專利名稱：控制虛擬現(xiàn)實(shí)的制作方法
控制虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)根據(jù)35U. S. C. § 119(e)要求在2008年5月沈日提交的美國臨時(shí)專利申 請(qǐng)61/056，027的權(quán)益，其公開通過引用結(jié)合于此。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及使人類與計(jì)算機(jī)接口，并任選地使人與計(jì)算機(jī)成一整體以生成虛擬現(xiàn)實(shí)。背景首先，存在鼠標(biāo)和鍵盤。并且鼠標(biāo)和鍵盤使人類與計(jì)算機(jī)接口。然而，隨著技術(shù)地 發(fā)展，計(jì)算機(jī)獲得接收和處理數(shù)據(jù)足以提供豐富的相對(duì)復(fù)雜、實(shí)時(shí)的用戶應(yīng)用程序的能力， 這些應(yīng)用程序使用或要求比由鼠標(biāo)和鍵盤所提供的更加無縫和自然地與人類用戶接口。作為示例，在使用或要求增強(qiáng)人機(jī)接口的熟悉的應(yīng)用程序當(dāng)中有使得用戶能夠 通過與計(jì)算機(jī)談話向該計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)的語音識(shí)別服務(wù)、蜂窩電話計(jì)算機(jī)游戲、以及實(shí)時(shí) 操作的虛擬現(xiàn)實(shí)。這些應(yīng)用程序中的許多要求響應(yīng)于人作出姿勢(shì)的圖像解釋和/或使用人 類姿勢(shì)的能力或可從該能力獲益。結(jié)果，相當(dāng)多的研究精力和資源被投入到開發(fā)能夠?qū)崟r(shí) 接收視覺數(shù)據(jù)并處理該數(shù)據(jù)以識(shí)別和解釋人類姿勢(shì)的姿勢(shì)識(shí)別裝置和算法中。人類姿勢(shì)被認(rèn)為是向他人和/或計(jì)算機(jī)傳達(dá)信息的身體語言的任何有意識(shí)或無 意識(shí)的元素。作為示例，姿勢(shì)可以是響應(yīng)于他人和/或計(jì)算機(jī)而作出的任何有意識(shí)或無意 識(shí)非面部表情、響應(yīng)于視頻游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境或多媒體演示提供的挑戰(zhàn)或刺激而作出的 手或身體姿態(tài)或運(yùn)動(dòng)。姿勢(shì)識(shí)別技術(shù)(GRT)被認(rèn)為包括配置成對(duì)響應(yīng)于人作出人類姿勢(shì)的 圖像進(jìn)行識(shí)別、解釋和/或使用這些姿勢(shì)的硬件和/或軟件技術(shù)。概述本發(fā)明的一些實(shí)施例的一方面涉及提供確定被人用來與計(jì)算機(jī)交互的對(duì)象的空 間位置和/或定向的方法。本發(fā)明的一些實(shí)施例的一方面涉及形成具有包括第一和第二部分的結(jié)構(gòu)的對(duì)象， 該第一和第二部分可用于根據(jù)對(duì)象的任選的常規(guī)2D圖像來確定對(duì)象的3D空間位置和/或 定向。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在對(duì)象的圖像中結(jié)構(gòu)的第一部分在結(jié)構(gòu)的第二部分上的投影 提供了對(duì)象的定向的指示。任選地，第一和第二部分被用于響應(yīng)于對(duì)象以及對(duì)象所處的場 景的3D “深度圖”來確定對(duì)象的位置和/或定向。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方面，對(duì)象配備有用于指示該對(duì)象位置和/或定向的 基準(zhǔn)標(biāo)記的新穎配置。任選地，使用基準(zhǔn)標(biāo)記來從對(duì)象的常規(guī)2D圖像確定對(duì)象的定向。任 選地，基準(zhǔn)標(biāo)記被用于響應(yīng)于對(duì)象和/或?qū)ο笏幍膱鼍暗?D深度圖來確定對(duì)象的位置和/或定向。本發(fā)明的一些實(shí)施例的方面涉及確定人的空間位置和身體姿態(tài)——也稱為“姿 勢(shì)”，以及使位置和/或姿態(tài)與對(duì)象的位置和定向成一整體。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方面，對(duì)象是任選地供下文中稱為“戰(zhàn)士”的玩家在由合適的計(jì)算機(jī)生成和控制的星球大戰(zhàn)類格斗游戲中使用的光劍的模擬。在本發(fā)明的實(shí)施例中，任選地使用提供戰(zhàn)士的實(shí)時(shí)視頻速率深度圖和圖像的3D 成像系統(tǒng)來對(duì)持握光劍的戰(zhàn)士進(jìn)行成像以提供戰(zhàn)士的視頻。由計(jì)算機(jī)處理深度圖和/或圖 像以根據(jù)時(shí)間確定光劍的空間位置和定向以及任選的戰(zhàn)士的位置和戰(zhàn)士的姿勢(shì)。計(jì)算機(jī)使 用光劍以及任選的戰(zhàn)士的位置和定向來使由計(jì)算機(jī)控制的合適視頻屏幕上呈現(xiàn)的星球大 戰(zhàn)格斗游戲中持握光劍的化身活動(dòng)起來。出于演示方便的目的，為了將戰(zhàn)士所持握的光劍與視頻屏幕上的化身所持握的光 劍區(qū)分開，化身的光劍通常被稱為“化身光劍”，而戰(zhàn)士光劍通常被稱為“戰(zhàn)士光劍”。任選地，戰(zhàn)士光劍包括手柄、稱為“劍鍔(tsuba) ”的防護(hù)手板、以及光劍“短桿 (stub-shaft) ”。手柄和光劍短桿任選地為基本圓柱形，并且共享在下文中稱為“光劍軸” 的公共軸。劍鍔位于光劍短桿與手柄之間的光劍軸上，并且從光劍軸向外延伸，以使得從可 觀看光劍的各個(gè)視點(diǎn)看來，短桿被投影在劍鍔的至少一部分上，即形成陰影。任選地，劍鍔 被形成為具有與光劍軸基本上垂直的平面區(qū)。任選地，平面區(qū)被表征為相對(duì)于光劍軸軸對(duì) 稱。任選地，平面區(qū)是圓形的。在從對(duì)光劍進(jìn)行成像的3D成像系統(tǒng)的視點(diǎn)獲得的光劍的圖 像中，短桿在劍鍔上的投影提供光劍的定向的指示。一般而言，光劍的定向影響劍鍔在光劍 的圖像中的形狀，并且任選地所成像的形狀被用于確定光劍的定向。任選地，短桿和劍鍔的表面區(qū)域被制成使得相對(duì)容易地確定短桿在劍鍔上的投 影。任選地，劍鍔和短桿的表面區(qū)域被配置成具有足夠不同的反射率，以便幫助辨別戰(zhàn)士光 劍的圖像中的投影。在本發(fā)明的實(shí)施例中，劍鍔的表面區(qū)域被覆蓋或形成為對(duì)于用于對(duì)光 劍進(jìn)行成像的光具有相對(duì)較高的反射率。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光劍被設(shè)置為具有在光劍的圖像中相對(duì)容易標(biāo)識(shí)的至少一 個(gè)反射基準(zhǔn)。所標(biāo)識(shí)的至少一個(gè)基準(zhǔn)被用來響應(yīng)于圖像中的至少一個(gè)明亮基準(zhǔn)的位置和定 向確定光劍的空間位置和/或定向。任選地，在下文中也稱為“明亮基準(zhǔn)”的至少一個(gè)反射基準(zhǔn)包括一反射元件，該反 射元件形成為使得該元件在由來自位于相機(jī)附近的光源的光照明時(shí)看起來具有基本相同、 相對(duì)強(qiáng)烈的亮度。任選地，明亮基準(zhǔn)包括球形區(qū)域，該球形區(qū)域位于光劍短桿的尖端且具有 基本上位于沿光劍軸的中心。任選地，至少一個(gè)反射基準(zhǔn)包括環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域具有與 光劍軸基本一致的旋轉(zhuǎn)軸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，響應(yīng)于至少一個(gè)明亮基準(zhǔn)的反射率來標(biāo) 識(shí)該至少一個(gè)明亮基準(zhǔn)。任選地，響應(yīng)于由3D成像系統(tǒng)提供的戰(zhàn)士和光劍的深度圖和圖像 所提供的數(shù)據(jù)來確定反射率。在本發(fā)明的實(shí)施例中，出于使用方便和安全性的目的，戰(zhàn)士光劍短桿相對(duì)較短，且 任選地小于或等于約30cm。任選地，戰(zhàn)士光劍包括由戰(zhàn)士操作以向計(jì)算機(jī)提供指示激活戰(zhàn) 士光劍的信號(hào)的激活機(jī)構(gòu)。當(dāng)未被激活時(shí)，化身光劍被示為具有“模仿”戰(zhàn)士光劍的短桿的 短桿。當(dāng)被激活時(shí)，化身光劍被示為具有從化身光劍劍鍔延伸出并替代短桿的相對(duì)較長的 “光刃”。任選地，激活機(jī)構(gòu)包括一機(jī)械機(jī)構(gòu)，該機(jī)械機(jī)構(gòu)能操作用于提供由3D成像系統(tǒng)檢 測到以提供激活戰(zhàn)士和化身光劍的信號(hào)的視覺提示。任選地，激活機(jī)構(gòu)包括操作成通過按 壓戰(zhàn)士光劍手柄上的按鈕開關(guān)或通過向手柄施加壓力來激活戰(zhàn)士和化身光劍的電路。任選 地，激活電路包括當(dāng)操作激活電路時(shí)變成開啟以指示光劍被激活的光。任選地，計(jì)算機(jī)響 應(yīng)于對(duì)戰(zhàn)士和戰(zhàn)士光劍進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)所提供的圖像確定電路工作且光被開啟。任選6地，激活電路包括在激活戰(zhàn)士光劍時(shí)傳送能被耦合至計(jì)算機(jī)的合適接收器接收到的諸如RF 信號(hào)等“激活”信號(hào)的發(fā)射器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，戰(zhàn)士光劍的光劍短桿被配置成裝配有模擬光刃的相對(duì) 較長的延伸部分。任選地，該延伸部分是由合適的輕型但堅(jiān)硬的材料——諸如聚氨酯—— 制成的管。該管被形成為具有內(nèi)腔，以使得其能夠牢固地安裝到戰(zhàn)士光劍的短桿。任選地， 制作延伸部分的材料基本上是半透明的和/或是用合適的半透明材料填充的，并且光劍包 括光源。當(dāng)激活光劍時(shí)，延伸部分沿著其長度被明顯照亮，從而提供光刃效果。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種使人與計(jì)算機(jī)接口的方法，該方法包括向 所述人提供設(shè)備，該設(shè)備具有具有軸的桿；劍鍔，其被連接到桿并且具有從軸向外延伸且 面向所述桿的第一側(cè)；以及手柄，在劍鍔的第二側(cè)上，該第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)；獲得設(shè)備的 圖像；響應(yīng)于圖像確定設(shè)備的定向；以及響應(yīng)于定向由計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作。任選地，確定定向包括確定桿在劍鍔上的投影。作為補(bǔ)充或替代，確定定向任選地包括相對(duì)于劍鍔的已知形狀確定圖像中的劍鍔 的形狀。任選地，劍鍔具有圓形周邊。任選地，確定圖像中的劍鍔的形狀包括確定圖像中的 形狀的長軸和短軸。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，方法包括響應(yīng)于所確定的形狀確定設(shè)備的3D空間坐 標(biāo)。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，方法確定定向包括確定軸相對(duì)于坐標(biāo)系的極角。任選 地，確定極角包括在確定極角時(shí)消除簡并度。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，方法確定定向包括 確定軸的方位角。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，確定定向包括為圖像中的設(shè)備的三個(gè)區(qū)域中的每一 個(gè)確定3D空間坐標(biāo)；確定坐標(biāo)是否基本上位于同一直線上；以及使用坐標(biāo)來確定定向。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，方法包括將桿的表面與劍鍔的第一表面設(shè)置成具有相 對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比。任選地，提供相對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比包括將劍鍔的表面設(shè)置成具有相對(duì)較高的反 射率。作為補(bǔ)充或替代，提供相對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比任選地包括將桿的表面設(shè)置成具有相對(duì)較低 的反射率。在本發(fā)明的某一實(shí)施例中，方法包括將設(shè)備設(shè)置成具有用于幫助定位設(shè)備的特征 的至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記。任選地，至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包括在桿的端處的相對(duì)明亮的反射基準(zhǔn)。 任選地，方法包括將在桿的端處的基準(zhǔn)配置成具有基本上相同的亮度，而不管設(shè)備的定向。 作為補(bǔ)充或替代，在桿的端處的基準(zhǔn)任選地包括高反射率的球形表面。在本發(fā)明的某些實(shí) 施例中，至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包括沿著劍鍔的周邊的高反射率區(qū)域。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，獲得圖像包括獲得設(shè)備的3D深度像。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，獲得圖像包括獲得設(shè)備的對(duì)比圖像。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，由計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作包括使化身活動(dòng)起來。任選地，化身 位于虛擬現(xiàn)實(shí)中。任選地，使化身活動(dòng)起來包括使化身活動(dòng)起來以與虛擬現(xiàn)實(shí)的元素進(jìn)行 交互。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，方法包括確定人的3D空間坐標(biāo)。任選地，確定空間坐 標(biāo)包括獲得人的3D深度圖像以及使用深度圖像來確定坐標(biāo)。作為補(bǔ)充或替代，方法包括響 應(yīng)于所確定的坐標(biāo)確定化身在虛擬現(xiàn)實(shí)中的位置。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，方法包括確定人的姿勢(shì)。任選地，確定姿勢(shì)包括獲得人 的3D深度圖像以及使用深度圖像來確定姿勢(shì)。作為補(bǔ)充或替代，方法包括響應(yīng)于所確定的 人的姿勢(shì)確定化身的姿勢(shì)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，化身是虛擬現(xiàn)實(shí)中的第一化身，而元素是在虛擬現(xiàn)實(shí) 中操作的第二化身。任選地，響應(yīng)于人的動(dòng)作來使第二化身活動(dòng)起來。任選地，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例使第二化身活動(dòng)起來。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)游戲的現(xiàn)實(shí)。任選地，第一和第二化 身在計(jì)算機(jī)游戲中進(jìn)行相互格斗。任選地，格斗是模擬的星球大戰(zhàn)格斗。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種包括用于根據(jù)前述要求中的任一方法配置計(jì) 算機(jī)來與人交互的指令集的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種用于與人交互的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括人類操作 設(shè)備，其具有具有軸的桿；劍鍔，其被連接到桿并且具有從軸向外延伸且面向所述桿的第 一側(cè)；以及手柄，在劍鍔的第二側(cè)上，該第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)；成像設(shè)備，用于獲得所述設(shè) 備的成像數(shù)據(jù)；以及計(jì)算機(jī)，其被配置成接收成像數(shù)據(jù)以及處理接收到的數(shù)據(jù)以確定設(shè)備 的定向并響應(yīng)于定向生成動(dòng)作。任選地，系統(tǒng)包括包含用于配置計(jì)算機(jī)以處理接收到的數(shù)據(jù)的指令集的計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)。作為補(bǔ)充或替代，系統(tǒng)包括包含用于配置計(jì)算機(jī)以生成動(dòng)作的指令集的計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)。任選地，由計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作包括使化身活動(dòng)起來。任選地，化身位于虛擬現(xiàn)實(shí)中。 任選地，使化身活動(dòng)起來包括使化身活動(dòng)起來以與虛擬現(xiàn)實(shí)的元素進(jìn)行交互。任選地，化身 是虛擬現(xiàn)實(shí)中的第一化身，而元素是在虛擬現(xiàn)實(shí)中操作的第二化身。任選地，響應(yīng)于人的動(dòng) 作來使第二化身活動(dòng)起來。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種使人與計(jì)算機(jī)接口的方法，該方法包括向人 提供設(shè)備，該設(shè)備具有人站立于其上的平臺(tái)；平臺(tái)安裝在其上的一組平衡環(huán)，這一組平衡 環(huán)使得人能夠通過在平臺(tái)上移動(dòng)他或她的體重來改變平臺(tái)的定向；以及至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo) 記；獲得至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像；響應(yīng)于圖像確定設(shè)備的定向；以及響應(yīng)于定向由計(jì)算 機(jī)生成動(dòng)作。任選地，至少一個(gè)基準(zhǔn)包括沿著平臺(tái)的邊緣的基準(zhǔn)。任選地，至少一個(gè)基準(zhǔn)包 括兩個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記。任選地，兩個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包括由沿著未用基準(zhǔn)作標(biāo)記的邊緣的相對(duì)較小的 區(qū)域分隔的至少兩個(gè)相對(duì)靠近的基準(zhǔn)標(biāo)記。附圖簡述以下參考本文所附的在本段后列出的各個(gè)附圖來描述本發(fā)明的各實(shí)施例的非限 制性示例。在不止一個(gè)附圖中出現(xiàn)的相同的結(jié)構(gòu)、元素或部件通常在它們出現(xiàn)的所有圖中 用相同的數(shù)字來標(biāo)記。附圖中所示的組件的尺寸和特征通常是為了方便和清楚呈現(xiàn)而選擇 的，并且不一定按比例顯示。圖IA示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的持握光劍的戰(zhàn)士的透視圖；圖IB示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由圖IA中的戰(zhàn)士持握的光劍的放大 透視圖；圖IC示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從與圖IB中所示的不同的角度的由 圖IA中的戰(zhàn)士持握的光劍；8
圖2A-2F示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的繞著同一 y軸旋轉(zhuǎn)過各個(gè)角度的 圖IB中所示的光劍以及光劍的短桿在光劍的劍鍔的投影和/或光劍的明亮基準(zhǔn)(可如何 被用來確定光劍的定向；圖3A-3E示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的繞著同一 χ軸旋轉(zhuǎn)過各個(gè)角度 的圖IB中所示的光劍以及光劍的短桿在光劍的劍鍔上的投影可如何被用來確定光劍的定 向；圖4A-4F示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的繞著χ軸和y軸旋轉(zhuǎn)過各個(gè)角度 的圖IB中所示的光劍以及光劍的短桿在光劍的劍鍔上的投影可如何被用來確定光劍的定 向；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的確定戰(zhàn)士光劍的位置和定向的方法的流程圖；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由兩個(gè)戰(zhàn)士發(fā)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)星球大 戰(zhàn)格斗；圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝有光刃的光劍；以及圖8A-8C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的滑板以及滑板上可用來確定滑 板的定向的明亮基準(zhǔn)。詳細(xì)描述圖IA示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的玩家，即持握光劍30并加入星球大 戰(zhàn)類光劍戰(zhàn)斗的戰(zhàn)士 21，光劍30在圖IB中被大大放大。戰(zhàn)士 21任選地與包括具有光軸 53的3D成像系統(tǒng)52的游戲系統(tǒng)50交互，該成像系統(tǒng)以每秒至少30幅圖像和深度圖的視 頻速率提供戰(zhàn)士的深度圖以及圖像。本領(lǐng)域中所知的各種合適的視頻成像系統(tǒng)和3D相機(jī)中的任一個(gè)可被包括在3D 成像系統(tǒng)52中，用來提供戰(zhàn)士 21的視頻速率圖像和深度圖。任選地，3D成像系統(tǒng)52是選 通3D成像系統(tǒng)，該選通3D成像系統(tǒng)包括用于提供任選的常規(guī)場景圖像的成像相機(jī)和用于 提供場景的深度圖的選通飛行時(shí)間3D相機(jī)。選通飛行時(shí)間3D相機(jī)的各種類型和配置以 及對(duì)這些相機(jī)進(jìn)行選通的方法在美國專利6，057，909,6, 091，905,6, 100，517,6, 445，884、 7224384、美國專利公開 2007/0091175、PCT 申請(qǐng) IL2007/001571、以及歐洲專利 EP1214609 中進(jìn)行了描述，它們的公開通過援引納入于此。為了使用所引用的專利和申請(qǐng)中所描述的 選通3D相機(jī)對(duì)場景進(jìn)行成像并確定至場景中的對(duì)象的距離，使用從與相機(jī)的選通同步的 合適光源輻射出的一系列任選的頂光脈沖來對(duì)場景進(jìn)行照明。對(duì)于該系列中的每一輻射 光脈沖，在從輻射出該光脈沖的時(shí)間準(zhǔn)確確定的延遲之后，在一段時(shí)間內(nèi)將相機(jī)選通為打 開，這段時(shí)間在此后被稱為“門”。如果來自從場景中的對(duì)象反射的光脈沖的光在該門期間 到達(dá)相機(jī)，則它在相機(jī)的光敏面上成像。由相機(jī)光敏面中的像素在門期間記錄的光量被用 于確定至在像素上成像的對(duì)象的距離。合適計(jì)算機(jī)M從3D成像系統(tǒng)52接收?qǐng)D像和深度圖，并處理由圖像和深度圖提供 的數(shù)據(jù)以使表示光劍格斗中的戰(zhàn)士 21的化身(未在圖IA中示出)活動(dòng)起來。計(jì)算機(jī)控制 合適視頻屏幕陽以顯示戰(zhàn)士的化身以及表示戰(zhàn)士在光劍戰(zhàn)斗中的對(duì)手的化身的一化身即 “對(duì)手化身”(未在圖IA中示出)。任選地，計(jì)算機(jī)M生成對(duì)手化身而無需求助于真實(shí)戰(zhàn)士 對(duì)手。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對(duì)手化身是響應(yīng)于另一“真實(shí)”玩家即戰(zhàn)士對(duì)手而生成的，該另一“真實(shí)”玩家與同游戲系統(tǒng)50相類似的游戲系統(tǒng)進(jìn)行交互且由與對(duì)戰(zhàn)士 21成像 的3D成像系統(tǒng)相類似的3D成像系統(tǒng)來成像。兩個(gè)游戲系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)M彼此通信，以使得 響應(yīng)于戰(zhàn)士 21而活動(dòng)起來的化身和對(duì)手化身位于在戰(zhàn)士和對(duì)手戰(zhàn)士各自的視頻屏幕55上 呈現(xiàn)給他們的公共虛擬星球大戰(zhàn)現(xiàn)實(shí)中并在其中交互。戰(zhàn)士和對(duì)手戰(zhàn)士的交互在圖6中例 示并在以下進(jìn)行討論。參看在圖IB中示意性地示出的光劍30的放大圖，出于演示方便的目的，該光劍包 括手柄31、防護(hù)手板即劍鍔32、以及沿其具有弧的長度標(biāo)記的光劍“短桿” 33。手柄31和 光劍短桿33任選地為基本鎖骨圓柱形，并且共享在下文中稱為“光劍”軸的公共軸36。劍 鍔沿著光劍軸36位于光劍短桿33與手柄31之間，并且從光劍軸向外延伸。任選地，劍鍔 32被形成為具有與光劍軸基本上垂直的平面區(qū)37。任選地，平面區(qū)被表征為相對(duì)于光劍軸 軸對(duì)稱。任選地，平面區(qū)是圓形的。作為示例，在戰(zhàn)士光劍33中，劍鍔32是圓盤形狀的。任選地，手柄31包括激活按鈕39，該激活按鈕可控制用于操作具有包括在手柄中 的發(fā)射器(未示出)的激活電路。按壓激活按鈕39以操作發(fā)射器來向計(jì)算機(jī)M傳送合適 信號(hào)，諸如光或RF信號(hào)，用于向計(jì)算機(jī)指示光劍被激活。一旦激活，計(jì)算機(jī)在由計(jì)算機(jī)顯示 在視頻屏幕陽上的與光劍30相對(duì)應(yīng)的化身光劍中開啟相對(duì)長的光刃。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，劍鍔32被設(shè)置成具有對(duì)于確定光劍的定向而言有益 的基準(zhǔn)標(biāo)記配置，這些基準(zhǔn)標(biāo)記高度反射用于對(duì)戰(zhàn)士光劍30成像的任選頂光，并提供光劍 的深度圖。任選地，劍鍔32在該劍鍔面向短桿33的一側(cè)上的基本全部表面積高度反射用 于對(duì)劍成像的光。任選地，劍鍔32的邊緣上或劍鍔面向手柄31的一側(cè)上的表面積的至少 一部分是高度反光的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，短桿33的表面具有比表征劍鍔32的高度反射表面區(qū)的反 射率小的反射率，但是短桿確實(shí)包括位于短桿遠(yuǎn)離劍鍔32的一端的高度反射明亮基準(zhǔn)。短 桿明亮基準(zhǔn)對(duì)于確定光劍30的位置和/或定向而言會(huì)是有益的。任選地，明亮標(biāo)準(zhǔn)包括附 連至短桿的一端的主體的高度IR(任選的)反射率的球面34。任選地，手柄31的表面具有比表征劍鍔32的高度反射表面區(qū)的反射率小的反射 率，但是確實(shí)包括位于手柄遠(yuǎn)離劍鍔32的一端處的高度反射明亮基準(zhǔn)——這對(duì)于確定光劍 30的位置和/或定向而言會(huì)是有益的。任選地，手柄明亮基準(zhǔn)包括高度任選頂反射率圓柱 形表面38。任選地，手柄明亮基準(zhǔn)包括在圖IC中示意性示出的環(huán)形表面40。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在從3D成像系統(tǒng)52的視點(diǎn)獲得的戰(zhàn)士光劍30的圖像中 短桿33在劍鍔32上的投影被用于提供戰(zhàn)士光劍的位置和/或定向。一般而言，戰(zhàn)士光劍 30的定向影響劍鍔在光劍的圖像中的形狀，并且任選地所成像的形狀被用于確定光劍的定 向。對(duì)于戰(zhàn)士光劍30的給定定向，劍鍔32在圖像中的大小可被用于確定光劍的位置。任 選地，短桿明亮基準(zhǔn)34的位置被用于提供戰(zhàn)士光劍30的位置和/或定向。任選地，手柄明 亮基準(zhǔn)38和/或40的位置用于提供光劍的位置和/或定位。作為示例，圖2A-4F示出了在假定戰(zhàn)士光劍基本上沿著3D成像系統(tǒng)52的光軸53 定位以及光軸與相對(duì)于地面的法線——即垂線——成大約的角的情況下，由圖IA中 的戰(zhàn)士 21持握的戰(zhàn)士光劍30的示意透視圖。在圖IA中示意性地指示了光軸與垂直地面 所成的角。附圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例旋轉(zhuǎn)過各個(gè)角度的戰(zhàn)士光劍30，并用 圖形指示光劍的短桿33在光劍的劍鍔上的投影和/或光劍明亮基準(zhǔn)34和/或38的圖像可如何被用來確定光劍的定向。附圖還用圖形指示劍鍔和明亮基準(zhǔn)的圖像可如何被用來確 定戰(zhàn)士光劍30距3D成像系統(tǒng)52的距離。圖2A-2F示意性地示出了繞著同一 y軸旋轉(zhuǎn)過各個(gè)角度的戰(zhàn)士光劍30。圖2A示意性地示出了光劍軸36基本上垂直于地面的被豎直地持握的戰(zhàn)士光劍30 的透視圖。假定圖2A中的光劍軸36沿著坐標(biāo)系的ζ軸，該坐標(biāo)系具有在圖2A中所指示的 與劍鍔32面向短桿33的表面共面的χ軸和y軸。圖2B-2F示意性示出了繞著圖2A所示 的y軸分別旋轉(zhuǎn)角度20°、40°、50°、60°和90°的光劍30的透視圖。在圖2B-2F中，光 劍不繞著χ軸旋轉(zhuǎn)。在每幅附圖下面示出的是戰(zhàn)士光劍的劍鍔32、其短桿明亮基準(zhǔn)34和手柄明亮基 準(zhǔn)38的圖像。在劍鍔下方示出了戰(zhàn)士光劍旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角。對(duì)于每幅附圖，從對(duì)應(yīng)于由3D 成像系統(tǒng)52對(duì)光劍進(jìn)行成像并且附圖中示出的旋轉(zhuǎn)角的劍鍔移除戰(zhàn)士光劍的短桿33在光 劍的劍鍔32上的投影。從劍鍔移除的區(qū)域是在附圖中對(duì)戰(zhàn)士光劍進(jìn)行成像的角度下劍鍔 上為短桿所遮蔽的部分，因此出于演示方便的目的將其移除以清楚地示出投影對(duì)戰(zhàn)士光劍 定向的相關(guān)性。如以上所示的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，短桿33具有與劍鍔32的表面形成對(duì) 比的表面，以使得在由3D成像系統(tǒng)52所獲得的戰(zhàn)士光劍30的圖像中相對(duì)容易識(shí)別劍鍔上 為短桿所遮蔽的部分。從圖2A-2F中可以看到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，易于從短桿33在劍鍔32上的投影 辨別光劍30在附圖中旋轉(zhuǎn)的各個(gè)旋轉(zhuǎn)角。還可看到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，短桿明亮基準(zhǔn) 34和手柄明亮基準(zhǔn)33的圖像也提供了可用于確定戰(zhàn)士光劍30的位置和/或定向的信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，劍鍔32的成像形狀被用于確定光劍30的定向。從圖2A-2F 中所示的劍鍔32的圖像可看到，盡管劍鍔任選地為圓形，但是假定圖像中各種不同的橢圓 形狀取決于光劍30的3D空間定位，且圖像中橢圓形狀的定向也取決于光劍定向。任選地 根據(jù)光劍的圖像中劍鍔32的長軸的大小與劍鍔的實(shí)際直徑之間的比值來確定戰(zhàn)士光劍30 距3D成像系統(tǒng)52的距離。圖3A-3E類似于圖2A-2F，且示出了僅繞著圖3A中所示的χ軸的旋轉(zhuǎn)的光劍30的 透視圖。在每幅附圖中的光劍下方，示出了這樣的光劍劍鍔32 其缺少劍鍔上對(duì)應(yīng)于在3D 成像系統(tǒng)52對(duì)光劍進(jìn)行成像且在附圖中示出的角度下光劍的短桿33的投影的部分。再次 看到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可易于從劍鍔32的圖像辨別圖3Α-3Ε中所示的光劍的各個(gè)定 向。圖4A-4F示出了繞著χ軸和y軸兩者旋轉(zhuǎn)的戰(zhàn)士光劍30的透視圖。如圖2A-2F 中那樣，在每幅附圖4A-4F中，在光劍的下方示出了移除投影的光劍劍鍔32，并且在劍鍔下 方，示出了旋轉(zhuǎn)的角度。從這些附圖中看到，可易于根據(jù)光劍的短桿在該光劍的劍鍔上的投 影來辨別戰(zhàn)士光劍30的定向。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于確定戰(zhàn)士光劍30的位置和定向的算法300 的流程圖。在第一框302中，3D成像系統(tǒng)52獲得戰(zhàn)士光劍30 (

圖1A-1C)的任選的頂強(qiáng)度 圖像以及光劍的深度圖。在框304，計(jì)算機(jī)M任選地處理圖像以定位圖像中作為劍鍔32、 短桿明亮基準(zhǔn)34和手柄明亮基準(zhǔn)38和/或40的候選的區(qū)域。表征劍鍔的表面和明亮基 準(zhǔn)的相對(duì)高的頂反射率有助于對(duì)作為劍鍔和明亮基準(zhǔn)的候選的圖像區(qū)域進(jìn)行定位。一旦定位了三個(gè)候選圖像區(qū)域，則任選地在框306，用劍鍔32、短桿明亮基準(zhǔn)34和手柄明亮基準(zhǔn) 38或39中不同的一個(gè)來標(biāo)識(shí)每個(gè)候選區(qū)域。不僅僅是任選地基本上不同形狀的劍鍔、短桿明亮基準(zhǔn)和手柄明亮基準(zhǔn)有助于用 劍鍔32、短桿明亮基準(zhǔn)34或者手柄明亮基準(zhǔn)38或39對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)。根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例，劍鍔32與短桿明亮基準(zhǔn)34之間的距離不同于劍鍔與手柄明亮基準(zhǔn)38和/或40 之間的距離。在戰(zhàn)士光劍30的圖像中，劍鍔32的圖像將總是位于短桿明亮基準(zhǔn)34的圖像 與手柄明亮基準(zhǔn)38和/或40的圖像之間。并且一般而言，劍鍔32與短桿明亮基準(zhǔn)34及 手柄明亮基準(zhǔn)38或39之間的不同實(shí)際距離對(duì)應(yīng)于光劍的圖像中它們的相應(yīng)圖像之間的不 同距離。結(jié)果，候選圖像區(qū)域之間的不同距離可以且任選地被用于幫助用光劍30的特征對(duì) 候選區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在框308，任選地，每個(gè)候選區(qū)域用于為作為光劍30的候選的特征確定位于戰(zhàn)士 光劍30的軸36上的中心點(diǎn)。例如，如果圖像區(qū)域看起來是劍鍔32的候選，則候選區(qū)域被 用于確定劍鍔的中心點(diǎn)。在框310，測試中心點(diǎn)以確定它們是否滿足位于同一直線上的預(yù)定準(zhǔn)則。如果確定 它們被確定為位于同一直線上，則算法300任選地前進(jìn)至框312。在框312，至沿著深度圖 所提供的直線的各點(diǎn)的距離可被用于確定戰(zhàn)士光劍30距3D成像系統(tǒng)52的距離。任選地， 該距離是框308中為劍鍔32確定的中心點(diǎn)的距離。任選地，該距離是沿著為中心點(diǎn)確定的 直線的各點(diǎn)距離的平均值。在框314，響應(yīng)于所確定的距離、3D成像系統(tǒng)52的光學(xué)模型以及光劍的圖像確定 戰(zhàn)士光劍軸36 (圖1B)與3D成像系統(tǒng)52的光軸53所成的極角“ θ ”。注意，極角θ被確 定為落在2階簡并度內(nèi)，S卩，對(duì)于給定圖像，極角θ存在兩個(gè)解，一個(gè)對(duì)應(yīng)于短桿明亮基準(zhǔn) 34(圖1Β)較靠近3D成像系統(tǒng)52，而一個(gè)對(duì)應(yīng)于明亮基準(zhǔn)較遠(yuǎn)離成像系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例，劍鍔32以及明亮基準(zhǔn)34和38和/或40的配置被用于確定采用哪個(gè)解。在框 316，響應(yīng)于光劍的圖像中劍鍔32以及明亮基準(zhǔn)34和38的配置來確定光劍軸36相對(duì)于光 軸36的方位角φ。如果在判定框306沒有標(biāo)識(shí)三個(gè)候選圖像區(qū)域，或者如果在框310候選圖像區(qū)域 的中心被確定為不在同一直線上，則算法300任選地前進(jìn)至判定框318。在判定框318，作 出戰(zhàn)士光劍30的圖像中是否存在適用于確定極角θ和方位角φ的劍鍔32的候選區(qū)域的判 斷。如果找到這樣的候選，則在框320，使用用劍鍔標(biāo)識(shí)的候選圖像區(qū)域的配置以及用明亮 基準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的圖像區(qū)域(若其存在)來確定極角θ和方位角φ。如果在框318，作出未找到劍鍔318的合適候選的判定，則放棄處理所獲得的圖像 和深度圖來確定戰(zhàn)士光劍30的位置和定向，并且算法返回到框302以獲得另一圖像和深度 圖。圖6示意性地示出了戰(zhàn)士 21加入與也配備有游戲系統(tǒng)50且揮舞光劍130的另一 戰(zhàn)士 121的光劍戰(zhàn)斗。出于演示方便的目的，插頁181示出了游戲系統(tǒng)50中包括的視頻屏 幕55的放大圖像55*。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，放大屏幕55*示出了戰(zhàn)士 21和121在其各自 的游戲系統(tǒng)屏幕上所看到的內(nèi)容。各個(gè)戰(zhàn)士 21和121的3D成像系統(tǒng)52根據(jù)3D成像系統(tǒng) 所提供的3D圖像以及如以上所描述的這些戰(zhàn)士的光劍30和130的3D空間位置和定向確 定戰(zhàn)士的3D空間位置以及任選的他們的身體姿態(tài)。12
每個(gè)計(jì)算機(jī)M向其他計(jì)算機(jī)傳送成像、位置和定向數(shù)據(jù)，以使得計(jì)算機(jī)能夠生成 在視頻屏幕陽上所示的化身22和122所棲身的公共、獨(dú)立、一致的虛擬現(xiàn)實(shí)星球大戰(zhàn)現(xiàn) 場，這些化身是分別響應(yīng)于戰(zhàn)士 21和121的運(yùn)動(dòng)而活動(dòng)起來的。化身22和122分別揮舞 在視頻屏幕陽上示出的化身光劍31和131。當(dāng)戰(zhàn)士 21或121分別在光劍30或130上激 活他或她的激活按鈕39 (圖1B)時(shí)，相應(yīng)的戰(zhàn)士光劍31或131發(fā)出激活的光刃32或132。 可使由其相應(yīng)戰(zhàn)士 21或121激活的光劍31或131活動(dòng)起來，以相應(yīng)地通過相應(yīng)戰(zhàn)士恰當(dāng)?shù)?移動(dòng)或揮舞光劍30或130來擊打或殺傷對(duì)手戰(zhàn)士化身122或22。如果對(duì)手化身戰(zhàn)士 121 或21足夠靈巧以恰當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)地?fù)]舞他或她的光劍130或30，則由化身22或122傳遞的擊 打也可被對(duì)手化身122或22擋開。響應(yīng)于化身在視頻屏幕55上所顯示的虛擬現(xiàn)實(shí)星球大 戰(zhàn)格斗中的位置和運(yùn)動(dòng)，戰(zhàn)士 21或121使化身22或122以及化身光劍31或131活動(dòng)起來。 使用本領(lǐng)域中所知各種方法中的任一種，諸如通過使用適當(dāng)?shù)摩凭彌_區(qū)來確定虛擬現(xiàn)實(shí)星 球大戰(zhàn)現(xiàn)場中化身與對(duì)象之間的接觸，諸如化身光劍31和131與對(duì)手化身122和22之間 的接觸。注意，存在用于顯示虛擬現(xiàn)實(shí)現(xiàn)場以及棲息于該現(xiàn)場中的化身的各種方法和格 式。在圖6中，每個(gè)戰(zhàn)士 21和121僅僅看見其他或她自己的化身的一部分，并且如同就在 戰(zhàn)士眼前一般觀察化身的光刃。當(dāng)然可使用呈現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)和化身的其他方法，并且會(huì)是有 益的。例如，每個(gè)計(jì)算機(jī)M可控制其相應(yīng)視頻屏幕來顯示所有兩個(gè)化身。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，光劍——諸如類似于光劍30的光劍——被配備成接收 輕型模擬光刃，且光劍包括用于在激活光劍時(shí)點(diǎn)亮光刃的合適光源。圖7示意性地示出了 安裝有套在光劍短桿203上的輕型光刃202的光劍200。光刃202是由漫射并反射光的材 料制成，并且光劍200包括光源204，當(dāng)光源開啟時(shí)導(dǎo)致這段光刃202發(fā)光。例如，光刃202 任選地形成為具有擴(kuò)散地散播光的內(nèi)壁的聚氨脂管。任選地，光刃202包括外部地安裝到 光刃的環(huán)形的明亮基準(zhǔn)206。圖8A-8C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于確定滑板的定向的明 亮基準(zhǔn)標(biāo)記401和402的滑板400。每幅附圖示出了 3D成像系統(tǒng)52中包括的示意性光敏 面420，滑板是在該光敏面上被成像的。對(duì)應(yīng)于滑板400的不同定向，在光敏面420上示出 明亮基準(zhǔn)標(biāo)記401和412的示意性圖像411和412。圖8A示意性地示出了光敏面420上的 明亮基準(zhǔn)401和402的圖像如何隨滑板400的偏航角的改變而改變。圖8B示意性地示出 了光敏面420上的明亮基準(zhǔn)401和402的圖像如何隨滑板400的傾斜的改變而改變。圖8C 示意性地示出了光敏面420上的明亮基準(zhǔn)401和402的圖像如何隨滑板400的滾轉(zhuǎn)角的改 變而改變。注意，以上涉及的滑板當(dāng)然不必是真實(shí)的滑板，而是可以是任何合適的滑板模擬 器。例如，模擬器任選地包括具有類似于滑板形狀的形狀的板，但是不是安裝在輪子上，而 是任選地安裝在一組平衡環(huán)上，這使得使用該模擬器的人能夠模擬滑板上的運(yùn)動(dòng)。在本申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書中，動(dòng)詞“包括”、“包含”和“具有”及其組合中的 每一個(gè)是用來指示該動(dòng)詞的一個(gè)或多個(gè)賓語不一定是該動(dòng)詞的一個(gè)或多個(gè)主語的成員、組 件、元素、或部分的排他列表。參考作為示例來提供并且不旨在限制本發(fā)明的范圍的本發(fā)明各實(shí)施例來描述了 本發(fā)明。所描述的各實(shí)施例包括不同特征，并非所有這些特征都是本發(fā)明的所有實(shí)施例所需的。本發(fā)明的一些實(shí)施例只利用部分特征或特征的可能組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到 所描述的本發(fā)明的各實(shí)施例的以及本發(fā)明的各實(shí)施例的、包括與在所描述的各實(shí)施例中記 錄的不同的特征組合的變型。本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于使人與計(jì)算機(jī)接口的方法，所述方法包括 向所述人提供設(shè)備，所述設(shè)備具有具有軸的桿；劍鍔，其被連接到所述桿并且具有從所述軸向外延伸且面向所述桿的第一側(cè)；以及手柄，在所述劍鍔的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)；獲得所述設(shè)備的圖像；響應(yīng)于所述圖像確定所述設(shè)備的定向；以及響應(yīng)于所述定向由所述計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定定向包括確定是桿在所述劍鍔上的投影。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定定向包括相對(duì)于所述劍鍔 的已知形狀確定所述圖像中的所述劍鍔的形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述劍鍔具有圓形周邊。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，確定所述圖像中的所述劍鍔的所述形狀包 括確定所述圖像中的所述形狀的長軸和短軸。
6.如權(quán)利要求3-5所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于所確定的形狀確定所述設(shè)備 的3D空間坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定定向包括確定所述軸相 對(duì)于坐標(biāo)系的極角。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，確定極角包括在確定所述極角時(shí)消除簡并度。
9.如權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定定向包括確定所述軸的 方位角。
10.如權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定定向包括 為所述圖像中的所述設(shè)備的三個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)確定3D空間坐標(biāo)； 確定所述坐標(biāo)是否基本上位于同一直線上；以及使用所述坐標(biāo)來確定所述定向。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括將所述桿的所述表面與 所述劍鍔的所述第一表面設(shè)置成具有相對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，設(shè)置相對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比度包括將所述劍鍔 的所述表面設(shè)置成具有相對(duì)高的反射率。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，設(shè)置相對(duì)增強(qiáng)的對(duì)比度包 括將所述桿的所述表面設(shè)置成具有相對(duì)低的反射率。
14.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括將所述設(shè)備設(shè)置成具有 用于幫助定位所述設(shè)備的特征的至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包括在所述桿的 一端處的相對(duì)明亮的反射基準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將在所述桿的所述一端處的所述基準(zhǔn)配 置成具有基本上相同的亮度，而不管所述設(shè)備的定向。
17.如權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述桿的所述一端處的所 述基準(zhǔn)包括高反射性球面。
18.如權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包 括沿著所述劍鍔的所述周邊的高反射性區(qū)域。
19.如權(quán)利要求1-18中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，獲得圖像包括獲得所述設(shè) 備的3D深度像。
20.如權(quán)利要求1-19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，獲得圖像包括獲得所述設(shè) 備的對(duì)比圖像。
21.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由所述計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作包括 使化身活動(dòng)起來。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述化身位于虛擬現(xiàn)實(shí)中。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，使所述化身活動(dòng)起來包括使所述化身活 動(dòng)起來以與所述虛擬現(xiàn)實(shí)的元素交互。
24.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括確定人的3D空間坐標(biāo)。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于，確定空間坐標(biāo)包括獲得所述人的3D深度 圖像以及使用所述深度圖像來確定所述坐標(biāo)。
26.如權(quán)利要求M或權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于所確定的坐標(biāo) 確定所述化身在所述虛擬現(xiàn)實(shí)中的位置。
27.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括確定所述人的姿勢(shì)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，確定姿勢(shì)包括獲得所述人的3D深度圖像， 以及使用所述深度圖像來確定姿勢(shì)。
29.如權(quán)利要求27或權(quán)利要求觀所述的方法，其特征在于，包括響應(yīng)于所確定的所述 人的姿勢(shì)確定所述化身的姿勢(shì)。
30.如權(quán)利要求23-29中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述化身是所述虛擬現(xiàn)實(shí) 中的第一化身，而所述元素是在所述虛擬現(xiàn)實(shí)中操作的第二化身。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述第二化身是響應(yīng)于人的動(dòng)作而活動(dòng) 起來的。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述第二化身根據(jù)權(quán)利要求21-31中的任 一項(xiàng)而活動(dòng)起來。
33.如權(quán)利要求30-32中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)游 戲的現(xiàn)實(shí)。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述第一和第二化身在所述計(jì)算機(jī)游戲 中進(jìn)行彼此格斗。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述格斗是模擬的星球大戰(zhàn)格斗。
36.一種包括用于根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法配置計(jì)算機(jī)來與人接口的指令 集的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
37.一種用于與人接口的系統(tǒng)，包括人類操作設(shè)備，其具有具有軸的桿；劍鍔，其被連接到所述桿并且具有從所述軸向外延伸且面向所述桿的第一側(cè)；以及 手柄，在所述劍鍔的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)； 成像裝置，用于獲得所述設(shè)備的成像數(shù)據(jù)；以及計(jì)算機(jī)，其被配置成接收所述成像數(shù)據(jù)以及處理所述接收到的數(shù)據(jù)以確定所述設(shè)備的 定向并響應(yīng)于所述定向生成動(dòng)作。36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)包括用于配置所述計(jì)算機(jī)來處理所述接收到的數(shù)據(jù)的指令集。37.如權(quán)利要求35或權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于配置所述計(jì)算機(jī)來生成所述動(dòng)作的指令集。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作包括使化身活動(dòng) 起來。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述化身位于虛擬現(xiàn)實(shí)中。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于，使所述化身活動(dòng)起來包括使所述化身活 動(dòng)起來以與所述虛擬現(xiàn)實(shí)的元素交互。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述化身是所述虛擬現(xiàn)實(shí)中的第一化身， 而所述元素是在所述虛擬現(xiàn)實(shí)中操作的第二化身。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二化身是響應(yīng)于人的動(dòng)作而活動(dòng) 起來的。
43.一種用于使人與計(jì)算機(jī)接口的方法，所述方法包括 向所述人提供設(shè)備，所述設(shè)備具有所述人站立于其上的平臺(tái)；所述平臺(tái)安裝在其上的一組平衡環(huán)，所述一組平衡環(huán)使得所述人能夠通過在所述平臺(tái) 上移動(dòng)他或她的體重來改變所述平臺(tái)的所述定向；以及 至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記； 獲得所述至少一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記的圖像； 響應(yīng)于所述圖像確定所述設(shè)備的定向；以及 響應(yīng)于所述定向由所述計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)包括沿著所述平臺(tái)的 邊緣的基準(zhǔn)。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)包括兩個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記包括由沿著未用基準(zhǔn) 作標(biāo)記的所述邊緣的相對(duì)較小的區(qū)域分隔的至少兩個(gè)相對(duì)靠近的基準(zhǔn)標(biāo)記。
全文摘要
一種用于使人與計(jì)算機(jī)接口的方法，該方法包括向人提供設(shè)備，該設(shè)備具有具有軸的桿；劍鍔，其被連接到桿并且具有從軸向外延伸且面向桿的第一側(cè)；以及手柄，在劍鍔的第二側(cè)上，該第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)；獲得設(shè)備的圖像；響應(yīng)于圖像確定設(shè)備的定向；以及響應(yīng)于定向由計(jì)算機(jī)生成動(dòng)作。
文檔編號(hào)G06F3/033GK102047201SQ200980119492
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者M·馬德, S·卡茨 申請(qǐng)人:微軟國際控股私有有限公司