TWI631975B - 團隊運動虛擬實境訓練系統 - Google Patents

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TWI631975B
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Abstract

一種團隊運動虛擬實境訓練系統，以虛擬實境技術增進戰術訓練的有效性。一伺服器根據每一受訓球員於一戰術中的一至多條目標軌跡產生虛擬實境數據。一虛擬實境裝置(如，包括一虛擬實境眼鏡)自該伺服器接收上述虛擬實境數據，以播放虛擬實境內容，指引該受訓球員演練目標軌跡。該虛擬實境裝置更提供動作感測，以感測、並回傳該受訓球員的頭部轉向、動作與位置至該伺服器。該伺服器更根據該受訓球員的頭部轉向、動作與位置，更新上述虛擬實境數據。該目標軌跡標註有執行時間點，以訓練該受訓球員之跑位。該目標軌跡更可標註有目標面向，以訓練該受訓球員之視線幫助傳接球。

Description

團隊運動虛擬實境訓練系統
本發明係有關於虛擬實境技術。
團隊運動-如籃球-之選手訓練包括戰術練習。一般是以戰術板標記各球員的目標軌跡，教示球員如何在球場上實現戰術。然而，如此抽象的訓練方式效果有限，且需要全員到齊才能實際演練在球場上。傳統的戰術訓練方式並不理想。
本案揭露一種團隊運動虛擬實境訓練系統，其中以虛擬實境實現戰術訓練。
根據本案一種實施方式所實現的一團隊運動虛擬實境訓練系統包括一伺服器以及一虛擬實境裝置。該伺服器根據一受訓球員於一戰術中的目標軌跡產生虛擬實境數據。該虛擬實境裝置自該伺服器接收上述虛擬實境數據，以播放虛擬實境，指引該受訓球員演練該目標軌跡。該虛擬實境裝置更感測、並回傳該受訓球員的頭部轉向、動作與位置至該伺服器。該伺服器更根據回傳資訊更新虛擬實境數據。該目標軌跡標註有執行時間點，以訓練該受訓球員之跑位。該目標軌跡更可標註有目標面向，以訓練該受訓球員之視線。
一種實施方式中，該團隊運動虛擬實境訓練系統更包括一電子戰術板。該電子戰術板可顯示使用者介面供使用者輸入上述戰術。該電子戰術板的使用者介面更可有其他選項供作戰術修改以及戰術搜尋。
一種實施方式中，該伺服器更建立一防守模型，使該虛擬實境裝置播放的上述虛擬實境包括虛擬防守員。該防守模型可由人工智慧學習技術強化。
一種實施方式中，該虛擬實境裝置包括一虛擬實境眼鏡以及一至多台位置感測器與動作感測器。該虛擬實境眼鏡與該伺服器可採無線通訊。
下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明本發明內容。
100‧‧‧團隊運動虛擬實境訓練系統
102‧‧‧電子戰術板
104‧‧‧伺服器
106‧‧‧虛擬實境裝置
112‧‧‧2D-3D轉換
114‧‧‧防守模型
116‧‧‧情境播放器
118‧‧‧動作互動元件
202‧‧‧虛擬實境眼鏡
204‧‧‧位置感測器
206‧‧‧動作感測器
S302…S306、S402…S406、S502…S508‧‧‧步驟
第1圖圖解根據本案一種實施方式所實現的一團隊運動虛擬實境訓練系統100；第2圖圖解虛擬實境裝置106的一種實施方式；第3圖根據本案一種實施方式說明團隊運動虛擬實境訓練系統100的運作流程；第4圖為流程圖，根據本案一種實施方式說明防守模型114之人工智慧化；以及第5圖為流程圖，根據本案一種實施方式說明虛擬實境裝置106的操作。
以下敘述列舉本發明的多種實施例。以下敘述介紹本發明的基本概念，且並非意圖限制本發明內容。實際發明範圍應依照申請專利範圍界定之。
第1圖圖解根據本案一種實施方式所實現的一團隊運動虛擬實境訓練系統100，其中包括一電子戰術板102、一伺服器104以及一虛擬實境裝置106。以下實施例針對籃球運動做說明。
電子戰術板102可以一平板、一手機、一桌機…等任何電腦設備實現，用以輸入戰術。電子戰術板102可有觸控式螢幕或滑鼠等輸入設備。教練可在觸控式螢幕上畫出各球員的目標軌跡，或是以滑鼠將各球員的目標軌跡輸入。電子戰術板102的使用者介面除了供使用者標示目標軌跡的執行時間點，更供使用者標示球員於目標軌跡上的動作指引與目標面向。所輸入的戰術不只包含球員跑位資訊(可含進攻動作)，更包含球員視線資訊。
電子戰術板102與伺服器104通訊。經電子戰術板102輸入的戰術將上傳至伺服器104中。伺服器104可配載高運算能力的運算單元，進行2D-3D轉換112以及建立防守模型114。經電子戰術板102輸入之2維(2D)目標軌跡將由伺服器104的2D-3D轉換112轉換為三維(3D)資訊，在虛擬實境中為受訓球員顯像虛擬隊員於對應的位置。伺服器104更因應所輸入之戰術，自防守模型114中獲得虛擬防守員數據，交由2D-3D轉換112處理，使虛擬實境顯像包含虛擬防守員。
伺服器104產生的虛擬實境數據(包括三D影像、甚 至音效)將傳遞至虛擬實境裝置106的情境播放器116。根據伺服器104傳遞而來的虛擬實境數據，情境播放器116播放虛擬實境畫面(甚至音效)給受訓球員。虛擬實境裝置106更包括動作互動元件118。動作互動元件118感測並回報受訓球員的動作給伺服器104。伺服器104將對應受訓球員的動作更新虛擬實境數據給情境播放器116。受訓球員因而得以在虛擬實境中以一指導模式進行戰術訓練，反覆演練目標軌跡，包含跑位(含進攻動作)以及視線訓練。在一驗收模式中，受訓球員更可執行戰術與虛擬防守員對戰，驗收是否確實熟練戰術。
第2圖圖解虛擬實境裝置106的一種實施方式。受訓球員穿戴一虛擬實境眼鏡202做為情境播放器116，播放虛擬實境畫面(甚至音效)。受訓球員的跑位狀況(可包括運球、接球、投籃動作)則可由一至多台位置感測器204與動作感測器206感測。動作感測器206感測該受訓球員的四肢動作。虛擬實境眼鏡202除了播放虛擬實境畫面(甚至音效)，更包括感測受訓球員的頭部動作。一種實施方式中，虛擬實境眼鏡202感測三軸的轉動角加速度並推得頭部姿態。位置感測器204、動作感測器206以及虛擬實境眼鏡202結合實現前述動作互動元件118，所感測到的數據都將回傳伺服器104。虛擬實境眼鏡202播放的虛擬實境畫面(甚至音效)將隨著受訓球員的動作感測結果變化。虛擬實境中的虛擬防守員也會對應受訓球員的動作變換防守位置與姿態。
一種實施方式中，虛擬實境眼鏡202與伺服器係採無線通訊。如此一來，受訓球員得以如同在實際球場上運球、 並跑位。由於虛擬實境數據可能具有相當龐大的資料量，一種實施方式是以無線串流技術實現伺服器104以及虛擬實境眼鏡202之間的通訊。
第3圖根據本案一種實施方式說明團隊運動虛擬實境訓練系統100的運作流程。步驟S302輸入戰術。教練經電子戰術板102輸入各球員的目標軌跡，且可為目標軌跡附註執行時間點、動作指引以及目標面向。步驟S304建構虛擬實境。伺服器104針對電子戰術板102上傳的戰術進行2D-3D轉換112以提供虛擬實境數據交由虛擬實境裝置106播放虛擬實境。虛擬實境可包括對應受訓球員角色而顯像的虛擬隊員，且更可包括根據防守模型114加入的虛擬防守員。步驟S306進行虛擬實境球員訓練。受訓球員藉情境播放器116感受虛擬實境，受訓球員的動作則由動作互動元件118收集，交給伺服器104據以更新虛擬實境數據。
第4圖為流程圖，根據本案一種實施方式說明防守模型114之人工智慧化。步驟S402將多段比賽影片、或示範者影片上傳至伺服器104。步驟S404中，伺服器104以影像處理技術，擷取出影片上的球員軌跡與動作，解析球員的進攻與防守邏輯。步驟S406中，伺服器104執行人工智慧學習，以步驟S404解析出進攻-防守邏輯充實數據庫，用於前述防守模型114之建立。隨著輸入的學習影片增加，防守模型114建構的虛擬防守員將更寫實。
第5圖為流程圖，根據本案一種實施方式說明虛擬實境裝置106的操作。受訓球員啟用虛擬實境裝置106後，可以 步驟S502選擇角色(中鋒、後衛…等)。步驟S504則供選擇訓練模式。若為指導模式，步驟S506在虛擬實境裝置106建立的虛擬實境中更提供指引，引導受訓球員熟悉戰術。一種實施方式是在虛擬實境畫面中顯示箭頭或/以及文字，指示受訓球員之跑位(可包含進攻動作)、以及視線方向。一種實施方式是以聲音提示指導受訓球員。若為驗收模式，步驟S508在虛擬實境裝置106建立的虛擬實境提供對應受訓球員動作的虛擬防守員。受訓球員將執行戰術與虛擬防守員對戰，驗收訓練成效。
團隊運動虛擬實境訓練系統100可進行單一球員訓練、且提供十足臨場感。球員各自經由此團隊運動虛擬實境訓練系統100熟練戰術後，可輕鬆上場與隊友合作，將戰術實現於比賽中。
伺服器104更可發展為戰術整合平台。上傳的戰術更可附註有使用者註解，整理入資料庫，保留於伺服器104上。伺服器104可提供搜尋功能。戰術所附註的註解可用做關鍵字搜尋，更可以軌跡相似度搜尋。使用者可在電子戰術板102上鍵入關鍵字或軌跡，自伺服器104資料庫搜尋到戰術。另一種實施方式是以受訓球員之位置(由動作互動元件118回傳)觸發伺服器104做戰術搜尋。伺服器104將建議相關戰術訓練供球員選擇。受訓球員可以跑動軌跡觸發伺服器104提供戰術列表供選擇。
一種實施方式中，戰術係以影片方式上傳伺服器104。實際比賽影片、或示範影片都可以上傳至伺服器104做戰術輸入。伺服器104可以影像處理技術擷取出球員跑位或/以及 視線，據以創造出相應的虛擬實境訓練場景。
一種實施方式中，電子戰術板102更提供戰術修改功能。電子戰術板102將提供使用者介面進行修改戰術修改，以作球員訓練。
一種實施方式中，伺服器104可變換視角提供虛擬實境數據給虛擬實境裝置106播放。受訓球員因而可透過不同視角深入了解每個球員的跑位與視線，直觀地熟悉戰術細節。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種團隊運動虛擬實境訓練系統，包括：一伺服器，根據一受訓球員於一戰術中的目標軌跡產生虛擬實境數據；一虛擬實境裝置，自該伺服器接收上述虛擬實境數據，以播放虛擬實境，指引該受訓球員演練上述目標軌跡；以及一電子戰術板，顯示使用者介面供使用者輸入上述戰術；其中：該虛擬實境裝置更感測、並回傳該受訓球員的頭部轉向、動作與位置至該伺服器；該伺服器更根據該虛擬實境裝置之回傳資訊修正上述虛擬實境數據；且上述目標軌跡標註有執行時間點，以訓練該受訓球員之跑位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該目標軌跡更標註有目標面向，以訓練該受訓球員之視線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該電子戰術板之使用者介面供使用者輸入複數個球員各自的目標軌跡，以形成上述戰術。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更接收一影片，並自該影片分析出複數個球員之目標軌跡。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該電子戰術板更顯示使用者介面供使用者修改該影片中該等球員之目標軌跡，形成上述戰術。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該電子戰術板供使用者鍵入關鍵字或軌跡，使該伺服器從一資料庫搜尋出上述戰術。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更建立一防守模型，使該虛擬實境裝置播放的上述虛擬實境內容包括虛擬防守員。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更使上述虛擬防守員因應輸入之戰術產生對應防守球員之軌跡。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更自影片擷取出球員的進攻與防守邏輯，以人工智慧學習強化該防守模型。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更包括一2D-3D轉換器，基於二維的上述目標路線，產生三維的上述虛擬實境數據。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中該虛擬實境裝置包括：一情境播放器，播放上述虛擬實境；以及一動作互動元件，感測該受訓球員的動作及位置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該虛擬實境裝置包括一虛擬實境眼鏡以及一至多台位置感測器與動作感測器；該虛擬實境眼鏡播放上述虛擬實境；且該虛擬實境眼鏡與上述位置、動作感測器結合感測該受訓球員之位置與動作。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該虛擬實境眼鏡與該伺服器採無線通訊。
  14. 如申請專利範圍第12所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該虛擬實境眼鏡感測該受訓球員的頭部姿態；該位置感測器感測該受訓球員的跑位；且該動作感測器感測該受訓球員的四肢動作。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器令上述虛擬實境以箭頭畫面、文字、或聲音指示該受訓球員之跑位。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器令上述虛擬實境顯示虛擬隊員。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：伺服器包括變換視角提供上述虛擬實境數據給該虛擬實境裝置播放。
  18. 一種團隊運動虛擬實境訓練系統，包括：一伺服器，根據一受訓球員於一戰術中的目標軌跡產生虛擬實境數據；以及一虛擬實境裝置，自該伺服器接收上述虛擬實境數據，以播放虛擬實境，指引該受訓球員演練上述目標軌跡；其中：該虛擬實境裝置更感測、並回傳該受訓球員的頭部轉向、動作與位置至該伺服器；該伺服器更根據該虛擬實境裝置之回傳資訊修正上述虛擬實境數據；上述目標軌跡標註有執行時間點，以訓練該受訓球員之跑位；該伺服器更建立一防守模型，使該虛擬實境裝置播放的上述虛擬實境內容包括虛擬防守員；該伺服器更使上述虛擬防守員因應輸入之戰術產生對應防守球員之軌跡；且該伺服器更自影片擷取出球員的進攻與防守邏輯，以人工智慧學習強化該防守模型。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器更接收一影片，並自該影片分析出複數個球員之目標軌跡，以作為上述戰術。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之團隊運動虛擬實境訓練系統，其中：該伺服器係從一資料庫搜尋出上述戰術；且該伺服器根據該受訓球員經該虛擬實境裝置感測且回傳的位置軌跡搜尋該資料庫，以選定上述戰術。
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