TWI473049B - 擬真場景之視覺與動作模擬系統 - Google Patents

Description

擬真場景之視覺與動作模擬系統

本發明係關於一種視覺與動作模擬系統，特別是指一種可模擬真實場景之視覺與動作模擬系統，本發明結合一縮小尺寸可遙控模型及場地，將縮小尺寸模型之影像與動作，利用無線方式傳送到擬真場景操作平台。擬真操作平台將可遙控模型所在之場景，以一擬真比例值呈現在其顯示器上來模擬真實的視覺與動作。

在真實場景的各項戶外活動時，都是參與者在戶外指定的場地中進行活動，其活動的場地需求通常都較大。例如，在F1賽車的競賽場地都非常大，且賽車成本極大，其危險性也非常大。

而電腦科技的發展，使得業者研發出具有競賽模擬功能的程式，使遊戲者可以僅由電腦系統及螢幕即可模擬出擬真的視覺與動作功能。此種產品雖然可簡化場地之需求及危險性，但卻僅能發揮擬真的功能，畢竟與真實場景的視覺與動作仍有差異。故對於有些人而言，其真實度不足。

例如電腦賽車電動遊戲，擦撞到前面車輛反彈情形是由程式模擬，但本發明的系統是將兩輛實體無線遙控車在真實場景、會因兩輛車的車速、重量、擦撞的角度不同而其結果有所差異。其擦撞的情形分別由兩輛實體無線遙控車所配置的視覺與動作感測裝置，分別以無線傳輸到各自的擬真操作平台，來反應及呈現其相對高速或劇烈相對擦撞動作的感覺。借由各自的擬真操作平台所呈現在操作者的撞擊力道，也可以視操作者的好惡與需求分別來設定與調整。

另一方面，遙控玩具已非常普及化尤其是遙控車，然而目前其速度逐漸往高速發展，來達到真實的速度感與操作感。相對其場地的需求也大，容易超出無線遙控的範圍，並且其機械耗損與成本相當大。

緣此，本發明的之一目的是提供一種擬真場景之視覺與動作模擬系統，本發明可以將縮小模型內操作之場景及視野呈現出來，其呈現方式是將其影像或動作回饋到擬真操作平台，來模擬其相對高速或劇烈動作的感覺。

本發明實施方式係由一可遙控模型及一擬真場景操作平台組成一擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該可遙控模型配置有至少一影像擷取裝置及運動信號感測器。操作者藉由操作一模型遙控單元而驅動該可遙控模型在一預設的實境區域中，依預定的速度、方向移動，並由該影像擷取裝置擷取該可遙控模型在該實境區域移動時的週遭影像。擬真場景操作平台藉由無線方式接收該影像與該運動資訊後，以一擬真比例值產生一擬真輸出影像，再由一顯示器顯示該擬真輸出影像。

例如，該預設的實境區域若為實體的二十分之一，意謂，實境區域內的路標、道路分格線、路燈、車輛、建築物皆實體的二十分之一，所以預設的實境區域面積為實體的四百分之一，大大減少場地面積的需求，同時無線傳輸功率需求也降低為原本的四百分之一(約與距離平方成反比)。相對地，若適當搭配遙控模型的影像擷取裝置之鏡頭設定與擬真場景操作平台的設定，遙控模型真實的速度或起伏會因為相對於預設實境區域內的縮小實體，呈現於操作者的顯示器上，視覺可感覺到速度或起伏放大為二十倍。所以，本發明可以同時解決場地與無線遙控的範圍的需求，以及降低遙控模型的機械耗損與成本。

本發明較佳實施例中，擬真場景操作平台可為一掌上型 擬真場景操作平台或是一平台型擬真場景操作平台。再者，安裝在可遙控模型之該影像擷取裝置更可包括至少一前方影像擷取單元，用以擷取該可遙控模型之前方影像；至少一後方影像擷取單元，設置在該可遙控模型之後方，用以擷取該可遙控模型之後方影像；至少一左側影像擷取單元，設置在該可遙控模型之一左側方，用以擷取該可遙控模型之左側方影像；至少一右側影像擷取單元，設置在該可遙控模型之一右側方，用以擷取該可遙控模型之右側方影像，而這些不同位置之影像可更進一步顯示於顯示器。

例如，本發明的平台型擬真汽車操作平台，搭配預設的縮小汽車教練場或路考場景，新手可以藉由本發明達到駕車訓的目標，真實感受操作縮小遙控車時，其煞車是否超線，路邊停車是否碰撞到前後車或分格島等真實情形。若模擬越野車的顛簸，則可將接收的顛簸運動資訊在擬真汽車操作平台呈現出，也就是，類似目前流行的4D電影院。其主要差異是，電影或電腦遊戲的反應結果皆預設，但本發明是將遙控實體在預設的實境區域的真實情形，以預定比例動作反應與影像呈現於操作者。目前3D列印可以容易印出縮小實體，所以本發明的預設的實境區域可以容易達到縮小及擬真的效果。本發明的預設的實境區域也可利用水族箱或池塘，達到船、軍艦、潛水艇、魚蝦類、水裡動物等的擬真場景之視覺與動作模擬系統。

本發明所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

1、1a‧‧‧可遙控模型

11‧‧‧模型驅動機構

12‧‧‧影像擷取裝置

121‧‧‧前方影像擷取單元

122‧‧‧後方影像擷取單元

123‧‧‧左側影像擷取單元

124‧‧‧右側影像擷取單元

13‧‧‧運動信號感測器

14‧‧‧第一微控單元

15‧‧‧遙控信號接收器

16‧‧‧無線發射器

17‧‧‧影像擷取調整單元

2、2a‧‧‧擬真場景操作平台

21‧‧‧無線接收器

22‧‧‧第二微控單元

23‧‧‧擬真比例值儲存單元

24‧‧‧顯示器

25‧‧‧擬真比例值設定單元

26‧‧‧擬真平台驅動機構

3、3a‧‧‧模型遙控單元

4‧‧‧實境區域

s1、s1a‧‧‧遙控信號

s2‧‧‧影像

s2a‧‧‧擬真輸出影像

s3‧‧‧運動資訊

s4‧‧‧擬真比例值

s5‧‧‧驅動信號

第1圖為本發明擬真場景之視覺與動作模擬系統之示意圖。

第2圖顯示本發明較佳實施例可遙控模型之電路方塊圖。

第3圖顯示本發明擬真場景操作平台之電路方塊圖。

第4圖顯示本發明擬真場景操作平台係製成為一平台型擬真場景操作 平台之示意圖。

第5圖顯示本發明擬真場景操作平台係製成為一掌上型擬真場景操作平台之示意圖。

第6圖顯示第2圖可遙控模型中之影像擷取裝置可包括有至少一前方影像擷取單元、一後方影像擷取單元、一左側影像擷取單元及一右側影像擷取單元之示意圖。

第1圖為本發明擬真場景之視覺與動作模擬系統之示意圖。本發明包括至少一可遙控模型1、1a及至少一擬真場景操作平台2、2a，操作者藉由操作一模型遙控單元3、3a所產生的遙控信號s1、s1a可驅動該可遙控模型1、1a在一預設的實境區域4中，依預定的速度、方向移動。在該可遙控模型1在實境區域4中移動時，可由該可遙控模型1、1a所配置之影像擷取裝置擷取可遙控模型1、1a在該實境區域4移動時的週遭影像s2及運動信號感測器所感測到的運動資訊s3，再將該影像s2及運動資訊s3以無線方式傳送至擬真場景操作平台2、2a，最後由擬真場景操作平台2、2a以一擬真比例值顯示一擬真輸出影像於一顯示器。

以其中一可遙控模型1與擬真場景操作平台2為例，該預設的實境區域4中所設置的路標、道路分格線、路燈、車輛、建築物與實體的擬真比例值，若與擬真場景操作平台2之擬真比例值相同為最佳。其擬真比例值的設定，可以考慮該可遙控模型1汽車與真實汽車的比例相同為佳。若該可遙控模型1是螞蟻模型較真實螞蟻大時，該預設的實境區域4中所設置的樹、草實體等若較真的樹、草大為佳。

若擬真場景操作平台有兩組以上，配置於相同預設實境區域達到真實互動的場景，則該預設的實境區域4中所設置的實體的擬真比例值，需與擬真場景操作平台2之擬真比例值相同為最佳，因 為甲方的可遙控模型1會被乙方的可遙控模型1a所配置之影像擷取裝置擷取入鏡，所以其比例擬真值需要同時考慮。

第2圖顯示本發明一較佳實施例可遙控模型1之電路方塊圖。可遙控模型1中配置有一模型驅動機構11，例如其可包括有一連結於可遙控模型1之輪子的馬達及齒輪組。至少一影像擷取裝置12及至少一運動信號感測器13連接於一第一微控單元14。影像擷取裝置12裝設在該可遙控模型1之一選定位置(例如前方)，用以擷取該可遙控模型在該實境區域移動時的預定方向的週遭影像s2。

運動信號感測器13可用以感測該可遙控模型1在該實境區域4移動時的各項運動資訊，例如移動速度、轉速，並產生運動資訊s3。

一遙控信號接收器15連接於第一微控單元14。一操作者可經由操作模型遙控單元3下，而由模型遙控單元3產生遙控信號s1控制該模型驅動機構11，進而驅動該可遙控模型1在實境區域4中，依預定的速度、方向移動。

一無線發射器16連接於該第一微控單元14，用以將該影像擷取裝置12所擷取之影像s2以及該運動信號感測器13所產生之該運動狀態信號s3以無線方式傳送出。

可遙控模型1中可更包括一影像擷取調整單元17，連接於該影像擷取裝置12，用以調整該影像擷取裝置12的影像擷取參數(例如影像大小)。

參閱第3圖所示，其顯示本發明擬真場景操作平台2之電路方塊圖。擬真場景操作平台2包括一無線接收器21、一第二微控單元22、一擬真比例值儲存單元23、一顯示器24。無線接收器21連接於該第二微控單元22，用以接收該可遙控模型1之無線發射器16所傳送之影像s2及運動資訊s3。

擬真比例值儲存單元23亦連接於該第二微控單元22。 擬真比例值儲存單元23中儲存至少有一擬真比例值，可提供一大於、等於或小於之一的擬真比例值s4予該第二微控單元22，再由該第二微控單元22將該影像s2依據該擬真比例值s4，而產生一擬真輸出影像s2a，並藉由顯示器24顯示該擬真輸出影像s2a。當然在實際應用時，亦可以將該第二微控單元22經由無線接收器21所接收之影像s2直接顯示於顯示器24。

擬真場景操作平台2中亦可包括有一擬真比例值設定單元25，可供使用者依據喜好的實體擬真比例(例如大於、等於或小於)，而設定一選定的擬真比例值提供給第二微控單元22。

本發明中的擬真場景操作平台2在實際應用時，可製成為一平台型擬真場景操作平台(如第4圖所示)，亦可製成一掌上型擬真場景操作平台(如第5圖所示)。

擬真場景操作平台2中亦可包括一擬真平台驅動機構26，連接於該第二微控單元22，用以產生一驅動信號s5至該擬真場景操作平台2。例如若模擬越野車的顛簸，將可遙控模型1實體在預設的實境區域4的真實顛簸之運動資訊s3，以預定比例反應與呈現於操作者，也就是可藉由第4圖的駕駛座椅及方向盤振動所配置之驅動元件(例如馬達或氣壓缸、油壓缸)來呈現，或藉由第5圖之掌上型擬真場景操作平台2之振動來呈現，如目前流行的4D電影院。

此外，第2圖中所顯示之本發明可遙控模型1之電路方塊圖中，影像擷取裝置12除了可為單一個影像擷取單元之外，亦可包括有複數個影像擷取單元(參閱第6所示)，例如其可包括有至少一前方影像擷取單元121、至少一後方影像擷取單元122、至少一左側影像擷取單元123、至少一右側影像擷取單元124，以分別將可遙控模型1在實境區域4移動時的前方影像、後方影像、左側方影像、右側方影像予以擷取並進一步顯示於顯示器24。

以上所舉實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本 發明之範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下而完成的等效修飾或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。

1、1a‧‧‧可遙控模型

2‧‧‧擬真場景操作平台

3、3a‧‧‧模型遙控單元

4‧‧‧實境區域

s1、s1a‧‧‧遙控信號

s2‧‧‧影像

s3‧‧‧運動資訊

Claims (7)

1. 一種擬真場景之視覺與動作模擬系統，包括：至少一可遙控模型，包括；一模型驅動機構；至少一模型遙控單元，在操作者的操作下，可產生一遙控信號控制該模型驅動機構，進而驅動該可遙控模型在一預設的實境區域中，依預定的速度、方向移動；一第一微控單元；至少一影像擷取裝置，裝設在該可遙控模型並電連接於該第一微控單元，用以擷取該可遙控模型在該實境區域移動時的週遭影像；至少一運動信號感測器，電連接於該第一微控單元，用以感測該可遙控模型在該實境區域移動時的至少一運動資訊，並產生一運動資訊至該第一微控單元；一無線發射器，連接於該第一微控單元，用以將該影像擷取裝置所擷取之該影像以及該運動信號感測器所產生之該運動資訊以無線方式傳送出；至少一擬真場景操作平台，包括：一第二微控單元；一無線接收器，連接於該第二微控單元，用以接收該可遙控模型之該無線發射器所傳送之該影像以及該運動資訊；一擬真比例值設定單元，連接於該第二微控單元，供設定一選定的擬真比例值提供給該第二微控單元；一擬真比例值儲存單元，提供該擬真比例值予該第二微控單元，再由該第二微控單元將該影像，依據該擬真比例值，而產生一擬真輸出影像； 一顯示器，連接於該第二微控單元，用以顯示該擬真輸出影像模擬真實的視覺與動作。
2. 如申請專利範圍中第1項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該擬真場景操作平台為一平台型擬真場景操作平台、掌上型擬真場景操作平台之一。
3. 如申請專利範圍中第1項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該可遙控模型之該影像擷取裝置包括：至少一前方影像擷取單元，設置在該可遙控模型，用以擷取該可遙控模型之前方影像；至少一後方影像擷取單元，設置在該可遙控模型，用以擷取該可遙控模型之後方影像；其中該前方影像及該後方影像更進一步顯示於該顯示器。
4. 如申請專利範圍中第3項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該可遙控模型之該影像擷取裝置更包括：至少一左側影像擷取單元，設置在該可遙控模型，用以擷取該可遙控模型之左側方影像；至少一右側影像擷取單元，設置在該可遙控模型，用以擷取該可遙控模型之右側方影像；其中該左側方影像及右側方影像更進一步顯示於該顯示器。
5. 如申請專利範圍中第1項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，更包括一影像擷取調整單元，連接於該影像擷取裝置，用以調整該影像擷取裝置。
6. 如申請專利範圍中第1項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該影像擷取裝置係一立體影像擷取裝置。
7. 如申請專利範圍中第1項所述之擬真場景之視覺與動作模擬系統，其中該擬真場景操作平台更包括：一擬真平台驅動機構，連接於該第二微控單元，用以產生一驅動信 號至該擬真場景操作平台。