CN101986243A - 立体影像互动***及其位置偏移补偿方法 - Google Patents

Abstract

立体影像互动***及其位置偏移补偿方法，***包含：播放与互动装置、检测器以及运算补偿单元，方法包含下列步骤：播放立体影像并于互动坐标***中根据预设位置而设定互动触发位置；检测使用者与预设位置间的偏移量；以及根据偏移量而重新设定互动触发位置。本发明可准确地判断使用者在实际所处位置对补偿后的互动触发位置上所发生的行为，进而产生相对应的回馈动作。

Description

立体影像互动***及其位置偏移补偿方法

技术领域

本发明涉及一种立体影像互动***及其位置偏移补偿方法，特别是一种根据使用者实际位置与预设位置间的偏移量修正互动触发位置的立体影像互动***及其位置偏移补偿方法。

背景技术

请参阅图1，其绘示出使用者与现有技术立体影像互动***的互动示意图。如图1所示，现有技术的立体影像互动***10(例如3D互动游戏***)主要包括播放与互动装置12，用以产生立体影像。在立体影像显示技术中，实际使用者15须透过一个3D眼镜(未示出)才能观测出播放与互动装置12所产生的立体影像。再者，在现有技术立体影像互动***10中，实际使用者15须透过一个由播放与互动装置12所产生的虚拟使用者14而与播放与互动装置12所产生的立体影像产生互动。也就是说，实际使用者15是经由手中的遥控器(或其它控制或定位装置)16来控制虚拟使用者14，进而达成与播放与互动装置12所产生的立体影像产生互动。由于实际使用者15无法与播放与互动装置12所产生的立体影像直接产生互动，也造成实际使用者15无法产生身历其境的感觉。

为了使使用者能与立体影像直接互动而产生更具身历其境的感觉，现今的立体影像互动***均配置有检测装置，用以根据使用者在某一立体影像中的行为来产生相对应的回馈互动动作。请参阅图2，其绘示出使用者与现今立体影像互动***的互动示意图。如图2所示，立体影像互动***20主要包括播放与互动装置22与检测装置24，其中，检测装置24信号耦接至播放与互动装置22。再者，一般立体影像互动***均设定有预设位置，使用者若在预设位置上与立体影像互动***互动，则可得到较佳的互动效果。如图2所示，立体影像互动***20的预设位置设置于播放与互动装置22的前方的互动坐标***26的P(X₀，Y₀，Z₀)处，其中Z₀为此预设位置P与播放与互动装置22的前后距离。当使用者处于预设位置P(X₀，Y₀，Z₀)而与立体影像互动***20的某一立体影像产生互动时，检测装置24则可根据使用者在预设位置P(X₀，Y₀，Z₀)的行为，使得立体影像互动***20产生相对应的回馈互动动作。

在立体影像显示技术中，即使使用者并非处于预设位置P(X₀，Y₀，Z₀)，使用者依旧可观测出相同的立体影像。举例来说，如图2所示，假设使用者实际处于互动坐标***26的Q(X₁，Y₁，Z₁)处，则使用者在位置Q(X₁，Y₁，Z₁)所观测出播放与互动装置22所产生的立体影像除了会产生不同程度的剪性失真(shear distortion)外，基本上与使用者处在预设位置P(X₀，Y₀，Z₀)在同一时间点上所观测出的立体影像并无太大不同。然而，当使用者处在位置Q(X₁，Y₁，Z₁)而与立体影像互动***20的某一立体影像产生互动时，立体影像互动***20却是根据使用者在预设位置P(X₀，Y₀，Z₀)处的行为而产生相对应的回馈互动动作，这将造成立体影像互动***20无法正常运作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种立体影像互动***及其位置偏移补偿方法，使立体影像互动***正确地判断使用者在其实际位置上的行为。

为了实现上述目的，本发明提供了一种位置偏移补偿方法，应用于使用者与立体影像互动***之间，包含下列步骤：播放立体影像并于互动坐标***中根据预设位置而设定有互动触发位置；检测使用者与预设位置间的偏移量；以及根据偏移量而重新设定互动坐标***中的互动触发位置。

上述的位置偏移补偿方法还包含下列步骤：因应使用者驱动对象通过互动坐标***中互动触发位置的动作而触发立体影像互动***产生回馈互动动作。

上述的重新设定互动触发位置的方法包含下列步骤：根据偏移量的方向来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的方向；以及根据偏移量的大小来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的距离。

上述的位置偏移补偿方法还包含下列步骤：根据偏移量而重新设定播放立体影像所需的立体成像坐标。

上述的重新设定立体成像坐标的方法包含下列步骤：根据偏移量的方向来决定立体成像坐标移动的方向；以及根据偏移量的大小来决定立体成像坐标移动的距离。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种立体影像互动***，用于与使用者产生互动，立体影像互动***包含：播放与互动装置，用以播放立体影像并于互动坐标***中根据预设位置而设定有互动触发位置；检测器，检测并输出使用者与预设位置间的偏移量；以及运算补偿单元，信号连接至检测器与播放与互动装置，用以接收偏移量并根据偏移量而重新设定互动坐标***中的互动触发位置。

上述的播放与互动装置因应使用者驱动对象通过互动坐标***中互动触发位置的动作而产生回馈互动动作。

上述的运算补偿单元根据偏移量的方向来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的方向，以及根据偏移量的大小来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的距离。

上述的补偿单元根据偏移量而重新设定播放立体影像所需的立体成像坐标。

上述的补偿单元根据偏移量的方向来决定立体成像坐标移动的方向，以及根据偏移量的大小来决定立体成像坐标移动的距离。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种位置偏移补偿装置，应用于使用者与立体影像互动***之间，立体影像互动***用以播放立体影像并于互动坐标***中根据预设位置而设定有互动触发位置，而位置偏移补偿装置包含：检测器，检测并输出使用者与预设位置间的偏移量；以及运算补偿单元，信号连接至检测器与立体影像互动***，用以接收偏移量并根据偏移量而重新设定互动坐标***中的互动触发位置。

上述的播放与互动装置因应使用者驱动对象通过互动坐标***中互动触发位置的动作而产生回馈互动动作。

上述的运算补偿单元根据偏移量的方向来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的方向，以及根据偏移量的大小来决定于互动坐标***中重新设定互动触发位置所需移动的距离。

上述的运算补偿单元根据偏移量而重新设定播放立体影像所需的立体成像坐标。

上述的运算补偿单元根据偏移量的方向来决定立体成像坐标移动的方向，以及根据偏移量的大小来决定立体成像坐标移动的距离。

本发明的技术效果在于：本发明因根据使用者实际所处位置与预设所处位置间的偏移量来补偿互动触发位置，使得本发明可准确地判断使用者在实际所处位置对补偿后的互动触发位置上所发生的行为，进而产生相对应的回馈动作。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为使用者与现有技术立体影像互动***的互动示意图；

图2为使用者与现今立体影像互动***的互动示意图；

图3为使用者与本发明的立体影像互动***的互动示意图；

图4为立体影像显示技术的成像示意图；

图5为在本发明的立体影像互动***中对互动触发位置左右补偿的示意图；

图6为在本发明的立体影像互动***中对互动触发位置前后补偿的示意图。

其中，附图标记

10、20、30立体影像互动***

12、22、32播放与互动装置

14虚拟使用者

15实际使用者

16遥控器

24、34检测装置

26、36互动坐标***

38、42虚像球

44运算补偿单元

50实像球

A、B使用者

R虚像

P、P’、Q互动触发位置

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

为方便说明本发明，将以在某一立体影像中，立体影像互动***被设计为显示某一虚像球由播放与互动装置射向使用者，若立体影像互动***检测出使用者能准确回击射向自己的虚像球，则立体影像互动***产生相对应的回馈互动动作，例如将虚像球由使用者反射至播放与互动装置为例。

请参阅图3，其绘示出使用者与本发明的立体影像互动***的互动示意图。如图3所示，本发明的立体影像互动***30主要包括播放与互动装置32、检测装置34与运算补偿单元44，其中，运算补偿单元44信号耦接至检测装置34与播放与互动装置32。再者，播放与互动装置32用以产生立体影像；检测装置34用以检测使用者的实际位置。再者，假设本发明的立体影像互动***30在将虚像球射向使用者A的立体影像中，其原本假定使用者A的位置在互动坐标***36位置A(X_A，Y，Z)处。再者，使用者A其所观测到的射向自己的虚像球38是由播放与互动装置32上的实像球50所产生，更进一步的说，虚像球38是3D成像，且是由播放与互动装置32上所显示具有像差的两个具有实像球50的影像所产生，且使用者A所观测到的虚像球38以虚像球38与实像球50间所产生的向量(未示出)的方向射向自己。

在使用者A与立体影像互动***30互动过程中，对使用者A来说，当虚像球38在某一特定时间T1其在互动坐标***36中位置为A’(X_A`，Y’，Z’)时，使用者A将以手或手中的球拍(或对应游戏的相关感应器，未示出)挥向虚像球38，以达成对虚像球38的回击。对立体影像互动***30来说，当检测装置34在时间T1检测出使用者的手或其手中的球拍(或对应游戏的相关感应器)的位置为互动触发位置(在本例中即为A’(X<sub>A</sub>`，Y’，Z’))时，则立体影像互动***30判断使用者在时间T1准确地回击虚像球，此时立体影像互动***30即根据检测出使用者的手或其手中的球拍(或对应游戏的相关感应器)在时间T1处于互动触发位置(A’(X_A`，Y’，Z’)的结果产生相对应的回馈互动动作，例如藉由播放与互动装置32上的实像球50将其产生的虚像球由使用者方向反射至播放与互动装置32。

如前所述，在立体影像显示技术中，即使使用者处于互动坐标中不同位置，位于不同位置的使用者均会观测出基本相同的立体影像。如图3所示，假设在位于不同位置的使用者均会观测出基本相同的立体影像。如图3所示，假设在将虚像球射向使用者的立体影像中，使用者的实际位置在互动坐标***36中为B(X_B，Y，Z)而非立体影像互动***30原本假设的A(X_A，Y，Z)。对使用者B(位于B(X_B，Y，Z))来说，其在时间T1所观测到的虚像球42的位置为B’(X_B`，Y’，Z’)并以虚像球42与实像球50所产生的向量(未示出)的方向射向自己。为了避免现有技术的问题，即在时间T1使用者B以手或手中的球拍(或对应游戏的相关感应器)挥向虚像球42而自以为成功地回击虚像球42，此时立体影像互动***30却仍以A’(X<sub>A</sub>`，Y’，Z’)作为互动触发位置进而造成立体影像互动***30无法正常运作，在本发明的立体影像互动***30中，将以预设的位置A(X_A，Y，Z)与检测装置34所检测出使用者实际的位置B(X_B，Y，Z)间的偏移量，经由运算补偿单元44将互动触发位置由原本预设的A’(X_A`，Y’，Z’)修正至B’(X<sub>B</sub>`，Y’，Z’)，以达成对互动触发位置的补偿，使得本发明的立体影像互动***30能成功地判断使用者在不同位置上与立体影像的互动。

请参阅图4，其绘示出立体影像显示技术的成像示意图。如图4所示，假设虚像R是由位于播放与互动装置32上位置X_R的右影像与位置X_L的左影像与人的双眼位置所产生，更进一步的说，虚像R是3D成像；再者，使用者双眼与播放与互动装置32的距离为D_e；再者，使用者双眼间的距离为e。则虚像R与播放与互动装置40的距离D_i可由方程式(1)与(2)得出：

$\frac{D_i}{D_e-D_i}=\frac{X_L-X_R}{e}---\left(1\right)$

$D_i=\frac{(X_L-X_R)\&times;D_e}{e+(X_L-X_R)}---\left(2\right)$

上述的立体影像显示技术中对虚像R与播放与互动装置32间距离的测量，可应用于在本发明的立体影像互动***30中对互动触发位置的补偿。请参阅图5，其绘示出在本发明的立体影像互动***30中对互动触发位置左右补偿的示意图。如图5所示，假设使用者双眼原本位于播放与互动装置32上位置X_R与位置X_L的中垂线上且使用者双眼与播放与互动装置32的距离为D_e，则其所观测到的互动触发位置P也位于X_R与位置X_L的中垂线上且互动触发位置P者，当使用者双眼由位置X_R与位置X_L的中垂线向右偏移X_e，则其所观测到的互动触发位置P’与原互动触发位置P间的左右位移量X_i可由方程式(3)与(4)得出：

$\frac{X_i}{X_e}=\frac{D_i}{\underset{5}{D_e}}---\left(3\right)$

$X_i=\frac{D_i\&times;X_e}{D_e}=\frac{(X_L-X_R)\&times;X_e}{e+(X_L-X_R)}---\left(4\right)$

也就是说，在如图3所示的本发明的立体影像互动***30中，藉由检测装置34检测出使用者在互动坐标***36中的实际位置与预设位置间的偏移量并输出至运算补偿单元44后，运算补偿单元44即可根据方程式(3)与(4)修正互动触发位置的上下左右位移量。在本实施例中，以使用者左右位移量X_i说明，然本领域技术人员可由本实施例的说明，推得当使用者上下移量时，也可以透过本发明所提出的方法修正互动触发位置的上下位移量，在此不再赘述。

另外，若使用者与播放与互动装置前后位置的改变，也会造成使互动触发位置前后位置的改变。请参阅图6，其绘示出在本发明的立体影像互动***30中对互动触发位置前后补偿的示意图。如图6所示，假设使用者双眼原本位于第一位置60上(其中，第一位置60位于播放与互动装置40上位置X_R与位置X_L的中垂线上且与播放与互动装置40的前后距离为D_e)，则位于第一位置60上使用者双眼所观测到的互动触发位置P也位于位置X_R与位置X_L的中垂线上且互动触发位置P与播放与互动装置40的距离为D_i，其中距离D_i可由方程式(1)与(2)得出。再者，当使用者双眼向后移至第二位置62上(其中，第二位置62位于位置X_R与位置X_L的中垂线上且与第一位置60的距离为Z_e)，则位于第二位置62上使用者双眼所观测到的互动触发位置P’与位于第一位置60上使用者双眼所观测到的互动触发位置P间的前后位移量Z_i可由方程式(5)与(6)得出：

$D_i=\frac{(X_L-X_R)\&times;D_e}{e+(X_L-X_R)}---\left(5\right)$

$Z_i=\frac{(X_L-X_R)\&times;Z_e}{e+(X_L-X_R)}---\left(6\right)$

也就是说，在如图3所示的本发明的立体影像互动***30中，藉由检测装置34检测出使用者在互动坐标***36中的实际位置与预设位置间的偏移量并输出至运算补偿单元44后，运算补偿单元44即可根据方程式(5)与(6)修正互动触发位置的前后位移量。

综上所述，在本发明的3D互动游戏***中，可根据使用者实际所处位置与3D互动游戏原本预设位置间的偏移量来补偿互动触发位置，使得本发明的3D互动游戏***可准确地判断使用者在实际所处位置对补偿后的互动触发位置上所发生的行为，进而产生相对应的回馈互动动作；其中，补偿后互动触发位置与补偿前互动触发位置间的方向由使用者所处实际位置间与预设位置间的偏移量的方向所决定；补偿后互动触发位置与补偿前互动触发位置间的距离由使用者所处实际位置间与预设位置间的偏移量的大小所决定。

再者，在对本发明的立体影像互动***30所作说明中，立体影像互动***30的回馈互动动作虽以虚像球由使用者的方向回击至播放与互动装置为例，但不以此为限。本发明的立体影像互动***30根据使用者行为所产生的回馈互动动作可为声音播放动作(例如球拍击打球时所产生的声音)、触觉回馈动作(例如球拍击打球时球拍产生振动)、影像播放动作(例如球由使用者的方向回击至播放与互动装置)或指令输入动作(例如使用者可选择回击球的球种)等。

另外，而本案方法还可应用于各项多媒体互动内容，例如：透过本发明所提出的位置偏移补偿方法，可得知立体影像的真实位置，进而依照使用者的位置与多媒体影像内容中单一对象或整个场景进行准确的互动。例如在3D互动游戏中，玩家头戴3D眼镜闪躲朝玩家飞来的子弹时，使用本发明所提出的位置偏移补偿方法，可精准得知人眼看到3D子弹的真实位置，而能更进一步判断是否被击中或是闪避。又例如透过与可呈现立体音场的多声道喇叭(例如5.1声道)的结合，可利用环场音效让使用者与3D虚像于准确坐标点触发互动时，可产生准确立体音回馈，并透过此发声装置让使用者感受3D对象所在的空间位置。还可以结合各项能造成身体触觉的机构，如微电流、气压变化、超音波等，当使用者手势或姿态与使用本发明所提出的位置偏移补偿方法所求得的准确3D物体坐标达到接触时，可藉由此机构产生触觉互动回馈，提升使用者与多媒体之间的互动感，让使用者可更真实地融入在多媒体中。

再者，在本发明的立体影像互动***30中，当检测装置34检测出使用者实际所处位置与3D互动游戏原本预设所处位置间的偏移量(即上述的上下左右位移量X_i、前后位移量Z_i)后，立体影像互动***30还可根据此偏移量而重新设定播放立体影像所需的立体成像坐标，使得使用者在其实际所处位置可观测到最佳的立体影像。

而本案技术可应用于所有现行立体成像技术，例如搭配辅助红外线(IR)的主动式(active)方式或是以光学感光组件(例如CCD或CMOS等)成像搭配影像处理的被动式(passive)方式。其中主动式方式主要透过红外线测距来完成，***主要包括一个内置的红外线光源，发射光经场景中的物体反射后返回***，每个图像传感器中的像素点都分别精确测量该时间间隔，并独立算出距离值。至于被动式方式则透过单影像撷取设备的移动或多影像撷取设备取像得到多张2D平面影像，并利用3D成像原理与影像处理方法重建3D立体坐标位置。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种位置偏移补偿方法，应用于一使用者与一立体影像互动***之间，其特征在于，该方法包含下列步骤：

播放一立体影像并于一互动坐标***中根据一预设位置而设定有一互动触发位置；

检测该使用者与该预设位置间的一偏移量；以及

根据该偏移量而重新设定该互动坐标***中的该互动触发位置。

2.如权利要求1所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，播放的该立体影像为具有像差的一第一影像与一第二影像，而该使用者配戴一3D眼镜来观看。

3.如权利要求1所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，还包含下列步骤：

因应该使用者驱动一对象通过该互动坐标***中该互动触发位置的动作而触发该立体影像互动***产生一回馈互动动作。

4.如权利要求3所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，该回馈互动动作为一声音播放动作、一触觉回馈动作、一影像播放动作或一指令输入动作。

5.如权利要求1所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，重新设定该互动触发位置的方法包含下列步骤：

根据该偏移量的方向来决定于该互动坐标***中重新设定该互动触发位置所需移动的方向；以及

根据该偏移量的大小来决定于该互动坐标***中重新设定该互动触发位置所需移动的距离。

6.如权利要求1所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，还包含下列步骤：

根据该偏移量而重新设定播放该立体影像所需的一立体成像坐标。

7.如权利要求6所述的位置偏移补偿方法，其特征在于，重新设定该立体成像坐标的方法包含下列步骤：

根据该偏移量的方向来决定该立体成像坐标移动的方向；以及

根据该偏移量的大小来决定该立体成像坐标移动的距离。

8.一种立体影像互动***，用于与一使用者产生互动，其特征在于，该立体影像互动***包含：

一播放与互动装置，用以播放一立体影像并于一互动坐标***中根据一预设位置而设定有一互动触发位置；

一检测装置，检测并输出该使用者与该预设位置间的一偏移量；以及

一运算补偿单元，信号连接至该检测器与该播放与互动装置，用以接收该偏移量并根据该偏移量而重新设定该互动坐标***中的该互动触发位置。

9.如权利要求8所述的立体影像互动***，其特征在于，该播放与互动装置播放的该立体影像为具有像差的一第一影像与一第二影像，而该使用者配戴一3D眼镜来观看。

10.如权利要求8所述的立体影像互动***，其特征在于，该播放与互动装置因应该使用者驱动一对象通过该互动坐标***中该互动触发位置的动作而产生一回馈互动动作。

11.一种位置偏移补偿装置，应用于一使用者与一立体影像互动***之间，其特征在于，该立体影像互动***用以播放一立体影像并于一互动坐标***中根据一预设位置而设定有一互动触发位置，而该位置偏移补偿装置包含：

一检测装置，检测并输出该使用者与该预设位置间的一偏移量；以及

一运算补偿单元，信号连接至该检测器与该该立体影像互动***，用以接收该偏移量并根据该偏移量而重新设定该互动坐标***中的该互动触发位置。

12.如权利要求11所述的位置偏移补偿装置，其特征在于，该立体影像互动***播放的该立体影像为具有像差的一第一影像与一第二影像，而该使用者配戴一3D眼镜来观看。

13.如权利要求11所述的位置偏移补偿装置，其特征在于，该补偿单元根据该偏移量而重新设定播放该立体影像所需的一立体成像坐标。

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