一種面向7d射擊影院的多人自由射擊識別系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識別系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]隨著人機交互技術與游戲文化產業(yè)的發(fā)展，人們對于游戲體驗的要求越來越高，方便便捷、適于家庭、廉價低廉成為各類游戲的第二競爭力。
[0003]目前，沉浸式的射擊游戲作為其中一個重要分支，而且在未來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的形式存在，其缺點是顯而易見的，體積大、成本高、收益低、運輸不便。
[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、互動游戲與動感影院巧妙結合，涉及立體成像、動漫制作、光電技術、無線定位、追蹤技術、人機交互、機電一體化技術、視頻播放技術、音頻控制技術、計算機編程、聲學控制等技術領域，身臨其境的多人互動游戲讓4D、5D電影再次升級，成就了空前創(chuàng)新、獨具特色的文化娛樂項目。
[0005]在面向7D射擊影院的游戲中，用戶通過使用每個座位上配置的仿真槍完成交互任務。但是，仿真槍的使用成為這種游戲形式的最大缺陷。主要表現為:
[0006]第一，仿真槍的校正過程非常復雜，受校正人的主觀影響比較大；
[0007]第二，每個座位上的仿真槍都需要校正，校正任務量大；
[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。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識別系統(tǒng)與方法，本方法支持每位用戶手持無線仿真槍(沒有電源線約束的仿真槍)進行交互射擊，且仿真槍上僅有激光發(fā)射器，無需額外傳感器。該系統(tǒng)利用紅外攝像機捕獲屏幕圖像，并通過分析獲取的用戶仿真槍的準星位置與開槍信息，完成交互射擊任務。沒有電源線的約束，使得每位用戶都可以充分地任意移動，使用戶獲得身臨其境的感覺，從而增強了用戶體驗。
[0010]為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0011]一種面向7D射擊影院的多人自由射擊識別系統(tǒng)，包括網絡連接模塊、交互控制模塊、立體渲染模塊和投影顯示模塊，其中:
[0012]所述網絡連接模塊，用于將采集到的用戶交互信息傳輸到交互控制模塊；
[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星位置、用戶是否開槍的信息，完成交互射擊任務；
[0014]所述立體渲染模塊，根據交互控制模塊獲取的用戶信息，實時地把游戲內容渲染為立體游戲畫面，提供給投影顯示模塊顯示；
[0015]所述投影顯示模塊，用于將立體游戲畫面投影到幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫面。
[0016]所述網絡連接模塊，連接紅外攝像機，將其捕獲的畫面通過網絡傳輸到交互控制豐旲塊。
[0017]所述用戶仿真槍為紅外仿真槍，配置有兩個激光發(fā)射器，一個處于常開狀態(tài)，用于仿真槍的準星定位，另一個當且僅當用戶處于開槍狀態(tài)時，處于開啟狀態(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投影儀將立體游戲畫面投影到幕布上，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別系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0021](I)開啟網絡連接模塊，將紅外攝像機捕獲的畫面通過網絡傳輸到交互控制模塊，為交互控制模塊提供輸入信息；
[0022](2)開啟交互控制模塊，分析從網絡連接模塊獲取的交互信息，得到用戶仿真槍的準星位置信息、用戶是否開槍的信息；
[0023](3)開啟立體渲染模塊，根據從交互控制模塊得到的用戶交互信息，實時地把游戲內容渲染為立體游戲畫面，提供給投影顯示模塊顯示；
[0024](4)開啟投影顯示模塊，使用3D投影儀把從立體渲染模塊獲得的游戲畫面投影到金屬幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫面。
[0025]所述步驟(I)中，用一個黑色塊表示仿真槍的射擊圖案，即每個用戶所持仿真槍的射擊圖案；每個射擊圖案通過定義的特征值進行區(qū)分；射擊圖案特征值的定義為:以圖像中心點(Xcenter, Ycenter)為標準從而對該黑色塊劃分為左上(I)、左下(2)、右上
(3)、右下(4)四個分區(qū)域；其對應的中心點坐標相應的有:(XI，Yl) ； (X2, Y2) ； (X3, Y3)；(X4, Y4);故特征值為兩個二維向量:((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準；
[0028](2-2)紅外攝像機實時拍攝的每一幀圖像與(2-1)中背景圖像進行相減，得到黑白二值圖像；
[0029](2-3)對整張圖像進行掃描，得到每個黑色像素塊的位置，并判斷該塊為準星塊還是開槍塊；若為準星塊，則計算特征值判斷用戶的標號信息；若為開槍塊，則計算其為哪一個用戶的開槍信息。
[0030]所述步驟(2-2)中，具體方法為:若色素差值大于預先設置的閾值，則認為生成圖像是前景圖像，并設置為黑色；若色素差值不大于預先設置的閾值，則認為場景區(qū)域內沒有目標，并設置為白色；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:對整張圖像進行掃描從而得到每個黑色像素塊的位置，計算該塊黑像素點數，黑像素點數與預設值Cl、C2、C3比較大小，其中Cl < C2< C3 ;根據黑像素點數判斷該圖像性質。
[0032]所述步驟(2-3)中，若黑像素點數大于C3，則為重疊，調用上一幀的圖像信息并獲取該幀與上一幀相比消失的準星塊；枚舉每個消失的準星塊，找到一個與其距離最近的重疊塊，判斷最短距離是否在一定閾值內，若是，則判斷該準星塊存在且坐標為該重疊塊的坐標；若否，則判斷為該準星塊消失。
[0033]所述步驟(2-3)中，若黑像素點數大于C2小于C3，則為準星塊，計算特征值，并判斷其用戶的標號信息，與預設好的用戶標號的特征值信息相匹配；若黑像素點數大于Cl小于C2，則為開槍塊，枚舉每個準星塊，計算開槍塊X坐標與準星塊X坐標差值是否在設定閾值Tl內(Tl = 60)，以及開槍塊Y坐標是否大于準星塊Y坐標并且兩者作差是否在一定閾值T2內(T2 = 100)，從滿足上述要求的準星塊中選取一個距離最近的，并標識該準星塊為開槍；若黑像素點數小于Cl，則為雜點，直接忽略。
[0034]所述步驟(3)中，立體渲染模塊根據從交互控制模塊得到的用戶交互信息，利用時分式立體原理，把左右眼圖像幀分別交付給左右眼，結合視覺暫留原理，在人腦海中合成立體視覺影像；結合NVIDIA 3D vis1n套件實時的把游戲內容渲染為立體游戲畫面。
[0035]本發(fā)明的有益效果為:
[0036](I)本發(fā)明所設計的紅外仿真槍沒有電源線的約束，用戶可在有效區(qū)域內自由移動，使得游戲體驗更加真實、自然，具有更好的沉浸式體驗；
[0037](2)本發(fā)明所設計的紅外仿真槍無需校正操作，使用方便，避免了仿真槍的校正帶來的繁瑣操作；
[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，操作簡便，無須進行額外的學習訓練；
[0039](4)該系統(tǒng)支持多人，強調團隊協(xié)同配合，增加了游戲互動性，鍛煉了團隊合作意識，具有一定的教育意義。
【附圖說明】
[0040]圖1為面向7D射擊影院的多人自由射擊識別系統(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)表示每個用戶所持仿真槍可能處的未開槍狀態(tài)，包括四種準星圖案；
[0043]圖3 (2)表示每個用戶所持仿真槍可能處的開槍狀態(tài)；
[0044]圖3(3)表示用戶在射擊過程中，出現重疊的狀態(tài)；
[0045]圖4為交互控制模塊結構圖；
[0046]圖5為本發(fā)明的整體流程圖。
【具體實施方式】
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[0047]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0048]如圖1所示，當固定好幕布后，將一臺攝像機放置在鏡頭能夠正對幕布中心線的地方，裝在屋頂等較高處且距離幕布2.5到3米。可通過攝像機自帶的監(jiān)控軟件在計算機屏幕顯示從而調整位置。然后再將一臺投影儀放置在鏡頭能夠正對幕布中心線的地方，建議裝在屋頂等較高處(可放置在攝像頭下方)。可通過計算機控制投影儀成像調整位置。確保攝像機、投影儀架設好并與計算機網絡連接無誤。
[0049]本發(fā)明設計的紅外仿真槍主要通過紅外發(fā)射器完成準星定位與仿真槍所處狀態(tài)的判斷。仿真槍上綁有兩個激光發(fā)射器，一個處于常開狀態(tài)，用于仿真槍的準星定位，另一個當且僅當用戶處于開槍狀態(tài)時，處于開啟狀態(tài)，用于判斷用戶是否開槍的信息。根據交互控制模塊獲取的上述信息，實時地把游戲內容渲染為立體游戲畫面，使用3D投影儀把立體游戲畫面投影到金屬幕布上，給用戶提供完整的立體游戲畫面。
[0050]如圖2所示，給出了本發(fā)明定義的仿