JP5534729B2 - 二重円指標を利用した画面座標位置検出方法および画面座標位置検出装置ならびにガンゲーム装置 - Google Patents
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本発明は、ガンゲーム等で使用する画面上の座標位置を検出する方法およびその位置検出装置ならびにこの位置検出装置を利用したガンゲーム装置に関する。
ガンゲームに用いるガンが向けられる方向を検出するものとして、電子カメラによって撮像する場合、通常は電子カメラがガン側に内蔵するため、ガンの数だけ電子カメラが必要であった。また、ガンに電源とカメラの信号線を結合しなければならない。
この種の装置として照準位置検出システム（特許文献１）および射的ゲーム装置（特許文献２）が開示されている。特許文献１はスクリーン上に多数の発光部を設置し、ガンの先端に取り付けた撮影機構によりスクリーン上の照準位置に対応する撮影領域Ａの不可視光線画像を得、照準位置検出部により発光部のスクリーン上の位置座標と撮影領域Ａの不可視光線画像におけるその発光部と照準位置Ｍとの相対的な位置関係から照準位置Ｍの位置座標を得るものである。
この種の装置として照準位置検出システム（特許文献１）および射的ゲーム装置（特許文献２）が開示されている。特許文献１はスクリーン上に多数の発光部を設置し、ガンの先端に取り付けた撮影機構によりスクリーン上の照準位置に対応する撮影領域Ａの不可視光線画像を得、照準位置検出部により発光部のスクリーン上の位置座標と撮影領域Ａの不可視光線画像におけるその発光部と照準位置Ｍとの相対的な位置関係から照準位置Ｍの位置座標を得るものである。
特許文献２はマトリクス配置され、順次発光走査されることにより標的の表示エリアから位置検出用の可視領域外光を発する発光素子群を設け、銃の銃口方向に位置する少なくとも２個以上の発光素子を位置検出エリアとして銃口に上記発光素子群からの光を受光する受光素子を設け、位置検出エリア内の１ラインから偶数個の発光素子が検出されたときには真ん中の２個の発光素子の中央を着弾位置とし、位置検出エリアないの１ラインから奇数個の発光素子が検出されたときには中央の発光素子を着弾位置として検出するようにするものである。上記特許文献１および２とも、銃側に受光部を設けているため銃の数の分だけ受光装置を設け、そのために各ガン毎に電源とカメラの信号線を接続している。
上記とは異なり、銃側ではなくスクリーンの画像を撮像するＣＣＤカメラを設けたものとして特許文献３が存在する。
これはガンユニットの中に放射状に発光するレーザ発光器を複数内蔵し、ＣＣＤカメラによりスクリーンの投射領域全体を撮像することにより銃口の向きおよびガンユニットの位置を検出する情報を得るものである。
この構成によればカメラは１つで済むが、ガンユニットには第１〜第４までのレーザ発光器を各レーザ発光器が所定の角度位置になるように配置する構造を採用しており、ガンユニットの発光器構造が複雑になっている。
これはガンユニットの中に放射状に発光するレーザ発光器を複数内蔵し、ＣＣＤカメラによりスクリーンの投射領域全体を撮像することにより銃口の向きおよびガンユニットの位置を検出する情報を得るものである。
この構成によればカメラは１つで済むが、ガンユニットには第１〜第４までのレーザ発光器を各レーザ発光器が所定の角度位置になるように配置する構造を採用しており、ガンユニットの発光器構造が複雑になっている。
さらにカメラでプレイヤ側を撮影してゲームの操作に使用するものとしてＥｙｅＴｏｙ（ＳＣＥの商標）がある。
これは、画面を指し示す位置は判らないものであり、画面座標のポインティングはできない。
これは、画面を指し示す位置は判らないものであり、画面座標のポインティングはできない。
本発明の目的は、画面側からガンコントローラなどの光発射端末側に向いた高解像度電子カメラで光発射端末先端に付けられた二重円型の赤外線指標を撮影することにより、光発射端末が画面を指し示す座標位置を検出する画面座標位置検出方法を提供することにある。
本発明の他の目的は上記画面座標位置検出方法を利用した画面座標位置検出装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記画面座標位置検出装置を利用したガンゲーム装置を提供することにある。
本発明の他の目的は上記画面座標位置検出方法を利用した画面座標位置検出装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記画面座標位置検出装置を利用したガンゲーム装置を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明の請求項１は、ディスプレイに向けた光発射端末の向きおよび光発射端末が向いたディスプレイの座標位置を検出する方法において、光発射端末の先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体を設けるとともに、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板を設け、ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラを有し、カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得し、取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求め、該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換し、外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、光発射端末が向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きを光発射端末の向きとして得ることを特徴とする。
本発明の請求項２はディスプレイに向けた光発射端末の向きおよび光発射端末が向いたディスプレイの座標位置を検出する画面座標位置検出装置において、光発射端末の先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段と、取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部と、該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部と、外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、光発射端末が向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きを光発射端末の向きとして得る第３演算部とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３はガンコントローラをディスプレイに表示される敵キャラクタに照準を合わせて射撃し、敵キャラクタに命中した場合、敵キャラクタにダメージを与えることにより勝敗を決するガンゲーム機において、ガンコントローラの先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段，取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部，該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部および外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、ガンコントローラが向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きをガンコントローラの向きとして得る第３演算部からなる画像処理装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項４は請求項３記載の発明において前記ＬＥＤ発光体が発する光は赤外線であることを特徴とする。
本発明の請求項５は請求項３または４記載の発明において前記カメラが配置される位置はディスプレイの下側位置であることを特徴とする。
本発明の請求項６は請求項３，４または５記載の発明において前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラのマークを撮像タイミングに合わせて順次点滅させる手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項７は請求項３，４または５記載の発明において前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラが発するＬＥＤによる指標の形状が異なるか、ＬＥＤが発する発光波長が異なることを特徴とする。
本発明の請求項２はディスプレイに向けた光発射端末の向きおよび光発射端末が向いたディスプレイの座標位置を検出する画面座標位置検出装置において、光発射端末の先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段と、取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部と、該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部と、外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、光発射端末が向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きを光発射端末の向きとして得る第３演算部とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３はガンコントローラをディスプレイに表示される敵キャラクタに照準を合わせて射撃し、敵キャラクタに命中した場合、敵キャラクタにダメージを与えることにより勝敗を決するガンゲーム機において、ガンコントローラの先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段，取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部，該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部および外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、ガンコントローラが向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きをガンコントローラの向きとして得る第３演算部からなる画像処理装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項４は請求項３記載の発明において前記ＬＥＤ発光体が発する光は赤外線であることを特徴とする。
本発明の請求項５は請求項３または４記載の発明において前記カメラが配置される位置はディスプレイの下側位置であることを特徴とする。
本発明の請求項６は請求項３，４または５記載の発明において前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラのマークを撮像タイミングに合わせて順次点滅させる手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項７は請求項３，４または５記載の発明において前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラが発するＬＥＤによる指標の形状が異なるか、ＬＥＤが発する発光波長が異なることを特徴とする。
上記構成によれば、例えばガンゲーム装置であれば、ガン側をシンプルにすることができ（＝ローコスト化可能）、ガンに接続するケーブルを簡略化できる。さらにセンサ（カメラ）が１つでよく、処理が簡単なため高速化が可能である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明による二重円指標を利用した画面座標検出装置を用いたガンゲーム装置の外観を示す斜視図である。
正面にディスプレイ３を配置し、その上の左右にスピーカ２，２が設けられている。ディスプレイ３の下端付近にガンコントローラからの光を撮像するための電子カメラ１１が配置されている。ディスプレイ３から一定の距離をおいてサブモニタ４，コイン投入部７，方向ボタン９および決定ボタン８を備えたパネルが配置され、その左右に１Ｐガンコントローラ５および２Ｐガンコントローラ６が設置されている。このガンゲームは同時に２名でプレイをすることができる。
図１は本発明による二重円指標を利用した画面座標検出装置を用いたガンゲーム装置の外観を示す斜視図である。
正面にディスプレイ３を配置し、その上の左右にスピーカ２，２が設けられている。ディスプレイ３の下端付近にガンコントローラからの光を撮像するための電子カメラ１１が配置されている。ディスプレイ３から一定の距離をおいてサブモニタ４，コイン投入部７，方向ボタン９および決定ボタン８を備えたパネルが配置され、その左右に１Ｐガンコントローラ５および２Ｐガンコントローラ６が設置されている。このガンゲームは同時に２名でプレイをすることができる。
図２はガンゲーム装置の概略を説明するための図である。
ディスプレイ３に対し、正面にプレイヤ１６が立ち、ガンコントローラ１５をディスプレイ３に表示されている標的に向けて構えている。ガンコントローラ１５の銃口には赤外線発光体が内蔵され、該赤外線発光体は外円の大きさの面光源の赤外線ＬＥＤと、内円部分となるマスク用円板（図４ 赤外線ＬＥＤ２１，円板２６参照）より構成されている。赤外線ＬＥＤの発光はマスク用円板でその一部が遮られ、外円と内円の間の外環部分のみが光るような構造（二重円マーカ１７）であり、外環部分からの光はディスプレイに向けて発射される。
赤外線ＬＥＤは赤外線領域の波長を通過させる赤外線通過フィルタを有しているため、可視光は発射されない。
ディスプレイ３に対し、正面にプレイヤ１６が立ち、ガンコントローラ１５をディスプレイ３に表示されている標的に向けて構えている。ガンコントローラ１５の銃口には赤外線発光体が内蔵され、該赤外線発光体は外円の大きさの面光源の赤外線ＬＥＤと、内円部分となるマスク用円板（図４ 赤外線ＬＥＤ２１，円板２６参照）より構成されている。赤外線ＬＥＤの発光はマスク用円板でその一部が遮られ、外円と内円の間の外環部分のみが光るような構造（二重円マーカ１７）であり、外環部分からの光はディスプレイに向けて発射される。
赤外線ＬＥＤは赤外線領域の波長を通過させる赤外線通過フィルタを有しているため、可視光は発射されない。
ディスプレイ３の下側に配置された電子カメラ１１はプレイヤ１６が構える部分の領域をカバーする撮像範囲を有し、撮像範囲内に二重円マーカ１７を捕らえて撮像する。電子カメラ１１とガンコントローラ１５は画像処理装置１８に接続されている。
画像処理装置１８はＣＰＵ３０のＬＥＤ発光制御部３０ｃ，画像取得部３０ｄ，位置検出処理部３０ｅ，カメラ制御部３５およびガン制御部４０を含んでおり（図５参照）、二重円マーカの画像取得からディスプレイ３上のガンコントローラ１５が向けられた座標位置およびガンコントローラ１５の向きを求める処理を行う。
画像処理装置１８はＣＰＵ３０のＬＥＤ発光制御部３０ｃ，画像取得部３０ｄ，位置検出処理部３０ｅ，カメラ制御部３５およびガン制御部４０を含んでおり（図５参照）、二重円マーカの画像取得からディスプレイ３上のガンコントローラ１５が向けられた座標位置およびガンコントローラ１５の向きを求める処理を行う。
画像処理装置１８は画像表示、ゲーム処理装置１９との間で信号のやり取りを行う。ディスプレイ３にはゲーム処理装置１９で処理された画像を表示処理する画像処理部３９に接続されている（図５参照）。
図３は二重円指標によるガン方向検出の原理を説明するための図、図４は二重円指標によるガン距離検出の原理を説明するための図である。
図３（ａ）は電子カメラ１１に対しガンコントローラ１５が正面位置にある状態を示しており、外円２１ａを形成する赤外線ＬＥＤ（表面に赤外線通過フィルタが取り付けられている）２１の前に内円２６ａを形成する赤外光を遮る円板２６が配置されている。
この二重円マーカを撮像すると、中央に円板２６対応の像２４ａが撮像され、同じ重心で赤外線ＬＥＤ２１の外環対応である像２３ａが撮像される。
図３（ａ）は電子カメラ１１に対しガンコントローラ１５が正面位置にある状態を示しており、外円２１ａを形成する赤外線ＬＥＤ（表面に赤外線通過フィルタが取り付けられている）２１の前に内円２６ａを形成する赤外光を遮る円板２６が配置されている。
この二重円マーカを撮像すると、中央に円板２６対応の像２４ａが撮像され、同じ重心で赤外線ＬＥＤ２１の外環対応である像２３ａが撮像される。
図３（ｂ）は電子カメラ１１に対しガンコントローラ１５の銃口が下向きになっている状態を示している。このようにガンコントローラ１５をディスプレイの垂直線に対し下向きに傾けると、二重円マーカは、円板２６対応の像２４ｂの中心が、赤外線ＬＥＤ２１の外環対応である像２３ｂの中心より傾きに応じた位置（Ｙ軸方向）だけ下側にずれる。
Ｘ軸方向も同様に、傾けた方向に傾きに応じた位置だけずれる。
このようなデータを得ることによりディスプレイ３上のガンコントローラ１５が向いたＸ軸，Ｙ軸位置を演算により求めることができる。
Ｘ軸方向も同様に、傾けた方向に傾きに応じた位置だけずれる。
このようなデータを得ることによりディスプレイ３上のガンコントローラ１５が向いたＸ軸，Ｙ軸位置を演算により求めることができる。
図４（ａ）は電子カメラ１１に対しガンコントローラ１５が所定の角度傾斜した状態を示している。この時の二重円マーカは円板２６対応の像２４ｃの中心が、赤外線ＬＥＤ２１の外環対応である像２３ｃの中心より傾きに応じた位置（Ｙ軸方向）だけ下側にずれる。
この所定の角度傾斜した状態からガンコントローラを遠ざけた状態が図４（ｂ）で示すものである。距離が遠ざかると、像２４ｃおよび２３ｃが、距離に応じた大きさになり、像２４ｄおよび２３ｄとなる。この二重マーカの縮尺または拡大から、ディスプレイ３からガンコントローラ１５までの距離を演算により求めることができる。
この所定の角度傾斜した状態からガンコントローラを遠ざけた状態が図４（ｂ）で示すものである。距離が遠ざかると、像２４ｃおよび２３ｃが、距離に応じた大きさになり、像２４ｄおよび２３ｄとなる。この二重マーカの縮尺または拡大から、ディスプレイ３からガンコントローラ１５までの距離を演算により求めることができる。
図５は本発明によるガンゲーム装置の回路の実施の形態を示す回路図である。
コイン投入部７からコインが投入されるとコインが検出され、その情報はコイン関連装置３６，入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に伝達される。コイン投入の状態、すなわちコイン数・プレイ数などの設定値はバックアップメモリ３７に格納される。
決定（スタート）ボタン８が押されると、ゲーム開始の情報が入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に送られる。ＣＰＵ３０はプレイ開始の情報を受けると、ＬＥＤ発光制御部３０ｃはガン制御部４０を介して１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ５，６の赤外線ＬＥＤ３１，３２を発光させる。また、画像取得部３０ｄはカメラ制御部３５を制御し、電子カメラ１１は予め決められた撮影範囲の撮影を開始し、撮影画像をＣＰＵ３０に送る。
コイン投入部７からコインが投入されるとコインが検出され、その情報はコイン関連装置３６，入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に伝達される。コイン投入の状態、すなわちコイン数・プレイ数などの設定値はバックアップメモリ３７に格納される。
決定（スタート）ボタン８が押されると、ゲーム開始の情報が入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に送られる。ＣＰＵ３０はプレイ開始の情報を受けると、ＬＥＤ発光制御部３０ｃはガン制御部４０を介して１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ５，６の赤外線ＬＥＤ３１，３２を発光させる。また、画像取得部３０ｄはカメラ制御部３５を制御し、電子カメラ１１は予め決められた撮影範囲の撮影を開始し、撮影画像をＣＰＵ３０に送る。
位置検出処理部３０ｅは、送られてきた撮像画像を解析・演算して１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ５，６のディスプレイ３上のＸ，Ｙ軸の座標およびディスプレイ３までの距離（Ｚ軸の座標）を求める。
１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ５，６からトリガスイッチ３３，３４のオン信号入力があると、ガン制御部４０は入力信号を入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に送る。
ガンゲーム実行部３０ｂはこのオン信号により、上述したディスプレイ３上の求められたＸ，Ｙ軸の座標位置に射撃が命中した処理を施す。ディスプレイまでの距離も算出されているため、このデータを用いてディスプレイ上のキャラクタやアイテムなどの画像更新などを行う。
１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ５，６からトリガスイッチ３３，３４のオン信号入力があると、ガン制御部４０は入力信号を入出力制御部３８を介してＣＰＵ３０に送る。
ガンゲーム実行部３０ｂはこのオン信号により、上述したディスプレイ３上の求められたＸ，Ｙ軸の座標位置に射撃が命中した処理を施す。ディスプレイまでの距離も算出されているため、このデータを用いてディスプレイ上のキャラクタやアイテムなどの画像更新などを行う。
ＲＯＭ４１はガンゲーム機筐体全体を制御する制御プログラム，ガンゲームを実行するガンゲームプログラム，ＬＥＤを発光させるためのＬＥＤ発光制御プログラム，電子カメラを制御し画像を取得するための画像取得処理プログラム，撮像画像からＸ，Ｙ軸の座標および距離を演算出力するための位置検出プログラムおよび該ガンゲーム装置に必要なデータが格納されている。
ＲＡＭ４２はゲーム制御部３０ａなどで行う演算，処理の作業エリアとして用いられるとともに処理によって発生する情報を一時的に記憶する。
ＣＰＵ３０はＲＯＭ４１から制御プログラム，ガンゲームプログラム，ＬＥＤ発光制御プログラム，画像取得処理プログラムおよび位置検出プログラムを読み込むことにより、ゲーム制御部３０ａ，ガンゲーム実行部３０ｂ，ＬＥＤ発光制御部３０ｃ，画像取得部３０ｄおよび位置検出処理部３０ｅの各機能を実現する。
ＲＡＭ４２はゲーム制御部３０ａなどで行う演算，処理の作業エリアとして用いられるとともに処理によって発生する情報を一時的に記憶する。
ＣＰＵ３０はＲＯＭ４１から制御プログラム，ガンゲームプログラム，ＬＥＤ発光制御プログラム，画像取得処理プログラムおよび位置検出プログラムを読み込むことにより、ゲーム制御部３０ａ，ガンゲーム実行部３０ｂ，ＬＥＤ発光制御部３０ｃ，画像取得部３０ｄおよび位置検出処理部３０ｅの各機能を実現する。
ゲーム制御部３０ａはゲーム開始前の待ち受け状態でのコイン投入などの監視や図示しない電飾などの点灯，点滅などの制御やゲーム終了後の制御などを行う。また、ガンゲーム実行部３０ｂは、コイン投入の後、ゲーム制御部３０ａから制御が渡され、スタート信号によりＬＥＤ発光制御部３０ｃ，画像取得部３０ｄによってガンコントローラが発するＬＥＤの画像情報を得て，位置検出処理部３０ｅにより位置情報および距離情報の取得を開始するとともにガンゲーム画面を表示する制御を行いゲームを進行させる。
図６は赤外線カメラの画像取得からディスプレイ面の座標位置を検出するまでの処理の流れを示すフローチャートである。
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ図７Ｄを参照しながらディスプレイ上の座標およびガンコントローラの向きを得る手順を説明する。
１．赤外線電子カメラの画像取得処理
画像取得部３０ｄにより図７Ａに示すような二重円マーカを含む画像を取得する。
この例は１Ｐおよび２Ｐガンコントローラの二重円マーカが撮像されている。
２．輝点集合部分の抽出処理
二重円マーカによるガン位置検出であり、赤外線輝点の認識により（カメラ画像上の）位置を得る。位置検出処理部３０ｅは全体の画像から赤外線輝点を含む画像を切り出す。例えば、１つ目の輝点では図７Ｂに示すような二重円マーカの画像を切り出す。内円の重心が下側位置にずれた状態である。２つの輝点について切り出しを行う。
なお、撮影画像は高解像度になるため、処理を高速にするために、低解像度画像を生成して検出してもよい。
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ図７Ｄを参照しながらディスプレイ上の座標およびガンコントローラの向きを得る手順を説明する。
１．赤外線電子カメラの画像取得処理
画像取得部３０ｄにより図７Ａに示すような二重円マーカを含む画像を取得する。
この例は１Ｐおよび２Ｐガンコントローラの二重円マーカが撮像されている。
２．輝点集合部分の抽出処理
二重円マーカによるガン位置検出であり、赤外線輝点の認識により（カメラ画像上の）位置を得る。位置検出処理部３０ｅは全体の画像から赤外線輝点を含む画像を切り出す。例えば、１つ目の輝点では図７Ｂに示すような二重円マーカの画像を切り出す。内円の重心が下側位置にずれた状態である。２つの輝点について切り出しを行う。
なお、撮影画像は高解像度になるため、処理を高速にするために、低解像度画像を生成して検出してもよい。
３．二重円マーカの重心位置と半径の取得処理
ガンの指示座標の算出
図７Ｃに示すように外円の重心をPp(Ppx,Ppy) 、半径をRpとし、内円の重心をPn(Pnx,Pny) 、半径をRnとする。
各円の半径は範囲の面積（ピクセル数）で、重心位置は範囲内ピクセルの平均座標で算出する。
４．カメラ基準の空間座標に変換する処理
図７Ｄに示すようにカメラ基準の外円の重心の三次元空間座標をCp(Cpx,Cpy,Cpz) とし、カメラ基準の内円の重心の三次元空間座標をCn(Cnx,Cny,Cnz) とする。そして基準距離Zoにおける基準半径をRpo （外円）、Rno （内円）とする。さらに基準距離Zoにおける基準長さを横Xo、縦Yoとする（カメラ画像に合わせた三次元空間での長さ）。
カメラ基準の空間座標は以下の（１）,（２）式で求めることができる。
Cp(Cpx,Cpy,Cpz) = (Ppx,Ppy,1)*(Xo,Yo,Zo)*(Rpo/Rp) ・・・（１）
Cn(Cnx,Cny,Cnz) = (Pnx,Pny,1)*(Xo,Yo,Zo)*(Rpo/Rn) ・・・（２）
ガンの指示座標の算出
図７Ｃに示すように外円の重心をPp(Ppx,Ppy) 、半径をRpとし、内円の重心をPn(Pnx,Pny) 、半径をRnとする。
各円の半径は範囲の面積（ピクセル数）で、重心位置は範囲内ピクセルの平均座標で算出する。
４．カメラ基準の空間座標に変換する処理
図７Ｄに示すようにカメラ基準の外円の重心の三次元空間座標をCp(Cpx,Cpy,Cpz) とし、カメラ基準の内円の重心の三次元空間座標をCn(Cnx,Cny,Cnz) とする。そして基準距離Zoにおける基準半径をRpo （外円）、Rno （内円）とする。さらに基準距離Zoにおける基準長さを横Xo、縦Yoとする（カメラ画像に合わせた三次元空間での長さ）。
カメラ基準の空間座標は以下の（１）,（２）式で求めることができる。
Cp(Cpx,Cpy,Cpz) = (Ppx,Ppy,1)*(Xo,Yo,Zo)*(Rpo/Rp) ・・・（１）
Cn(Cnx,Cny,Cnz) = (Pnx,Pny,1)*(Xo,Yo,Zo)*(Rpo/Rn) ・・・（２）
５．ディスプレイ基準座標系に変換する処理
ディスプレイ中心を原点に、ディスプレイ画面縦横をXY平面とした座標を考え、ディスプレイ基準座標系を(Xd,Yd,Zd)とする。
ディスプレイ基準の外円の重心の座標をDp(Dpx, Dpy, Dpz) とし、ディスプレイ基準の内円の重心の座標をDn(Dnx, Dny, Dnz) とする。
そしてディスプレイ基準座標系におけるカメラ位置をO(Ocx, Ocy, Ocz)とする。
ディスプレイ基準座標系におけるカメラ基準距離（Zo）、基準長さ（Xo、Yo）をO 基準にベクトルで表すと次のようになる。
O-Zo = Zc(Zcx,Zcy,Zcz)
O-Xo = Xc(Xcx,Xcy,Xcz)
O-Yo = Yc(Ycx,Ycy,Ycz)
このときカメラ基準座標系‐ディスプレイ基準座標系変換マトリックスは以下のようになる。
これよりディスプレイ基準の外円の重心の座標Dpとディスプレイ基準の内円の重心の座標Dnは以下の計算で求められる。
Dp(Dpx, Dpy, Dpz) = Mcd*(Cpx,Cpy,Cpz,1) ・・・（４）
ディスプレイ中心を原点に、ディスプレイ画面縦横をXY平面とした座標を考え、ディスプレイ基準座標系を(Xd,Yd,Zd)とする。
ディスプレイ基準の外円の重心の座標をDp(Dpx, Dpy, Dpz) とし、ディスプレイ基準の内円の重心の座標をDn(Dnx, Dny, Dnz) とする。
そしてディスプレイ基準座標系におけるカメラ位置をO(Ocx, Ocy, Ocz)とする。
ディスプレイ基準座標系におけるカメラ基準距離（Zo）、基準長さ（Xo、Yo）をO 基準にベクトルで表すと次のようになる。
O-Zo = Zc(Zcx,Zcy,Zcz)
O-Xo = Xc(Xcx,Xcy,Xcz)
O-Yo = Yc(Ycx,Ycy,Ycz)
このときカメラ基準座標系‐ディスプレイ基準座標系変換マトリックスは以下のようになる。
これよりディスプレイ基準の外円の重心の座標Dpとディスプレイ基準の内円の重心の座標Dnは以下の計算で求められる。
Dp(Dpx, Dpy, Dpz) = Mcd*(Cpx,Cpy,Cpz,1) ・・・（４）
６．外円重心と内円重心とで規定される直線とディスプレイ面との交点を求める処理
まず、外円重心Dpと内円重心Dnとで規定される直線の方程式を立てる。
そして直線の方程式とディスプレイ面(Zd=0 平面) との交点を求める。
算出された交点(Xd,Yd,0) がディスプレイ上のガンコントローラが指示する座標であり、Dp（またはDn）がガンの先端の座標である。
直線の方程式の向きがガンの向きであり、Dp-Dn = (Dnx-Dpx, Dny-Dpy, Dnz-Dpz) のように表される。
まず、外円重心Dpと内円重心Dnとで規定される直線の方程式を立てる。
そして直線の方程式とディスプレイ面(Zd=0 平面) との交点を求める。
算出された交点(Xd,Yd,0) がディスプレイ上のガンコントローラが指示する座標であり、Dp（またはDn）がガンの先端の座標である。
直線の方程式の向きがガンの向きであり、Dp-Dn = (Dnx-Dpx, Dny-Dpy, Dnz-Dpz) のように表される。
以上の実施の形態は、光発射端末がガンコントローラであり、画面座標位置検出装置をガンコントローラが向けたディスプレイ上の位置および向きを求める検出装置として用い、この求めた座標，向きを利用してガンゲームを行うガンゲーム装置に適用した例を示したが、適用できる装置はガンゲーム装置だけでなく、他のゲーム装置にも適用することが可能である。
なお、ガンコントローラが複数個ある場合にそれぞれを選別する手段として各ガンコントローラの撮像タイミングに合わせてＬＥＤを順次点滅させる手段を設けることにより、各ガンコントローラの選別が可能である。
さらにガンコントローラ選別の他の方法として、各ガンコントローラが発するＬＥＤの発光形状を変えたり、発光波長を変えたりすることにより実現できる。
なお、ガンコントローラが複数個ある場合にそれぞれを選別する手段として各ガンコントローラの撮像タイミングに合わせてＬＥＤを順次点滅させる手段を設けることにより、各ガンコントローラの選別が可能である。
さらにガンコントローラ選別の他の方法として、各ガンコントローラが発するＬＥＤの発光形状を変えたり、発光波長を変えたりすることにより実現できる。
光発射端末から発射される光の画像を電子カメラで撮像して光発射端末が向けたディスプレイ上の座標を求める装置であり、ゲームセンタやイベント会場などに設置されるガンゲーム装置を含むゲーム装置に適用される。
１ ガンゲーム装置
２ スピーカ
３ ディスプレイ（プロジェクタ）
４ サブモニタ
５ １Ｐガンコントローラ
６ ２Ｐガンコントローラ
７ コイン投入部
８ 決定ボタン
９ 方向ボタン
１１ 電子カメラ
１５ ガンコントローラ
１８ 画像処理装置
２１，３１，３２ 赤外線ＬＥＤ
３０ ＣＰＵ
３３，３４ トリガＳＷ
３５ カメラ制御部
３６ コイン関連装置
３７ バックアップメモリ
３８ 入出力制御部
３９ 画像処理部
４０ ガン制御部
４１ ＲＯＭ
４２ ＲＡＭ
２ スピーカ
３ ディスプレイ（プロジェクタ）
４ サブモニタ
５ １Ｐガンコントローラ
６ ２Ｐガンコントローラ
７ コイン投入部
８ 決定ボタン
９ 方向ボタン
１１ 電子カメラ
１５ ガンコントローラ
１８ 画像処理装置
２１，３１，３２ 赤外線ＬＥＤ
３０ ＣＰＵ
３３，３４ トリガＳＷ
３５ カメラ制御部
３６ コイン関連装置
３７ バックアップメモリ
３８ 入出力制御部
３９ 画像処理部
４０ ガン制御部
４１ ＲＯＭ
４２ ＲＡＭ
Claims (7)
- ディスプレイに向けた光発射端末の向きおよび光発射端末が向いたディスプレイの座標位置を検出する方法において、
光発射端末の先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体を設けるとともに、前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板を設け、
ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラを有し、
カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得し、
取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求め、
該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換し、
外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、光発射端末が向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きを光発射端末の向きとして得ることを特徴とする二重円指標を利用した画面座標位置検出方法。 - ディスプレイに向けた光発射端末の向きおよび光発射端末が向いたディスプレイの座標位置を検出する画面座標位置検出装置において、
光発射端末の先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、
前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、
ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、
カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段と、
取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部と、
該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部と、
外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、光発射端末が向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きを光発射端末の向きとして得る第３演算部と、
を備えたことを特徴とする二重円指標を利用した画面座標位置検出装置。 - ガンコントローラをディスプレイに表示される敵キャラクタに照準を合わせて射撃し、敵キャラクタに命中した場合、敵キャラクタにダメージを与えることにより勝敗を決するガンゲーム機において、
ガンコントローラの先端部に円形に光を発する外円を形成するＬＥＤ発光体と、
前記ＬＥＤ発光体からの波長の光を遮る、前記外円の径より小さく、かつ前記外円より離隔した内円を形成する円板と、
ディスプレイの周縁付近に設置され、前記ＬＥＤ発光体の光を撮像するカメラと、
カメラの撮像画像から前記ＬＥＤ発光体からの光による画像を抽出して外円および内円の面積を求めることにより外円および内円の半径および重心位置を取得する手段，取得した外円および内円の半径および重心位置を第１の変換式に代入することによりカメラ基準の三次元空間座標を求める第１演算部，該カメラ基準の三次元空間座標を第２の変換式に代入することによりディスプレイ基準座標系に変換する第２演算部および外円と内円で規定される直線の方程式を導き、該直線とディスプレイ面との交点を求めることにより、ガンコントローラが向けたディスプレイ上の座標位置を算出し、該直線の傾きをガンコントローラの向きとして得る第３演算部からなる画像処理装置と、
を備えたことを特徴とするガンゲーム装置。 - 前記ＬＥＤ発光体が発する光は赤外線であることを特徴とする請求項３記載のガンゲーム装置。
- 前記カメラが配置される位置はディスプレイの下側位置であることを特徴とする請求項３または４記載のガンゲーム装置。
- 前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラのマークを撮像タイミングに合わせて順次点滅させる手段を有することを特徴とする請求項３，４または５記載のガンゲーム装置。
- 前記ガンコントローラは複数個有し、複数のガンコントローラを選別するため各ガンコントローラが発するＬＥＤによる指標の形状が異なるか、ＬＥＤが発する発光波長が異なることを特徴とする請求項３，４または５記載のガンゲーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009167619A JP5534729B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 二重円指標を利用した画面座標位置検出方法および画面座標位置検出装置ならびにガンゲーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009167619A JP5534729B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 二重円指標を利用した画面座標位置検出方法および画面座標位置検出装置ならびにガンゲーム装置 |
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|---|---|
| JP2011019745A JP2011019745A (ja) | 2011-02-03 |
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ID=43630339
Family Applications (1)
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| JP2009167619A Active JP5534729B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 二重円指標を利用した画面座標位置検出方法および画面座標位置検出装置ならびにガンゲーム装置 |
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| JP3937533B2 (ja) * | 1997-11-07 | 2007-06-27 | セイコーエプソン株式会社 | 遠隔座標入力装置および遠隔座標入力方法 |
| JP3577065B2 (ja) * | 2002-09-05 | 2004-10-13 | コナミ株式会社 | コントローラ、コントローラの姿勢遠隔測定装置及びビデオゲーム装置 |
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2009
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