TWI465970B - Point to position recognition device and its identification method - Google Patents

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TWI465970B TW100134876A TW100134876A TWI465970B TW I465970 B TWI465970 B TW I465970B TW 100134876 A TW100134876 A TW 100134876A TW 100134876 A TW100134876 A TW 100134876A TW I465970 B TWI465970 B TW I465970B
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指向位置辨識裝置及其辨識方法
本發明係與位置辨識有關,更詳而言之是指一種指向位置辨識裝置及其辨識方法。
隨著遊戲科技的進步,指向位置辨識之技術與裝置逐漸普及應用於遊戲機台之設計上,藉以使得遊戲者在射擊類或其他擬真型遊戲能更加具有身歷其境之遊戲感。
請參閱圖1,習用之指向位置辨識裝置包含有一屏幕30、一光點產生器32、一影像擷取裝置34以及一處理器36。該光點產生器32用以在該屏幕30上產生一光點。該影像擷取裝置34用以擷取該光點以形成影像後輸出。該處理器36用以接收該影像擷取裝置34輸出之影像,並利用影像推算出該光點之位置。而上述之指向位置辨識裝置於裝設時,須先利用該光點產生器32於該屏幕30上的各個預定位置處產生一基準光點,並利用該影像擷取裝置34擷取後儲存於處理器36中,藉以做為後續使用指向位置辨識裝置時,該處理器36推算光點位置的基準。
然而,該光點產生器32通常係產生紅外線(Infrared rays,IR)光點於該屏幕30上,藉以避免光點影響遊戲之畫面,此將使得上述之指向位置辨識裝置於裝設或校正時,架設者通常須多使用一台紅外線攝影機來判讀基準光點是否位於該屏幕30上之預定位置處,進而造成裝設與校正之困難度提升。
另外,裝設或校正完畢後,若上述之指向位置辨識裝置受到輕微撞擊或震動時,則容易導致該處理器36中儲存之基準光點位置與實際位置有所差異,將會造成該處理器32在推算光點位置時將會有所偏差,而須重新進行校正,進而造成諸多之麻煩與不便。
再者,上述之指向位置辨識裝置大多設計僅能使用單一該光點產生器32,以避免於該屏幕30上產生過多光點,而造成光點位置判讀錯誤,進而使得裝設該指向位置辨識裝置之遊戲機台僅能單人進行遊戲,而無法多個遊戲者同時遊戲,此將容易導致遊戲者使用一段時間後逐漸喪失新鮮感,進而造成遊戲機台之耐完度下降。是以,綜合以上所述可得知,習用之指向位置辨識裝置仍未臻完善,且尚有待改進之處。
有鑑於此,本發明之主要目的在於提供一種指向位置辨識裝置及其辨識方法,不僅裝設與校正方便,且可辨識多人指向之位置。
緣以達成上述目的,本發明所提供之指向位置辨識裝置包含有至少一屏幕、至少兩個發光體、至少一光點產生器、至少一影像擷取裝置以及一處理器;該等發光體設於該屏幕上,且相間隔有一定距離;該光點產生器,用以於該屏幕上產生至少一光點,且該光點以一預定頻率閃爍;該影像擷取裝置具有一鏡頭,且該鏡頭朝向該屏幕;該影像擷取裝置用以擷取該等發光體的光源及該光點並形成影像後輸出;該處理器與該影像擷取裝置電性連接,用以接收該影像擷取裝置輸出之影像,並透過該影像中該等發光體與該光點之距離推算出該光點之位置。
依據上述構思,該指向位置辨識裝置包含有兩個該光點產生器,分別為一第一光點產生器以及一第二光點產生器,用以分別於該屏幕上產生一第一光點以及一第二光點,且該第一光點與該第二光點交錯閃爍。
依據上述構思,該光點係依據該影像擷取裝置之垂直掃描頻率(Vertical scanning frequency,VSF)作預定時間間隔之閃爍。
依據上述構思,該指向位置辨識裝置包含有四個該發光體,且該四發光體分別設置於該屏幕之各端角。
依據上述構思,該指向位置辨識裝置包含有複數個屏幕,該等屏幕相互連接,且各二該屏幕間設有至少一個該發光體。
依據上述構思,該影像擷取裝置係設置於一機體上,且該處理器設於該機體中。
依據上述構思,該指向位置辨識裝置包含有二個該影像擷取裝置,分別為一第一影像擷取裝置以及一第二影像擷取裝置,該第一影像擷取裝置係設置於一機體上,且該機體中設有該處理器;該第二影像擷取裝置係設置於該光點產生器上。
另外,依據上述構思,本發明更提供有一種指向位置辨識方法包含有下列步驟:
A. 於該屏幕上至少兩個固定位置處分別設置一發光體,且該等固定位置相間隔一預定距離;
B. 於該屏幕上產生至少一以預定頻率閃爍之光點;
C. 擷取具有該等發光體及該光點之影像;
D. 依據該影像中該等光源與該光點之距離,計算出該光點之位置。
依據上述構思,於步驟A中,係於該屏幕之四個端角分別設置一該發光體。
依據上述構思,於步驟B中,係於該屏幕上產生兩個光點,分別為一第一光點以及一第二光點,且該第一光點與該第二光點交錯閃爍。
依據上述構思,於步驟C中,係以預定之垂直掃描頻率(Vertical scanning frequency,VSF)擷取具有該等發光體及該光點之影像;另外,於步驟B中,該光點係依據該垂直掃描頻率作預定時間間隔之閃爍。
依據上述構思,於步驟D中,若影像中之光點未依預定頻率進行閃爍時,則不計算該光點之位置。
藉此,透過上述該指向位置辨識裝置及其辨識方法之設計,不僅能使得該指向位置辨識裝置裝設與校正方便,且亦可可辨識多人指向之位置,更可有效避免計算到雜訊位置之情形。
為能更清楚地說明本發明,茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。
請參閱圖2,本發明較佳實施例之指向位置辨識裝置包含有一屏幕10、一與該屏幕10間相間隔約1~2公尺之機體12、數個發光體14、一光點產生器16、一設於該機體12上之影像擷取裝置18,且該影像擷取裝置18具有一朝向該屏幕10之鏡頭181、以及一設於該機體12中且與該影像擷取裝置18電性連接之處理器20。藉此,透過上述該指向位置辨識裝置之架構並配合以下之指向位置辨識方法來達到位置辨識之目的,該方法包含有下列步驟:
A. 於該屏幕10上至少兩個固定位置處分別設置一該發光體14,且該等固定位置相間隔一預定距離;於本實施例中,係於該屏幕10之各端角分別設置有一該發光體14(如圖3),且各該發光體14為一紅外線發光二極體(Infrared rays Light-emitting diode,IR LED),但不以此為限,亦可依需求改用其它發光體代替。
B. 利用該光點產生器16於該屏幕10上產生以預定頻率閃爍之光點P;於本實施例中,該光點產生器16係於該屏幕10上產生之該光點P為一紅外線光點,但不以此為限,亦可依需求改用其它形式之光點代替。
C. 利用該影像擷取裝置18透過其鏡頭181擷取該等發光體14的光源及該光點P並形成影像後輸出。於本實施例中,該影像擷取裝置18係選用互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS),但不以此為限,亦可選用電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或是其他可行之影像擷取裝置。另外,該影像擷取裝置18之鏡頭181上設置有一紅外線濾光鏡(Infrared rays Filter,IR Filter)182,藉以透過濾除紅外線以外光線的方式擷取具有該等紅外線發光二極體之光源以及該紅外線光點之影像。再者,於本實施例中,該影像擷取裝置18之垂直掃描頻率(Vertical scanning frequency,VSF)為240赫茲,但不以此為限,亦可依需求改為120赫茲或其他之頻率。
D. 該處理器20接收該影像擷取裝置18輸出之影像後,則依據影像中該等光源14與該光點P之距離,計算出該光點P之位置(如圖4)。
值得一提的是,上述步驟B中,該光點產生器16產生之光點P係依據步驟C中該影像擷取裝置18之垂直掃描頻率,作預定時間間隔之閃爍,於本實施例中,該光點P係每兩次垂直掃描閃爍一次,但不以此為限,亦可依據其他頻率或規律閃爍。而透過將該光點P依該預定頻率閃爍之設計,將可使得該處理器20更能依據該預定頻率精準地辨識出影像中該光點P,並可將其他可能在遊戲環境中出現干擾辨識該光點P之雜訊濾除,亦即,若測得影像中之光點並未依預定頻率進行閃爍之作動,例如持續發亮並未進行閃爍,則代表此光點非為該處理器所需之正確光點,可進而將其排除,進而可避免因擷取到錯誤光源而造成錯誤判讀作動之情況產生,而使得該處理器在計算該光點P之位置時能更為精準。
再者,除如上述使用單一光點產生器16之設計外,該指向位置辨識裝置更可包含有兩台以上之光點產生器16,且可有效地辨識出該等光點產生器產生之光點的位置。舉例而言,請參閱圖5及圖6,當指向位置辨識裝置具有一第一光點產生器以及一第二光點產生器,而分別於該屏幕上產生一第一光點P1以及一第二光點P2時,將控制該第一光點P1與該第二光點P2交錯閃爍,換言之,在同一時間點上,該屏幕10上僅產生該第一光點P2與該第二光點P2其中之一者。藉此,將使得該影像擷取裝置18擷取之各個影像中,僅具有該第一光點P1(如圖5)或僅具有該第二光點P2(如圖6),以透過交錯閃爍之方式,使該處理器20可有效且精準地計算出該第一光點P1與該第二光點P2之位置。
值得一提的是,習用影像擷取裝置之垂直掃描頻率大多為60赫茲而已,而較習用不同之處在於,本發明之影像擷取裝置18則是使用120赫茲或240赫茲或其他高倍率垂直掃描頻率,其目的在於辨識兩個或兩個以上的光點時,透過控制該等光點依垂直掃描頻率間的預定間隔交錯閃爍之辨識方式,仍可使得各個光點具有60赫茲以上的被辨識頻率,使得各光點可精準地被辨識及計算出其所在位置,而不易有計算失誤或是飄移之情形產生。
除如上述使用單一影像擷取裝置18外,該指向位置辨識裝置更可包含有兩台以上之影像擷取裝置,藉以可更有效地辨識出該光點產生器16產生之光點的位置。請參閱圖7,當指向位置辨識裝置具有一第一影像擷取裝置183以及一第二影像擷取裝置184時,該第一影像擷取裝置183同樣如前述設置於機體12上,而該第二影像擷取裝置184則設置於該光點產生器16上,藉以透過上述設計達到多重攝影,使得該處理器20在計算光點之位置能更為精準與確實。
另外,除使用單一屏幕10外,請參閱圖8,本發明之指向位置辨識裝置更可使用複數個屏幕10相互連接,且各二該屏幕10間設有至少一個該發光體14,藉以達到大幅提升該指向位置辨識裝置辨識範圍之目的。
再者,透過上述設計,該指向位置辨識裝置於裝設時,僅需將該機體12移動至預定位置上,使得該機體12上影像擷取裝置18可擷取到該等發光體14之光源影像,即可達到計算光點位置之目的。而當指向位置辨識裝置裝設完畢後,即使受到撞擊或震動後,仍是以屏幕10上之該等發光體14做為判斷光點位置之基準,使得該處理器20在計算光點位置時不會有誤差之情形產生,進而使得該指向位置辨識裝置不須時常進行校正,進而使得該指向位置便式裝置在裝設與校正上能更為簡單與方便。
是以,綜合以上所述可得知,本發明之指向位置辨識裝置不僅裝設與校正簡單方便,且亦可辨識多個指向位置,更可有效地避免雜訊干擾計算光點位置之情形。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已,舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及方法變化,理應包含在本發明之專利範圍內。
10...屏幕
12...機體
14...發光體
16...光點產生器
18...影像擷取裝置
181...鏡頭
182...紅外線濾光鏡
183...第一影像擷取裝置
184...第二影像擷取裝置
20...處理器
P...光點
P1...第一光點
P2...第二光點
D...距離
圖1為習用指向位置辨識裝置之結構圖。
圖2為本發明指向位置辨識裝置之結構圖。
圖3為本發明屏幕與發光體之正視圖。
圖4揭示透過四個發光體來推算出光點之位置。
圖5揭示第一光點產生時,第二光點熄滅。
圖6揭示第二光點產生時,第一光點熄滅。
圖7揭示可多裝設影像擷取裝置於光點產生器上。
圖8揭示可利用拼接屏幕來提升可辨識之範圍。
10...屏幕
12...機體
14...發光體
16...光點產生器
18...影像擷取裝置
181...鏡頭
182...紅外線濾光鏡
20...處理器
P...光點

Claims (21)

  1. 一種指向位置辨識裝置,包含:至少一屏幕;至少二個發光體,設於該屏幕上,且相間隔有一定距離;二光點產生器,分別為一第一光點產生器以及一第二光點產生器,用以分別於該屏幕上產生一第一光點以及一第二光點,且該第一光點與該第二光點以一預定頻率交錯閃爍;至少一影像擷取裝置,具有一鏡頭,且該鏡頭朝向該屏幕;該影像擷取裝置用以擷取該等發光體的光源及該光點並形成影像後輸出;以及一處理器,與該影像擷取裝置電性連接,用以接收該影像擷取裝置輸出之影像,並透過該影像中該等發光體與該光點之距離推算出該光點之位置。
  2. 一種指向位置辨識裝置,包含:複數屏幕,且該等屏幕相互連接;至少二個發光體,分別設於各二該屏幕間,且相間隔有一定距離;至少一光點產生器,用以於該屏幕上產生至少一光點,且該光點以一預定頻率閃爍;至少一影像擷取裝置,具有一鏡頭,且該鏡頭朝向該屏幕;該影像擷取裝置用以擷取該等發光體的光源及該光點並形成影像後輸出;以及 一處理器,與該影像擷取裝置電性連接,用以接收該影像擷取裝置輸出之影像,並透過該影像中該等發光體與該光點之距離推算出該光點之位置。
  3. 一種指向位置辨識裝置,包含:至少一屏幕;至少二個發光體,分別設於各二該屏幕間,且相間隔有一定距離;至少一光點產生器,用以於該屏幕上產生至少一光點,且該光點以一預定頻率閃爍;二影像擷取裝置,分別為一第一影像擷取裝置以及一第二影像擷取裝置,且各具有一鏡頭,而各該鏡頭朝向該屏幕,且該二影像擷取裝置分別用以擷取該等發光體的光源及該光點並形成影像後輸出;另外,該第一影像擷取裝置係設置於一機體上,而該第二影像擷取裝置係設置於該光點產生器上;一處理器,設於該機體中,與該二影像擷取裝置電性連接,用以接收該二影像擷取裝置輸出之影像,並透過該等影像中該等發光體與該光點之距離推算出該光點之位置。
  4. 2或3所述之指向辨識裝置,其中,該或該等光點係依據該影像擷取裝置之垂直掃描頻率(Vertical scanning frequency,VSF)作預定時間間隔之閃爍。
  5. 如請求項4所述之指向辨識裝置,其中,該或該等光點係每兩次垂直掃描閃爍一次。
  6. 如請求項4所述之指向辨識裝置,其中,該影像擷取裝置之垂直掃描頻率為120赫茲或240赫茲。
  7. 如請求項1或3所述之指向辨識裝置,其中該至少二個發光體之數量為四,且該四發光體分別設置於該屏幕之各端角。
  8. 2或3所述之指向辨識裝置,其中,該等發光體分別為一紅外線發光二極體(Infrared rays Light-emitting diode,IR LED),且該或該等影像擷取裝置上設置有一紅外線濾光鏡(Infrared rays Filter,IR Filter)。
  9. 2或3所述之指向辨識裝置,其中,該或該等光點產生器係於該屏幕上產生之該光點為一紅外線(Infrared rays,IR)光點,且該或該等影像擷取裝置上設置有一紅外線濾光鏡(Infrared rays Filter,IR Filter)。
  10. 2或3所述之指向辨識裝置,其中,該或該等影像擷取裝置係選用電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)與互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)其中之一者。
  11. 如請求項1或2所述之指向辨識裝置,其中,該影像擷取裝置係設置於一機體上,且該處理器設於該機體中。
  12. 一種指向位置辨識方法,包含有下列步驟:A.於一屏幕上至少兩個固定位置處分別設置一發光體,且該等固定位置相間隔一預定距離; B.於該屏幕上產生兩個光點,分別為一第一光點以及一第二光點,且該第一光點與該第二光點以預定頻率交錯閃爍;C.擷取具有該等發光體及該光點之影像;D.依據該影像中該等光源與該光點之距離,計算出該光點之位置。
  13. 如請求項12所述之指向辨識方法,其中,於步驟A中,係於該屏幕之四個端角分別設置一該發光體。
  14. 如請求項13所述之指向辨識方法,其中,於步驟C中,係以預定之垂直掃描頻率(Vertical scanning frequency,VSF)擷取具有該等發光體及該光點之影像;另外,於步驟B中,該光點係依據該垂直掃描頻率作的預定時間間隔之閃爍。
  15. 如請求項14所述之指向辨識方法,其中,於步驟B中,該光點係每兩次垂直掃描閃爍一次。
  16. 如請求項14所述之指向辨識方法,其中,該垂直掃描頻率為120赫茲或240赫茲。
  17. 如請求項12所述之指向辨識方法,其中,於步驟D中,若影像中之光點未依預定頻率進行閃爍時,則不計算該光點之位置。
  18. 如請求項12所述之指向辨識方法,其中,所述之該發光體為一紅外線發光二極體(Infrared rays Light-emitting diode,IR LED)。
  19. 如請求項18所述之指向辨識方法,其中,於步驟C中,係以濾除紅外線以外光線的方式擷取具有該等發光體之影像。
  20. 如請求項12所述之指向辨識方法,其中,所述之該光點為一紅外線(Infrared rays,IR)光點。
  21. 如請求項20所述之指向辨識方法,其中,於步驟C中,係以濾除紅外線以外光線的方式擷取具有該光點之影像。
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