一種面向7d射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人機(jī)交互技術(shù)與游戲文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于游戲體驗(yàn)的要求越來(lái)越高，方便便捷、適于家庭、廉價(jià)低廉成為各類游戲的第二競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]目前，沉浸式的射擊游戲作為其中一個(gè)重要分支，而且在未來(lái)將成為人們休閑的主要形式之一。但是，傳統(tǒng)的第一人稱射擊類游戲主要以游戲機(jī)的形式存在，其缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，體積大、成本高、收益低、運(yùn)輸不便。
[0004]目前較為新型的第一人稱射擊游戲一一7D射擊影院，將3D視頻、互動(dòng)游戲與動(dòng)感影院巧妙結(jié)合，涉及立體成像、動(dòng)漫制作、光電技術(shù)、無(wú)線定位、追蹤技術(shù)、人機(jī)交互、機(jī)電一體化技術(shù)、視頻播放技術(shù)、音頻控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程、聲學(xué)控制等技術(shù)領(lǐng)域，身臨其境的多人互動(dòng)游戲讓4D、5D電影再次升級(jí)，成就了空前創(chuàng)新、獨(dú)具特色的文化娛樂(lè)項(xiàng)目。
[0005]在面向7D射擊影院的游戲中，用戶通過(guò)使用每個(gè)座位上配置的仿真槍完成交互任務(wù)。但是，仿真槍的使用成為這種游戲形式的最大缺陷。主要表現(xiàn)為:
[0006]第一，仿真槍的校正過(guò)程非常復(fù)雜，受校正人的主觀影響比較大；
[0007]第二，每個(gè)座位上的仿真槍都需要校正，校正任務(wù)量大；
[0008]第三，有線仿真槍的使用，限制用戶的交互操作，影響用戶的沉浸式體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)與方法，本方法支持每位用戶手持無(wú)線仿真槍(沒(méi)有電源線約束的仿真槍)進(jìn)行交互射擊，且仿真槍上僅有激光發(fā)射器，無(wú)需額外傳感器。該系統(tǒng)利用紅外攝像機(jī)捕獲屏幕圖像，并通過(guò)分析獲取的用戶仿真槍的準(zhǔn)星位置與開(kāi)槍信息，完成交互射擊任務(wù)。沒(méi)有電源線的約束，使得每位用戶都可以充分地任意移動(dòng)，使用戶獲得身臨其境的感覺(jué)，從而增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)連接模塊、交互控制模塊、立體渲染模塊和投影顯示模塊，其中:
[0012]所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊，用于將采集到的用戶交互信息傳輸?shù)浇换タ刂颇K；
[0013]所述交互控制模塊，用于分析獲取的交互信息，得到用戶仿真槍的準(zhǔn)星位置、用戶是否開(kāi)槍的信息，完成交互射擊任務(wù)；
[0014]所述立體渲染模塊，根據(jù)交互控制模塊獲取的用戶信息，實(shí)時(shí)地把游戲內(nèi)容渲染為立體游戲畫(huà)面，提供給投影顯示模塊顯示；
[0015]所述投影顯示模塊，用于將立體游戲畫(huà)面投影到幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫(huà)面。
[0016]所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊，連接紅外攝像機(jī)，將其捕獲的畫(huà)面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇换タ刂曝S旲塊。
[0017]所述用戶仿真槍為紅外仿真槍，配置有兩個(gè)激光發(fā)射器，一個(gè)處于常開(kāi)狀態(tài)，用于仿真槍的準(zhǔn)星定位，另一個(gè)當(dāng)且僅當(dāng)用戶處于開(kāi)槍狀態(tài)時(shí)，處于開(kāi)啟狀態(tài)。
[0018]所述用戶仿真槍與幕布的距離為1.5-4.0米。
[0019]所述投影顯示模塊通過(guò)投影儀將立體游戲畫(huà)面投影到幕布上，投影儀與幕布的間距為2.5-3.0米。
[0020]一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0021](I)開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)連接模塊，將紅外攝像機(jī)捕獲的畫(huà)面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇换タ刂颇K，為交互控制模塊提供輸入信息；
[0022](2)開(kāi)啟交互控制模塊，分析從網(wǎng)絡(luò)連接模塊獲取的交互信息，得到用戶仿真槍的準(zhǔn)星位置信息、用戶是否開(kāi)槍的信息；
[0023](3)開(kāi)啟立體渲染模塊，根據(jù)從交互控制模塊得到的用戶交互信息，實(shí)時(shí)地把游戲內(nèi)容渲染為立體游戲畫(huà)面，提供給投影顯示模塊顯示；
[0024](4)開(kāi)啟投影顯示模塊，使用3D投影儀把從立體渲染模塊獲得的游戲畫(huà)面投影到金屬幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫(huà)面。
[0025]所述步驟(I)中，用一個(gè)黑色塊表示仿真槍的射擊圖案，即每個(gè)用戶所持仿真槍的射擊圖案；每個(gè)射擊圖案通過(guò)定義的特征值進(jìn)行區(qū)分；射擊圖案特征值的定義為:以圖像中心點(diǎn)(Xcenter, Ycenter)為標(biāo)準(zhǔn)從而對(duì)該黑色塊劃分為左上(I)、左下(2)、右上
(3)、右下(4)四個(gè)分區(qū)域；其對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)坐標(biāo)相應(yīng)的有:(XI，Yl) ； (X2, Y2) ； (X3, Y3)；(X4, Y4);故特征值為兩個(gè)二維向量:((X1- X4)，(Yl - Y4))和((X3 - X2)，(Y3 - Y2))。
[0026]所述步驟(2)的具體方法為:
[0027](2-1)拍攝一張背景圖片作為標(biāo)準(zhǔn)；
[0028](2-2)紅外攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝的每一幀圖像與(2-1)中背景圖像進(jìn)行相減，得到黑白二值圖像；
[0029](2-3)對(duì)整張圖像進(jìn)行掃描，得到每個(gè)黑色像素塊的位置，并判斷該塊為準(zhǔn)星塊還是開(kāi)槍塊；若為準(zhǔn)星塊，則計(jì)算特征值判斷用戶的標(biāo)號(hào)信息；若為開(kāi)槍塊，則計(jì)算其為哪一個(gè)用戶的開(kāi)槍信息。
[0030]所述步驟(2-2)中，具體方法為:若色素差值大于預(yù)先設(shè)置的閾值，則認(rèn)為生成圖像是前景圖像，并設(shè)置為黑色；若色素差值不大于預(yù)先設(shè)置的閾值，則認(rèn)為場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)沒(méi)有目標(biāo)，并設(shè)置為白色；從而得到了一張黑白二值圖像。
[0031]所述步驟(2-3)中，具體方法為:對(duì)整張圖像進(jìn)行掃描從而得到每個(gè)黑色像素塊的位置，計(jì)算該塊黑像素點(diǎn)數(shù)，黑像素點(diǎn)數(shù)與預(yù)設(shè)值Cl、C2、C3比較大小，其中Cl < C2< C3 ;根據(jù)黑像素點(diǎn)數(shù)判斷該圖像性質(zhì)。
[0032]所述步驟(2-3)中，若黑像素點(diǎn)數(shù)大于C3，則為重疊，調(diào)用上一幀的圖像信息并獲取該幀與上一幀相比消失的準(zhǔn)星塊；枚舉每個(gè)消失的準(zhǔn)星塊，找到一個(gè)與其距離最近的重疊塊，判斷最短距離是否在一定閾值內(nèi)，若是，則判斷該準(zhǔn)星塊存在且坐標(biāo)為該重疊塊的坐標(biāo)；若否，則判斷為該準(zhǔn)星塊消失。
[0033]所述步驟(2-3)中，若黑像素點(diǎn)數(shù)大于C2小于C3，則為準(zhǔn)星塊，計(jì)算特征值，并判斷其用戶的標(biāo)號(hào)信息，與預(yù)設(shè)好的用戶標(biāo)號(hào)的特征值信息相匹配；若黑像素點(diǎn)數(shù)大于Cl小于C2，則為開(kāi)槍塊，枚舉每個(gè)準(zhǔn)星塊，計(jì)算開(kāi)槍塊X坐標(biāo)與準(zhǔn)星塊X坐標(biāo)差值是否在設(shè)定閾值Tl內(nèi)(Tl = 60)，以及開(kāi)槍塊Y坐標(biāo)是否大于準(zhǔn)星塊Y坐標(biāo)并且兩者作差是否在一定閾值T2內(nèi)(T2 = 100)，從滿足上述要求的準(zhǔn)星塊中選取一個(gè)距離最近的，并標(biāo)識(shí)該準(zhǔn)星塊為開(kāi)槍；若黑像素點(diǎn)數(shù)小于Cl，則為雜點(diǎn)，直接忽略。
[0034]所述步驟(3)中，立體渲染模塊根據(jù)從交互控制模塊得到的用戶交互信息，利用時(shí)分式立體原理，把左右眼圖像幀分別交付給左右眼，結(jié)合視覺(jué)暫留原理，在人腦海中合成立體視覺(jué)影像；結(jié)合NVIDIA 3D vis1n套件實(shí)時(shí)的把游戲內(nèi)容渲染為立體游戲畫(huà)面。
[0035]本發(fā)明的有益效果為:
[0036](I)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的紅外仿真槍沒(méi)有電源線的約束，用戶可在有效區(qū)域內(nèi)自由移動(dòng)，使得游戲體驗(yàn)更加真實(shí)、自然，具有更好的沉浸式體驗(yàn)；
[0037](2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的紅外仿真槍無(wú)需校正操作，使用方便，避免了仿真槍的校正帶來(lái)的繁瑣操作；
[0038](3)該系統(tǒng)提供的交互行為只需要用戶借助仿真槍完成，操作簡(jiǎn)便，無(wú)須進(jìn)行額外的學(xué)習(xí)訓(xùn)練；
[0039](4)該系統(tǒng)支持多人，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)同配合，增加了游戲互動(dòng)性，鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，具有一定的教育意義。
【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為面向7D射擊影院的多人自由射擊識(shí)別系統(tǒng)的原理圖；
[0041]圖2為本發(fā)明定義的紅外仿真槍射擊圖案；
[0042]圖3(1)表示每個(gè)用戶所持仿真槍可能處的未開(kāi)槍狀態(tài)，包括四種準(zhǔn)星圖案；
[0043]圖3 (2)表示每個(gè)用戶所持仿真槍可能處的開(kāi)槍狀態(tài)；
[0044]圖3(3)表示用戶在射擊過(guò)程中，出現(xiàn)重疊的狀態(tài)；
[0045]圖4為交互控制模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖5為本發(fā)明的整體流程圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0047]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0048]如圖1所示，當(dāng)固定好幕布后，將一臺(tái)攝像機(jī)放置在鏡頭能夠正對(duì)幕布中心線的地方，裝在屋頂?shù)容^高處且距離幕布2.5到3米?？赏ㄟ^(guò)攝像機(jī)自帶的監(jiān)控軟件在計(jì)算機(jī)屏幕顯示從而調(diào)整位置。然后再將一臺(tái)投影儀放置在鏡頭能夠正對(duì)幕布中心線的地方，建議裝在屋頂?shù)容^高處(可放置在攝像頭下方)?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)控制投影儀成像調(diào)整位置。確保攝像機(jī)、投影儀架設(shè)好并與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接無(wú)誤。
[0049]本發(fā)明設(shè)計(jì)的紅外仿真槍主要通過(guò)紅外發(fā)射器完成準(zhǔn)星定位與仿真槍所處狀態(tài)的判斷。仿真槍上綁有兩個(gè)激光發(fā)射器，一個(gè)處于常開(kāi)狀態(tài)，用于仿真槍的準(zhǔn)星定位，另一個(gè)當(dāng)且僅當(dāng)用戶處于開(kāi)槍狀態(tài)時(shí)，處于開(kāi)啟狀態(tài)，用于判斷用戶是否開(kāi)槍的信息。根據(jù)交互控制模塊獲取的上述信息，實(shí)時(shí)地把游戲內(nèi)容渲染為立體游戲畫(huà)面，使用3D投影儀把立體游戲畫(huà)面投影到金屬幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫(huà)面。
[0050]如圖2所示，給出了本發(fā)明定義的仿