真枪射击图案，以四种图案为例进行说明。每个黑色块表示仿真枪的射击图案，即每个用户所持仿真枪的射击图案；每个射击图案通过定义的特征值进行区分。
[0051]射击图案特征值的定义为:以图像中心点(Xcenter, Ycenter)为标准从而对该黑色块划分为左上(1)、左下(2)、右上(3)、右下(4)四个分区域。其对应的中心点坐标相应的有:(XI，Yl) ; (X2, Y2) ； (X3, Y3) ； (X4, Y4)。故特征值为两个二维向量:((Xl _ X4)，(Yl -Y4))和((X3 - X2)，(Y3 - Y2)) ο
[0052]如图3所示，红外仿真枪所属的状态图。图3(1)表示每个用户所持仿真枪可能处的未开枪状态，包括四种准星图案(以四个用户为例)；图3(2)表示每个用户所持仿真枪可能处的开枪状态(以四个用户为例)，图像有准星块和开枪块；图3(3)表示用户在射击过程中，出现重叠的状态(以两个用户为例)。
[0053]如图4所示，该系统对用户仿真枪准星位置信息、用户是否开枪信息的分析过程为:计算机控制摄像机拍摄一张图片作为标准图像，将实时拍摄的每一帧图像与标准图像相减，在色素差别大的地方赋值为黑色，其他部分赋值为白色，从而获得了一张黑白二值图像。计算机对整张图像进行扫描从而得到每个黑色像素块的位置，计算该块黑像素点数，黑像素点数与预设值Cl (设为50)、C2 (设为300)、C3 (设为600)比较大小。若黑像素点数大于C3，则为重叠，调用上一帧的图像信息并获取该帧与上一帧相比消失的准星块。枚举每个消失的准星块，找到一个与其距离最近的重叠块，判断最短距离是否在一定阈值内，若是，则判断该准星块存在且坐标为该重叠块的坐标；若否，则判断为该准星块消失。若黑像素点数大于C2小于C3，则为准星块，计算特征值，并判断其用户的标号信息，与预设好的用户标号的特征值信息相匹配(该系统暂时选择的匹配判定算法为最小化平方误差和)。若黑像素点数大于Cl小于C2，则为开枪块，枚举每个准星块，计算开枪块X坐标与准星块X坐标差值是否在一定阈值Tl内(Tl = 60)，以及开枪块Y坐标是否大于准星块Y坐标并且两者作差是否在一定阈值T2内(T2 = 100)(目前该系统规定开枪块在准星块上方)，从满足上述要求的准星块中选取一个距离最近的，并标识该准星块为开枪。若黑像素点数小于Cl，则为杂点，直接忽略。
[0054]如图5所示，描述了本系统运行时的主要流程，包括以下步骤:
[0055](I)开启网络连接模块:将红外摄像机捕获的画面通过网络传输到交互控制模块，为交互控制模块提供输入信息；
[0056](2)开启交互控制模块:分析从网络连接模块获取的交互信息，得到用户仿真枪的准星位置信息、用户是否开枪的信息；
[0057](3)开启立体渲染模块:根据从交互控制模块得到的用户交互信息，实时地把游戏内容渲染为立体游戏画面，提供给投影显示模块显示；
[0058](4)开启投影显示模块:使用3D投影仪把从立体渲染模块获得的游戏画面投影到金属幕布上，给用户提供完整的立体游戏画面。
[0059]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种面向7D射击影院的多人自由射击识别系统，其特征是:包括网络连接模块、交互控制模块、立体渲染模块和投影显示模块，其中: 所述网络连接模块，用于将采集到的用户交互信息传输到交互控制模块； 所述交互控制模块，用于分析获取的交互信息，得到用户仿真枪的准星位置、用户是否开枪的信息，完成交互射击任务； 所述立体渲染模块，根据交互控制模块获取的用户信息，实时地把游戏内容渲染为立体游戏画面，提供给投影显示模块显示； 所述投影显示模块，用于将立体游戏画面投影到幕布上，给用户提供完整的立体游戏画面。
2.如权利要求1所述的一种面向7D射击影院的多人自由射击识别系统，其特征是:所述用户仿真枪为红外仿真枪，配置有两个激光发射器，一个处于常开状态，用于仿真枪的准星定位，另一个当且仅当用户处于开枪状态时，处于开启状态。
3.如权利要求1或2所述的一种面向7D射击影院的多人自由射击识别系统的工作方法，其特征是:包括以下步骤: (1)开启网络连接模块，将红外摄像机捕获的画面通过网络传输到交互控制模块，为交互控制模块提供输入信息； (2)开启交互控制模块，分析从网络连接模块获取的交互信息，得到用户仿真枪的准星位置信息、用户是否开枪的信息； (3)开启立体渲染模块，根据从交互控制模块得到的用户交互信息，实时地把游戏内容渲染为立体游戏画面，提供给投影显示模块显示； (4)开启投影显示模块，使用3D投影仪把从立体渲染模块获得的游戏画面投影到金属幕布上，给用户提供完整的立体游戏画面。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是:所述步骤(I)中，用一个黑色块表示仿真枪的射击图案，即每个用户所持仿真枪的射击图案；每个射击图案通过定义的特征值进行区分；射击图案特征值的定义为:以图像中心点(Xcenter, Ycenter)为标准从而对该黑色块划分为左上(I)、左下(2)、右上(3)、右下(4)四个分区域；其对应的中心点坐标相应的有:(XI，Yl) ； (X2, Y2) ； (X3, Y3) ； (X4, Y4);故特征值为两个二维向量:((XI _ X4)，(Yl - Y4))和((X3 - X2)，(Y3 - Y2))ο
5.如权利要求3所述的方法，其特征是:所述步骤(2)的具体方法为: (2-1)拍摄一张背景图片作为标准； (2-2)红外摄像机实时拍摄的每一帧图像与(2-1)中背景图像进行相减，得到黑白二值图像； (2-3)对整张图像进行扫描，得到每个黑色像素块的位置，并判断该块为准星块还是开枪块；若为准星块，则计算特征值判断用户的标号信息；若为开枪块，则计算其为哪一个用户的开枪信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征是:所述步骤(2-2)中，具体方法为:若色素差值大于预先设置的阈值，则认为生成图像是前景图像，并设置为黑色；若色素差值不大于预先设置的阈值，则认为场景区域内没有目标，并设置为白色；从而得到了一张黑白二值图像。
7.如权利要求5所述的方法，其特征是:所述步骤(2-3)中，具体方法为:对整张图像进行扫描从而得到每个黑色像素块的位置，计算该块黑像素点数，黑像素点数与预设值Cl、C2、C3比较大小，其中Cl < C2 < C3 ;根据黑像素点数判断该图像性质。
8.如权利要求7所述的方法，其特征是:所述步骤(2-3)中，若黑像素点数大于C3，则为重叠，调用上一帧的图像信息并获取该帧与上一帧相比消失的准星块；枚举每个消失的准星块，找到一个与其距离最近的重叠块，判断最短距离是否在一定阈值内，若是，则判断该准星块存在且坐标为该重叠块的坐标；若否，则判断为该准星块消失。
9.如权利要求7所述的方法，其特征是:所述步骤(2-3)中，若黑像素点数大于C2小于C3，则为准星块，计算特征值，并判断其用户的标号信息，与预设好的用户标号的特征值信息相匹配；若黑像素点数大于Cl小于C2，则为开枪块，枚举每个准星块，计算开枪块X坐标与准星块X坐标差值是否在设定阈值Tl内，以及开枪块Y坐标是否大于准星块Y坐标并且两者作差是否在一定阈值T2内，从满足上述要求的准星块中选取一个距离最近的，并标识该准星块为开枪；若黑像素点数小于Cl，则为杂点，直接忽略。
10.如权利要求3所述的方法，其特征是:所述步骤(3)中，立体渲染模块根据从交互控制模块得到的用户交互信息，利用时分式立体原理，把左右眼图像帧分别交付给左右眼，结合视觉暂留原理，在人脑海中合成立体视觉影像；结合NVIDIA 3D vis1n套件实时的把游戏内容渲染为立体游戏画面。
【专利摘要】本发明公开了一种面向7D射击影院的多人自由射击识别系统与方法，包括网络连接模块、交互控制模块、立体渲染模块、投影显示模块；网络连接模块，用于将红外摄像机捕获的画面通过网络传输到交互控制模块，即将采集到的用户交互信息传输到计算机；交互控制模块，用于分析获取的交互信息，得到用户仿真枪的准星位置、用户是否开枪的信息，完成交互射击任务支持每位用户手持无线仿真枪进行交互射击，且仿真枪上仅有激光发射器，无需额外传感器。该系统利用红外摄像机捕获屏幕图像，并通过分析获取的用户仿真枪的准星位置与开枪信息，完成交互射击任务。没有电源线的约束，使得每位用户都可以充分地任意移动，使用户获得身临其境的感觉，从而增强了用户体验。
【IPC分类】A63F13-426, A63F13-837, A63F13-53, A63F13-27, A63F13-219
【公开号】CN104759094
【申请号】CN201510169930
【发明人】杨承磊, 盖伟, 冯硕, 崔婷婷, 穆冠琦, 杨义军, 王璐, 徐延宁, 关东东, 孟祥旭
【申请人】山东大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月10日