括眼镜壳体、显示单元和反射单元；反射单元包括依次设置在显示单元光路上的全反射镜、2D透镜以及曲面镜片，2D透镜以及曲面镜片为平行镜片。
AR眼镜2还包括还包括遮光罩，所述的遮光罩设置在所述的眼镜壳体上，且所述的遮光罩上设置有用于放置图像显示单元的搁置架。
显示单元垂直放置在搁置架上，显示单元为手机，手机镜头为AR眼镜画面获取镜头。
AR游戏手枪3上还设置有用于定位的位置传感器；当对象侦测器寻找到目标对象后，位置传感器通过ZIGBEE无线网络将AR游戏手枪的位置发送至AR眼镜。AR游戏手枪3上设置的ZIGBEE节点模块、对象侦测器、位置传感器均设置在AR游戏手枪枪柄上。
由于本发明所提供的游戏系统中设置了数据处理中心1，因此系统可以支持多人游戏模式；在用户进行游戏体验的过程中，AR设备4会不断地向数据处理中心1发送实时信号，数据处理中心1接收信号并将处理命令发送给各个AR设备4，这样就形成了多人交互的数据循环。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于AR技术的游戏系统，包括数据处理中心和至少两组AR设备，所述AR设备包括AR眼镜和AR游戏手枪，所述不同组AR设备中的AR眼镜与AR游戏手枪相互匹配，所述不同组AR设备对应同一系统的不同使用者，其特征在于：
还包括服装模块，所述数据处理中心用于收集并处理AR设备中AR眼镜、服装模块、AR游戏手枪反馈的信息，经过判断下达相应指令；
所述AR眼镜上还设置有用于快速组建多人网络的ZIGBEE模块；所述ZIGBEE模块通过数据处理中心构建节点串联网络，每组所述AR设备都具有网络中唯一的编号，ZIGBEE模块还具有定位功能、信号收发功能、数据处理功能；
所述ZIGBEE模块将每组AR设备的定位信息发送至数据处理中心；所述数据处理中心接收到每一组AR设备的定位信息后，再将所有定位信息打包发送至每一组AR设备上，使用户可以实时定位所有AR设备使用者；
所述AR游戏手枪上设置有用于寻找目标对象并向目标对象发送信号的对象侦测器；
所述信号收发模块用于接收对象侦测器发出的信号并将信号发送至数据处理中心；
所述数据处理中心通过接收对象侦测器发出的信号判断目标对象的距离及具体位置，并将数据信息发送至AR眼镜，通过AR眼镜显示给AR设备使用者；
所述服装模块设置在AR眼镜中，所述服装模块与数据处理中心连接；所述服装模块包括体感控制器、红外摄像机、服装库；所述红外摄像机用于获取景深图像，所述服装库包含至少一套服装，所述服装具有多个对应人体关节的服装特征点，所述服装可通过AR眼镜显示，供使用者选择，数据处理中心将使用者选中的服装与使用者的AR设备的编号绑定；所述体感控制器用于辨别景深图像的人体，辨识出人体多个关节点并生成骨架系统；其中，所述骨架系统具有至少25个特征点，数据处理中心将所述骨架系统与使用者的AR设备的编号绑定；
服装模块将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点进行叠加，使相应的特征点对应得到着装图像，并将着装图像显示在本系统内所有的AR设备中，使着装图像通过AR眼镜与现实图像叠加呈现在使用者的眼中。
2.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：每个使用者在游戏开始前，需要由任一个AR设备的红外摄像机对其景深图像进行录制，并由体感控制器辨识出预设数量的特征点，所述预设数量的特征点使本系统的任一个体感控制器能够辨别所述骨架系统所属的编号。
3.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：所述服装库具有可跟随所述骨架系统移动、变形的动态服装。
4.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：数据处理中心将某个编号的服装的服装特征点与该编号的骨架系统的特征点进行对比，所述服装可根据景深图像中的相应人体的体型做适应性调整，使服装更贴合该编号的骨架系统。
5.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：数据处理中心将使用者选中的服装与使用者的AR设备的编号进行绑定直至得到命令才解除绑定，所述命令包括游戏结束或使用者中途更换服装；在使用者更换服装后，将更换后的服装与使用者的AR设备编号进行绑定。
6.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：所述数据处理中心设置有场景模拟选择模块，所述AR眼镜还与智能设备的摄像头连接，所述摄像头用于获取现实场景图像，AR眼镜会自动将现实场景图像发送至场景模拟选择模块，场景模拟选择模块会自动调取模块内部储存的场景与现实场景图像进行匹配，若匹配成功，则将内部储存的场景发送至每组AR眼镜上；若匹配不成功，则自动储存此场景，以便下一次调用匹配。
7.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：同一组AR设备的AR游戏手枪具有与同一组AR设备的AR眼镜的子编号，通过ZIGBEE模块组成的无线网络连接进而传输数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的游戏系统，其特征在于：在动态的游戏使用场景中，所述AR游戏手枪上还设置有用于定位的位置传感器；当对象侦测器寻找到目标对象后，位置传感器通过ZIGBEE模块组成的无线网络将AR游戏手枪的位置发送至AR眼镜。
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