TW200415527A - Method and apparatus for real time motion capture - Google Patents

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Description

200415527 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於視頻處理，及更特定於追蹤一影像 的景深及/或其相關的標記，以提供用於視頻遊戲應用的 即時動態影像捕捉。 【先前技術】 電影 '視頻遊戲與其他有關的視頻產品係捕捉距離與 空間資訊。關於電影，可以分開捕捉一個演員或運動人物 的動作。例如，當表演一個動作時，可以由數台攝影機拍 攝一個運動人物。連接於該運動人物的物體（例如，圓點 )可追蹤該動作。該追蹤的動作被儲存於資料庫中以便稍 後電影或視頻遊戲中的使用。這些動作可以藉執行儲存在 資料庫中的動作之畫框而重新播放。 圖1係一個人的槪略圖，其身體上佈滿數個圓點以儲 存此人的動作。人1 0 0具有數個圓點丨〇 2分配於其整個身 體上。然後人1 0 0將執行由數個攝影機丨04捕捉的某動作 。然後該捕捉的視頻資料可以依需求編輯以定義視頻資料 1 0 6。然後儲存視頻資料1 〇 6於資料庫1 〇 8中以稍後取出 用於插入一個電影中。 呈不情要即日寸動％影像捕捉時’例如電影編輯，圖1 所不的設計在一個被控制的環境中工作得很好。此外，既 然人的動作被捕捉及儲存，此人只須穿戴該圓點一次。然 而，圖]所示的動態影像捕捉係用於被動方式中，例如， -4 - (2) (2)200415527 編輯者在編輯該電影時將此儲存的動作插入電影中。因此 ’所捕捉的動作並無法控制該電影其他任何角度而在稍後 插入電影中。同樣的情況對於視頻遊戲也成立，例如，所 捕捉的動態影像並無法用於控制視頻遊戲任何部份。部份 地’複雜的計算能力以及需要一點一點地掃描造成無法使 用所捕捉的動態影像於即時之控制之用。 結果，需要提供一個方法及裝置以解決先前技術的問 題，該方法及裝置提供足以控制視頻遊戲各個角度（如物 體與角色動作）的即時動態影像捕捉。 【發明內容】 廣泛地說，本發明藉由提供一個方法及裝置以補滿這 些需要’該方法及裝置錯玩此視頻遊戲之人的即時動態影 像捕捉可以控制視頻遊戲角色與物體。本發明的價値在於 可以數種方式執行，包括作爲一種方法、一種系統、電腦 可讀取媒體或一種裝置。以下描述本發明幾種發明的實施 例。 在一個實施例中，提供一種即時動態影像捕捉方法以 便控制視頻遊戲角色。該方法以定義一個控制物體的模型 開始。然後，確認該模型上標記的位置。接著，捕捉該控 制物體相關的動作。然後，解譯該控制物體相關的動作以 改變該模型的狀態。接著，根據該模型狀態的改變控制展 示螢幕上所呈現的角色動作。 在另一個實施例中，提供一個經由即時動態影像捕捉 (3) (3)200415527 控制展示螢幕（與一電腦裝置溝通）上所呈現之物體的方 法。該方法以確認所追蹤之物體相關的景深影像開始。然 後，確認與展示螢幕上所呈現物體及所追蹤物體二者相關 的模型。接著，安裝該模型至景深影像以捕捉所追蹤物體 相關的動態影像。然後，根據安裝於景深影像的模型即時 控制展示螢幕上所呈現的物體。 然而在另一個實施例中，提供一個經由即時動態影像 捕捉控制展示螢幕上所呈現物體影像之動作的方法。該方 法以定義一個人的模型開始。然後，確認此人之模型上標 記的位置。接著，提供一對應於此人之模型某部份的景深 影像。該模型部份包括標記。然後，結合該標記的位置於 景深影像上的點。接著，以該景深影像架構爲基礎將該模 型部份定位於其上。然後，根據該模型部份之定位控制展 示螢幕上所呈現的視頻角色。 然而在另一個實施例中，提供具有程式指令的電腦可 讀取媒體，該媒體經由即時動態影像捕捉與一電腦裝置溝 通以控制展示螢幕上所呈現的物體。該電腦可讀取媒體包 括確認所追蹤物體景深影像的程式指令及確認與展示螢幕 上所呈現物體及所追蹤物體二者相關之模型的程式指令。 亦包括安裝該模型至景深影像以捕捉所追蹤物體相關之動 態影像的程式指令。並提供根據安裝於景深影像的模型即 時控制展示螢幕上所呈現之物體的程式指令。 在另一個實施例中，提供一個可以控制物體的系統， 該系統係經由與一控制影像相關的即時動態影像捕捉而控 -6- (4) (4)200415527 制。該系統包括一電腦裝置。提供一與該電腦裝置溝通的 展示螢幕。該展示螢幕被建構成用以展示物體的影像，其 中藉該電腦裝置提供該物體影像的相關資料至該展示螢幕 。亦包括一與該電腦裝置溝通的視頻捕捉裝置。該視頻捕 捉裝置可以追蹤一控制物體。該視頻捕捉裝置被建構成當 該控制物體動作時，轉換該控制物體相關的動態影像以控 制展不螢幕上所展不物體的動態影像。 然而在另一個實施例中，提供一可以控制視頻角色的 系統，該系統係經由與一控制影像相關的即時動態影像捕 捉而控制。該系統包括一電腦裝置。提供展示來自該電腦 裝置所接收資料之視頻角色影像的機構與捕捉與控制物體 相關之景深影像的機構。包括安裝一模型於該景深影像以 定義該控制物體動作的機構。也包括當該控制物體動作時 ，轉換該控制物體之動作以控制展示螢幕上視頻角色相關 之動態影像的機構。 本發明的其它角度與優點將藉與相關圖共同參照及舉 例說明本發明原理，在以下的詳細描述中變得更爲明確， 【實施方式】 描述一項可以即時動態影像捕捉以便控制視頻遊戲角 色或物體之系統、裝置與方法的發明。然而明顯地，對於 先前技術中的技巧，本發明可以在沒有某些或全部該等特 定細節下實行。在其他例証中’並不詳細描述已知的處理 (5) (5)200415527 操作以避免非必要地混淆本發明。圖1描述於章節''先前 技術〃中。 本發明的實施例提供允許即時動態影像捕捉以便控制 視頻遊戲角色或物體的系統與方法。玩視頻遊戲者的動作 用來控制該視頻遊戲展示螢幕上的角色。因此，玩此視頻 遊戲者的即時動態影像捕捉用以控制展示螢幕上的角色。 在此’相反於離線編輯動作捕捉及在稍後的時間點上插入 電影中’捕捉玩此視頻遊戲者的原始動作資料及用於即時 控制的目的。 在一個實施例中，展示螢幕上所呈現的人物角色之動 作受控於作爲控制物體之使用者或人的動作。該使用者的 動作可以由一個視頻捕捉裝置捕捉，也被視爲一個影像捕 捉裝置，如網路攝影機或某些其它適合的攝影機型態。在 一個實施例中，該視頻捕捉裝置被建構成捕捉該控制物體 的景深影像。該控制物體的景深影像提供的資料係關於與 該視頻捕捉裝置相關之每個像素的距離或景深。因此，該 控制物體相關的骨架與定義關節角度的位置可以映射出一 個人物角色或甚至一個非人物角色。在另一個實施例中， 該控制物體所穿戴的標記可以用來表示關節角度的位置。 結合該景深影像與使用標記定義位置的骨架以創造一個控 制物體。接著，該控制物體的動態影像用於控制展示螢幕 上的角色影像。例如，該角色影像可能是來自視頻遊戲的 影像。因此，玩此視頻遊戲者可以控制顯示於展示螢幕上 的角色影像。以下將更詳細地描述，此處所描述本發明的 >8- (6) (6)200415527 數個實施例，包括藉標記控制視頻角色的即時動態影像捕 捉。在另一個實施例中，被建構成提供景深資訊的視頻捕 捉裝置於控制視頻角色的即時動態影像捕捉時可以使用標 記或不使用標記。如以下所描述，該標記可以包括顏色、 樣式、反反射材質、光源等等。 圖2係根據本發明一個實施例的簡化槪略圖，說明使 用即時動態影像捕捉控制一視頻遊戲的角色。動態影像捕 捉輸入1 2 0儲存於動態影像捕捉資料庫1 2 4中。控制物體 動態影像1 22經由一捕捉裝置捕捉，如網路攝影機，及與 資料庫1 24中所儲存相對應的動態影像捕捉輸入1 20結合 。然後所結合的動態影像捕捉輸入依資料庫1 26所表示的 輸出動態影像呈現於展示螢幕上。例如，控制物體動態影 像1 22可以捕捉玩視頻遊戲者的某些動態影像或動作。在 一個實施例中，動態影像捕捉資料庫1 24儲存數個捕捉專 業運動員動態影像的動態影像捕捉輸入檔1 2 0。因此，控 制物體動態影像1 22與一對應於該控制物體動態影像的類 似動態影像捕捉輸入1 2 0結合，及該相似的動態影像捕捉 輸入即時呈現於展示螢幕上。因此，提供該控制物體（例 如，玩視頻遊戲者）即時控制該專業運動員之動態影像或 動作的效能。本發明的價値在於該動態影像捕捉輸入也可 以是動晝資料’例如非人物遊戲角色、動畫角色影像等等 。在另一個實施例中，控制物體動態影像1 2 2被用作限制 資訊。此處’該限制資訊驅動一角色影像的動畫，因此， 控制物體動態影像]2 2直接控制遊戲角色的動態影像。其 (7) (7)200415527 價値在於一實際的模擬系統可以完成此特性。在一個實施 例中，該遊戲角色反映出該控制物體的動態影像。在另一 個實施例中，映射該控制物體特定的動作引發遊戲角色不 同的動作。例如，當該控制物體移動一肢體，手臂或腿， 可以映射該肢體動作引發視頻遊戲角色的眉毛動作。其價 値在於控制物體任何型態的動作可以映射出角色影像（如 視頻遊戲角色）任何不同型態的動作。 仍舊參照圖2，在一個更特定的例子中，控制物體動 態影像1 22可以描述一玩籃球視頻遊戲者，其中此人表演 一射球動態影像描述於方塊1 2 2 a中。方塊1 2 2 a的射球動 態影像與儲存於資料庫1 24中專業籃球員的射球動態影像 結合。方塊1 2 6 a描述展示該專業籃球員的射球動態影像 於可見螢幕上。因此，玩此視頻遊戲者的動態影像捕捉被 用於即時控制該專業角色表演類似的動態影像。其價値在 於所顯示的籃球例子係提出作爲說明之用而非限制。也就 是說’玩此視頻遊戲者的動態影像可以對應到任何運動的 動態影像。更進一步，玩此視頻遊戲者的動態影像可以與 非運動動作結合。例如，玩此視頻遊戲者捕捉的動態影像 可以被用來控制動物或其它非人類生物物體（由該視頻遊 戲或甚至無生命物體所展示）的動作 圖3係根據本發明一個實施例之人的模型槪略圖，其 中該模型包括描述關節角度的標記。在一個實施例中，該 模型係一骨架影像。如此處所使用，一骨架影像參照到任 何所追蹤結構的模型及不受限於有關節的模型（其中該模 -10- (8) (8)200415527 型僵硬但具有關節）。更進一步，該骨架影像可以各種的 精確度定義’例如各種的關節限制。當然，越多關節與肢 體結合於骨架影像或模型，需要追蹤越多的相關資料。此 處，標記1 4 0 a - 1 4 0 i佈滿於骨架影像} 4 2。標記1 4 〇 a與 1 4 0 d相當於手腕位置，標記1 4 〇 b與M 〇 ^相當於眉毛位 置而標記1 4 0 e相當於軀幹位置。標記1 4 〇 g與} 4 〇 f相當 於膝蓋及位置標記1 4 0 h與1 4 0 i相當於腳踝位置。當然， 此處所描述的實施例並不限制圖3中標記的放置位置或數 量，可以使用較多或較少的標記。例如，可以使用耳機 1 4 1作爲表示該控制物體頭部位置的標記。此項技術中一 個重要的技巧乃係可以使用髮帶作爲標記。此處，可以提 供耳朵可插入式裝置，其中該耳朵可插入式裝置作爲標記 及提供該控制物體聲音。因此，一個視頻捕捉裝置，例如 攝影機，提供玩此視頻遊戲者的影像，其中玩此視頻遊戲 者穿戴該等標記。例如，該等標記可以被建構成人能穿戴 的皮帶或該等標記可以倂入此人（例如，控制物體）的衣 服。然後軟體可以標記分析此人捕捉的影像而產生骨架影 像142 (由標記]40a-140i所提供、具已知關節角度位置 )° 在一個實施例中，該視頻捕捉裝置被建構成提供可用 於塡入骨架影像部份的景深影像與在三度空間中定位該骨 架影像。因此，標記1 40a-14 0i提供作爲附加物或肢體起 始位置的資料，及來自視頻捕捉裝置的景深影像在三度空 間中塡入該附加物或肢體。如此處所使用，該附加物或肢 -11 _ (9) (9)200415527 體的名稱並不限制爲人，例如，控制物體，可以控制一同 樣藉由景深影像捕捉的物體。因此，該附加物或肢體可以 包括作爲控制物體者所控制的物體。在另一個實施例中， 視頻捕捉裝置不具備景深捕捉能力，及標記將表示出附加 物或肢體起始點在空間中的已知位置。此處，一個手臂、 手、腿、腳、或某些其它附加物可以從儲存相關附加物之 典型架構的資料庫塡入。例如，可以在起始遊戲之前取出 控制物體的景深影像，及該景深影像可以儲存於資料庫中 作爲模型’以在需要時使用該模型即時控制視頻遊戲角色 。然而在另一個實施例中，用於捕捉玩此視頻遊戲者動態 影像的視頻捕捉裝置沒有標記。此處，爲了轉換用於控制 視頻遊戲角色所捕捉的動態影像，制定關於該物體位置的 特定假設（例如哪一隻手、腳等等係來自左側或右側）。 因此，在以上所描述的每個實施例中，使用所捕捉的動態 影像即時控制視頻遊戲角色相關的動態影像。 其價値在於標記可以各種型式使用。例如，可以使用 具有特定形狀、顏色、樣式、反射能力、或某些其它可分 辨性質的材質致使視頻捕捉裝置可以在空間中藉由標記確 認一個點。在此項技術中一個重要的技巧係使用反反射材 質提供分辨反射的能力。此外，可以合倂使用一個視頻影 像捕捉器光源與反反射帶以提供控制物體特定附加物起始 點在空間中的位置。在一個實施例中，標記可以爲閃光光 源型式。此處，該光源可以是不可見光，如紅外線光源。 該光源可以在一頻率上閃光，其中該組頻率相對於特定 -12 - (10) (10)200415527 的人或團隊。 圖4 A至圖4 C說明根據本發明一個實施例，可由該 控制物體穿戴作爲標記的典型樣式。該典型樣式包括圖 4 A的斜紋樣式，圖4 B的方塊樣式與圖4 C的網目樣式。 此項技術中一個明顯的技巧，圖4A4C所例舉的樣式並 非限制可以被視頻捕捉裝置確認之樣式的任何型態。其價 値在於在一個實施例中，可以使用不同樣式以區分左肢與 右肢。例如，圖3的標記1 4 0 d可以包括圖4 A的樣式， 然而圖3的標記1 4 0 a可以包括圖4 B的樣式。因此，可以 區分左腕與右腕。此外，可以使用形狀、顏色等等與樣式 合倂以定義一個標記。因此，就算樣式因動作而變形，標 記仍可使用一個備用指示者。 圖5係根據本發明一個實施例之控制物體即時動態影 像捕捉的槪略圖，該控制物體用於控制展示螢幕上所呈現 之角色的動作。骨架影像1 42，相當於玩視頻遊戲者，藉 由視頻捕捉裝置1 4 8追蹤。在一個實施例中，視頻捕捉裝 置1 4 8被建構成捕捉每個像素的景深影像。例如，可使用 3DV STSTEMS或CANESTA所提供的景深攝影機作爲此 處所描述之實施例捕捉景深資料的視頻捕捉裝置1 4 8。當 玩此視頻遊戲者穿戴反反射帶作爲標記，攝影機丨4 8包括 光源1 5 0。在一個實施例中，光源〗5 〇可以是紅外線光源 。在力 個貫施例中，光源1 5 0係閃光致使可以區分場景 中的固定光源與所追蹤的標記，例如，反射來自反反射帶 的閃光光源。反反射帶反射所有來自光源]5 〇的光，因此 -13 - (11) (11)200415527 ，反反射帶在視頻捕捉裝置]4 8所提供的影像資料中將成 爲一個売點。該売點或空缺將表示一結合於標記之附加物 的起始點。例如，標記1 4 0 d結合於右腕及表示包括該右 腕（也可以包括手或前臂）之景深影像的起始點。當然如 上所述，該手可以控制一物體。其價値在於攝影機1 4 8可 以包括數個不同顏色的閃光光源。此處，可以設計反反射 帶、或任何適合的反射標記成反射不同的顏色，因而允許 區分數個反射標記。 圖5的標記1 40c表示軀幹的位置。如上所述，控制 物體可以在所定義的位置上穿戴任何數量的標記。此項技 術中一個明顯的技巧乃係捕捉裝置可以確認結合於特定附 加物（例如，圖5的手腕或軀幹）的特定標記。當視頻捕 捉裝置1 4 8被建構成提供景深影像，該視頻捕捉裝置提供 資料以便用圖8所示之景深資訊塡入骨架影像1 4 0軀幹的 其餘部份。攝影機1 4 8包括被建構成合倂景深資訊與標記 位置的微處理器1 5 2以產生及追蹤該控制物體（例如，玩 此視頻遊戲者）的影像。微處理器1 5 2可以完成圖9所示 的處理功能。攝影機1 4 8與電腦裝置1 5 4溝通，接著再與 展示裝置1 5 6溝通。在一個實施例中，電腦裝置1 5 4係一 視頻遊戲控制台（如索尼電腦娛樂公司所製造的'' PLAYSTATION ® 〃 ）。在另一個實施例中，光源1 5 0可 以被建構成紅外線光譜中的放射光源以使得直接在控制物 體上的可見光降至最低。 圖6 A係根據本發明一個實施例之連身服的槪略圖， -14 - (12) (12)200415527 該連身服包括標記在其中。標記1 6 2 a到1 6 2 i可以整合於 連身服1 6 0中相當於圖3所討論位置的關節處。在一個實 施例中，可以資料（藉特定運動人物、知名者、團隊識別 寺寺確認芽威此服裝者）編碼驅幹標記1 6 2 e。此外’可 以編碼標§5以便在視頻遊戲期間提供穿戴此服裝者進一步 的特徵。例如，該連身服可經由更多身體的盔甲或其它強 化提供使用者額外的保護以誘使消費者購買視頻遊戲所使 用的連身服。 圖6 B係圖6 A之連身服的替代實施例。此處，反反 射材質的超 纖維可織入連身服中，例如，倂入連身服 1 6 0的整個織布。因此，反反射材質佈滿整個連身服。此 處，對景深攝影機該連身服將儘可能顯得最大，但較適用 於攝影機無法捕捉景深資料的實施例。也就是說，當視頻 捕捉裝置被建構成提供二度空間影像資料，最好儘可能具 有大量控制物體作爲反射之用，以便更容易追蹤用於即時 控制視頻遊戲角色的控制物體。當然，控制物體並不需要 被反射材質如戰略地放置皮帶覆蓋以滿足如上所討論的。 圖7係根據本發明一個實施例，說明監視標記畫框最 佳技術的槪略圖。此處，區域1 7 〇定義圍繞骨架影像1 4 2 的範圍。因此，爲了連續的畫框只搜尋圍繞骨架影像1 42 所定義的部份畫框，而不搜尋標記資料整個畫框。此處， 將會搜尋部份畫框1 7 4 - 2到1 7 4 - η以增強效能。所顯示的 骨架影像1 4 2控制物體1 7 2，其中物體1 7 2是一把劍。其 價値在於當控制物體主要被視爲人時，此人可以控制如劍 - 15 - (13) (13)200415527 、球、球棒等等的物體。因此，也可以捕捉與所控制物體 相關的動態影像以便即時控制在展示螢幕上類似的物體， 例如，其中視頻角色控制一把劍。 圖8係根據本發明一個實施例模型的槪略圖，描述藉 景深影像塡入的區域。如圖3所示，視頻捕捉裝置（如攝 影機）提供玩此視頻遊戲者的影像，其中玩此視頻遊戲者 穿戴標記。所捕捉此人的影像藉標記分析以便產生骨架影 像142，同樣也藉標記140a-140i所提供已知的關節角度 位置被視爲一個模型。在一個實施例中，穿戴標記者站在 視頻捕捉裝置前以定義一個控制物體的模型或身體網（以 上述所提之方式儲存）。也就是說，在起始先執行一個校 準步驟以定義控制物體的模型景深影像。然後，使用該景 深影像或部份景深影像塡入骨架影像1 42以便產生一個三 度空間影像。分別的標記定義相對景深影像區域所配置的 位置。例如，左前臂與右前臂分別定義於區域1 80c與 180e中。上半身與下半身分別定義於區域i80d與]80b 中，而左脛骨與右脛骨分別定義於區域180a與180f中。 此外，以下分別以標記140a、140d、140i與140h定義手 與腦1 °因此，爲了即時控制視頻遊戲角色的動態影像，該 等標記定義起始位置及使用景深影像塡入其餘部份以便提 供三度空間的控制物體。 圖9係可用於執行本發明實施例，與圖形展示上物體 互動之典型使用者輸入系統的方塊圖。如圖9中所示，該 使用考輸入系統包含一視頻捕捉裝置2 00、一輸入影像處 (14) (14)200415527 理器2 0 2、一輸出影像處理器2 0 4、與一視頻展示裝置 2 0 6。視頻捕捉裝置2 0 0可以是任何能夠捕捉連續視頻影 像的裝置，及在一個實施例中，是一數位視頻攝影機（如 網路攝影機）、或類似的影像捕捉裝置。如上所述，該視 頻捕捉裝置可以被建構成提供景深影像。輸入影像處理器 2 0 2轉換所捕捉的控制物體視頻影像成傳送至輸出影像處 理器的信號。在一個實施例中，輸入影像處理器2 0 2被規 劃成藉由景深影像在所捕捉的視頻影像中從背景分離出控 制物體及產生一回應於控制物體位置及/或動作的輸出信 號。輸出影像處理器2 0 4 (原稿1 〇 6 )被規劃成回應從輸 入影像處理窃2 0 2 (原稿1 〇 4 )接收的信號，在視頻展示 裝置206 (原稿108 )上引起物體的平移及/或旋轉^ 本發明以上及額外角度可以藉由執行軟體指令的一或 多個處理器執行。根據本發明一個實施例，一執行輸入影 像處理與輸出影像處理的單處理器如圖5所示。然而，如 圖中所示及爲了便於說明，所顯示的處理操作在輸入影像 處理益202與輸出影像處理器204·間分開。請注意，本發 明無法作爲限制任何特定處理器架構的解釋，如超過一個 處理器。圖9中所不多種處理方塊只是爲了便於描述。 圖1 〇係根據本發明實施例，說明用於使用者與圖形 展示上物體互動之輸入系統。該輸入系統環境包括控制物 體2 ] 2、視頻捕捉裝置2 1 4、視頻展示裝置2 1 6、與包含 處理器功能的控制台2 0 8，如一個視頻遊戲機。輸入系統 環境中的控制物體2 ] 2應該配置於視頻捕捉裝置2丨4視野 -17 - (15) (15)200415527 2 1 0的範圍內。處理系統2〇8可以由一娛樂系統或遊戲控 制□執 fT ’ 如 S 〇 n y ® P 1 a y s t a t i ο 11 11 或 Sony ® PlaystaUon ™ I處理型態與電腦娛樂系統。然而請注意， 處理系統2 0 8可以執行於其它電腦系統型態，如個人電腦 、工作站、筆記型電腦 '無線電腦裝置、或任何其它能夠 接收及處理圖形影像資料的電腦裝置型態。當然，控制物 體’ 2 1 2可以與上述之標記共同作用及/或視頻捕捉裝置 2 1 4可以包括景深捕捉能力。 圖1 1係一簡化的電腦處理系統方塊圖，該系統被建 構成執行本發明此處所描述之實施例。該處理系統可以呈 現一電腦化娛樂系統實施例，該實施例包括耦合於主記憶 體220與圖形處理單元（'、GPU〃 ）226的中央處理單元 (''CPU〃 ）224。CPU224也耦合於輸入/輸出處理器（ Μ·〇Ρ〃 ）匯流排22 8。在一個實施例中，GPU2 2 6包括一 快速處理像素化圖形資料的內部暫存器。此外，GPU2 2 6 可以包括一輸出處理區或功能以轉換所處理的影像資料成 標準電視頻號，例如NTSC或PAL，而傳輸到連於該娛樂 系統或其元件外部的展示裝置227。或者，可以提供資料 輸出信號至電視顯示器之外的展示裝置，如電腦顯示器、 LCD (液晶展示）裝置、或其它型態的展示裝置。 IOP匯流排22 8耦合CPU224到各種的輸入/輸出裝 置及其它匯流排或裝置。I0P匯流排22 8連接於輸入/輸 出處理器記憶體2 3 0、控制器2 3 2、記憶卡2 3 4、通用序 列連接（USB )埠 2 3 6、IEEE 1 3 94 (也被視爲火線介面） (16) (16)200415527 ί阜2 j) 8、與匯流排2 5 0。匯流排2 5 0耦!合數種其它系統元 件到CPU224，包括作業系統（'、0S〃 ）R〇M24〇、快閃 I己憶體2 4 2、聲音處理單元（、、s P U ” ）2 4 4、光碟控制單 兀2 4 6、與硬碟機（'、η D D ” ）2 4 8。在本實施例的一個 角度中，視頻捕捉裝置可以直接連接於I 〇 Ρ匯流排2 2 8以 便經由其傳輸到CPU224 ;其中，可以使用來自視頻捕捉 裝置的資料在GpU2 2 6中改變或更新用於產生圖形影像的 値。更進一步，本發明的實施例可以使用數種影像處理架 構與技術，如2 0 0 0年5月1 7日發表於美國專利申請案號 第 0 9 / 5 7 3,1 0 5 號、標題爲 OUTLINE GENERATING DATA, GENERATING METHOD AND APPARTUS 所描述之 內容全部於此參考之。 具體表現本發明之各個角度的程式或電腦指令可由數 種不同方法提供。例如，可用將程式儲存於HD D 2 4 8、快 閃記憶體242、OS ROM 24 0、或記憶卡2 3 4 (原稿23 2 ) 中的型式提供與圖形影像互動的使用者輸入方法。或者， 該程式可經由一或多個耦合於C P U 2 2 4的輸入埠下載到處 理單元。該定義輸入方法的程式模組設有CPU224所執行 的遊戲或應用程式提供及展示於展示裝置22 7上，或者它 們可分別由如來自區域主記憶體220執行的應用程式提供 〇 本發明的實施例也考慮分散的影像處理架構。例如， 本發明不限於所捕捉的影像及於一或超過兩個位置處理展 示影像，如在CPU中或在CPU與另一個元件中。例如， (17) (17)200415527 可以同樣容易地於一可完成處理的相關c P u、處理器或裝 置中處理輸入影像；本質上所有的影像處理可以經由聯網 系統而分散。因此，本發明不限於任何特定的影像處理硬 體電路及/或軟體。此處所描述的實施例也不限於任何一 般硬體電路及/或軟體的特定組合，處理元件所執行的指 令也不限於任何特定來源。 圖1 2係根據本發明一個實施例之操作方法的流程圖 ，該即時捕捉動態影像的操作方法用於控制展示螢幕上所 呈現的角色。此方法起始於定義控制物體之骨架影像或模 型的操作2 6 0。該控制物體可以是與呈現於展示螢幕上之 角色相關的玩視頻遊戲者。其價値在於此人可以在該視頻 捕捉裝置視野範圍內站在視頻捕捉裝置前，以便定義上述 的人模型。因此，該骨架影像或模型可以藉由自我校準處 理而定義，其中此人站在視頻捕捉裝置前。然後此方法進 一步到確認骨架影像或模型上標記位置的操作262，。例 如，如圖3、5與8所示，該等標記可以表示骨架影像或 模型上關節角度的位置。其價値在於此等標記可如此處所 述以各種的格式取用。 然後圖1 2的方法繼續進行捕捉控制物體相關動作的 操作264。在一個實施例中，該動作藉由被建構成提供景 深影像的攝影機所捕捉，例如，影像資料與z軸的相關如 同與X軸及y軸一樣。在另一個竇施例中，在二度空間中 捕捉該動作係藉由數位視頻攝影機，如網路攝影機。然後 本方法移至操作266，該操作回應控制物體的動作，改變 -20- (18) (18)200415527 骨架影像或模型的狀態。也就是說，移動骨架影像以配合 控制物體的動作。其價値在於當使用景深攝影機作爲視頻 捕捉裝置，此處可以提供一與骨架影像相對應的景深影像 。定位該骨架影像以配合景深影像的狀態。 爲了舉例與說明的目的，骨架影像可被視爲一配合景 深影像狀態所定位的布娃娃。當控制物體移動時，景深影 像追蹤控制物體的動作，接著，也同樣地移動骨架影像以 便追隨景深影像。因此，控制物體的動作藉由骨架影像重 複。如上所述，可以在沒有景深攝影機的狀況下使用標記 。同樣地，可以在沒有標記的狀況下使用景深攝影機。其 價値在於景深攝影機捕捉三度空間資料，然而，景深攝影 機不具備映射三度空間資料到骨架的能力。標記在空間中 提供已知的資料點，因而標記可以映射景深資料到骨架。 當然，在不使用標記的狀況下，可以宣告特定假設致使景 深資料能映射到骨架。也就是說，標記去除假設實際點， 如關節角度，由標記標示的需求，及相對應的景深資料可 以藉由標記所確認之點的型式塡入。然後本方法進一步到 操作2 6 8，該操作根據骨架影像狀態的改變控制展示螢幕 上所呈現角色的動作。此處，該角色的動作係即時控制。 也就是說，當控制物體移動時，根據使用具景深資訊及/ 或標記的影像資料定位骨架影像。 在一個實施例中，一經由即時動態影像捕捉相關之控 制影像控制物體的系統包含數種以其功能定義名稱的元件 。該系統包括一電腦裝置，例如一遊戲控制台。該系統可 -21 - (19) (19)200415527 以包括展示自電腦裝置所接收資料之展示物體影像的機構 。此處，展示影像的機構可以是包括電視顯示器之任何適 合的展示螢幕。該系統包括捕捉控制物體相關之景深影像 的機構。在一個實施例中，捕捉景深影像的機構可以由能 夠提供景深資料的攝影機提供’如來自上述可用於3 DV SYSTEMS或CANESTA的攝影機。該系統提供安裝骨架 影像或模型到景深影像的機構以定義控制物體的動作。例 如，微處理器可提供安裝骨架影像或模型到景深影像以定 義控制物體動作的機構。如上所述，這項處理可經由一或 多個微處理器提供。當控制物體移動時，機構轉換控制物 體之動作成展示螢幕上展示物體相關的控制動態影像。此 處再次可用一微處理器（如圖形處理單元）完成轉換控制 物體的動作成展示物體相關之控制動態影像的機構。當然 ’執行上述功能的微處理器可以被包括於一個晶片組內。 總之’上述發明描述了提供用於控制視頻遊戲角色之 即時動態影像捕捉的方法與系統。上述的實施例允許可用 於控制視頻遊戲角色或物體的即時動態影像捕捉。追蹤與 標15合倂之景深的能力可以提供用於確認所追蹤者（控制 物體）肢體/身體的起始點。然後可以塡入此人如同真實 的角色或人。因此，一旦確認出景深影像，可從具景深影 像的資料庫或視頻捕捉裝置所捕捉的景深影像塡入與景深 影像相關的骨架影像。可以使用各種型式的標記與視頻捕 捉裝置（可以或不可以捕捉景深影像）結合。可穿戴反反 射w的放置位置範例可包括如手腕、膝蓋、頭上等等。或 -22 - (20) (20)200415527 者’可提供連身服或合倂不同標記型式（補釘、可確認的 線等等）的衣服。在一個實施例中，一旦確認（偵測）出 動作，一動作資料庫的參考可以在資料庫中找出一個相對 應的動作。例如，如果遊戲使用者選擇一特定的角色，如 著名的球員，該動作可以像是真的由該著名的球員表演。 這些動作儲存於資料庫中。所得到的資料庫動作將因此用 於控制遊戲中的角色（人/骨架）。在一個實施例中，攝 影機或被建構成追蹤景深影像的硬體可以包括一處理器， 特定電路或被建構成用作塡入的DSP，資料庫尋找及轉換 使用者動作成 ''螢幕上〃的動作。如以上所討論，稱爲骨 架影像者可廣泛地定義爲任何被追蹤物體的任何模型，不 論此物體是否爲人、有生命或無生命的物體。 回想上述的實施例，應了解本發明可以使用各種包含 儲存於電腦系統中資料的電腦執行操作。這些操作包括需 要實際處理實際量的操作。雖然不是必要，通常以電子或 磁信號的型式儲存、轉換、合倂、比較與其它處理這些量 。更進一步，所執行的處理通常以如產生、確認、決定、 或比較的名稱參照之。 上述的發明可以與其它電腦系統架構一起實現，包括 攜帶式裝置、微處理器系統、微處理器式或可程式消費電 子、迷你電腦、大型電腦與其類似產品。本發明亦可於分 散式電腦環境中實現，其中藉遠端處理裝置（經通訊網路 相連）執行工作。 本發明亦可具體化爲電腦可讚媒體上的電腦可讀碼。 -23- (21) (21)200415527 電腦可讀媒體係任何可儲存電腦系統稍後可讀取之資料的 資料儲存裝置。電腦可讀媒體的範例包括硬碟機、網路附 加儲存（NAS )、唯讀記憶體、隨機存取記憶體、0]3_ ROM、CD、CD-RW、磁帶、及其它光學與非光學資料 儲存裝置。該電腦可讀媒體亦可分佈於耦合電腦系統的網 路’致使電腦可讀碼可以分散的方式儲存與執行。 雖然爲了淸楚了解的目的，前面已經詳細描述了發明 ，明顯的特定改變與調整可以在附加的申請專利範圍中實 現。因此，所提出的實施例被視爲舉例而非限制，及本發 明並不受限於此處所給的細節，但可在附加之申請專利的 範圍與同等物中調整。除非在申請專利範圍中明確說明， 在申請專利範圍中，元件及/或步驟並不意味任何特定的 操作順序。 【圖式簡單說明】 本發明將藉由以下參照相關圖的詳細描述而易於了解 ’及同類的參照數字指定給同類的結構元件。 圖1係一個人的槪略圖，其身體上佈滿數個圓點以儲 存此人的動作。 圖2係根據本發明一個實施例的簡化槪略圖，說明用 於控制視頻遊戲角色的即時動態影像捕捉。 圖3係根據本發明一個實施例之一個人的模型槪略圖 ，其中該模型包括描述關節角度的標記。 圖4 A至圖4 C說明根據本發明一個實施例，可由該 -24 - (22) (22)200415527 控制物體穿戴作爲標記的典型樣式。 圖5係根據本發明一個實施例之控制物體即時動態影 像捕捉的槪略圖，該控制物體用於控制展示螢幕上所呈現 之角色的動作。 圖6 A係根據本發明一個實施例包括標記在其中之連 身服的槪略圖。 圖6B係圖6A之連身服的替代實施例。 圖7係根據本發明一個實施例說明監視標記影像畫框 最佳技術的槪略圖。 圖8係根據本發明一個實施例模型的槪略圖，描述藉 景Ά影像桃入的區域。 圖9係可用於執行本發明之實施例，與圖形展示上物 體互動之典型使用者輸入系統的方塊圖。 圖1 〇係根據本發明實施例說明用於使用者與圖形展 示上物體互動的輸入系統。 圖 U係一簡化的電腦處理系統方塊圖，該系統被建 構成執行本發明此處所描述之實施例。 圖1 2係根據本發明實施例之操作方法的流程圖，該 即時捕捉動態影像的操作方法可控制展示螢幕上所呈現的 角色。 主要元件對照表 ]00 人 102 圓點 >25- (23) 200415527 1 04 攝影機 1 06 視頻貪料 1 08 資料庫 120 動態影像捕捉輸 1 22 控制物體動態影 122a 方塊 1 24 動態影像捕捉資 126 資料庫 126a 方塊 140a〜140i 標記 14 1 耳機 142 骨架影像 148 視頻捕捉裝置 1 50 光源 1 52 微處理器 1 54 電腦裝置 15 6 展示裝置 1 60 連身服 1 62a- 1 62i 標記 ]70 區域 1 72 物體 174-1〜n 畫框 180a-180f 區域 200 視頻捕捉裝置 入檔 像 料庫 -26- (24) 輸入影像處理器 輸出影像處理器 視頻展示裝置 控制台 視野 控制物體 視頻捕捉裝置 視頻展示裝置 主記憶體 中央處理單元 圖形處理單元 展示裝置 輸入/輸出處理器匯流排 輸入/輸出處理器記憶體 控制器 記憶卡 通用序列連接埠 IE E E 1 3 9 4 埠 作業系統唯讀記憶體 快閃記憶體 聲音處理單元 光碟控制單元 硬碟機 匯流排 > 27 - (25)200415527 260 操 作 262 操 作 264 操 作 266 操 作 268 操 作
-28-

Claims (1)

  1. 200415527 Π) 拾、申請專利範圍 1. 一種用於控制視頻遊戲角色的即時動態影像捕捉 方法，包含： 定義一控制物體的模型； 確認該模型上標記的位置； 捕捉該控制物體相關的動作； 解譯該控制物體相關的動作以改變該模型的狀態；及 根據該模型位置的改變控制展示螢幕上所呈現角色的 動作。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該控制物體 是一人及該模型是此人的骨架影像。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該捕捉該控 制物體相關動作的操作包括， 捕捉該控制物體所控制之物體的動作。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中解譯該控制 物體相關動作以改變該模型狀態的操作包括， 存取具對應於該模型之景深影像的資料庫。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： 繼續捕捉該控制物體相關的動作，解譯該控制物體相 關的動作以便改變該模型的位置及根據該模型位置的改變 控制展不營幕上所呈現角色的動作。 6 · —種經由即時動態影像捕捉與電腦裝置通訊以控 制展示螢幕上所呈現之物體的方法，包含： 確認所追蹤之物體相關的景深影像； -29 - (2) (2)200415527 確認與展示螢幕上所呈現物體及所追蹤物體二者相關 的模型； 安裝該模型至景深影像以捕捉所追蹤物體相關的動態 影像； 根據安裝於景深影像的模型即時控制展示螢幕上所呈 現的物體。 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中所追蹤之物 體係一與該電腦裝置互動的人及該模型係此人之骨架影像 〇 8 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該電腦裝置 係一視頻遊戲控制台。 9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中展示螢幕上 所呈現之物體係一視頻遊戲角色。 10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該方法確認 所追蹤物體相關之景深影像的操作包括， 經由可以提供景深資料的視頻捕捉裝置捕捉景深影像 〇 11. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該方法確認 所追蹤物體相關之景深影像的操作包括， 從與電腦裝置相關的資料庫取出該景深影像。 1 2 . —種經由即時動態影像捕捉控制展示螢幕上所呈 現影像之動作的方法，包含： 定義一人的模型； 確認此人之模型上標記的位置； -30- (3) (3)200415527 提供一對應於此人之模型某部份的景深影像，該部份 包括該標記； 結合該標記的位置於該景深影像的點； 以該景深影像架構爲基礎將該模型部份定位於其上； 及 根據該模型部份定位控制展示螢幕上所呈現的視頻角 色。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中從包含顏 色、樣式、反反射材質、與光源裝置的群組中選擇該標記 〇 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該景深影 像由被建構成確認景深資料的視頻捕捉裝置提供。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該標記係 一反反射材質，該反反射材質在景深影像上以一個空缺出 現。 16. —種具有程式指令的電腦可讀取媒體，經由即時 動態影像捕捉與一電腦裝置溝通以控制展示螢幕上所呈現 的物體，包含： 確認所追蹤物體景深影像的程式指令； 確認與展示螢幕上所呈現物體及所追蹤物體二者相關 之模型的程式指令； 安裝該模型至景深影像以捕捉所追蹤物體相關之動態 影像的程式指令； 根據安裝於景深影像的模型即時控制展示螢幕上所呈 -31 - (4) (4)200415527 現之物體的程式指令。 17. 如申請專利範圍第1 6項之電腦可讀取媒體，其 中所追蹤的物體是一人。 18. 如申請專利範圍第1 6項之電腦可讀取媒體，其 中展示螢幕上所呈現的物體係一視頻遊戲角色。 1 9 .如申請專利範圍第1 6項之電腦可讀取媒體，其 中景深影像藉由一能夠提供景深資料的視頻捕捉裝置所捕 捉。 2 0. —種藉控制影像相關之即時動態影像捕捉而控制 物體的系統，包含= 一電腦裝置； 一與該電腦裝置溝通的展示螢幕，該展示螢幕被建構 成用以展示物體的影像，對應於該物體影像的資料由該電 腦裝置提供； 一與該電腦裝置溝通的視頻捕捉裝置，該視頻捕捉裝 置可以追蹤一控制物體，該視頻捕捉裝置被建構成當該控 制物體移動時，轉換該控制物體相關的動態影像以控制展 示螢幕上所展示物體的動態影像。 2 1.如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該電腦裝 置係一視頻遊戲控制台。 22.如申請專利範圍第20項之系統，進一步包含： 被建構成該控制物體所穿戴的標記，該標記表示展示 螢幕上所展示物體相關之模型上景深影像的位置，該景深 影像由該視頻捕捉裝置提供。 -32 - (5) (5)200415527 23.如申請專利範圍第 2 0項之系統，其中該控制物 體是一人。 2 4.如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該視頻捕 捉裝置可以提供該控制物體影像相關的景深資料。 25. 一種藉控制影像相關的即時動態影像捕捉而控制 視頻角色的系統，包含： 一電腦裝置； 展示來自該電腦裝置所接收資料之視頻角色影像的機 構； 捕捉控制物體相關之景深影像的機構； 安裝模型至該景深影像以定義該控制物體動作的機構 •’及 於該控制物體移動時轉換該控制物體之動作以控制展 示螢幕上該視頻角色相關之.動態影像的機構。 2 6.如申請專利範圍第 2 5項之系統，其中該電腦裝 置係一遊戲控制台。 2 7.如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該控制物 體係一與該電腦裝置互動的人。 2 8.如申請專利範圍第2 5項之系統，其中安裝模型 至該景深影像以定義該控制物體動作的機構包括’ 確認標記的機構，該標記表示對應於該景深影像與該 模型二者之點的位置。 2 9.如申請專利範圍第2 8項之系統，其中從包含顏 色 '樣式、反反射材質、與光源裝置的群組中選擇該標記 -33- (6)200415527 3 〇 ·如申請專利範圍第2 8項之系統，其中該模型係一 骨架影像。
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