TWI423114B - 互動式裝置及其運作方法 - Google Patents

Description

互動式裝置及其運作方法

本發明係關於一種娛樂設備及其運作方法，尤其係關於娛樂設備的一種互動式裝置及其運作方法。

坊間設有一些球類運動場館，如棒球、網球或高爾夫球場，用以提供愛好球類運動的人士練習及大展身手的機會。然而，這類的場館通常需要廣大的場地，以容納多數的使用者及預留球類被擊打後在空中飛越所需要的空間。此外，因場館建置成本高昂，而用於供消費者練習的球具易於消耗損壞，也需要許多成本加以更新補充，故在上述成本轉嫁到消費者身上時，將使得消費者在該等運動場館運動、練習打擊的活動所費不貲。更進一步來說，當消費者欲進行打擊練習時，還必須配合該等場館的營業時間，若在室外練打則還需要視天候狀況以決定可否進行練習活動。

本發明係涉及一種互動式裝置其及運作方法，用以供使用者與顯示裝置所輸出的虛擬物件的影像進行互動，以進行球類運動等互動遊戲。

根據本發明的一種實行方案所提供的互動式裝置用以供使用者利用顯示裝置進行打擊練習等互動活動，在一個實施例中，包括影像擷取模組、處理模組及繪圖單元。

影像擷取模組用於擷取回應物件之複數影像，以辨識該回應物件之第二運動軌跡。處理模組包括：軌跡產生單元、軌跡辨識單元、交會點計算單元及軌跡計算單元。軌跡產生單元耦接顯示裝置，用以產生顯示物件的第一運動軌跡；軌跡辨識單元耦接影像擷取模組，用以接收回應物件之影像，以辨識回應物件之第二運動軌跡；交會點計算單元耦接軌跡產生單元及軌跡辨識單元，用以計算顯示物件依照第一運動軌跡運動及回應物件根據第二運動軌跡運動而交會時之交會座標；軌跡計算單元則耦接交會點計算單元及顯示裝置，用以根據第一運動軌跡、第二運動軌跡及交會座標，計算顯示物件與回應物件交會後之反應運動軌跡。繪圖單元根據第一運動軌跡繪製顯示物件的立體影像，以及繪製顯示物件對應於反應運動軌跡之立體影像，並分別輸出所繪製的立體影像到顯示裝置。

本發明實施例還提一種運作方法，可用以運作上述的互動式裝置，所述的方法實施例包括：控制繪圖單元依據第一運動軌跡繪製顯示物件的多個立體影像，並輸出到顯示裝置。另外，還從不同視角連續擷取回應物件朝向顯示物件運動時的多個影像，並根據回應物件的多個影像計算回應物件朝向顯示物件運動的第二運動軌跡。進一步還判斷顯示物件根據第一運動軌跡運動與回應物件根據第二運動軌跡運動時是否交會：當判斷結果為會交會時，則計算顯示物件的反應運動軌跡，並由繪圖單元根據反應運動軌跡繪製及輸出顯示物件的多個立體影像。

本發明所提供的互動式裝置及其運作方法可供使用者以任一回應物件對顯示裝置所投射出來的顯示物件立體影像進行互動，互動式裝置將根據顯示物件及回應物件個別的運動軌跡計算出顯示物件應有的反應結果，並將其具像化(visualization)，以達到遊戲的效果。

本發明各實施例分別提供互動式裝置及其運作方法的例示，用以說明如何顯示虛擬的顯示物件供使用者以回應物件揮擊，並利用影像分析的技術判斷回應物件與所述的虛擬顯示物件交會與否，再模擬出相對應的反應結果。藉此以供使用者在實體運動場地以外，亦可進行如棒球、網球或羽球等球類運動的打擊練習，或進行其它具有相似概念功能的遊戲或控制介面，以讓使用者可以用肢體或器具與立體螢幕顯現的內容直接溝通互動，下達命令。

換言之，本發明實施例提供了一種互動式裝置，所述互動式裝置可不受時間及空間限制，並可提供更彈性有效的互動練習的技術手段，以供遊戲愛好者更便利地進行擊球練習。

[互動式裝置之實施例]

請參考圖1所示關於本發明的互動式裝置的使用環境示意圖。本例中的互動式裝置3耦接於可顯示出立體影像的顯示裝置1。使用者5可立於顯示裝置1前方，並揮擊回應物件2，如棒球棒或網球拍等器材，以嘗試揮擊由互動式裝置3控制顯示裝置1所顯示出的立體影像中的顯示物件4，如棒球或網球等物體。本實施例以棒球棒及棒球進行說明。

互動式裝置3包括有處理模組(未繪示於圖1)，用以控制顯示裝置1輸出連續的立體影像，以呈現出顯示物件4朝使用者5的方向運動的效果。此外，互動式裝置3還設有影像擷取模組30，所述影像擷取模組30包括至少一個以上的影像擷取裝置，可連續擷取回應物件2被揮擊而移動的多個影像，以計算回應物件2的移動距離、方向和使用者5揮擊的力道。藉此，互動式裝置3即可接收影像擷取模組30所擷取到的影像來計算回應物件2的運動軌跡，並根據處理模組所控制輸出的顯示物件4的運動軌跡以及計算出來的回應物件2的運動軌跡，而計算出顯示物件4與回應物件2在三維空間中交會的狀況。

因此，使用者5雖係對虛擬的影像揮擊，但仍可透過互動式裝置3的運算和顯示裝置1呈現的畫面，獲得如同打擊實體顯示物件的效果。

所述的顯示裝置1係可為採用如雙凸透鏡(lenticular)或視差屏障(parallax barrier)技術的裸視型立體顯示螢幕，以使使用者5獲得具深度(即距離感)的立體影像。顯示裝置1亦可為一般的顯示螢幕，此時使用者5須配戴適當的輔助裝置觀看顯示裝置1，如配戴紅藍濾光眼鏡或偏光眼鏡，以獲得具深度(即距離感)的立體影像。互動式裝置3可設置於顯示裝置1附近或整合嵌入於顯示裝置1當中。

圖2顯示了本發明實施例所提供的一種互動式裝置的方塊圖。本實施例的互動式裝置3包括影像擷取模組30、校正模組32、處理模組34、位置辨識單元35、繪圖單元36及訊號傳輸單元38。校正模組32、處理模組34及位置辨識單元35分別耦接於影像擷取模組30，繪圖單元36則連接於校正模組32及處理模組34。訊號傳輸單元38耦接於處理單元34，並用以傳輸訊號到回應物件2。影像擷取模組30包括間隔一定距離的至少一個以上影像擷取裝置(如攝影機或相機)，故影像擷取模組30可同時以不同視角擷取回應物件2被揮擊而移動的多個影像。

互動式裝置3可在二種不同的運作模式下運作，包括校正模式及互動模式，以下分別舉實施例說明。

[校正模式]

請繼續參閱圖2，校正模組32包括物件座標輸出單元320、回應座標計算單元322及座標對應單元324。當互動式裝置3在校正模式時，可利用校正模組32辨識使用者所用的回應物件2，以及就使用者的定位位置與顯示裝置1顯示的影像進行設定和初始化，以便配合不同使用者的動作習慣及不同回應物件2而能準確計算顯示裝置1所顯示的顯示物件是否與回應物件2交會。

校正模組32的物件座標輸出單元320通過繪圖單元36耦接於顯示單元1，並根據互動式裝置3內記憶單元(未繪於圖2)記錄的資料，提供顯示物件的物件座標，以控制繪圖單元36根據物件座標繪製顯示物件的立體影像，並傳送到顯示裝置1輸出。所述的物件座標係為顯示物件相對於顯示裝置1之顯示平面的三維座標。

請參閱圖2及圖3，圖3為顯示物件之物件座標的示意圖。顯示裝置1所輸出的平面影像係顯示在顯示平面10(即面板)上，平面影像的每一像素皆具有二維座標，一般而言即係以顯示平面10的左上角開始為兩軸原點，橫向為x_D 軸、縱向為y_D 軸。立體影像則更包括深度所構成的z_D 軸。為了呈現出立體影像的效果，顯示裝置1係輸出至少兩個包含同一顯示物件之不同視角的平面影像，利用顯示物件4在不同視角所產生的像差(disparity)造成深度感，本例中的z_D 軸大小即為顯示裝置1所輸出的顯示物件的像差值。因此，物件座標輸出單元320係根據記憶單元預先記錄的資料，輸出一組物件座標以控制繪圖單元36繪製顯示物件4的立體影像。

舉例來說，所述顯示物件4為球體，物件座標輸出單元320輸出物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )到繪圖單元36，繪圖單元36根據物件座標的座標值產生二張平面影像，分別為第一影像及第二影像，x_D1 及y_D1 分別為第一影像中，球體在顯示平面10的二維座標值，z_D1 則為球體在第一影像及第二影像間的像差，並利用正、負值分別表示視焦平面的前、後，因此第二影像的球體在顯示平面10的二維座標值則可為(x_D1 +z_D1 ,y_D1 )。由第一影像及第二影像所組成的立體影像即會在顯示裝置1上顯示出一立體的球體畫面，呈現出球體懸浮在顯示平面10外部的視覺效果，而該懸浮的立體球體的座標即為(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )。

請繼續參照圖2，回應座標偵測單元322則耦接於影像擷取模組30，用以接收多個攝影機或相機從不同視角所擷取到的回應物件2的影像，並根據回應物件2在不同影像中的像差，偵測出回應物件2的回應座標。回應座標為相對於該影像擷取模組30所定義之擷取平面的三維座標。

請參閱圖2及圖4，圖4為回應物件的回應座標之示意圖。影像擷取模組30係以多個攝影機或相機從不同視角擷取回應物件2的影像而獲得回應物件2的立體資訊。本實施例的影像擷取模組30包括兩個設置於同一垂直平面及同一水平高度的攝影機或相機，並以該垂直平面(x_H 軸與y_H 軸所構成的平面)為所述的擷取平面300。回應座標偵測單元322根據兩個攝影機或相機所擷取到的兩個影像中的回應物件2的平面位置，獲得回應物件2對應於擷取平面300的二維座標x_H1 與y_H1 (例如以兩個影像的其中一個影像的二維座標為基準)。同時，回應座標偵測單元322根據回應物件2在兩個影像之間的像差z_H1 ，獲知回應物件2相對於擷取平面300的深度(亦即與攝影機或相機的鏡頭之距離)，藉此而獲得回應物件2三維的回應座標(x_H1 ,y_H1 ,z_H1 )。

為了易於辨識回應物件2的回應座標，可預先在回應物件2的特定部位標示一接觸點22(接觸點22例如為標示在回應物件2的特定顏色或花樣的點或形狀)或一接觸線(圖未繪示)，以供回應座標偵測單元322依據接觸點22或接觸線在影像中的位置而計算出代表整個回應物件2的回應座標。為便於繪示，以下實施例僅以接觸點22為例說明。

座標對應單元324即用以將物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )與回應座標(x_H1 ,y_H1 ,z_H1 )相互對應，以便得知以顯示平面10為基準的物件座標與以擷取平面300為基準的回應座標之間在空間上的座標對應關係。

使用者可在校正模式下，根據目視顯示裝置1所顯示的顯示物件在三度空間中的位置，將回應物件2擺置到碰觸顯示物件的位置，以供影像擷取模組30擷取回應物件2的影像。參閱圖2及圖5，圖5為顯示物件與回應物件交會的示意圖。以棒球為例，當顯示裝置1所顯示出來的顯示物件4(球體)與回應物件2(球棒)接觸時，物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )與回應座標(x_H1 ,y_H1 ,z_H1 )實際上係對應到三度空間中的同一點。因此，在物件座標與回應座標皆為線性關係的前提下，物件座標的座標系統及回應座標的座標系統可假設有以下的對應關係f：

x_H =c₁ x_D +c₂ y_D +c₃ z_D +c₄

y_H =c₅ x_D +c₆ y_D +c₇ z_D +c₈

z_H =c₉ x_D +c₁₀ y_D +c₁₁ z_D +c₁₂

由於有c₁ 到c₁₂ 等12個變數待解以獲得兩個座標系統的線性對應函式，物件座標輸出單元320可在物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )附近再依序輸出其他三次不同的物件座標(x_D2 ,y_D2 ,z_D2 )到(x_D4 ,y_D4 ,z_D4 )，使顯示裝置1顯示對應不同物件座標的顯示物件4的立體影像。接著，使用者分別依照影像顯示的位置，將回應物件2的接觸點22碰觸到顯示物件4的立體影像，以便回應座標偵測單元322根據影像擷取模組30擷取到的影像，亦分別計算出其他三組物件座標(x_D2 ,y_D2 ,z_D2 )到(x_D4 ,y_D4 ,z_D4 )所對應的回應座標(x_H2 ,y_H2 ,z_H2 )到(x_H4 ,y_H4 ,z_H4 )。藉此，座標對應單元324即可根據四組相對應的座標，獲得12組線性聯立方程式，而分別計算出變數c₁ 到c₁₂ 的數值，建立起球體4與回應物件2在三度空間中的座標對應關係f。上述所例示的座標對應關係雖假設為線性對應關係，但本技術領域具通常知識者自可採用其他更複雜的計算模型，運算出更多的變數而得到回應物件2之回應座標與顯示物件4的物件座標之間的座標對應關係。

請參照圖6A及圖6B，此二圖式分別顯示使用者定位在不同位置時，回應物件與顯示物件對應位置的示意圖。使用者站立在顯示裝置1前不同位置時皆可藉由像差觀察到景深，但回應物件與顯示物件的交會點在三度空間中間的位置則會與使用者所觀看的角度與距離而有別。因此，即使是由物件座標輸出單元320讀取並輸出同一個物件座標(x_D ,y_D ,z_D )，當使用者站在不同位置時，使用者目測到回應物件2與顯示物件4之接觸點22交會的位置可能具有差異。

舉例來說，先參閱圖6A，當使用者面對顯示裝置1並定位在量測點L₁ (未繪於圖6A)而觀察到顯示物件4後，可將回應物件2移到使接觸點22接觸顯示物件4之立體影像的位置，以供回應座標計算單元322算出回應物件2的回應座標(x_HL1 ,y_HL1 ,z_HL1 )(對應圖6A的接觸點22)。再參照圖6B，當使用者移動到量測點L₁ 後方的量測點L₂ 時(L₂ 未繪於圖6B)，顯示物件4的物件座標並未改變，使用者可能感覺，定位在量測點L₂ 時，顯示物件4與自身的距離與定位在量測點L₁ 時顯示物件4與自身的距離一樣。但使用者移動回應物件2使接觸點22’接觸到顯示物件4時的回應座標(x_HL2 ,y_HL2 ,z_HL2 )則比對應於量測點L₁ 的回應座標(x_HL1 ,y_HL1 ,z_HL1 )更遠離顯示裝置1。

換言之，使用者位於量測點L₁ 及量測點L₂ 時，就使用者目視的角度所觀看到的顯示物件4固定顯示在同一個位置(例如使用者定位在量測點L₁ 所觀看到的顯示物件4距離使用者半公尺遠，定位在量測點L₂ 所觀看到的顯示物件4仍然距離使用者半公尺遠)，然而，使用者以回應物件2分別在量測點L₁ 及L₂ 接觸到相同顯示物件4的回應座標則有差異(如上述的(x_HL1 ,y_HL1 ,z_HL1 )及(x_HL2 ,y_HL2 ,z_HL2 ))。此時若未能根據使用者所在的量測點不同而改變回應座標與物件座標的對應關係，則可能發生使用者認為已碰觸到顯示物件、但互動式裝置3判斷為未交會的錯誤結果。因此可知，在兩個不同量測點所產生的回應物件2與顯示物件4的座標對應關係應該相對應調整。特別說明的是，上述例示雖係以前、後不同位置的量測點L₁ 及L₂ 為例說明，但並不以此例為限，當量測點左、右不同時，亦具有座標對應關係不同的情況。

為了讓使用者在顯示裝置1前的任一個位置時，顯示物件4與回應物件2之間的座標對應關係都能正確被判斷，在校正模式下更可由影像擷取模組30擷取使用者在不同量測點(如L₁ 及L₂ )時的位置，並由位置辨識單元35接收影像擷取模組30擷取的影像來判斷使用者在每一量測點的位置的三維座標，經由物件座標輸出單元320在每個量測點分別依照相同的多組物件座標顯示顯示物件4數次(如上述例示的四次)，經對應接觸後，由座標對應單元324接收使用者所在的量測點的三維座標及計算出相關變數(如上述的c₁ 到c₁₂ )，如此可分別獲得在不同量測點時的座標轉換關係f(L)。換言之，取得四組物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )到(x_D4 ,y_D4 ,z_D4 )與相對應的回應座標(x_HL11 ,y_HL11 ,z_HL11 )到(x_HL14 ,y_HL14 ,z_HL14 )，而由座標對應單元324進行運算後，可獲得使用者定位在量測點L₁ 時，回應物件2與顯示物件4的座標對應關係f(L₁ )。同理，取得相同的四組物件座標(x_D1 ,y_D1 ,z_D1 )到(x_D4 ,y_D4 ,z_D4 )與相對應的回應座標(x_HL21 ,y_HL21 ,z_HL21 )到(x_HL24 ,y_HL24 ,z_HL24 )而進行運算後，則可獲得使用者定位在量測點L₂ 時，回應物件2與顯示物件4的座標對應關係f(L₂ )，依此類推。而所述用以在量測點L₁ 進行比對的四組物件座標與用在量測點L₂ 進行比對的四組物件座標相同，藉此可分別擷取及記錄使用者在不同位置時，觀看顯示在同一物件座標的顯示物件4，並進而根據目測結果以回應物件2接觸顯示物件4的不同回應座標。用以判斷使用者定位位置的量測點可為使用者的雙眼中心或軀幹上一特定位置。

為便於理解，本實施例中亦假設對應不同位置之量測點L的各個座標對應關係之間屬線性關係，但本技術領域中具通常知識者自亦可知可採用其他更複雜、考慮更多環境影響因素的演算方式，以獲得不同量測點(即使用者的不同定位點)時的回應物件2與顯示物件4的座標對應關係f(L)。在本實施例中，當計算出至少兩組不同位置下的座標對應關係f(L)後，使用者之後即可在顯示裝置1前的任一位置對顯示物件4揮擊，座標對應單元324可根據影像擷取單元30擷取到的使用者定位位置，以及經過上述運算而獲得的各個座標對應關係之間的線性關係，估算出使用者所站位置下，顯示物件4與回應物件2間的另一座標對應關係。例如，當使用者站立位置介於L₁ 與L₂ 正中間(假設為L₃ )時，將可利用線性內插法則預估方法，藉由已知的座標對應關係f(L₁ )及f(L₂ )推估出其中間值而獲得使用者在量測點L₃ 時，回應物件2與顯示物件4的座標對應關係f(L₃ )。

綜合而言，根據座標對應單元324所按數個對應的回應座標與物件座標間的線性對應關係，可用以判斷在同一量測點時，回應物件2接觸顯示物件4的對應模式(pattern)。而進一步按不同量測點間的對應關係所計算出來的座標對應關係，則可用以判斷同一使用者在不同定位位置時，回應物件2與顯示物件4接觸的模式。當互動式裝置3在互動模式下運作時，若回應物件2欲接觸顯示裝置1所顯示出來的顯示物件4，互動式裝置3即可計算同一時間點的物件座標與回應座標是否與座標對應單元324對計算出的座標對應關係相符，而判斷回應物件2的接觸點22是否碰觸到所述顯示物件4。

[互動模式]

請繼續參閱圖2，處理模組34包括軌跡計算單元340、軌跡產生單元342、交會點計算單元344、通知單元346，以及軌跡辨識單元348。

請同時參照圖2與圖7，圖7為回應物件與顯示物件軌跡之示意圖。當互動式裝置3在互動模式下運作時，處理模組34的軌跡產生單元342可根據記憶單元(未繪於圖2與圖7)中記錄的資料或隨機地產生一第一運動軌跡62，並根據第一運動軌跡控制繪圖單元36繪製一連串顯示物件4的立體影像並輸出到顯示裝置1，使得顯示裝置1顯示出隨著時間經過，沿著第一運動軌跡運動的顯示物件4的立體影像。所述的第一運動軌跡包括顯示物件4的位移方向、位移速度以及顯示物件4在第一運動軌跡的每一點的物件座標。

其中，當顯示裝置1輸出具有立體感的顯示物件4時，使用者5不論從顯示裝置1的哪個角度觀看，顯示物件4的影像都會相對於使用者5維持於同一位置。例如使用者5面對顯示裝置1站立於左側，而看到顯示在使用者5右方的顯示物件4後，使用者5即使面對顯示裝置1朝右方移動，所觀看到的顯示物件4的影像仍然會與移動前相同，顯示物件4始終維持與使用者5相同的距離。故每一次顯示物件4顯示在顯示裝置1上時，若軌跡產生單元342欲使顯示物件4以第一運動軌跡62運動，則需要參照使用者5的移動狀態，依時間順序改變顯示物件4的物件座標。影像擷取模組30可即時擷取使用者5的影像，並由位置辨識單元35根據影像辨識使用者5的定位位置(如使用者5的眼睛位置)。

軌跡產生單元342根據位置辨識單元35所辨識出的定位位置以及第一運動軌跡62，即時運算顯示物件4相對應於使用者之定位位置的物件座標。藉此以使顯示裝置1所輸出的顯示物件4觀看起來，會隨著使用者5的移動而接近使用者5。以上述使用者5右移為例，軌跡產生單元342所根據的第一運動軌跡62假設為垂直於顯示平面10之X軸與Y軸的軌跡，當使用者5右移時，軌跡產生單元342所產生的顯示物件4的物件座標，實際上係隨時間經過逐漸而朝向使用者5的方向靠近，換言之，顯示物件4的物件座標X軸數值越來越小。藉此，從使用者5的角度觀看時，才不致於產生顯示物件4始終與使用者5間隔一樣的距離而無法使回應物件2接觸到顯示物件4的問題。

再以棒球為一具體例示說明，當顯示裝置1根據繪圖單元36的控制連續顯示出以第一運動軌跡運動的棒球的立體影像時，使用者即可從顯示裝置1觀看到像是從顯示裝置1向使用者投擲而來的虛擬棒球。此時，使用者可握持回應物件2，即球棒，向虛擬的球體影像揮擊。影像擷取模組30可持續擷取球棒的影像，並傳送到軌跡辨識單元348。由於球棒會根據使用者的揮擊動作，而隨著時間經過產生位移，因此，軌跡辨識單元348可依照影像擷取模組30在不同時間所擷取到的多個影像判斷球棒的位移，特別是球棒上預定的接觸點22的位移距離及方向，以辨識出回應物件2運動的第二運動軌跡64。

交會點計算單元344耦接軌跡產生單元342及軌跡辨識單元348，並分別根據軌跡產生單元342產生的第一運動軌跡62及軌跡辨識單元348計算出的第二運動軌跡64計算顯示物件4及回應物件2交會時，該交會點I的交會座標。

軌跡產生單元342和軌跡辨識單元348可分別包括有計時單元(未繪於圖2)，因此軌跡產生單元342產生第一運動軌跡及軌跡辨識單元348接收影像擷取模組30擷取回應物件2的複數影像時，分別可記錄顯示物件4影像輸出和回應物件2影像被擷取的時間。交會點計算單元344即可根據同一時間的顯示物件4的物件座標位置及回應物件2的回應座標位置，配合座標對應單元324所計算出顯示物件4及回應物件2兩個座標系統的座標對應關係，以判斷依照第一運動軌跡62運動的球體及依照第二運動軌跡運動62的球棒是否在三度空間的同一點交會。若是，則同時獲得球體及球棒的交會座標。

若經過計算，第一運動軌跡62及第二運動軌跡64並未在任何一時間點交會(如兩個路徑完全無交會，或是雖有交會點但有時間差)，則透過耦接在交會點計算單元344的通知單元346發出未交會通知。繪圖單元36依照未交會通知所包括的訊息產生如「打擊失敗」等文字、場景畫面及/或相關的打擊記錄數據，並產生畫面輸出到顯示裝置1，以利使用者獲知當次揮擊未成功擊中球體的訊息。

再回到第一運動軌跡62及第二運動軌跡64在相同的時間點產生交會的情況。交會點計算單元344除了根據校正模組32中所獲得的顯示物件4及回應物件2之座標的座標對應關係之函式而計算出交會點I的交會座標之外，更進一步由軌跡計算單元340計算出球體被球棒擊中(也就是顯示物件4與回應物件2交會)後應產生的反應運動軌跡66。

顯示物件4與回應物件2交會後所產生的反應運動軌跡66包括顯示物件4的反應距離及反應方向，此二者的變化受到回應物件2的回應力道、顯示物件4被擊中時之速度，以及顯示物件4與回應物件2接觸的入射角度的影響。由於模擬系統並非真實世界的碰撞，故可採用將因回應物件2揮擊而產生的衝擊量完全由顯示物件4接收的簡化模型加以計算。而由於顯示物件4的第一運動軌跡62係由互動式裝置3根據記憶單元(未示於圖2)記錄的資料而產生，因此可預先定義顯示物件4的質量為m₀ 及顯示物件4的初速度v₀ 和加速度a₀ 。

另，假設根據軌跡產生單元342的設定以及軌跡辨識單元348的計算，判斷出顯示物件4在輸出經過t₁ 單位時間、以及回應物件2在揮擊經過t₂ 單位時間時交會，且回應物件2在t₂ 單位時間之間的位置自起始點P(x_HP ,y_HP ,z_HP )變動到交會點I(x_H1 ,y_H1 ,z_H1 )。

回應物件2的移動距離s即根據起始點P與交會點I所對應的回應座標計算而得。即：

獲得移動距離s後，更進一步根據加速度計算公式，而可獲得回應物件2的移動加速度a₁ ：

a ₁ =2s /(t ₂ ² )

接著再根據回應物件2的質量m₁ 與加速度a₁ 計算出回應物件2在交會點I擊中球體時的回應力道F。其中，回應物件2的質量m₁ 可預先經過量測後記錄於互動式裝置3的記憶單元中。回應力道F為：

F =m ₁ ‧a ₁

當顯示物件4被回應物件2擊中後，其反彈的加速度a₂ 係根據回應力道F對顯示物件4質量m₀ 的作用而產生：

a ₂ =F /m ₀

再由顯示物件4隨第一運動軌跡運動的初速度v₀ 、加速度a₀ 及顯示物件4到達交會點I所經過的時間t₁ ，計算出顯示物件4根據第一運動軌跡到達交會點I時的速度v₁ ：

v ₁ =v ₀ +a ₀ ‧t ₁

藉此即可得知顯示物件4根據反應運動軌跡66運動時的反彈速度v₂ 為：

v ₂ =v ₁ +a ₂ ‧t ₃

其中，t₃ 係指回應物件2與顯示物件4接觸的時間長度。

值得一提的是，真實世界中揮擊而接觸顯示物件的時間約為0.6至0.7毫秒，因此可預設t₃ 為0.6或0.7毫秒。

最後，只要得知顯示物件4根據反應運動軌跡在空中飛行的時間長度t₄ 後，即可計算出球體根據反應運動軌跡而移動的距離s₁ ：

s ₁ =v ₂ ‧t ₄

補充說明，上述對受擊物被擊打後其速度變化的說明，亦可以用物理學上的衝量關係來表示，即F ‧t ₃ =m ₀ ‧Δv ；其中Δv =v ₂ -v ₁ ，係為顯示物件4的速度改變量。

而欲計算顯示物件4根據反應運動軌跡飛行的時間長度t₄ ，換句話說，指顯示物件4停留於空中到墜地前的時間，則需要先計算出顯示物件4與回應物件2交會時，相對於回應物件2所形成的一接觸平面的入射角度。

請參閱圖2與圖8A，圖8A為顯示物件入射角度及反射角度之示意圖。接觸平面70係為回應物件2揮擊以致碰觸到顯示物件4時所形成的一個虛擬平面。軌跡辨識單元348根據影像擷取模組30連續擷取的多個回應物件2之影像，分析出回應物件2的接觸平面70，並由交會點計算單元344分析顯示物件4依照第一運動軌跡62進入接觸平面70時，與接觸平面70的正切方向產生的入射角度θ₁ 。顯示物件4被擊中後的反彈方向即會相對於接觸平面70的正切方向，而以與入射角度θ₁ 同大小的反射角度飛行。因此，軌跡計算單元340根據反射角度及重力加速度公式，即可計算出顯示物件4依照反應運動軌跡66運動時的時間長度t₄ 。當球體入射的角度越大，其反射的角度也越大，如圖8B的入射角度θ₂ 所示。

請繼續參閱圖2，藉由上述各項變數的計算結果，軌跡計算單元340可獲得顯示物件被回應物件2擊中後反彈的距離和方向，並產生出反應運動軌跡到繪圖單元36，由繪圖單元36根據反應運動軌跡的內容產生顯示物件畫面，以輸出到顯示裝置1，呈現出顯示物件反彈而飛行的連續影像。軌跡計算單元340可進一步根據顯示物件的反應運動軌跡計算隨飛行路徑變化的即時對應背景影像，並由繪圖單元36繪製顯示物件畫面時一併繪示軌跡計算單元340所計算出各種對應於不同反應運動軌跡的背景影像，以便在顯示裝置1呈現出如臨實體揮擊場地的臨場畫面。

在互動模式時，使用者可能會移動其定位位置，因此位置辨識單元35亦可持續接收影像擷取模組30所接收的使用者影像，並即時計算出使用者相對於擷取平面的三維座標，並傳送計算出來的座標到交會點計算單元344，以供交會點計算單元344在計算第一運動軌跡62與第二運動軌跡64的交會點時，可依據使用者所在的位置自記憶單元(圖2未示)讀取座標對應單元324預先估算的座標對應關係，執行正確的運算。

在另一個實施例中，回應物件2可包括回饋單元20，例如振動產生單元、音效單元或發光單元等。以振動產生單元為例，當交會點計算單元344計算出回應物件2的回應力道F後，可透過訊號傳輸單元38根據回應力道F的大小，有線或無線地傳送回饋信號到振動產生單元，使振動產生單元根據回饋信號產生對應於回應力道F之強度的振動，以讓使用者感受到更擬真的打擊經驗。而當回饋單元20為音效單元或發光單元時，音效單元或發光單元則分別可根據回饋信號而產生相對於回應力道F的聲響或燈光。例如：回應力道F越強音效單元發出的聲音越大，回應力道F越弱則聲音越小；或是回應力道F越強發光單元發出的光線越亮，反之則發出微弱的光線。

上述實施例及相對應的圖式中，雖係以棒球作為顯示裝置1所輸出之顯示物件的具體例示，而回應物件2則為相對應的球棒，但在實際操作上，使用者可透過遠端控制(如遙控器)對互動式裝置3輸入控制命令，切換顯示物件的項目，例如對應為網球打擊練習。不同的練習顯示物件會對應不同的運動軌跡模式，例如棒球與網球的運動路徑即大異其趣。校正模組32及處理模組34需依照互動式裝置3被指定的遊戲項目而在產生第一運動軌跡及輸出顯示物件影像時產生區別。

請參照圖9，圖9繪示了本實施例所述的互動式裝3a的方塊圖。圖9所示的互動式裝置3a與圖2不同之處在於，本實施例的繪圖單元36耦接於訊號傳輸單元38，用以透過訊號傳輸單元38將繪圖單元36根據軌跡產生單元342、軌跡計算單元340或物件座標輸出單元320的控制所繪製出來的顯示物件4的影像訊號傳送顯示裝置1加以輸出。此外，座標對應單元324所計算出的使用者5的座標對應關係可記錄在記憶單元37，以供交會點計算單元344判斷顯示物件4與回應物件的交會與否時所用。

在本實施例中，回應物件除可為球棒或球拍等打擊裝置以揮擊如棒球或網球等顯示物件4之外，當顯示物件4為排球或手排時，亦可為使用者的肢體，如手臂或手掌作為回應物件。校正模組32的回應座標計算單元322或處理模組34的軌跡辨識單元348可執行影像辨識的演算技術而辨識出影像中的使用者肢體，藉以判斷使用者特定肢體(如上肢末端的手掌)與顯示物件4接觸的狀況。

[互動式裝置的再一實施例]

請參閱圖10，在另一實施例中，互動式裝置3b還可包括耦接於處理模組34的連接單元39，用以透過連接線390或無線傳輸的方式另一互動式裝置3b的連接單元39連結，以供不同使用者透過兩個互動式裝置3b進行雙向對打。互相連結進行雙向對打的互動式裝置3b，僅需互相由軌跡產生單元342將對方的顯示物件的反應運動軌跡對應轉換為自身的顯示物件的第一運動軌跡而輸出到顯示裝置，即可達成連線進行雙向互動的目的。

[互動式裝置之運作方法實施例]

圖11及圖12揭露一種互動式裝置的運作方法實施例的流程圖，所述的互動式裝置可為圖2實施例所提供的互動式裝置。其中，圖11說明互動式裝置運作時的校正流程，而圖12則說明使用者利用互動式裝置與顯示物件互動的流程。以下將分別說明圖11、圖12所示之互動式裝置的運作方法的各個步驟，請一併參照圖2所示的互動式裝置實施例的方塊圖。

在本實施例中，可先由互動式裝置3對顯示物件與回應物件2的對應關係進行校正後再開始與顯示物件展開互動。請參照圖11，校正回應物件2與顯示物件的位置及對應關係時，影像擷取模組30可擷取使用者的影像，並由位置辨識單元35辨識使用者的定位位置為一量測點(S1101)。物件座標輸出單元320則可根據記憶單元(未繪示於圖2)記錄的資料，讀取物件座標，並控制繪圖單元36根據物件座標繪製並在顯示裝置1輸出一個對應於物件座標的顯示物件的立體影像(S1103)。所述的物件座標可為對應於顯示平面10的一個三維座標，顯示平面10則例如為顯示裝置1的面板(參閱圖3)。

接著由使用者目測顯示物件的位置，並持回應物件2接觸顯示裝置1所顯示的顯示物件的立體影像，為了便於量測記錄，可在回應物件2上指定一接觸點(如圖5的22)以接觸顯示物件(S1105)；影像擷取模組30的多個攝影機或相機則可從不同視角擷取回應物件2的多個不同視角的影像(S1107)，並且依照回應物件2在不同視角的影像中的座標及不同影像之間的回應物件2的像差，由回應座標計算單元322計算出回應物件2的回應座標(S1109)。所述的回應座標則為對應於一擷取平面的三維座標，所述的擷取平面可為影像擷取模組30的多個攝影機或相機的鏡頭所在的同一垂直平面(參閱圖4的擷取平面300)。

由於顯示物件所對應的物件座標以及回應物件2所對應的回應座標分別屬於不同平面的座標系統，為了獲得顯示物件與回應物件2之間的對應關係，可利用回應物件2接觸到顯示物件時的物件座標與回應座標，來計算顯示平面與擷取平面兩個座標系統的座標對應關係。因此，校正模組32可判斷輸出顯示物件影像與計算回應物件2之回應座標的次數是否已經到達預定次數(S1111)，例如預設每一個量測點應量測四次。若尚未到達預定的量測次數，則返回步驟S1103執行，若已到達預定的量測次數後，則根據所量測到的多組物件座標與回應座標計算出使用者在特定一個量測點揮擊時，顯示物件與回應物件2的座標對應關係(S1113)。

由於使用者在活動的過程中可能改變定位位置，而使用者所在的定位位置改變時，顯示物件與回應物件2的座標對應關係即可能跟著改變。故完成一個量測點的座標對應關係後，校正模組32可進一步判斷量測點的數量是否已到達預定數量(S1115)。若尚未到達預定的量測點數量，則指示使用者移動到另一定位位置後，再返回步驟S1101，在新的量測點再度執行步驟S1101及其以下的量測步驟，以獲得另一個座標對應關係。

當同一使用者已經在多個不同的量測點進行量測，而量測點的數量已經到達預設數量後，座標對應單元324即可根據使用者在每一個量測點所計算出來的相對應座標對應關係，而估算出同一使用者在互動式裝置3前任一位置時，所揮擊的回應物件2與顯示物件之間的各個座標對應關係(S1117)。最後並可將步驟S1117所估算出來對應於特定該使用者的座標對應關係記錄在記憶單元(未繪於圖2)中(S1119)，以完成校正的作業。詳細的計算已揭示於前述實施例，請參照圖4的相關說明，於此不再重述。

當有多數個使用者要同時利用互動式裝置3進行互動活動時，每一使用者皆可依據圖13所示的流程，由校正模組32一一運算出對應於每一使用者的座標對應關係，並記錄在記憶單元。

獲得回應物件2與顯示物件的座標對應關係後可進行互動遊戲。影像擷取模組30可擷取使用者的影像，並由位置辨識單元35辨識出使用者的定位位置(S1201)，接著軌跡產生單元342可控制繪圖單元36依據預先記錄在記憶單元(未繪於圖2)中的第一運動軌跡，繪製顯示物件的多個立體影像，並輸出到顯示裝置1(S1203)；所述的顯示物件可如前述實施例中所例示的棒球、網球或羽球等虛擬物體。顯示裝置1連續輸出多個依照第一運動軌跡(如圖6所示的64)運動的顯示物件立體影像時，位於顯示裝置1前方的使用者可觀看到顯示物件朝向使用者的方向運動的畫面，並且根據目測的結果，持回應物件2向顯示物件揮擊。

影像擷取模組30包括的至少一個鏡頭從不同的視角連續擷取回應物件2的多個影像(S1205)，藉此，軌跡辨識單元348可根據回應物件2同一時間被不同攝影機或相機所擷取到的畫面的座標及像差，計算出回應物件2對應於擷取平面(參照圖4的300)的三維座標，更可進一步根據不同時間的影像所計算出的座標變化，獲得回應物件2的移動距離、方向及速度等資訊。軌跡辨識單元348更可根據所計算出來的距離、方向及度等資料，獲得回應物件2朝向顯示物件運動的第二運動軌跡(如圖7所示62)(S1207)。

交會點計算單元344分別獲得軌跡產生單元342所讀取的第一運動軌跡與軌跡辨識單元348計算出來的第二運動軌跡，並根據步驟S1201時所獲得的使用者定位位置，同樣自記憶單元中取得使用者在當時所在的定位位置下的座標對應關係(S1209)，對第一與第二運動軌跡進行運算(S1211)，以判斷顯示物件根據第一運動軌跡與回應物件2根據第二運動軌跡而朝向對方運動時，兩個運動軌跡是否具有交會點(S1213)，若是，則更進一步判斷回應物件2及顯示物件4分別依相對應的運動軌跡運動時，是否在同一時間點產生交會(S1215)。若將第一及第二運動軌跡簡化為線性軌跡為例(即假設顯示物件及回應物件2都是線性運動)，則可計算分別代表第一及第二運動軌跡的兩個三元線性函式是否有在同一時間點交會的交會座標(參閱圖6交會點I)。

若根據計算的結果判斷出第一及第二運動軌跡不會產生交會，例如兩個運動軌跡完全不具交會點(步驟S1213判斷結果為否)或兩個運動軌跡雖然有交會點，但回應物件2與顯示物件4到達所述交會點的時間不一致(步驟S1215判斷結果為否)，交會點計算單元344可透過通知單元346產生未交會通知並輸出到顯示裝置1(S1217)。顯示物件回應物件未交會通知可包括文字說明或配合打擊情境所6生的影像畫面。

當判斷顯示物件及回應物件2會在同一時間點交會(步驟S1215判斷結果為是)時，則可進一步由軌跡計算單元340計算顯示物件與回應物件交會時的交會座標，以及顯示物件的反應運動軌跡(如圖6所示66)，並由繪圖單元36根據反應運動軌跡繪製及輸出顯示物件的多個立體影像(S1219)。獲得反應運動軌跡所需得知的顯示物件的速度、飛行時間、角度等資訊，已詳述於前述實施例及對應於圖7到圖8A及8B的說明。

當判斷出顯示物件與回應物件2會交會，除了如步驟S1219在顯示裝置1顯示出顯示物件的對應運動之外，還可根據回應物件2的質量、加速度等資料計算出回應物件2與顯示物件交會時的回應力道，並將回應力道轉換成回饋信號而透過訊號傳輸單元38傳送到設置有回饋單元20的回應物件2(S1221)。回饋單元20可為振動產生單元、音效單元、發光單元或其組合，當回應物件2透過訊號接收單元(未繪於圖2)接收到回饋信號後，由回饋單元20根據回應力道的大小而產生相對應的振動、聲音及/或光源效果，以增加使用者的打擊真實感。

[實施例的可能功效]

綜合上述各實施例的內容，已揭示本發明的互動式裝置之相關結構與運作。所述互動式裝置可透過顯示裝置輸出虛擬立體影像，同時亦以影像擷取模組連續擷取回應物件產生回應動作時的影像。並利用各式影像分析及處理的手段，使互動式裝置計算出回應物件與被呈現的立體影像中物件的移動路徑，得知回應物件是否會與輸出的顯示物件的影像交會，進而根據顯示物件與回應物件交會與否顯示出相對應的活動，供使用者以回應物件對立體影像進行揮擊以模擬在球場或運動場館擊球等互動活動的場景。

本發明實施例所述的互動式裝置利用顯示裝置顯示物件的虛擬飛行路徑，不需要建置空曠的練習場地，間接達到保護環境的效果。除此之外，使用者亦無需擔心顯示物件會損壞週遭器物或用品，所述的互動式裝置特別可適用在空間受限的室內場地，如客廳或書房等場所。另外，互動式裝置可利用各種專用電路(ASIC)實作其中的各個分析或運算元件，或由軟體程式分別達成各元件所負責之功能，故其建置成本低且更新容易。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1,1a-1c．．．顯示裝置

10．．．顯示平面

2．．．回應物件

20．．．回饋單元

22,22’．．．接觸點

3,3a-3b．．．互動式裝置

30．．．影像擷取模組

300．．．擷取平面

32．．．校正模組

320．．．物件座標輸出單元

322．．．回應座標計算單元

324．．．座標對應單元

34．．．處理模組

340．．．軌跡計算單元

342．．．軌跡產生單元

344．．．交會點計算單元

346．．．通知單元

348．．．軌跡辨識單元

35．．．位置辨識單元

36．．．繪圖單元

37．．．記憶單元

38．．．訊號傳輸單元

39．．．連接單元

390．．．連接線

39．．．無線傳輸單元

4,4a-4c．．．顯示物件

5,5a-5c．．．使用者

62．．．第一運動軌跡

64．．．第二運動軌跡

66．．．反應運動軌跡

70．．．接觸平面

S1101-S1119．．．流程步驟

S1201-S1221．．．流程步驟

圖1：本發明實施例提供的一種互動式裝置之示意圖；

圖2：本發明實施例提供的一種互動式裝置之方塊圖；

圖3：本發明實施例提供的顯示物件的物件座標之示意圖；

圖4：本發明實施例提供的回應物件的回應座標之示意圖；

圖5：本發明實施例提供的回應物件與顯示物件交會之示意圖；

圖6A及6B：本發明實施例提供的回應物件與顯示物件的對應位置之示意圖；

圖7：本發明實施例提供的回應物件與顯示物件軌跡之示意圖；

圖8A及8B：本發明實施例提供的受擊裝置入射角度及反射角度之示意圖；

圖9：本發明之實施例提供的一種互動式裝置之方塊圖；

圖10：本發明再一實施例提供的一種互動式裝置之方塊圖；

圖11：本發明實施例提供的一種互動式裝置的運作方法之校正程序流程圖；及

圖12：本發明實施例提供的一種互動式裝置的運作方法之互動程序流程圖。

1．．．顯示裝置

2．．．回應物件

20．．．回饋單元

3．．．互動式裝置

30．．．影像擷取模組

32．．．校正模組

320．．．物件座標輸出單元

322．．．回應座標計算單元

324．．．座標對應單元

34．．．處理模組

340．．．軌跡計算單元

342．．．軌跡產生單元

344．．．交會點計算單元

346．．．通知單元

348．．．軌跡辨識單元

35．．．位置辨識單元

36．．．繪圖單元

38．．．訊號傳輸單元

Claims (20)

1. 一種互動式裝置，用以供一使用者透過一顯示裝置進行遊戲，包括：一影像擷取模組，擷取一回應物件之複數影像；一處理模組，包括一軌跡產生單元、一軌跡辨識單元、一交會點計算單元及一軌跡計算單元，其中：該軌跡產生單元，耦接該顯示裝置，用以產生一顯示物件的一第一運動軌跡；該軌跡辨識單元，耦接該影像擷取模組，接收該回應物件之該等影像，以辨識該回應物件之一第二運動軌跡；該交會點計算單元，耦接該軌跡產生單元及該軌跡辨識單元，用以計算該顯示物件依照該第一運動軌跡運動及該回應物件根據該第二運動軌跡運動而交會時之一交會座標；及該軌跡計算單元，耦接該交會點計算單元，用以根據該第一運動軌跡、該第二運動軌跡及該交會座標，計算該顯示物件與該回應物件交會後之一反應運動軌跡；及一繪圖單元，耦接該軌跡產生單元、該軌跡計算單元及該顯示裝置，根據該第一運動軌跡繪製該顯示物件的立體影像，以及繪製該顯示物件對應於該反應運動軌跡之立體影像，並分別輸出所繪製的立體影像到該顯示裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的互動式裝置，其中，該交會點計算單元更根據該回應物件的運動距離及運動時間，以及該回應物件之質量，計算該回應物件與該顯示物件接觸時的一回應力道。
3. 如申請專利範圍第2項所述的互動式裝置，其中，該交會點計算單元根據影像擷取模組所擷取的該等影像中，該回應物件運動到與該顯示物件交會的位移變化而計算出該運動距離，並根據該運動距離、該回應物件的運動時間計算該回應物件的加速度，以及根據該回應物件之質量及加速度計算該回應力道。
4. 如申請專利範圍第2項所述的互動式裝置，其中，該反應運動軌跡包括該顯示物件的一反應距離及一反應速度，其中，該軌跡計算單元根據該回應力道、該顯示物件的質量及該顯示物件依據該第一運動軌跡運動時的運動速度，計算出該反應速度，以及根據該反應速度及一反應時間計算出該反應距離。
5. 如申請專利範圍第4項所述的互動式裝置，其中，該反應運動軌跡包括該顯示物件的一反射角度，該軌跡計算單元根據該回應物件與該顯示物件交會時，該回應物件形成的一接觸平面，以及該顯示物件到達該接觸平面的一入射角度，計算出該反射角度。
6. 如申請專利範圍第2項所述的互動式裝置，更包括：一訊號傳輸單元，耦接該交會點計算單元，用以輸出該回應力道所轉換的一回饋信號到該回應物件，藉以使該回應物件之一回饋單元根據該回饋信號產生相對應於該回應力道的振動。
7. 如申請專利範圍第6項所述的互動式裝置，其中，該回饋單元為一振動產生單元、一音效單元或一發光單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述的互動式裝置，更包括：一訊號傳輸單元，耦接該繪圖單元，用以傳輸該繪圖單元所繪製的該顯示物件的立體影像的影像訊號到該顯示裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述的互動式裝置，更包括：一位置辨識單元，耦接於該影像擷取模組及該交會點計算單元，該位置辨識單元接收該影像擷取模組所擷取的影像，以辨識該使用者的一定位位置，並傳送該定位位置到該交會點計算單元，以供該交會點計算單元根據該定位位置獲得相對應的一座標對應關係，以計算該第一運動軌跡及該第二運動軌跡的該交會點。
10. 如申請專利範圍第9項所述的互動式裝置，更包括：一校正模組，包括：一物件座標輸出單元，耦接於該顯示裝置，控制該繪圖單元根據一物件座標繪製該顯示物件之立體影像並顯示於該顯示裝置，該物件座標係該顯示物件相對於該顯示裝置之一顯示平面的三維座標；一回應座標計算單元，耦接於該影像擷取模組，根據該影像擷取模組所擷取到該回應物件之複數影像，計算該回應物件之一回應座標，該回應座標係該回應物件相對於該影像擷取模組之一擷取平面的三維座標；及一座標對應單元，耦接該物件座標輸出單元及該回應座標計算單元，並根據該回應物件與該顯示物件接觸時的該物件座標及該回應座標，計算該顯示平面與該擷取平面的該座標對應關係。
11. 如申請專利範圍第10項所述的互動式裝置，其中，該交會點計算單元根據該座標對應關係、該第一運動軌跡及該第二運動軌跡，以計算該顯示物件與該回應物件的交會座標。
12. 如申請專利範圍第9項所述的互動式裝置，其中，位置辨識單元更耦接於該座標對應單元，並傳送該定位位置到該座標對應單元，以供該座標對應單元對應該定位位置與所計算出來的該座標對應關係。
13. 如申請專利範圍第9項所述的互動式裝置，更包括：一連接單元，耦接該校正模組及該處理模組，並用以連接另一互動式裝置。
14. 一種互動式裝置的運作方法，該互動式裝置包括一處理模組、一影像擷取模組及一繪圖單元，該方法包括：控制該繪圖單元依據一第一運動軌跡，繪製一顯示物件的多個立體影像，並輸出到一顯示裝置；從不同視角連續擷取一回應物件朝向該顯示物件運動時的多個影像；根據該回應物件的多個影像計算該回應物件朝向該顯示物件運動的一第二運動軌跡；判斷該顯示物件根據該第一運動軌跡運動與該回應物件根據該第二運動軌跡運動時是否交會；當判斷該顯示物件及該回應物件會交會時，計算該顯示物件的一反應運動軌跡，並由該繪圖單元根據該反應運動軌跡繪製及輸出該顯示物件的多個立體影像。
15. 如申請專利範圍第14項所述的互動式裝置的運作方法，其中更包括：當判斷該顯示物件及該回應物件不交會時，產生一未交會通知並輸出到該顯示裝置。
16. 如申請專利範圍第14項所述的互動式裝置的運作方法，其中，判斷該顯示物件與該回應物件運動時是否交會之步驟前更包括：擷取及辨識對應於該回應物件的一使用者的一定位位置；及取得對應於該定位位置的一座標對應關係；其中，該處理模組根據該座標對應關係、該第一運動軌跡及該第二運動軌跡計算該顯示物件與該回應物件是否交會。
17. 如申請專利範圍第16項所述的互動式裝置的運作方法，其中，計算該反應運動軌跡的步驟中包括：根據該座標對應關係計算該顯示物件及該回應物件交會時的一交會座標；及根據該交會座標、該第一運動軌跡及該第二運動軌跡計算該反應運動軌跡。
18. 如申請專利範圍第17項所述的互動式裝置的運作方法，其中更包括：根據對應於該顯示裝置之一顯示平面的一物件座標，控制該顯示裝置顯示該顯示物件的立體影像；從不同視角擷取該回應物件與該顯示物件交會時的影像；根據該回應物件在不同視角的影像中的位置計算出該回應物件對應於該影像擷取裝置的一擷取平面的一回應座標；及根據該物件座標及該回應座標計算出該顯示平面與該擷取平面的該座標對應關係。
19. 如申請專利範圍第18項所述的互動式裝置的運作方法，其中，計算該座標對應關係的步驟前，包括：擷取對應於該回應物件的該使用者之該定位位置，將該座標對應關係對應到該定位位置；及記錄相對應的該定位位置及該座標對應關係於一記憶單元。
20. 如申請專利範圍第14項所述的互動式裝置的運作方法，其中，當判斷該顯示物件及該回應物件會交會時，更包括：計算該回應物件的一回應力道；及根據該回應物件的回應力道發出一回饋信號到該回應物件，藉以使該回應物件之一回饋單元根據該回饋信號產生相對應於該回應力道的振動、聲音或光源。