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與圖形圖象相互作用的用戶輸入設(shè)備和方法

文檔序號:6463453閱讀:184來源:國知局
專利名稱:與圖形圖象相互作用的用戶輸入設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及用于實施一個物體在一個圖形顯示器上的運動的用戶輸入設(shè)備和方法,更具體地是涉及這樣一種輸入設(shè)備和方法,其中用戶的視頻圖象被捕獲和處理以提供一個用以實施一個物體在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的信號。尤其是,這個發(fā)明適用于諸如視頻游戲的圖形娛樂系統(tǒng)。
發(fā)明
背景技術(shù)
使用視頻圖象的系統(tǒng)、方法、輸入和輸入設(shè)備被用來實施一個物體在一個圖形顯示器諸如視頻監(jiān)視器上的運動。經(jīng)常地,這種視頻輸入設(shè)備響應(yīng)于一個用戶在一個視頻捕獲設(shè)備的視場內(nèi)的運動或位置。近年來,視頻圖象處理已經(jīng)被用來將已經(jīng)被捕獲作為一序列視頻圖象的用戶運動轉(zhuǎn)換成為用于游戲控制的信號。現(xiàn)有技術(shù)中的輸入系統(tǒng)包含一個視頻捕獲設(shè)備,它掃描一個系統(tǒng)用戶所處于的視場。所捕獲的視頻圖象應(yīng)用于一個提供數(shù)字輸出到一個處理器的視頻數(shù)字化儀,然后由該處理器分析和處理從數(shù)字化儀接收的數(shù)字信息,并且基于參與者在視場內(nèi)的運動或位置,產(chǎn)生信號由該圖形生成系統(tǒng)使用,以便在顯示屏上運動物體。盡管設(shè)備或圖形顯示器的操作或輸出能夠由此受到參與者的位置或運動的影響,但是需要的計算機處理時間常常是非常長和復(fù)雜的,其趨于需要充足的計算機和/或時間資源。
此外,使用用戶視頻圖象數(shù)據(jù)、來實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的已知設(shè)備和方法的通常特征在于在攝像機視場內(nèi)的參與者上的重要阻礙。這種系統(tǒng)可以包含要求參與者穿戴的附加設(shè)備,諸如整體的手臂覆蓋物或手套、更容易檢測的部分或顏色、和/或諸如發(fā)光二極管之類的可見光源。然而,這種系統(tǒng)不能夠提供一個能夠滿足對消費品的市場需求、諸如視頻游戲控制器可能需要的用戶輸入設(shè)備所需要的易用、迅速響應(yīng)、和簡單性。
此外,已知的系統(tǒng)包含視頻圖象的附加分析以便了解或識別正在發(fā)生的運動,諸如與預(yù)先存在的標(biāo)記的比較,這增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和響應(yīng)時間,使它們不能被廣泛使用。
此外,盡管已知系統(tǒng)可能需要輸入視頻圖象處理器識別和確定相當(dāng)多的片段、邊界、和/或方框,以便產(chǎn)生用于圖形顯示器控制目的的輸出信號,但是這些系統(tǒng)不允許基于有限片段/瞬間的最小初始判定的一系列控制信號計算,這些系統(tǒng)也不提供以一種簡單、平穩(wěn)的方式,生成適用于輸入視頻分辨率較低的時間和系統(tǒng)的輸出信號。
因此,使用用戶視頻圖象輸入用于與在一個圖形顯示器上的對象相互作用的本系統(tǒng),假若經(jīng)由輸出圖形顯示器保持控制的一個有效水平時,通常不會提供需要的簡單性、反應(yīng)性、和市場化質(zhì)量的性能。
本發(fā)明的概述和目的根據(jù)使用視頻圖象用于與一個圖形顯示器相互作用的用戶輸入技術(shù)的現(xiàn)有狀況,考慮到上述缺點,本發(fā)明的一個目的是提供一種用戶輸入系統(tǒng)和方法,它不僅提供了設(shè)計和方法和簡單性,還提供了堅實、有效的相互作用。
本發(fā)明實施例的進一步目的是提供一個允許從僅僅幾個片段/瞬間的初始判定中計算一系列控制信號的用戶輸入系統(tǒng)。
本發(fā)明實施例還有一個進一步目的是提供一個需要和消費者娛樂系統(tǒng)相一致的計算機處理性能的用戶輸入系統(tǒng)。
本發(fā)明實施例另外還有一個目的是提供一個在攝像機視場內(nèi)沒有任何用戶阻礙的用戶輸入系統(tǒng)。
這里公開了一種用于響應(yīng)于用戶輸入,實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的設(shè)備和方法。一個輸入設(shè)備包含一個用于捕獲視頻圖象的部件;一個輸入圖象處理器,用于處理所捕獲的視頻圖象,并且響應(yīng)于來自于該視頻圖象的運動生成一個輸出信號;和一個輸出圖象處理器,被編程用以響應(yīng)于從輸入圖像視頻處理器接收的信號,實施一個對象在圖形顯示器上的運動。在輸入圖象處理器內(nèi)使用了各種算法以確定實施物體在圖形顯示器上的運動的初始和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。在一個最佳實施例中,捕獲和處理視頻圖象以從背景中分離一個人體形狀,從該人體形狀中計算出手臂位置和運動數(shù)據(jù),而且由輸入圖象處理器產(chǎn)生一個信號,其中該輸入圖象處理器對這個數(shù)據(jù)做出響應(yīng)以控制一個對象、諸如一只鳥在一個圖形顯示器上的運動。在圖形顯示器上控制的運動能夠采取一種運動對象的形式、或是這樣一個對象可能經(jīng)歷的場景(例如,鳥的視場)的改變的形式。
通過附圖和隨后的詳細(xì)說明,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會是顯而易見的。
附圖簡要說明本發(fā)明在附形中通過舉例、而不是限制,進行了說明,在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件,其中

圖1是一個可用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例、用于與在一個圖形顯示器上的一個對象進行相互作用的示例用戶輸入系統(tǒng)的方框圖;圖2說明了一個依據(jù)本發(fā)明的一個實施例、用于與在一個圖形顯示器上的一個物體進行相互作用的用戶輸入系統(tǒng);圖3是依據(jù)本發(fā)明一個實施例、顯示了被劃分成左右手臂子圖像以用于判定手臂角度的一幅人體圖象的示例圖;圖4是一個說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、響應(yīng)于一個用戶手臂的運動,實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的步驟的流程圖;圖5說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、用于用戶位置的第一種情況、在一個用戶的手臂和在一個圖形顯示器上的一個對象之間的相互關(guān)系;圖6說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、用于用戶位置的第二種情況、在一個用戶的手臂和在一個圖形顯示器上的一個對象之間的相互關(guān)系;圖7說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、用于用戶位置的第三種情況、在一個用戶的手臂和在一個圖形顯示器上的一個對象之間的相互關(guān)系;圖8說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、用于用戶位置的第四種情況、在一個用戶的手臂和在一個圖形顯示器上的一個對象之間的相互關(guān)系;圖9說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、用于用戶位置的第五種情況、在一個用戶的手臂和在一個圖形顯示器上的一個對象之間的相互關(guān)系;圖10是實現(xiàn)了依據(jù)本發(fā)明實施例的用戶輸入設(shè)備和方法的一個示例處理系統(tǒng)的方框圖。
最佳實施例說明這里公開了一種響應(yīng)于用戶輸入、實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的設(shè)備和方法。在下面的描述中,為了說明起見,闡述了大量細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的一個徹底了解。然而,顯然對本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié),也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況下,眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以方框圖形式顯示以便于說明。最佳實施例的描述不打算限制這里附加的權(quán)利要求的范圍。
硬件綜述本發(fā)明的方面可以由能夠執(zhí)行基本視頻圖象處理和能夠圖形化顯示的設(shè)備實現(xiàn)。圖1是一個可用于實現(xiàn)本發(fā)明實施例、用于與在一個圖形顯示器上的一個對象進行相互作用的示例用戶輸入系統(tǒng)的方框圖。如圖1所示,用戶輸入系統(tǒng)100包含一個視頻捕獲設(shè)備102、一個輸入圖象處理器104、一個輸出圖象處理器106、和一個視頻顯示設(shè)備108。
視頻捕獲設(shè)備102可以是能夠捕獲視頻圖象序列的任何一種設(shè)備,在當(dāng)前最佳實施例中,它是一位數(shù)字視頻攝像機(諸如一個“網(wǎng)絡(luò)攝像機)、或是類似的圖象捕獲設(shè)備。輸入圖象處理器104將所捕獲的人體手臂運動的視頻圖象轉(zhuǎn)換成為被傳送到一個輸出圖象處理器的信號。在一個實施例中,輸入圖象處理器104被編程用于在所捕獲的視頻圖象中將人體形狀從背景中分離出來,從軀干中分離出人體手臂部分,確定人體手臂的位置和運動,并且響應(yīng)于人體手臂的位置和/或運動生成一個輸出信號。輸出圖象處理器106被編程用來響應(yīng)于從輸入圖象處理器104接收的信號,實施一個對象在視頻顯示設(shè)備108上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
本發(fā)明的這些和另外的方面可以由執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明的一個實施例,單個處理器執(zhí)行輸入圖象處理和輸出圖象處理。然而,如圖所示,并且為了便于說明,將處理操作顯示為分成一個輸入圖象處理器104和一個輸出圖象處理器106。應(yīng)當(dāng)注意到,本發(fā)明決不能被解釋為局限于任何特定處理器配置,諸如多于一個處理器。顯示圖1中所示的多個處理塊和其它圖僅僅是為了便于說明起見。
圖2說明了一個依據(jù)本發(fā)明實施例、用于使用戶與在一個圖形顯示器上的一個對象進行相互作用的輸入系統(tǒng)。輸入系統(tǒng)環(huán)境200包含用戶202、視頻捕獲設(shè)備204、視頻顯示設(shè)備206、和包含處理器功能的控制臺208,諸如一臺視頻游戲機。在輸入系統(tǒng)環(huán)境200中的用戶202應(yīng)該位于視頻捕獲設(shè)備204的視場210內(nèi)。這個處理系統(tǒng)208能夠由一個娛樂系統(tǒng)、諸如SonyPlaystationTMII或SonyPlaystationTMI類型的處理和計算機娛樂系統(tǒng)實現(xiàn),而且這種實現(xiàn)在以下的最佳實施例部分進行更詳細(xì)地描述。然而,應(yīng)當(dāng)注意到處理系統(tǒng)208能夠由其它類型的計算機系統(tǒng)、諸如個人電腦、工作站、膝上型計算機、無線計算設(shè)備、或是能夠接收和處理圖形圖象數(shù)據(jù)的其它任何類型計算設(shè)備來實現(xiàn)。
圖象處理方法圖1和圖2中的系統(tǒng)與一種通過使用由一個視頻設(shè)備捕獲的人體手臂的位置和運動數(shù)據(jù),生成信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的方法一起被實現(xiàn)。當(dāng)用戶202在攝像機204的視場范圍210內(nèi)運動或定位他自己時,就實施一個或多個對象在顯示設(shè)備206上的相應(yīng)運動或定位。例如,用戶的運動可用于在顯示設(shè)備上相對于一個顯示的背景移動一個光標(biāo)或動畫人物。在一個最佳實施例中,這個視頻處理方法的步驟是(1)在視場內(nèi)減去背景;(2)確定可視物體范圍;(3)確定手臂/附屬肢體的角度或位置;以及(4)確定飛行參數(shù)。
步驟1減去背景當(dāng)用來控制圖形顯示運動的一個人或其它對象處于視場210中時,該人的圖象由數(shù)字?jǐn)z象機204捕獲以生成像素數(shù)據(jù)用于由處理器單元208進行處理。在本發(fā)明的一個實施例中,減去背景產(chǎn)生用來標(biāo)明是人(前景)或者不是人(背景)的該圖象的每像素一個標(biāo)記。這通過當(dāng)場景中不包含該人時,存儲一個來自于視頻序列的幀來完成。使用一種相減過濾處理將所存儲的幀從實時視頻序列中減去以產(chǎn)生前景圖象。關(guān)于這個減法可以怎樣實現(xiàn)有幾種變化。在一個實施例中,在亮度和色度的加權(quán)和上使用了一個簡單的閾值處理方案以確定一個像素是否在前景或背景中?;镜奶幚砣缦率紫龋@得靜止背景Y0U0V0幀;其次,使用一個5×5高斯卷積平滑圖像Y0U0V0;第三,獲得當(dāng)前YUV視頻幀;第四,使用一個5×5高斯卷積平滑圖像YUV;第五,對以Y表示的每一個像素,計算Ydif=abs(Y-Y0);第六,對以U表示的每一個像素,計算Udif=abs(U-U0);第七,對以V表示的每一個像素,計算Vdif=abs(V-V0);第八,對以YdifUdifVdif表示的每一個像素,計算Sum=Y(jié)dif+Udif*8+Vdif*8;第九,對以Sum表示的每一個像素,如果Sum>Threshold,則計算Foreground=1,否則Foreground=0;以及第十,使用標(biāo)準(zhǔn)削弱形態(tài)過濾器削弱Foreground(以除去任何單像素的錯誤測量,諸如由黑白點相間噪聲所引起的錯誤測量)。通常,僅僅如上所述的第三到第十步驟對每個圖像幀進行重復(fù)。在上述處理中,Y表示像素的亮度,且U和V表示像素的色度。函數(shù)“abs(變量)”是指“變量的一個絕對值”,其中“變量”是“Y-Y0”、“U-U0”、或“V-V0”。
步驟2視場中的人體判定下一步是確定一個人是否處于視頻捕獲設(shè)備的視場范圍內(nèi)。這確定用戶的視頻圖象處理是否將要被用來驅(qū)動圖形顯示應(yīng)用。這個步驟包含統(tǒng)計在前景圖象中的非零像素的總數(shù);以及查明在一個最小閾值和一個最大閾值之間的總體落差。最小閾值用來確保在靜止背景和當(dāng)前圖像幀之間存在某些差別。最大閾值用來確保這個差別不會太大;例如,這可以由完全阻擋攝像機圖象的一個人所引起,或是由忘記初始化所存儲的背景幀所引起。
步驟3手臂角度確定在本發(fā)明的一個實施例中,顯示的圖形對象在顯示器上的運動或定位要受到在視場中人的手臂和/或腿的運動或定位的影響。這個處理通常通過計算分離出的前景圖象的區(qū)域統(tǒng)計來實現(xiàn)。圖3是依據(jù)本發(fā)明一個實施例、顯示了被劃分成為左右手臂子圖像、用于判定手臂角度的一幅前景(人體)圖象的示例圖。前景圖象302包含人體形狀軀干部分300、左臂子圖象306和右臂子圖象304。首先,如圖3所示,通過計算在前景圖象中的非零像素的質(zhì)心和第二個水平力矩確定軀干的水平范圍“W”1.TorsoStaftX=CentroidX-Sqrt(SecondMomentX)2.TorsoEndX=CentroidX+Sqrt(SecondMomentX)其中TorsoStartX被顯示為沿軀干部分300的左側(cè)所繪制的線,且TorsoEndX被顯示為沿軀干部分300的右側(cè)所繪制的線。函數(shù)“Sqrt(SecondMomentX)”表示“SecondMomentX的平方根”。
接下來,處理在TorsoStartX左側(cè)的子圖象306以確定左側(cè)手臂角度。計算在這幅子圖象中非零像素的主要力矩角度。這個角度能夠從0到180度變動,它表示左臂的允許運動范圍。同樣地處理在TorsoEndX右邊的子圖象304。主要力矩角度能夠被認(rèn)為是查找的最適合這些像素的一條線的斜率。查找主要力矩角度是在圖象處理和動態(tài)建模中的一種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這樣一種技術(shù)可以在例如由Timoshenko和Gere在1997年出版的教科書Mechanics of Materials中找到。
步驟4飛行參數(shù)確定用有關(guān)用戶位置、和他或她的手臂的運動速率和類型的特征來實施在一個圖形顯示器上顯示的圖形元件的運動。例如,能夠用用戶的運動來控制在一個飛行游戲中使用的一個游戲人物的運動,其中該人物被看為在一個景觀上飛行。
在與飛行游戲有關(guān)的參數(shù)方面,每個人的手臂相對于他或她的軀干的角度被處理以計算用于飛行模擬程序的氣流速度加速度、傾斜角、和俯仰角。從兩個手臂角度帶符號的差值計算傾斜角。從兩個手臂角度的平均值減去90度計算俯仰角(以便使直接伸出的手臂表示一個零俯仰角)。然后將俯仰角用0.1按比例縮小(-90到90的俯仰角太大了)。用手臂角度(換算成為適當(dāng)?shù)闹?平均值的時間變化率計算氣流速度加速度。在幾個幀上計算時間變化率以生成一個較平滑的信號。
通常,將所有計算的參數(shù)在用它們生成圖形顯示圖象之前進行平滑。這個平滑增加了一點時間滯后,但是產(chǎn)生了一個較少沖擊的(時間延遲的)視頻顯示。當(dāng)視頻捕獲設(shè)備或處理系統(tǒng)僅僅能夠進行低分辨率處理時,該平滑是尤其可取的。
在一個實施例中,計算各種參數(shù)以生成用于一個飛行模擬器或類似飛行程序的圖形處理變量的方法如下1.BankAngle=LeftAngle-RightAngle2.PitchAngle=(((LeftAngle+RightAngle)/2.0)-90)*0.13.Accel=abs((LeftAngle+RightAngle)-(LeftAnglePrev+RightAnglePrev))*K4.平滑處理計算如下
BankAngleSmooth=k1*BankAngle+(1-k1)*BankAngleSmoothPrevPitchAngleSmooth=k2*PitchAngle+(1-k2)*PitchAngleSmoothPrevAccelSmooth=k3*Accel+(1-k3)*AccelSmoothPrev平滑的數(shù)值被用來進行模擬。在上述等式中,“K”表示某些常數(shù)值。取決于例如用戶將具有的準(zhǔn)確加速度,改變常數(shù)K。常數(shù)k1、k2、和k3指定了顯示物體的響應(yīng)特性。這允許用戶運動和顯示物體運動之間的相互關(guān)系為各種體驗進行定制。例如,在一個飛行模擬器執(zhí)行中,這些常數(shù)能夠被編程用來選擇或規(guī)定與不同類型飛機或飛行物體有關(guān)的不同特性,從而允許不同的模擬體驗。例如,這些常數(shù)的一個設(shè)置能夠被用來模擬一個噴氣式飛機的感覺,而這些常數(shù)的另一個設(shè)置能夠被用來模擬一個懸掛式滑翔機的感覺。在上述處理中,“xxxPrev”表示“前一個xxx值”,其中“xxx”是“LeftAngle”、“RightAngle”、“BankAngleSmooth”、“PitchAngleSmooth”、或“AccelSmooth”。例如,在一個視頻游戲中,“xxxPrev”是指來自于前一幀的值。此外,“xxxSmooth”表示“平滑后的xxx值”,其中“xxx”是“BankAngle”、“PitchAngle”、或“Accel”。
圖4的流程圖說明了用于本發(fā)明一個實施例、按照如上所述的方法、響應(yīng)于一個用戶的手臂運動實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的步驟。在圖4中流程圖400的最初兩個步驟包含減去背景的步驟。在步驟404,一個捕獲的、不包含人的視頻圖象被存儲下來,然后在步驟406,從實時視頻序列中減去存儲的視頻圖象。接下來,在步驟408,確定一個人是否在數(shù)字?jǐn)z象機的視場之內(nèi)。步驟410包含手臂角度確定步驟的第一部分,它確定軀干的水平范圍。在步驟412,確定每個手臂角度。這通過計算每個手臂子圖象的理論力矩角度來執(zhí)行。
就該最佳實施例來說,飛行參數(shù)確定步驟包含圖4中的最后三個步驟。首先,在步驟414,使用與上述相同的等式處理手臂角度以計算飛行參數(shù)。其次,在步驟416,這些數(shù)值用包含為一個特定飛行體驗(例如,噴氣式飛機、滑翔機等)所選擇的常數(shù)的函數(shù)進行平滑。最后,在步驟418,平滑了的參數(shù)被用于飛行模擬中以實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
依據(jù)本發(fā)明的一個替換實施例,生成一個信號用于在任何已知的電信系統(tǒng)中使用,而不僅僅用于實施一個對象在一個圖形顯示器中的運動。這個實施例能夠被描述成一種響應(yīng)于人體手臂的位置和/或運動數(shù)據(jù)而生成信號的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備;用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;使用該圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的手臂部分;使用圖象處理器計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及使用該圖象處理器響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù)生成一個信號。
圖形輸入和處理功能在當(dāng)前最佳實施例中,一個用戶的手臂動作被視頻捕獲設(shè)備所捕獲,而且相應(yīng)的動作被轉(zhuǎn)換為在一個圖形顯示器上顯示的一只鳥的運動。某些典型的手臂動作以及它們和鳥運動的相互關(guān)系在圖5到圖9中進行了說明。圖5說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、在一個用戶的手臂拍動和在圖形顯示器上一只鳥的上升之間的相互關(guān)系。如圖5所示,相關(guān)系統(tǒng)500顯示了具有左臂504和右臂506、并如雙向箭頭508所示拍動他的手臂的用戶502。在相應(yīng)的圖形顯示器510上,相對于景觀516,這個動作與如箭頭514所示的鳥512的上升相關(guān)聯(lián)。
圖6說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、在一個保持他或她的手臂直伸出的用戶和在圖形顯示器上滑翔的一只鳥之間的相互關(guān)系。如圖6所示,相關(guān)系統(tǒng)600顯示了具有左臂604和右臂606、并如水平箭頭608所示保持他的手臂直伸出的用戶602。在相應(yīng)的圖形顯示器610上,相對于景觀616,這個動作與如水平飛行路徑所示的鳥612的滑翔相關(guān)聯(lián)。
圖7說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、在一個向左側(cè)傾斜他或她的手臂的用戶和在圖形顯示器上向左傾斜的一只鳥之間的相互關(guān)系。如圖7所示,相關(guān)系統(tǒng)700顯示了具有左臂704和右臂706、并分別如向下箭頭708和向上箭頭710所示定位他的手臂從而使他的左臂704低于右臂706的用戶702。在相應(yīng)的圖形顯示器714上,相對于景觀716,這個動作與如具有一個正斜率的鳥身體軸線所示、向左傾斜的鳥712相關(guān)聯(lián)。
圖8說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、在一個向右傾斜他或她的手臂的用戶和在圖形顯示器上向右傾斜的一只鳥之間的相互關(guān)系。如圖8所示,相關(guān)系統(tǒng)800顯示了具有左臂804和右臂806、并分別如向上箭頭808和向下箭頭810所示定位他的手臂從而使他的左臂804高于右臂806的用戶802。在相應(yīng)的圖形顯示器812上,相對于景觀818,這個動作與如具有一個負(fù)斜率的鳥身體軸線所示、向右傾斜的鳥814相關(guān)聯(lián)。
圖9說明了依據(jù)本發(fā)明一個實施例、在一個向后褶起他或她的手臂的用戶和在圖形顯示器上下降的一只鳥之間的相互關(guān)系。如圖9所示,相關(guān)系統(tǒng)900顯示了具有左臂904和右臂906、如向下箭頭908所示定位他的手臂以便使他的手臂向后褶起的用戶902。在相應(yīng)的圖形顯示器910上,相對于景觀916,這個動作與如箭頭914所示下降的鳥512相關(guān)聯(lián)。
在該最佳實施例中,本發(fā)明的用戶輸入設(shè)備和方法通過由圖10的方框圖說明的一個計算機處理系統(tǒng)來實現(xiàn)。該處理系統(tǒng)可以表示一個基于計算機的娛樂系統(tǒng)實施例,它包含一個中央處理單元(“CPU”)1004,連接到一個主存儲器1002和圖形處理單元(“GPU”)1006。CPU1004也連接到一個輸入輸出處理器(“IOP”)總線1008。在一個實施例中,GPU 1006包含一個內(nèi)部緩沖區(qū)用于基于像素的圖形數(shù)據(jù)的快速處理。另外,GPU能夠包含一個輸出處理部分或功能,將處理的圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)電視信號、例如NTSC或PAL,用于傳送到一個連接在該娛樂系統(tǒng)1000或它的元件以外的電視監(jiān)視器1007。做為選擇,數(shù)據(jù)輸出信號能夠被提供給除一臺電視監(jiān)視器以外的一個顯示設(shè)備、諸如一臺計算機監(jiān)視器、LCD(液晶顯示器)設(shè)備、或其它類型的顯示設(shè)備。
IOP總線1008將CPU 1004連接到各種輸入/輸出設(shè)備及其它總線或設(shè)備上。IOP總線1008與輸入/輸出處理器存儲器1010、一個控制器1012、一個存儲卡1014、一個通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)端口1016、一個IEEE1394(也稱為一個火線接口)端口、以及總線1030相連??偩€1030將其它幾個系統(tǒng)組件、包括操作系統(tǒng)(“OS”)ROM 1020、閃速存儲器1022、一個聲音處理單元(“SPU”)1024、一個光盤控制單元1026、和一個硬盤驅(qū)動器(“HDD”)1028連接到CPU1004。在這個實施例的一個方面中,視頻捕獲設(shè)備能夠直接連接到IOP總線1008,用于直接傳送數(shù)據(jù)到CPU 1004;這樣,來自視頻捕獲設(shè)備的數(shù)據(jù)能夠用來改變或更新用于在GPU 1006中生成圖形圖象的值。此外,本發(fā)明中的實施例能夠使用各種圖象處理配置和技術(shù),諸如在2000年5月17日提出的、題為“OUTLINE GENERATING DATA,GENERATINGMETHOD AND APPARATUS”的美國專利申請09/573,105中描述的那些,該文檔在此被包括在內(nèi)作為全面參考。
體現(xiàn)了本發(fā)明方面的程序或計算機指令能夠用幾種不同的方法來提供。例如,用于與圖形圖象相互作用的用戶輸入方法能夠以存儲在HDD 1028、閃速存儲器1022、OS ROM 1020中、或一個存儲卡1012上的程序的形式提供。做為選擇,該程序能夠通過連接到CPU 1004的一個或多個輸入端口下載到處理單元1000。定義了該輸入方法的程序模塊能夠和由CPU 1004執(zhí)行、并在顯示設(shè)備1007上顯示的游戲或應(yīng)用程序一起提供,或是它們可以單獨從應(yīng)用程序、諸如用于從本地主存儲器1002中執(zhí)行的應(yīng)用程序中提供。
本發(fā)明的實施例也考慮分布式圖象處理配置。例如,本發(fā)明不局限于發(fā)生在一個乃至兩個位置處、諸如在CPU或在CPU和其它一個元件中發(fā)生的捕獲圖象和顯示圖象處理。例如,輸入圖象處理能夠正好輕易地發(fā)生在一個能夠執(zhí)行處理過程的相關(guān)CPU、處理器或設(shè)備中;實質(zhì)上所有的圖象處理能夠在互連系統(tǒng)的所有各處分布。因此,本發(fā)明不局限于任何特定的圖象處理硬件電路和/或軟件;它也不局限于通用硬件電路和/或軟件的任何特定組合,也不局限于用于由處理組件執(zhí)行的指令的任何特定來源。
其它實施例在一個實施例中,一個拍動噪音能夠被加到演示上。當(dāng)手臂角度平均值帶符號的時間變化率超過一個特定閾值時,觸發(fā)拍動噪音。只有當(dāng)用戶一起向下運動他或她的手臂時這才引起一個拍動噪音。拍動噪音的大小與那個動作同時按比例變化,所以一個更加夸大的拍動動作會生成一個較大的拍動聲音。
一個更進一步的實施例在該演示上添加了一個內(nèi)容,其中手臂角度被用來指示一只拍動其翅膀的鳥的一個預(yù)先生成的動畫。手臂角度被用來指示這個動畫。在這個實施例中,該演示能夠來自于第一個人的透視圖,所以鳥的動畫將不會被看到,盡管由太陽投射它的影子在景觀上是能夠看到的。
在網(wǎng)絡(luò)演示中,實際的鳥的動畫對應(yīng)于玩游戲的其它人的運動。能夠存在鳥變體的幾種動畫,諸如龍、雕和鷹。如上所述的平滑參數(shù)將被設(shè)置為為每一個動畫提供一個稍有不同的飛行體驗(例如,龍較大而且低速,所以使用滑翔機參數(shù),而鷹小和迅速,所以使用戰(zhàn)斗式噴氣式飛機參數(shù))。
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解得那樣,在此處描述的圖形輸入和處理方法的應(yīng)用能夠延伸至除飛行游戲或模擬器以外的其它類型的模擬或程序中。例如,用戶運動能夠用于控制在視頻游戲或教育程序中的對象,包含驅(qū)動對象、運行對象、或涉及用戶運動的各種體育游戲,諸如滑雪、騎自行車、搏斗、和類似的動作。
此外,盡管本發(fā)明的實施例就被用來實施一個顯示對象的運動的用戶手臂的運動進行了舉例說明和描述,但是應(yīng)當(dāng)注意到,類似的處理技術(shù)能夠被用來基于用戶的腿部、或頭部、或是由用戶握住的對象提供圖形控制。
本發(fā)明的實施例允許在顯示對象上的各種后處理濾波和特殊效應(yīng)、諸如陰影效應(yīng)、失真、變形效應(yīng)等的有利和便利的實現(xiàn)。這種后處理濾波和特殊效應(yīng)是有利的補充,而且能夠被用于利用基本系統(tǒng)的簡單性和有效性。
在上文中,已經(jīng)描述了一種實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的用戶輸入系統(tǒng)。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合特定示范性實施例進行了描述,但是顯然可以對這些實施例進行各種修改和改變,而沒有背離由權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明更為廣泛的精神和范圍。例如,該發(fā)明的實施例能夠延伸至除剛好具有一個輸出與飛行或飛行游戲有關(guān)的系統(tǒng)以外的應(yīng)用??偟膩碚f,其中一個顯示對象的運動或定位由一個用戶的運動或定位控制的、任何基于圖形的應(yīng)用能夠與在此描述的處理方法一起使用。因此,說明書和附圖只作為一個示例說明,而不是起限制作用。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種用于提供一個信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上運動的輸入設(shè)備,包含一個用于捕獲在該設(shè)備視場中的人類用戶的視頻圖象的設(shè)備;一個輸入圖象處理器,將捕獲的人類身體部分運動的視頻圖象轉(zhuǎn)換成為被傳送到一個輸出圖象處理器的信號,該輸入圖象處理器被編程用于(a)在捕獲的視頻圖象中將人類用戶的形狀從背景中分離出來;(b)確定人類身體部分的位置和運動;以及(c)響應(yīng)于人類身體部分的位置和/或運動,生成一個輸出信號;以及一個輸出圖象處理器,被編程用來響應(yīng)于從輸入圖象處理器接收的信號在一個圖形顯示器上運動一個對象。
2.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于輸出圖象處理器依據(jù)一個飛行對象將看到的場景改變圖形顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于輸出圖象處理器生成一個飛行對象的一個圖形顯示,其中該飛行對象的位置和運動響應(yīng)于由輸入圖象處理器輸出的信號。
4.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于人類身體部分包含該人類用戶的一個或多個手臂。
5.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
6.一種使用人類身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)生成信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備;捕獲視頻圖象和處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;分離該人體形狀的一個或多個身體部分;計算一個或多個身體部分的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于身體部分的位置和運動數(shù)據(jù),生成一個信號用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于這一個或多個身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
9.一種使用人類身體部分的位置及運動數(shù)據(jù)生成信號的方法,包含提供一個圖象處理器,和一個用于捕獲一個人體形狀的人類身體部分的位置和運動的視頻圖象的設(shè)備;用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理該視頻圖象以從背景中分離出該個人體形狀;使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人類形狀的人類身體部分;使用圖象處理器計算身體部分的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)使用該圖象處理器生成一個信號。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于這一個或多個身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
11.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于運動數(shù)據(jù)包含身體部分相對于背景的平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
12.一種使用人類身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)生成信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲一個視頻序列的設(shè)備;從視頻序列中捕獲一個不包含一個人主體的幀;通過在視頻序列不包含該人主體的幀上執(zhí)行一種算法,分離包含了一個前景主體圖象視圖的視圖;確定分離出來的視圖是否包含該人主體的圖象;確定主體人的軀干的水平范圍,以便在每個捕獲的視頻幀中分離出該人體形狀的一個或多個身體部分;通過計算在視頻圖象的身體部分中非零像素的理論力矩角度,來計算身體部分相對于主體人軀干的角度;以及響應(yīng)于手臂角度,生成一個身體部分的位置數(shù)據(jù)信號,用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動。
13.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于確定視圖中是否包含一個主體人的步驟包含以下步驟統(tǒng)計在前景圖象中非零像素的總數(shù);以及確保非零像素的總數(shù)在由像素的最小和最大閾值數(shù)目定義的一個范圍之內(nèi)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于在分離步驟中的算法涉及從在視頻序列中的單幀中減去沒有包含主體人的幀。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于在分離步驟中的算法包含下列處理步驟(a)獲得靜止背景Y0 U0 V0幀;(b)使用一個5×5的高斯卷積平滑圖像Y0 U0 V0;(c)獲得當(dāng)前YUV視頻幀;(d)使用一個5×5的高斯卷積平滑圖像YUV;(e)對以Y表示的每一個像素,計算Ydif=abs(Y-Y0);(f)對以U表示的每一個像素,計算Udif=abs(U-U0);(g)對以V表示的每一個像素,計算Vdif=abs(V-V0);(h)對YdifUdifVdif中的每一個像素,計算Sum=Y(jié)dif+Udif*8+Vdif*8;(i)對Sum中的每一個像素,如果Sum>Threshold,則計算Foreground=1,否則Foreground=0;以及(j)使用標(biāo)準(zhǔn)削弱形態(tài)過濾器削弱Foreground(以除去任何單像素的錯誤測量,諸如由黑白點相間噪聲所引起的)削弱Foreground。
16.如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于在生成步驟中生成的身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)信號是從包含與對象氣流速度加速度、傾斜角,和俯仰角有關(guān)的信號的組中選擇出來的。
17.如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于在生成步驟中生成的身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)信號用包含平滑常數(shù)來進行確定。
18.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于這一個或多個身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
19.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
20.一種通過使用人類身體部分的位置數(shù)據(jù)生成信號供一個飛行模擬器圖形顯示器使用以實施平移和旋轉(zhuǎn)運動的方法,包含提供一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備和一個圖象處理器;用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;
使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的身體部分;使用圖象處理器計算身體部分的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)使用圖象處理器生成一個信號用于生成一個飛行模擬器圖形顯示器的狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法,其特征在于該身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
22.如權(quán)利要求21所述的方法,其特征在于飛行模擬器圖形顯示器包含一個飛行生物作為一個對象,其與用戶的一個或兩個手臂的運動相關(guān)來運動翅膀。
23.如權(quán)利要求22所述的方法,其特征在于飛行模擬器圖形顯示器描述了來自該飛行生物的視點的一個透視圖。
24.如權(quán)利要求23所述的方法,進一步包含步驟對應(yīng)于飛行生物的翅膀運動,生成拍動噪音。
25.如權(quán)利要求24所述的方法,進一步包含步驟隨捕獲的手臂運動的速率增加,增大拍動噪音量。
26.如權(quán)利要求25所述的方法,其特征在于當(dāng)手臂角度平均值帶符號的時間變化率超過一個預(yù)定閾值時,觸發(fā)拍動噪音。
27.一種包括了由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令捕獲視頻圖象和處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;分離人體形狀的主體部分;計算身體的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)生成一個信號用于實施在一個圖形顯示器上的一個對象的運動。
28.如權(quán)利要求27所述的產(chǎn)品,其特征在于該身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
29.如權(quán)利要求28所述的產(chǎn)品,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
30.如權(quán)利要求29所述的產(chǎn)品,其特征在于由程序指令生成的信號被用來生成一個飛行模擬器圖形顯示器的狀態(tài)。
31.一種包括了由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的身體部分;使用圖象處理器計算身體部分的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于身體部分的位置和運動數(shù)據(jù)使用該圖象處理器生成一個信號。
32.如權(quán)利要求31所述的產(chǎn)品,其特征在于該身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
33.如權(quán)利要求32所述的產(chǎn)品,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
34.一種包括了由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令從視頻序列中捕獲一個不包含一個人的幀;通過在視頻序列和不包含人的幀上執(zhí)行一種算法,分離一個視圖;確定分離出來的視圖是否包含一個主體人的圖象;確定該主體人的軀干的水平范圍,以便在一個捕獲的視頻幀中分離出該人體形狀的身體部分;通過計算在視頻圖象的主體部分中非零像素的理論力矩角度,來計算主體部分角度;以及響應(yīng)于身體部分角度,生成一個身體部分的位置/運動數(shù)據(jù)信號用于實施在一個圖形顯示器上的一個對象的運動。
35.如權(quán)利要求34所述的產(chǎn)品,其特征在于該身體部分包含形成人體形狀的一個用戶的一個或兩個手臂。
36.如權(quán)利要求35所述的產(chǎn)品,其特征在于對象在圖形顯示器上的運動包含平移運動和旋轉(zhuǎn)運動中的至少一個。
權(quán)利要求
1.一種提供一個信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的輸入設(shè)備,包含一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備;一個輸入圖象處理器,將捕獲的人體手臂運動的視頻圖象轉(zhuǎn)換成為被傳送到一個輸出圖象處理器的信號,該輸入圖象處理器被編程用于(a)在捕獲的視頻圖象中將人體形狀從背景中分離出來;(b)確定人體手臂的位置和運動;以及(c)響應(yīng)于該人體手臂的位置和/或運動,生成一個輸出信號;以及一個輸出圖象處理器,被編程用來響應(yīng)于從輸入圖象處理器104接收的信號、實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
2.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于輸出圖象處理器依據(jù)一個飛行對象將看到的場景圖改變圖形顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備,其特征在于輸出圖象處理器生成一個飛行對象的一個圖形顯示,其中該飛行對象的位置和運動響應(yīng)于由輸入圖象處理器輸出的信號。
4.一種使用人體手臂的位置和運動數(shù)據(jù)、生成信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備;捕獲視頻圖象和處理那些圖象以從背景中分離出人體形狀;分離人體形狀的手臂部分;計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù),生成一個用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的信號。
5.一種使用人體手臂的位置和/或運動數(shù)據(jù)生成信號的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備;用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出人體形狀;使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的手臂部分;使用圖象處理器計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù),使用該圖象處理器生成一個信號。
6.一種使用人體手臂的位置和/或運動數(shù)據(jù),生成信號以實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的方法,包含提供一個圖象處理器和一個用于捕獲一個視頻序列的設(shè)備;從該視頻序列中捕獲一個沒有包含一個人的幀;通過在該視頻序列和沒有包含人的幀上執(zhí)行一種算法,分離包含了一個前景主體圖象視圖的視圖;確定分離出來的視圖是否包含一個人的圖象;確定主體軀干的水平范圍,以便在每個捕獲的視頻幀中分離出人體形狀的手臂部分;通過計算在視頻圖象的手臂部分中的非零像素的理論力矩角度來計算手臂角度;以及響應(yīng)于手臂角度,生成一個手臂位置數(shù)據(jù)信號用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于確定視圖中是否包含一個人的步驟包含以下步驟統(tǒng)計在前景圖象中非零像素的總數(shù);確保非零像素的總數(shù)在由像素的最小和最大閾值數(shù)目定義的一個范圍之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于在分離步驟中的算法涉及從在視頻序列中的單幀中減去沒有包含一個人的幀。
9.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于在該分離步驟中使用了下列算法(a)獲得靜止背景Y0 U0 V0幀;(b)使用一個5×5的高斯卷積平滑圖像Y0 U0 V0;(c)獲得當(dāng)前YUV視頻幀;(d)使用一個5×5的高斯卷積平滑圖像YUV;(e)對以Y表示的每一個像素,計算Ydif=abs(Y-Y0);(f)對以U表示的每一個像素,計算Udif=abs(U-U0);(g)對以V表示的每一個像素,計算Vdif=abs(V-V0);(h)對以YdifUdifVdif表示的每一個像素,計算Sum=Y(jié)dif+Udif*8+Vdif*8;(i)對以Sum表示的每一個像素,如果Sum>Threshold,則計算Foreground=1,否則Foreground=0;(j)使用標(biāo)準(zhǔn)削弱形態(tài)過濾器削弱Foreground(以除去任何單像素的錯誤測量,諸如由黑白點相間噪聲所引起的)。
10.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于在生成步驟中生成的手臂位置/運動數(shù)據(jù)信號是從包含與對象氣流速度加速度、傾斜角,和俯仰角有關(guān)的信號的組中選擇出來的。
11.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于在生成步驟中生成的手臂位置/運動數(shù)據(jù)信號用包含平滑常數(shù)來進行確定。
12.一種通過使用人體手臂位置數(shù)據(jù)生成信號在一個飛行模擬器圖形顯示器使用以實施平移和/或旋轉(zhuǎn)運動的方法,包含提供一個用于捕獲視頻圖象的設(shè)備和一個圖象處理器;用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出人體形狀;使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的手臂部分;使用圖象處理器計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù)使用圖象處理器生成一個信號用于生成一個飛行模擬器圖形顯示器的狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于飛行模擬器圖形顯示器包含一個運動翅膀的飛行生物作為一個對象。
14.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于飛行模擬器圖形顯示器描述在一個飛行生物將會看到的場景方面的變化。
15.如權(quán)利要求13所述的方法,進一步包含步驟對應(yīng)于飛行生物的翅膀運動,生成拍動噪音。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于拍動噪音的大小隨捕獲的手臂運動的速率增長而增加。
17.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于當(dāng)手臂角度平均值帶符號的時間變化率超過一個預(yù)定閾值時,觸發(fā)拍動噪音。
18.一種包括由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令捕獲視頻圖象和處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;分離人體形狀的手臂部分;計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù),生成一個信號用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
19.如權(quán)利要求18所述的產(chǎn)品,其特征在于用由程序指令生成的信號來生成一個飛行模擬器圖形顯示器的狀態(tài)。
20.一種包括了由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令用該設(shè)備捕獲視頻圖象,并且使用圖象處理器處理那些圖象以從背景中分離出一個人體形狀;使用圖象處理器從一幅捕獲的視頻圖象中分離出該人體形狀的手臂部分;使用圖象處理器計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù);以及響應(yīng)于手臂的位置和運動數(shù)據(jù)使用該圖象處理器生成一個信號。
21.一種包括了由一臺機器執(zhí)行的程序指令的產(chǎn)品,其中該程序指令包含用于執(zhí)行如下步驟的指令從視頻序列中捕獲一個沒有包含一個人的幀;通過在視頻序列和沒有包含人的幀上執(zhí)行一種算法,分離一個視圖(前景/主體圖象);{完整?部分}確定分離出來的視圖是否包含一個人的圖象;確定主體軀干的水平范圍,以便在一個/該/每個捕獲的視頻幀中分離出人體形狀的手臂部分;通過計算在視頻圖象的手臂部分中的非零像素的理論力矩的角度來計算手臂角度;以及響應(yīng)于手臂角度,生成一個手臂位置/運動數(shù)據(jù)信號用于實施一個對象在一個圖形顯示器上的平移和/或旋轉(zhuǎn)運動。
全文摘要
這里公開了一種響應(yīng)于用戶輸入、實施一個對象在一個圖形顯示器上的運動的設(shè)備和方法。一個輸入設(shè)備包含一個用于捕獲視頻圖象的部件;一個輸入圖象處理器,響應(yīng)于來自于視頻圖象的運動生成一個輸出信號;和一個輸出圖象處理器,被編程用以響應(yīng)于從輸入圖像處理器接收的信號,實施對象在圖形顯示器上的運動。在輸入圖象處理器內(nèi)使用了各種算法以確定控制對象在圖形顯示器上的運動的初始和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。在一個最佳實施例中,視頻圖象被捕獲和處理以從背景中分離出一個人體形狀,從該人體形狀中計算手臂的位置和運動數(shù)據(jù),并且響應(yīng)于這個數(shù)據(jù)生成一個信號,用于控制一個對象、諸如一只鳥在一個圖形顯示器上的運動。在圖形顯示器上控制的運動能夠采取一個活動對象的形式、或是這樣一個物體可能經(jīng)歷的場景(例如,鳥的視場)的改變的形式。
文檔編號G06T3/00GK1394325SQ01802531
公開日2003年1月29日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月1日
發(fā)明者R·馬克斯 申請人:美國索尼電腦娛樂公司
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