[发明专利]一种视频游戏接口方法

说明书

技术领域

本发明属模式识别技术和数字互动娱乐领域，涉及一种利用视频交互技术完成人机交互娱乐的过程。

背景技术

人机交互是游戏软件的重要组成部分，其作用随着计算机软硬件的发展的用户需求的提高而日渐明显。游戏玩家长期以来都在使用传统的交互方式，如：鼠标，键盘，游戏杆及其他专用游戏设备等。

而游戏本身的目的是让玩家活得更多的娱乐和新鲜感，传统的方式的特点是以手接触为主，用“可触摸”的方式完成人机交互的过程，玩家对之都已经十分熟悉，已越来越难以适应玩家复杂多样的需求。因此，更加自然和智能的交互方法，比如声音、视觉、运动和触觉等等，已经被很多人注意到，市场上也逐渐的出现了基于视频和音频的游戏，受到了广泛的欢迎。

在数字互动娱乐领域，视频交互技术是近年来游戏中人机交互的研究热点，而且摄像头已经成为个人电脑的通用配备，目前基于视频的交互方式有：运动检测，人脸检测和表情识别，手势检测等等，但这些方式容易受到光线等变化等干扰，仍然不稳定。

发明内容

本发明的目的是得到游戏玩家手持的玩家飞机上三个标记点的三维坐标的系统。用摄像头采集带有三个发光二极管的玩具飞机的二维平面图像，识别出玩具飞机三个发光的空间三维位置。本发明易于实现和操作，使得游戏玩家有一种更新的交互方式，有别于传统的鼠标和键盘的交互方式，使得玩家获得更多的沉浸感，在实物和游戏中虚拟物体的结合中获得更多的乐趣。

为实现上述目的，本发明提供视频游戏接口方法和系统的步骤包括：

步骤1：从视频图像中采集包含玩具飞机图像的样本；

步骤2：对视频图像中个像素信息进行阈值分割，得到下一步要进行聚类的点集；

步骤3：用基于密度的聚类方式(DBSCAN)对点集进行聚类，得到三个点在视屏中所形成的三个点的集合，并以重心的方式计算点的二维坐标；

步骤4：利用三点透视图的方法，结合摄像头的内部参数和飞机模型的外部参数，得到玩具飞机上三个点的三维坐标；

步骤5：用OpenGL建立模型进行演示。

进一步，所述从视频图像中采集包含玩具飞机图像的样本的步骤包括：

步骤11：从鱼眼摄像头中得到每一帧的320×240像素的图像；

步骤12：将得到的每一个像素用3个元素来表示，即R，G，B三色模型，每个模型的范围都是0-255，分别在C++里用一个unsigned char类型的变量表示；

步骤13：得到的每一帧图像总共能够存储320×240×3个变量，每个像素点由三个分量R、G、B来表示；

步骤14：将得到的每一帧的图像进行预处理，将对灰度偏离目标设定值的情况的区域进行剔除。

进一步，所述对视频图像中个像素信息进行阈值分割，得到下一步要进行聚类的点集的步骤包括：

步骤21：将预处理的图像进行第二步的预处理，取出那些孤立的噪声点和连续分布的且与标记点颜色信息差别小于设定值的点；

步骤22：根据光线强度的不同选择不同的阈值分割模型；

步骤23：从不同的阈值分割模型中得到数目不同的目标点。

进一步，所述用基于密度的聚类方式(DBSCAN)对点集进行聚类，得到三个点在视屏中所形成的三个点的集合，并以重心的方式计算点的二维坐标的步骤包括：

步骤31：根据前一步骤得到的点的数目改变模型的参数值，重新采集点，保证点的数目在设定的范围之内；

步骤32：将31步骤中得到的点数化为平面视频图像中的坐标值；

步骤33：对基于密度的聚类方式(DBSCAN)聚类进行初始化；

步骤34：将33步骤中二维的点的坐标依次读入，作为基于密度的聚类方式(DBSCAN)聚类的输入和初始点；

步骤35：对读入的点进行预处理；

步骤36：将点和点之间建立相互连接的关系；

步骤37：建立聚类的核心点，根据参数调整；

步骤38：确定聚类；

步骤39：根据聚类得到第三组点进行集合，得到重心坐标。

进一步，所述利用三点透视图的方法，结合摄像头的内部参数和飞机模型的外部参数，得到玩具飞机上三个点的三维坐标的步骤包括：

步骤41：从39步骤中得到三个聚类的重心坐标；

步骤42：确定三个坐标系，包括图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系；

步骤43：利用工具ARToolKit对摄像机进行标定，得到摄像机内部参数如焦距、光心等信息；

步骤44：建立像素与毫米长度的转化关系；