CN1272285A - 输入位置检测装置及采用此装置的娱乐系统 - Google Patents

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Abstract

一种输入位置检测装置,用于检测输入装置的输入位置,以及一种娱乐系统,它可以检测子单元的位置并具有显示因执行载于该娱乐系统中的程序而产生的图象。该娱乐系统具有一个由操作者(7)所持的便携式游戏终端(3)。该便携式游戏终端(3)配有一个红外输入/输出单元(8),该单元相应于操作者(7)的指令而向连接至监视器装置(6)的一个红外输入/输出装置(4)发送红外信号。该红外输入/输出装置与CCD摄像机(5)配置得相互靠近,并朝向手持便携式游戏终端(3)的操作者(7)的方向。游戏机主机单元(2)根据CCD摄像机(5)在便携式游戏终端(3)的红外输入/输出单元(8)向红外输入/输出装置(4)发送红外信号之前瞬间所摄得的操作者(7)的输入图象与发送红外信号时的输入图象之差来检测该便携式游戏终端(3)的位置。

Description

输入位置检测装置及采用此装置的娱乐系统
本发明涉及一种用于藉助配备有第一红外收发装置的输入装置来检测输入位置的输入位置检测装置，并涉及一种娱乐系统，它包括一个具有程序执行功能的主单元和一个配备有接口和用于与主单元联系的红外收发装置的子单元。
在作为娱乐系统的一个具体例子的一种视频游戏中，游戏者人物或目标等显示在连接至游戏机主单元的例如电视接收机的监视器装置上，并采用输入控制器使人物或目标跳跃、移动等而进行例如角色游戏、竞赛游戏或类似的过程。
游戏过程假设游戏者通常从正面观看监视器装置。因此，游戏者需要定位于监视器装置的正面。
然而，根据摆放监视器装置的空间状况，会难于使两个游戏者都直接定位于监视器装置的正面。
此外，当两人各自使用其自己的输入控制器进行对战型游戏时，使两个游戏者都直接定位于监视器装置的正面会有困难。
本发明的目的是提供一种能够精确而且简单地检测输入装置的输入位置的输入位置检测装置，从而检测子单元的位置并且显示由于执行程序而产生的沿集中于该位置的视线的图象，由此设定理想地适合于游戏者的视点。
通过一种用于藉助配备有第一红外收发装置的输入装置来检测输入位置的输入位置检测装置，可以达到上述以及其他目的，该装置包括能够向所述输入装置的第一红外收发装置发送红外信号并从该第一红外收发装置接受红外信号的第二红外收发装置和用于在规定方向摄取图象的图象摄取装置。该图象摄取装置与该第二红外收发装置配置得相互靠近并指向规定的方向，根据该图象摄取装置在该规定方向或其附近摄取的带有由该输入装置的第二红外收发装置发出的用于位置检测的红外信号的图象与之前瞬间的不带有用于位置检测的红外信号的图象之差来检测在该规定方向或其附近的该输入装置的输入位置。
而且，本发明的娱乐系统包括一个具有程序执行功能的主单元和一个配备有接口和用于与主单元联系的红外收发装置的子单元。该主单元具有能够向所述子单元的第一红外收发装置发送红外信号并从该第一红外收发装置接受红外信号的第二红外收发装置和用于在规定方向摄取图象的与该第二红外收发装置配置得相互靠近并指向规定的方向的图象摄取装置，其中根据该图象摄取装置在该规定方向或其附近摄取的带有由该子单元的红外收发装置发出的用于位置检测的红外信号的图象与之前瞬间的不带有用于位置检测的红外信号的图象之差来检测在该规定方向或其附近的该子单元的输入位置。
这里，主单元连接至显示由于执行程序而产生的图象的显示装置，并且所述红外线收发装置与所述图象摄取装置配置得靠近该显示装置。
再有，该子单元具有单独的识别数字，并且该识别数字包含在向所述主单元发射的红外光中。另外，该子单元具有单独的识别数字，并且当该识别数字藉助红外信号从该主单元发送至该子单元时，判断该识别数字是否等于单独的识别数字。
图1是示出作为本发明的输入位置检测装置和娱乐系统的实施例的一个视频游戏机的结构的方框图。
图2是示出上述视频游戏机的部分详细结构的方框图。
图3是用以解释上述视频游戏机的操作的流程图。
图4是用以解释构成上述视频游戏机的图象地址计算机的计算方法的示意图。
图5是示出上述视频游戏机的的变化例的结构的方框图。
图6是用以解释图5所示实施例的操作的流程图。
图7是用以解释配备有两个便携式游戏终端的一个视频游戏机的操作的示意图。
以下参照附图对本发明的输入检测装置和娱乐系统的实施例进行说明。此实施例是一个视频游戏机1，它由一个具有程序执行功能的游戏机主单元2和一个配备有用于与该游戏机主单元进行无线联系的接口的便携式游戏终端3构成，而游戏机主单元配备有作为从该便携式游戏终端检测输入位置的输入位置检测装置的功能。
图1所示的视频游戏机1由游戏机主单元2和便携式游戏终端3构成。游戏机主单元2连接至一个红外输入/出入装置4、一个用作图象摄取装置的CCD摄像机5和一个例如电视接收机的监视器装置6。
便携式游戏终端3是由操作者7所持。便携式游戏终端3配备有红外输入/输出单元8，可根据操作者7的指令将红外信号发送给红外输入/输出装置4。
这里，连接至监视器装置6的红外输入/输出装置4和CCD摄像机5配置得相互靠近并指向持着便携式游戏终端3的操作者7的方向。游戏机主单元2根据操作者7将红外信号从便携式游戏终端3的红外输入/输出单元8向红外输入/输出装置4发射之前瞬间由CCD摄像机5摄取的输入图象与红外信号发射时的输入图象之差而检侧出便携式游戏终端3的位置。便携式游戏终端3具有一个单独的识别数字，并且此识别数字包含在发射向游戏机主单元2的红外信号中。
如图2所示，游戏机主单元2的构成部件有，一个A/D转换器10，它将CCD摄像机5摄取的图象转换成数字信号；一个开关11，当有来自红外输入/输出装置4的用于位置检侧的红外信号时，它改变位置；两个画面缓冲器12和13；一个读出电路14；一个比较器15；和一个图象地址计算机16。
下面，采用图3的流程图对视频游戏机1的操作进行说明。首先，在步骤S1，操作者7按下便携式游戏终端3的红外信号发送按钮。然后，在步骤S2，便携式游戏终端3从红外输入/输出单元8发送包含有其自身的识别数字的红外信号。
连接至游戏机主单元2的红外输入/输出装置4在步骤S3检测到来自红外输入/输出单元8的红外信号。然后，在步骤S4，将来自便携式游戏终端3的信号判断是否为包含有识别数字的红外信号，而在A/D转换器10将由CCD摄像机5摄取的图象转换成数字图象信号后，将一幅画面存储在画面缓冲器12中。
在步骤S5，当来自便携式游戏终端3的用于位置检测的红外信号发送得等于或超过一幅画面的时间时，则在步骤S6，游戏机主单元2采用CCD摄像机5去摄取含有正在发送的用于位置检测的红外信号的一幅画面，经A/D转换器10和开关11将该一幅画面存储在画面缓冲器13中。
最后，在步骤S7，图象地址计算机16通过读出电路14从画面缓冲器12和13读出数字图象信号，在比较器15将这些信号加以比较并得到其差之后，通过图象处理得出原点的位置。
换言之，先在画面缓冲器12存储由CCD摄像机5输入的一幅画面，一旦检测到用于位置检测的红外信号，则根据存储于画面缓冲器12的发送红外信号之前的CCD摄像机的输入图象与存储于画面缓冲器13的发送红外信号之后的CCD摄像机5的输入图象的差来检测便携式游戏终端3的位置。
而且，由于红外信号中也包含便携式游戏终端3的识别数字，因此可判断出哪个位置有哪个便携式终端。
图象地址计算机16藉助于由图4所解释的算法，从来自CCD摄像机的图象座标推算实际的空间座标。这里，监视器装置(电视机)6的屏幕中心为电视坐标系的原点，其Tz轴为垂直于电视机6屏幕的向前的方向，Tx轴为面对屏幕的向右的方向，Ty轴为向上的方向。
假设电视机6的屏幕方向与CCD摄像机5的视线方向平行，并且CCD摄像机5准确地位于电视机座标系的原点处。以CCD摄像机5的透镜中心为原点，Cz轴为垂直于屏幕的向前的方向，Cx轴为望向CCD摄像机时的向右的方向，Cy轴为向上的方向。又，CCD摄像机座标系的原点与电视机座标系的原点的距离为d。
在一台CCD摄像机的情况下，只能判断出便携式游戏终端3的二维位置，因此假设便携式游戏终端3位于距电视机的距离为a的一个平面内以便限制其自由度。
通常，如忽略镜头的畸变，则垂直于摄像机5的z轴的一个平面上的各位置线性地成象在CCD上。因此，如果便携式游戏终端在上述平面内移动，电视机6的座标系与CCD摄像机5的座标系之间有线性的成象。在图4的情形中，仅考虑y座标上的平面移动d已足够。
由此，图象地址计算机16可计算出Tz＝Cz、Ty＝Cy+d和Tx＝Cx。因此，在视频游戏机1中可检测出持有便携式游戏终端3的游戏者的位置。然后，便可显示因执行程序而产生的沿假设为中心位置的视线的图象，使得可得到对游戏者来说是理想的视点。
应该注意到，根据本发明的输入位置检测装置和娱乐系统并不局限于上述的对于视频游戏装置或游戏机1的应用。如图5所示，也可应用于一种视频游戏机20，其中游戏主单元2欲获知的便携式游戏终端3的识别数字随红外信号而发送。
该视频游戏机或装置20能按图6所示的流程图而操作。即，在步骤S11，游戏机主单元21采用红外信号与发送指令一起发送欲获知其位置的便携式游戏终端3的识别数字。在步骤S12，便携式游戏终端3采用自己的CPU对在上述红外信号中所接受到的信号进行解码，并判断所查询的识别数字是否与自己的识别数字相同。
在此步骤S12，如果该单元自己的识别数字包含在红外查询信号中，则在步骤S13，便携式游戏终端3发送一个含有其自己的识别数字的红外信号作为回应信号。
据此，在步骤S14，连接至游戏机主单元2的红外输入/输出装置4检测到上述红外信号。
然后，在步骤S15，由包含在所检测到的红外信号中的识别数字，可判断来自便携式游戏终端3的信号，并且将CCD摄像机5所摄取的图象由A/D转换器10转换成数字图象信号并将一幅画面存储在画面缓冲器12中。
在步骤S16，当便携式游戏终端3将用于位置检测的红外信号发送得等于或超过一幅画面的长度，则在步骤S17游戏机主单元2采用CCD摄像机5去摄取含有正在发送的用于位置检测的红外信号的一幅画面，经A/D转换器10和开关11将该一幅画面存储在画面缓冲器13中。
最后，在步骤S18，图象地址计算机16通过读出电路14从画面缓冲器12和13读出数字图象信号，在比较器15将这些信号加以比较并得到其差之后，通过图象处理得出原点的位置。
换言之，先在画面缓冲器12存储由CCD摄像机5输入的一幅画面，一旦检测到用于位置检测的红外信号，则根据存储于画面缓冲器12的发送红外信号之前的CCD摄像机的输入图象与存储于画面缓冲器13的发送红外信号之后的CCD摄像机5的输入图象之差来检测便携式游戏终端3的位置。
这里，如果有一个发光二极管8附加在便携式游戏终端3上，则有可能进行二维位置的检测。此外，如果有两个发光二极管附加在互相离开的位置，则有可能推算出距CCD摄像机5的距离，或检测出相对于屏幕的旋转角度。另外，如果有三个或更多的发光二极管位于互相隔离的位置，则有可能推算出便携式游戏终端的三维位置与方位。如有必要，各发光二极管的发光时序可以错开使得信号可包含在不同的画面中，以可识别各发光二极管。
而且，上述视频游戏装置或游戏机1和20可采用由图象地址计算机16所计算的便携式游戏终端3的输入位置的检测结果来检测游戏者的位置，并沿作为中心的位置线显示由于执行程序而产生的图象。
在一般的游戏中，假设游戏者直接从正面观察电视机6的屏幕。通过将视点变换成以游戏者为中心点，就能在以大屏幕进行游戏时适当地设定视点。
而且，如图7所示，在操作者A和B(21和22)之间进行对战型游戏的情况下，也能设定出适当的视点。在图7中，在电视机6的屏幕上，屏幕23A操作者用于A21，屏幕23B用于操作者B22，各自对各操作者提供适当的视点。
再有，由于采用本发明的装置进行的输入位置检测，使屏幕上的出场人物的注视方向可朝向便携式游戏终端的位置，所以可达到逼真的视线接触。而且，由于有可能通过对便携式游戏终端的动态的补偿而提供动态的输入，所以用不着例如键盘或游戏操作杆等。
以此方式，采用如上述实施例的视频游戏装置或游戏机1及20构成的系统，以及多个便携式游戏终端，可由作为输入装置的便携式游戏终端的位置来判断操作者的位置，从而可以得到各种形式的反馈。
另外，由于在红外信号中加入识别数字，有可能在判断位置的同时也知道哪个输入装置处于该位置。
而且，由于采用图象之差，可用简单的处理而精确地检测位置。如必要，可在CCD摄像机前面加装红外光可透过的过滤装置，使得以更高的信噪比进行检测。
利用本发明，可提供一种能精确和简单地检测输入装置的输入位置的输入位置检测装置，以及一种娱乐系统，它能够检测子单元的位置并显示由于执行程序而产生的以该位置作为中心的视点的图象。

Claims (10)

1.一种输入位置检测装置，用于藉助具有红外收发装置的输入装置检测输入位置，包括：
第二红外收发装置，用于向所述输入装置的第一红外收发装置发送红外信号并从所述第一红外收发装置接受红外信号，和
图象摄取装置，用于在规定的方向摄取图象，其中，
所述图象摄取装置和所述第二红外收发装置配置得相互靠近并指向规定的方向，根据所述的图象摄取装置在所述规定方向或其附近摄取的带有由所述输入装置的所述第一红外收发装置发出的用于位置检测的红外信号的图象与之前瞬间的不带有用于位置检测的红外信号的图象之差来检测在所述规定方向或其附近的所述输入装置的输入位置。
2.一种娱乐系统，包括：
一个主单元，它具有程序执行功能；
一个子单元，它包括用于与所述主单元相连接的一个接口和第一红外收发装置；
第二红外收发装置，用于向所述子单元的所述第一红外收发装置发送红外信号并从所述第一红外收发装置接受红外信号，和
图象摄取装置，用于在规定的方向摄取图象，它配置得与所述第二红外收发装置相靠近并指向规定的方向，
其中，根据所述的图象摄取装置在所述规定方向或其附近摄取的带有由所述子单元的所述第一红外收发装置发出的用于位置检测的红外信号的图象与之前瞬间的不带有用于位置检测的红外信号的图象之差来检测在所述规定方向或其附近的所述子单元的输入位置。
3.根据权利要求2的娱乐系统，其特征在于，该系统还包括显示装置，且其所述主单元连接至所述显示装置，以显示由于执行程序而产生的图象，并且所述第二红外收发装置和所述图象摄取装置配置得靠近所述显示装置。
4.根据权利要求2的娱乐系统，其特征在于，所述子单元具有单独的识别数字，并且有关所述识别数字的信息包含在发射向所述主单元的红外光中。
5.根据权利要求2的娱乐系统，其特征在于，所述子单元具有单独的识别数字，并且当该识别数字藉助红外信号从所述主单元发送至所述子单元时，判断所述识别数字是否等于单独的识别数字。
6.根据权利要求2的娱乐系统，其特征在于，它包括多个单元的所述第二红外收发装置。
7.根据权利要求6的娱乐系统，其特征在于，所述多个红外收发装置包括光发射二极管并且设置得使各发光二极管的光发射时序是错开的。
8.根据权利要求2的娱乐系统，其特征在于，在接受所述子单元的所述第一红外收发装置的红外信号过程中，获得并不包含用于检测所述的之前瞬间位置的红外信号的图象，与此同时，在接受所述子单元的所述第一红外收发装置的固定时间的红外信号的过程中，获得包含用于位置检测的红外信号的图象。
9.一种娱乐系统，包括：
一个CCD摄像机；
一个红外输入/输出装置；
两个画面缓冲器；
一个A/D转换器，用于将所述CCD摄像机所摄取的图象转换成数字信号；
一个开关，当所述红外输入/输出装置提供用于位置检测的红外信号时，将所述A/D转换器的输出提供给所述两个画面缓冲器的其中之一；
一个比较器，用于比较所述两个画面缓冲器的内容；和
一个图象地址计算机，用于从所述CCD摄像机的图象坐标推算实际的空间坐标。
10.根据权利要求9的娱乐系统，其特征在于，该系统还包括一个监视器装置，且从所述CCD摄像机的图象坐标推算实际的空间坐标是通过将所述图象坐标变换成所述监视器装置的坐标而进行的。
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