專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及一種能感測(cè)移動(dòng)變化量以與多媒體平臺(tái)產(chǎn)生的影像互動(dòng)的人體動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
所謂虛擬實(shí)境，是指由3D計(jì)算機(jī)繪圖、3D音效與其它感知接口所造成的一個(gè)模擬環(huán)境，人們可以在其中實(shí)時(shí)地與虛擬的環(huán)境互動(dòng)；于此，該“實(shí)時(shí)地互動(dòng)”意味著計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)感知、感測(cè)使用者在實(shí)體環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)，而實(shí)時(shí)于虛擬環(huán)境中的虛擬人物作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)與回饋；而這實(shí)時(shí)性互動(dòng)的能力伴隨而來(lái)的是讓使用者有融入在整個(gè)模擬的虛擬環(huán)境中的感覺(jué)。
目前虛擬實(shí)境中主要的核心技術(shù)，包括了虛擬管理器、追蹤器與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，若以數(shù)據(jù)輸入設(shè)備而言，雖然光學(xué)影像動(dòng)作擷取技術(shù)與各種模擬平臺(tái)的人機(jī)接口已日趨成熟，但是這些系統(tǒng)的價(jià)格動(dòng)輒高達(dá)數(shù)百萬(wàn)，難以符合一般消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)能力，故截至目前為止尚未達(dá)到實(shí)用化與普及化。
在研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)的專(zhuān)利后發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外的互動(dòng)系統(tǒng)專(zhuān)利大多以光學(xué)或影像的方式呈現(xiàn)，例如美國(guó)專(zhuān)利案第US05534917號(hào)，其為一攝影影像對(duì)于動(dòng)作擷取的專(zhuān)利，如圖1所示；對(duì)3D虛擬實(shí)境游戲中，此利用攝影機(jī)攝影的方式以取得人體動(dòng)作信息，比起現(xiàn)今許多采用固定游戲桿與鍵盤(pán)操作游戲而言，具有較良好的互動(dòng)效果，并增加游戲的樂(lè)趣且也兼顧良好的操作性；但該專(zhuān)利于真正應(yīng)用時(shí)，需要使用數(shù)臺(tái)攝影機(jī)同時(shí)操作，故具有系統(tǒng)相當(dāng)龐大、組建不易以及成本高等缺點(diǎn)，使得真正的實(shí)用價(jià)值不高；若只使用單一臺(tái)攝影機(jī)，雖可大幅降低成本，卻可能造成動(dòng)作解析的效果不佳等缺點(diǎn)。
又，歐洲專(zhuān)利第EP1137978B1號(hào)提供將微動(dòng)開(kāi)關(guān)(On/Off Sensor)應(yīng)用于互動(dòng)游戲的技術(shù)，如圖2所示；該專(zhuān)利為將微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件20d、微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件20g、微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件40d及微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件40g分別利用袖套21d、袖套21g、袖套41d及袖套41g置于人體的四肢關(guān)節(jié)上，當(dāng)人體的動(dòng)作較大時(shí)，將有機(jī)會(huì)將人體的信息通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)傳遞到計(jì)算機(jī)游戲機(jī)上，并及時(shí)的與計(jì)算機(jī)游戲進(jìn)行互動(dòng)，然而此專(zhuān)利的缺點(diǎn)為感測(cè)的狀態(tài)僅有開(kāi)/關(guān)而已，并無(wú)法針對(duì)連續(xù)動(dòng)作的程度、大小作區(qū)別，另一方面，微動(dòng)開(kāi)關(guān)可能造成感應(yīng)器的靈敏度不佳的問(wèn)題，例如在格斗游戲的人物互動(dòng)中，因?yàn)闊o(wú)法感測(cè)力道大小，故玩家的些許動(dòng)作即可能會(huì)被微動(dòng)開(kāi)關(guān)誤判為出拳，使得游戲的樂(lè)趣及互動(dòng)性大減，故此專(zhuān)利設(shè)計(jì)上仍有許多改善空間。
因此，亟需要一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)合感測(cè)、控制與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)情境的整合技術(shù)，讓使用者可達(dá)到高度運(yùn)動(dòng)性、娛樂(lè)性及互動(dòng)性的目的。
本發(fā)明的次要目的在于提供一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其讓使用者于互動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能可經(jīng)由適度的轉(zhuǎn)換，而變成慣性感測(cè)單元運(yùn)作所需的電力，以達(dá)到節(jié)省能源目的。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，包含一慣性感測(cè)單元，設(shè)于一可移動(dòng)體上，以感測(cè)該可移動(dòng)體的動(dòng)作并相應(yīng)產(chǎn)生一信號(hào)；一控制單元，與該慣性感測(cè)單元電性連接，以傳送該信號(hào)；以及一多媒體單元，可接收該信號(hào)以顯示相應(yīng)的一第一影像，該多媒體單元另外可顯示一第二影像，且該第一影像可與該第二影像產(chǎn)生互動(dòng)。
較佳地，該控制單元還包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換器及一信號(hào)傳輸模塊，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器分別與該慣性感測(cè)單元及該信號(hào)傳輸模塊電性連接，以接收并處理該慣性感測(cè)單元所產(chǎn)生的信號(hào)，再通過(guò)該信號(hào)傳輸模塊傳送該信號(hào)。
較佳地，該多媒體單元以動(dòng)畫(huà)處理程序?qū)⒃撔盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生該第一影像并于一顯示器上顯示該第一影像。
較佳地，該顯示器可為計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理或設(shè)有投影裝置的屏幕顯示器。
較佳地，該控制單元以無(wú)線(xiàn)傳輸方式傳送該信號(hào)。
較佳地，該可移動(dòng)體為人體。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一單軸慣性傳感器。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一雙軸慣性傳感器。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一單軸慣性傳感器及至少一雙軸慣性傳感器。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一加速度計(jì)。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一陀螺儀。
較佳地，該慣性感測(cè)單元包含至少一加速度計(jì)及至少一陀螺儀。
較佳地，該動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)還包含一微型發(fā)電裝置，其可將該可移動(dòng)體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力；該微型發(fā)電裝置與提供該慣性感測(cè)單元及該控制單元的一電源供應(yīng)裝置電性連接，以提供電力至該慣性感測(cè)單元及該控制單元。
較佳地，該顯示器還可顯示一第二影像。
較佳地，該顯示器可以使得該第一影像與該第二影像進(jìn)行互動(dòng)，以達(dá)到娛樂(lè)或?qū)W習(xí)效果。
較佳地，該信號(hào)為該可移動(dòng)體動(dòng)作的加速度信號(hào)。
較佳地，該信號(hào)為該可移動(dòng)體動(dòng)作的角速度信號(hào)。
較佳地，該信號(hào)為該可移動(dòng)體動(dòng)作的加速度信號(hào)及角速度信號(hào)。
較佳地，該多媒體單元為游戲機(jī)、大型電玩機(jī)臺(tái)或個(gè)人計(jì)算機(jī)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1為一現(xiàn)有互動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖2為另一現(xiàn)有互動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖；及圖4為本發(fā)明動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)的流程圖。
其中，附圖標(biāo)記1使用者10慣性感測(cè)單元11慣性感測(cè)單元12慣性感測(cè)單元
13慣性感測(cè)單元14慣性感測(cè)單元15信號(hào)16多媒體單元17顯示器20使用者動(dòng)作22慣性感測(cè)單元24控制單元26多媒體單元28顯示器151虛擬影像161程序影像220信號(hào)240信號(hào)轉(zhuǎn)換器242信號(hào)傳輸模塊280第一影像282第二影像20d微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件20g微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件21d袖套21g袖套40d微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件40g微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件41d袖套41g袖套具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖。其中的使用者1身上貼附有慣性感測(cè)單元10、慣性感測(cè)單元11、慣性感測(cè)單元12、慣性感測(cè)單元13以及慣性感測(cè)單元14；該慣性感測(cè)單元可感測(cè)該使用者1的動(dòng)作以產(chǎn)生一信號(hào)15，接著該信號(hào)15被以無(wú)線(xiàn)傳輸方式傳送至一多媒體單元16；該多媒體單元16與一顯示器17電性連接，且該多媒體單元16本身可進(jìn)行程序運(yùn)算以產(chǎn)生一程序影像161，當(dāng)該多媒體單元16接收該信號(hào)15后，會(huì)另外計(jì)算并產(chǎn)生一相應(yīng)的虛擬影像151，該虛擬影像151的動(dòng)作對(duì)應(yīng)于該使用者1的動(dòng)作；因此，該使用者1便可通過(guò)觀看該顯示器17，進(jìn)而達(dá)成與該程序影像161的互動(dòng)，例如格斗對(duì)打、有氧舞蹈或拳擊及跆拳道的學(xué)習(xí)等。
圖4為本發(fā)明動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)的流程圖。其中一使用者動(dòng)作20會(huì)使得一慣性感測(cè)單元22產(chǎn)生出代表該使用者動(dòng)作20沿著X軸、Y軸及Z軸的移動(dòng)分量的加速度ax、ay、az信號(hào)，以及角速度ωx、ωy、ωz信號(hào)220。
接著，該信號(hào)220傳送至與該慣性感測(cè)單元22電性連接的一控制單元24，該控制單元24包含有一信號(hào)轉(zhuǎn)換器240及一信號(hào)傳輸模塊242，該信號(hào)傳輸模塊242可為無(wú)線(xiàn)傳輸型式。該信號(hào)轉(zhuǎn)換器240用以接收并轉(zhuǎn)換該慣性感測(cè)單元22所產(chǎn)生的各種信號(hào)220，再通過(guò)信號(hào)傳輸模塊242傳送出去。
接著，一多媒體單元26接收該信號(hào)并進(jìn)行動(dòng)畫(huà)處理，以將該信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一第一影像280顯示于一顯示器28，該顯示器28還可另外顯示一第二影像282(例如由該多媒體單元26本身進(jìn)行程序運(yùn)算所產(chǎn)生的程序影像)；如此，使用者可通過(guò)觀看該顯示器28以使得該第一影像280(對(duì)應(yīng)于該使用者動(dòng)作20)與該第二影像282進(jìn)行互動(dòng)，以達(dá)到娛樂(lè)或?qū)W習(xí)效果。
此外，本發(fā)明的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)還可包含一微型發(fā)電裝置(圖中未示出)，其可將該可移動(dòng)體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力；該微型發(fā)電裝置與提供該慣性感測(cè)單元及該控制單元的一電源供應(yīng)裝置(圖中未示出)電性連接，以提供電力至該慣性感測(cè)單元及該控制單元。
又，由于上述的慣性感測(cè)單元及微型發(fā)電裝置可采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)所制造，因此可大幅縮小組件尺寸，同時(shí)使得消費(fèi)者在配戴操作時(shí)不會(huì)有不適的感覺(jué)，可大幅提高其購(gòu)買(mǎi)意愿，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，于本發(fā)明中，該多媒體單元可為游戲機(jī)、大型電玩機(jī)臺(tái)或個(gè)人計(jì)算機(jī)；該顯示器可為計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或設(shè)有投影裝置的屏幕顯示器；該可移動(dòng)體較佳為人體，但其僅為示例而非限制，任何可產(chǎn)生動(dòng)作的移動(dòng)體均適用于本發(fā)明的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)；又，該慣性感測(cè)單元可由至少一單軸慣性傳感器所組成，或該慣性感測(cè)單元可由至少一雙軸慣性傳感器所組成，也或是該慣性感測(cè)單元可由至少一單軸慣性傳感器及至少一雙軸慣性傳感器所搭配組成，當(dāng)然，該慣性感測(cè)單元也可為加速度計(jì)或陀螺儀等現(xiàn)有慣性感測(cè)組件。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用慣性感測(cè)模塊來(lái)感測(cè)人體動(dòng)作，可同時(shí)感測(cè)人體不同位置的動(dòng)作狀態(tài)，并將該動(dòng)作狀態(tài)加以量化(例如在格斗游戲中，可用來(lái)區(qū)分該動(dòng)作的方位角度與力道大小)，與現(xiàn)有技術(shù)不同，僅以微動(dòng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)/關(guān)(On/Off)來(lái)代表有無(wú)出拳，故與計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的互動(dòng)較為逼真；又，利用微機(jī)電過(guò)程來(lái)制造慣性感測(cè)單元等配戴組件，使得整體系統(tǒng)所需的空間可大幅減少，具有組建簡(jiǎn)易及價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)；另外，本系統(tǒng)的輕巧設(shè)計(jì)及無(wú)線(xiàn)傳輸方式有著便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包含一慣性感測(cè)單元，設(shè)于一可移動(dòng)體上，以感測(cè)該可移動(dòng)體的動(dòng)作并相應(yīng)產(chǎn)生一信號(hào)；一控制單元，與該慣性感測(cè)單元電性連接，以傳送該信號(hào)；及一多媒體單元，可接收該信號(hào)以顯示相應(yīng)的一第一影像，該多媒體單元另外可顯示一第二影像，且該第一影像可與該第二影像產(chǎn)生互動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元還包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換器及一信號(hào)傳輸模塊，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器分別與該慣性感測(cè)單元及該信號(hào)傳輸模塊電性連接，以接收并處理該慣性感測(cè)單元所產(chǎn)生的信號(hào)，再通過(guò)該信號(hào)傳輸模塊傳送該信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該多媒體單元以動(dòng)畫(huà)處理程序?qū)⒃撔盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生該第一影像并于一顯示器上顯示該第一影像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該顯示器選擇為計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理以及設(shè)有投影裝置的屏幕顯示器中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元以無(wú)線(xiàn)傳輸方式傳送該信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該可移動(dòng)體為人體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該慣性感測(cè)單元包含至少一單軸慣性傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該慣性感測(cè)單元包含至少一雙軸慣性傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該慣性感測(cè)單元包含至少一單軸慣性傳感器及至少一雙軸慣性傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包含一微型發(fā)電裝置，其可將該可移動(dòng)體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力；該微型發(fā)電裝置與提供該慣性感測(cè)單元及該控制單元的一電源供應(yīng)裝置電性連接，以提供電力至該慣性感測(cè)單元及該控制單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)作感測(cè)互動(dòng)系統(tǒng)，包含一慣性感測(cè)單元、一控制單元，及一多媒體單元；其中該慣性感測(cè)單元設(shè)于一可移動(dòng)體上，以感測(cè)該可移動(dòng)體的動(dòng)作并相應(yīng)產(chǎn)生一信號(hào)；該控制單元與該慣性感測(cè)單元電性連接，以傳送該信號(hào)；該多媒體單元可接收該信號(hào)以顯示相應(yīng)的一第一影像，且該多媒體單元可另外顯示一第二影像，使得該第一影像可與該第二影像產(chǎn)生互動(dòng)。
文檔編號(hào)H04N13/00GK1867081SQ20051007069
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者劉順男, 蔡明杰, 鄭有宏, 呂英閣, 黃相宇, 陳永裕 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院