RU2612328C2 - Система игровая обучающая - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к культурно-просветительной области человеческой деятельности и может быть использована в качестве обучающего и развлекательного средства. Технический результат: расширения возможностей системы для использования ее в качестве обучающего игрового устройства и повышение точности вычисления координат и распознавания игровых объектов, скрытых за линией горизонта. Система 1 включает средство для захвата изображения предмета - видеокамеру 2, игровые фишки 10 с объемными изображениями 11 (представлены в цифровой среде), размещенного на криволинейной поверхности 3, средство в виде дальномера 4 для установления осей координат в точке на игровой криволинейной поверхности для ортогонального проецирования изображения предмета на поверхность в точке наблюдения за пределами видимого горизонта. Система также содержит средство в виде сканера 5 для установления объекта в точке на криволинейной поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения и для получения виртуального представления изображения, а также управляющий компьютер 6, который снабжен устройством ввода параметров - клавиатурой 7, блоком обработки - процессором 8 и блоком хранения данных - внешним запоминающим устройством 9. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к культурно-просветительной области человеческой деятельности и может быть использована в качестве обучающего и развлекательного средства.

Известно устройство для осуществления поиска прогнозируемого движения в системе видеокодера [RU №2005106233 А, 10.08.2005]. Устройство содержит средство для выполнения быстрого поиска прогнозируемого движения в системе с использованием векторов движения. Векторы представляют собой разницу между координатами макроблока данных в текущем кадре видеоданных и координатами соответствующего макроблока данных в эталонном кадре видеоданных. Видеоданные включают вход текущего макроблока изображения, схему оценки данных на основе быстрого поиска прогнозируемого движения, связанную с входом текущего макроблока изображения, и содержат блок хранения параметров прогнозирования вектора движения, блок определения схемы поиска, блок поиска множества параметров прогнозирования вектора движения, который связан с блоком хранения параметров прогнозирования вектора движения и блоком определения схемы поиска, а также блок определения окончательного вектора движения и выход данных вектора движения. Блок поиска выполнен, по меньшей мере, для трех параметров прогнозирования вектора движения.

Недостатком устройства является сложность прогнозирования перемещения изображений предметов на криволинейной поверхности и скрытых за линией горизонта.

Известна игровая система с игровым элементом с возможностью его перемещения в игровом пространстве [RU №115676 U, 10.05.2012; RU №97646 U, 20.09.2010]. Игровой элемент имитирует реальный и/или фантазийный подвижный предмет, который снабжен видеокамерой, приемопередатчиком и средством механического и/или иного физического воздействия на другие объекты. Пульт управления игровой системы и приемопередающий блок соединены по радиочастотному каналу с приемопередатчиком игрового элемента. Пульт управления выполнен в виде компьютера (электронно-вычислительного устройства), подключенного к сети Интернет (либо к локальной сети), а система дополнительно снабжена контроллером и блоком согласования. Контроллер соединен с приемопередающим блоком и через блок согласования связан с сетью Интернет. Система снабжена средством визуализации сигнала, которое выполнено в виде одного или двух мониторов, закрепленных на голове участника игры с возможностью перекрытия поля зрения одного или обоих глаз игрока.

Недостатком таких систем является невозможность прогнозирования перемещения изображений предметов на криволинейной поверхности и скрытых за линией горизонта.

В качестве прототипа выбрана система для получения трансформации изображения [ES № Р200902058, 21.10.2009]. Система включает поверхность, которая образует горизонтальную плоскость и видна наблюдателю, по меньшей мере, из одной соответствующей точки наблюдения. Виртуальное представление изображения выполнено в положении, перпендикулярном к поверхности, на которой оно размещается. Система содержит средство для захвата пропорций (Р) изображения, которое будет преобразовываться, средство для захвата, ширины (Н2), которую должна иметь трансформация изображения, средство для захвата высоты (Н3) виртуального представления изображения, средство для установления осей (X, Y) координат в точке на поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения. Упомянутые оси координат на той же самой горизонтальной плоскости соответствуют поверхности, на которой размещается трансформация изображения. Система также содержит средство для получения первого угла трансформации изображения, по меньшей мере, из двух следующих параметров: расстояния (L2) между точкой на поверхности, на которую проецируется точка наблюдения, и верхним краем, который является самым отдаленным от трансформации изображения по отношению к упомянутой точке наблюдения, расстояния (А), соответствующего координате верхнего края, который является самым отдаленным от трансформации изображения по отношению к упомянутой точке наблюдения на первой оси осей (Y) координат, и расстояния (В), соответствующего координате верхнего края, который является самым отдаленным от трансформации изображения по отношению к упомянутой точке наблюдения на второй оси осей (X) координат. Содержит также средство для получения длины боковой стороны трансформации (L3) изображения из первого угла трансформации изображения и ширины (Н2) трансформации изображения, которую оно должно иметь, средство для получения трансформации длины (L4) изображения и захваченной пропорции (Р) изображения и захваченной высоты (Н3) виртуального представления изображения. Включает средство для получения второго угла трансформации изображения, по меньшей мере, из двух следующих параметров: расстояния (С1) между точкой поверхности, на которую проецируется точка наблюдения, и упомянутым нижним краем, который является самым близким к трансформации изображения по отношению к упомянутой точке наблюдения, расстояния (А1), соответствующего координате нижнего края, который является самым близким к трансформации изображения по отношению упомянутой точке наблюдения на первой оси осей (Y) координат, и расстояние (В1), соответствующее координате нижнего края, который является самым близким к трансформации изображения по отношению к упомянутой точке наблюдения на второй оси осей (X) координат. В качестве наблюдателя система содержит телевизионную камеру и носитель записи, содержащий записанную на нем компьютерную программу с инструкцией программы, которая выполняется посредством компьютерного устройства.

Недостатком прототипа является невозможность реализации перемещения изображений предметов на криволинейной поверхности и скрытых за линией горизонта.

Задачей изобретения является устранения указанного недостатка и расширения возможностей системы для использования ее в качестве обучающего игрового устройства, а также повышение точности распознавания координат объектов, скрытых за линией горизонта.

Поставленная задача решена тем, что в системе игровой обучающей, содержащей средство для захвата изображения предмета, размещенного на поверхности, при этом представление изображения появляется в положении, перпендикулярном к поверхности, на которой оно размещается, средство для установления осей координат в точке на поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения, средство для установления осей координат в точке на поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения и для получения виртуального представления изображения и компьютерное устройство, согласно изобретению средства захвата и перемещения предмета включают устройство ввода параметров и блок обработки и хранения данных, а средство для установления осей координат выполнено с возможностью ортогонального проецирования изображения предмета на игровую криволинейную поверхность, например шарообразную, в точке наблюдения за пределами видимого горизонта, при этом геометрическую дальность видимого горизонта оценивают по формуле:

, где d - геометрическая дальность видимого горизонта, R - радиус кривизны криволинейной поверхности, h - точка наблюдения за пределами видимого горизонта.

Блоки ввода параметров, обработки и хранения данных выполнены на базе управляющего компьютера, включающего в качестве блока ввода параметров клавиатуру или джойстик, процессор для обработки данных и блок хранения данных в виде встроенного и/или внешнего запоминающего устройства.

В качестве управляющего компьютера содержит стационарное или мобильное электронно-вычислительное устройство, например ноутбук, или планшетный компьютер, или смартфон.

Средство для установления осей координат предмета на игровой криволинейной поверхности выполнено с возможностью измерения координатных осей, например, в виде дальномера или другого аналогичного устройства и функционально связанно с управляющим компьютером.

Средство захвата движения предмета на игровой криволинейной поверхности выполнено, например, в виде видеокамеры, функционально связанной с управляющим компьютером.

Предметы, размещенные на игровой криволинейной поверхности, выполнены в виде объемных изображений в форме игровых фишек различной конфигурации и высоты и размещены с возможностью перемещения их по поверхности с удалением за видимый горизонт или возвращением из-за видимого горизонта.

Игровая криволинейная поверхность и игровые фишки могут быть выполнены в цифровой среде в виде виртуальных объектов с возможностью их произвольного перемещения по игровой криволинейной поверхности.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-3.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы игровой обучающей.

На фиг. 2 - принципиальная схема оценки расчета расстояния между предметами на криволинейной поверхности.

На фиг. 3 представлен принцип захвата движения предмета, расположенного на игровой криволинейной поверхности за линией видимого горизонта.

Система 1 включает средство для захвата изображения предмета в виде видеокамеры 2, размещенного на криволинейной поверхности 3, средство в виде дальномера 4 для установления осей координат в точке на игровой криволинейной поверхности для ортогонального проецирования изображения предмета на поверхность в точке наблюдения за пределами видимого горизонта; средство в виде сканера 5 для установления объекта в точке на криволинейной поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения и для получения виртуального представления изображения; управляющий компьютер 6 с устройством ввода параметров - клавиатурой 7, блок обработки - процессор 8 и блоком хранения данных - внешнее запоминающее устройство 9; игровые фишки 10 и их объемные изображения 11 (представлены в цифровой среде).

Система игровая обучающая работает следующим образом. На игровой криволинейной поверхности 3, например шарообразной, на ее противоположных краях, располагают объекты - игровые фишки 10, при этом игровые фишки 10, расположенные с одного края криволинейной поверхности 3, не доступны для прямого обзора игроку с противоположного края этой поверхности, т.е. размещены за линией видимого горизонта. На фиг. 3 представлена схема расположения объектов в точках б и г, а также объемное изображение 11 в точке а, с его проекцией в точке в на плоскость 3 на «линии горизонта». Игровые фишки 10, размещенные по разным краям криволинейной поверхности 3, выполнены разной формы, или цвета, или высоты для их идентификации по принадлежности различным игрокам. В соответствии с инструкцией к игре игроки-партнеры перемещают игровые фишки 10 на своей половине криволинейной поверхности 3, которые при этом остаются за линией видимого горизонта для игрока-партнера. Каждый игрок, используя свои средства для захвата изображения предмета видеокамеру 2, дальномер 4 и сканер 5, обнаруживает и вычисляет координаты расположения фишек 10 игрока-партнера в точках наблюдения на игровой криволинейной поверхности 3. В процессе игровых соревнований игроки-партнеры измеряют на половине соперника оси координат фишек 10 на игровой криволинейной поверхности, при этом ортогонально проецируют точки наблюдения и получают виртуальные представления изображений игровых фишек 10 друг друга и вычисляют оси координат игровых фишек 10 в точках наблюдения. В процессе вычисления координат расположения фишек 10 игрока-партнера оценивают геометрическую дальность видимого горизонта по формуле:

, где d - геометрическая дальность видимого горизонта, R - радиус кривизны криволинейной поверхности, h - точка наблюдения за пределами видимого горизонта. В таблице 1 приведен пример расчета расстояния до горизонта при наблюдении за игровыми фишками 10 с различной высоты в реальном пространстве.

Для вычисления координат расположения фишек 10 игроки используют управляющий компьютер 6 с блоком обработки - процессором 8, куда посредством клавиатуры 7 (или джойстика) вводят значения параметров координат расположения фишек 10 игрока-партнера и обрабатывают их по заданной программе, при этом во внешнем запоминающем устройстве 9 производят хранения данных, необходимых для проведения игры. В качестве управляющего компьютера используют стационарное или мобильное электронно-вычислительное устройства: ноутбук, или планшетный компьютер, или смартфон, которые функционально связанны со средствами для установления осей координат предметов (фишек 10) на игровой криволинейной поверхности 3 с дальномером 4 или другим аналогичным устройством и сканером 5. По результатам вычислений игроки-партнеры в соответствии с игровой инструкцией размещенные на игровой криволинейной поверхности игровые фишки 10 в виде объемных изображений различной конфигурации и высоты перемещают по поверхности с удалением за видимый горизонт или возвращением из-за горизонта. Таким образом, например, реализуют известную игру «Морской бой».

Система игровая обучающая 1 может быть выполнена также и в цифровой среде, где игровые предметы фишки 10 представлены виртуальными объектами различной формы и размеров на трехмерной статичной криволинейной поверхности 3, которая имитирует естественную шарообразную поверхность. При этом фишки 10, скрытые за линией видимого горизонта, игрок должен «найти», используя сканер 5, с последующим перемещением их под управлением компьютерный программы, посредством средства ввода 7 информации в блок обработки данных управляющего компьютера 6 с процессором 8, сохраняя при этом данные в запоминающем устройстве 9. Обучающий процесс системы 1 включает развитие навыков захвата изображения предмета видеокамерой 2, вычисление координат расположения фишек 10 игрока-партнера дальномером 4 в точках наблюдения на игровой криволинейной поверхности и расчет новых координат расположения фишек 10. Перемещая по криволинейной поверхности 3 вышеуказанные объекты (меняя их координаты), а также «поднимая» их над поверхностью 3, фишку 10 может «осмотреть» путем санирования на большей площадь поверхности и обнаружить те объекты, которые первоначально находились за линией горизонта и были невидимыми. После «обнаружения» скрытых фишек 10 производят взаимодействие между ними в соответствии с инструкцией, по которой составлен игровой алгоритм компьютерной программы.

Система игровая обучающая 1 может быть выполнена также для использования в комбинированном исполнении: в виртуальной среде и реальном пространстве. При этом оцифрованная игровая криволинейная поверхность 3 выполнена интерактивной и имитирует поверхность океана в заданном масштабе, на которую нанесена сетка координат (на чертеже не показано), а фишки 10 в соответствующем масштабе моделируют корабль. В реальном пространстве корабль оснащен датчиком, например GPS навигатором (на чертеже не показано), и другими дистанционными системами связи. В игре в соответствии с инструкцией игрок должен обнаружить терпящее крушение реальный другой корабль (фишку 10). Перемещая в виртуальной среде модель корабля-фишку 10 по игровой виртуальной криволинейной поверхности 3, игрок под управлением компьютерный программы использует средства ввода 7 информации в блок обработки данных управляющего компьютера 6 с процессором 8 и, сохраняя при этом данные в запоминающем устройством 9, определяет в какой квадрат на координатной сетке произошло перемещение корабля-фишки 10. Затем реальному объекту кораблю-фишке 10 посредством управляющего компьютера 6, используя сигналы датчика GPS-навигатора и сканера 5, игрок направляет координаты для его последующего перемещения в указанный квадрат. В процессе поиска осмотренные квадраты на интерактивной, имитирующей поверхности океана, криволинейной поверхности 3 отмечаются (выделяются, например, цветом) как осмотренные, что позволяет в реальном пространстве оптимизировать поиск объекта реального корабля.

Система игровая в комбинированном и/или виртуальном исполнении эффективна в качестве обучающего тренажера, который используют для приобретения игроками навыков расчета координат игровых предметов в процессе игры.

Claims (7)

1. Система игровая обучающая, содержащая средство для захвата изображения предмета, размещенного на поверхности, при этом представление изображения появляется в положении, перпендикулярном к поверхности, на которой оно размещается, средство для установления осей координат в точке на поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения, средство для установления осей координат в точке на поверхности, на которую ортогонально проецируется точка наблюдения, и для получения виртуального представления изображения, и компьютерное устройство, отличающаяся тем, что средства захвата и перемещения предмета включают устройство ввода параметров и блок обработки и хранения данных, а средство для установления осей координат выполнено с возможностью ортогонального проецирования изображения предмета на игровую криволинейную поверхность, например шарообразную, в точке наблюдения за пределами видимого горизонта, при этом геометрическую дальность видимого горизонта оценивают по формуле: d={(R+h)²-R²)}^½, где d - геометрическая дальность видимого горизонта, R - радиус кривизны криволинейной поверхности, h - точка наблюдения за пределами видимого горизонта.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блоки ввода параметров, обработки и хранения данных выполнены на базе управляющего компьютера, включающего в качестве блока ввода параметров клавиатуру или джойстик, процессор для обработки данных и блок хранения данных в виде встроенного и/или внешнего запоминающего устройства.

3. Система по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве управляющего компьютера содержит стационарное или мобильное электронно-вычислительное устройство, например ноутбук, или планшетный компьютер, или смартфон.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство для установления осей координат предмета на игровой криволинейной поверхности выполнено с возможностью измерения координатных осей, например, в виде дальномера или другого аналогичного устройства и функционально связано с управляющим компьютером.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средства захвата движения предмета на игровой криволинейной поверхности выполнено, например, в виде видеокамеры, функционально связанной с управляющим компьютером.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что предметы, размещенные на игровой криволинейной поверхности, выполнены в виде объемных изображений в форме игровых фишек различной конфигурации и высоты и размещены с возможностью перемещения их по поверхности с удалением за видимый горизонт или возвращением из-за видимого горизонта.

7. Система по любому из пп. 1 и 6, отличающаяся тем, что игровая криволинейная поверхность и игровые фишки выполнены в цифровой среде в виде виртуальных объектов с возможностью их произвольного перемещения по игровой криволинейной поверхности.

Images