提供在空间中移动的物品的取向和移动的表示的制作方法

本发明涉及提供在空间中移动的物品的取向和移动的表示。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月29日提交的美国专利申请no.14/699,522的优先权，其完整公开通过引用并入本文。

背景技术：

模拟不同物品(例如，网球拍、高尔夫球杆、棒球棒、剑、方向盘、吉他)的移动和取向以用在例如计算机游戏中很流行。这些物品通常由安装到视频游戏机的手控装置的外壳构成。然后通过检测作为物品的一部分的手控装置的移动和取向来进行移动和取向的模拟。用于此目的的手控装置的一个示例是任天堂(注册商标)wii(商标)的手控装置。手控装置中的加速度计和陀螺仪用于确定物品的运动和取向。这些物品是高度专有的，并且形状和外观与实际物品(例如，体育/运动产品)相比不逼真。

技术实现要素：

鉴于上文，本发明的目的在于提供一种用于提供在空间中移动的物品的取向和移动的表示的方法。

本发明的目的还在于提供一种用于提供在空间中移动的物品的取向和移动的表示的系统。

根据第一方面，提供了一种用于提供由物品的使用者在空间中移动的物品的取向和移动的表示的方法。使用者穿戴着物理上与物品分离的可穿戴电子装置。该物品包括存储物品限定数据的物品存储器和装置通信单元。电子装置包括适于从装置通信单元接收数据的物品通信单元以及取向和移动检测器。该方法包括：在可穿戴电子装置处从物品检索物品限定数据；在可穿戴电子装置处注册在物品的使用者移动期间可穿戴电子装置的取向和移动；以及在第一处理器处基于物品限定数据、以及注册的可穿戴电子装置的取向和移动来计算物品的取向和移动的表示。

可穿戴电子装置可包括智能手表和/或腕带。可穿戴装置意指适于跟随使用者的移动的装置。

此方法将可以在可穿戴电子装置上本地安装的应用上运行，或者使可穿戴电子装置充当针对控制台的网关。独立于两种情况，物品中的通信系统将保持小而不复杂。物品仅需要发送出物品限定数据，并且其余智能将由可穿戴电子装置处理和/或在控制台处处理(当可穿戴电子装置充当控制台的网关时)。因此，根据此方法，物品可维持其自然的外观/形状并利用可穿戴电子装置的取向和移动检测器。因此，物品本身不需要配备有取向和移动检测器。物品存储器和装置通信单元可被制造得非常小并安装到已有物品(例如，体育产品)。由于可穿戴电子装置的策略性放置(例如，放置在持握物品的同一只手上)，与物品限定数据一起，可进行物品的移动和取向的模拟。该方法导致增加了玩不同游戏的可能性的数量，而无需为不同的游戏生产专有控制件或物品外壳。该方法还给出了以简单且成本有效的方式模拟例如与训练有关的体育产品的移动和取向的可能。

该方法还可包括：在第二处理器处根据所计算的物品的取向和移动的表示来计算物品移动的视觉表示。

该方法还可包括：在显示器处显示物品移动的视觉表示。

装置通信单元可适于经由体域网ban来与物品通信单元通信。术语ban是指完全在人体内、人体上以及紧邻人体进行通信的通信系统。利用ban，可获得关于使用哪个物品的信息。此外，利用ban，还可确定物品实际由使用者使用/持握。这是因为ban使用使用者的身体作为ban的一部分。因此，ban的性质为可穿戴电子装置调节其检测范围，使得只有当物品和可穿戴电子装置与使用者的同一肢体(手臂、腿)连接时才发生ban连接提供了可能性。通过这样做，该方法可按照可靠的方式实现，使其仅限于一个肢体。仅一个肢体将确保由物品的手臂、手和手腕移动产生或者由物品的腿、脚和脚踝移动产生的正确旋转和摇摆效果的检测。

物品限定数据包括可限定物品的物理性质的数据。例如，限定物品的物理性质的数据可以是物品的尺寸、重量、密度分布、重心、质量惯性和/或柔性。另外地或组合地，限定物品的物理性质的数据也可以是视觉外观(例如，表示成包括纹理的3d模型)。这可在渲染物品及其运动时使用。

根据第二方面，提供了一种记录有程序的非瞬时计算机可读记录介质，所述程序在具有处理能力的可穿戴电子装置上执行。非瞬时计算机可读记录介质的程序被设置为用于实现：经由可穿戴电子装置的物品通信单元从物理上与可穿戴电子装置分离的物品的装置通信单元检索物品限定数据；经由可穿戴电子装置的取向和移动检测器注册在物品的使用者移动期间可穿戴电子装置的取向和移动；以及经由可穿戴电子装置的处理器基于物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置的取向和移动来计算物品的取向和移动的表示。

装置通信单元可适于经由体域网ban来与物品通信单元通信。如果是这样，则该程序还可被设置为用于实现：经由ban检测在物品的使用者移动期间物品的使用者正持握着物品。

该程序还可被设置为用于实现：经由可穿戴电子装置的控制台通信器将物品的取向和移动的表示发送到控制台。

当适用时，上述方法的特征也适用于此第二方面。为了避免不必要的重复，参考上文。

根据第三方面，提供了一种适于提供由使用者在空间中移动的物品的取向和移动的表示的系统。该系统包括物品、第一处理器和可穿戴电子装置。可穿戴电子装置适于由使用者穿戴并且物理上与物品分离。物品包括：存储物品限定数据的物品存储器以及适于发送物品限定数据的装置通信单元。电子装置包括：物品通信单元，其适于从装置通信单元接收物品限定数据；以及取向和移动检测器，其适于注册在物品的使用者移动期间可穿戴电子装置的取向和移动。第一处理器适于基于物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置的取向和移动来计算物品的取向和移动的表示。

当适用时，上述方法和程序的特征也适用于此第二方面。为了避免不必要的重复，参考上文。

本发明的进一步的适用范围将从下文给出的详细描述而变得显而易见。然而，应该理解，仅例示性地在指示本发明的优选实施方式的同时给出详细描述和具体示例，因为对于本领域技术人员而言，从该详细描述，在本发明的范围内的各种改变和修改将变得显而易见。

因此，将理解，本发明不限于所描述的装置的特定组成部分或者所描述的方法的步骤，因为这样的装置和方法可变化。还将理解，本文所使用的术语仅用于描述特定实施方式，而并不旨在限制。必须注意的是，如说明书和所附权利要求书中所使用的，除非上下文清楚地另外指示，否则冠词以及“所述”旨在意指存在一个或更多个元件。因此，例如，对“单元”或“所述单元”的引用可包括多个装置等。此外，词语“包括”、“包含”以及类似的措词不排除其它元件或步骤。

附图说明

现在将参照示出本发明的实施方式的附图更详细地描述本发明的上述和其它方面。附图不应被认为将本发明限于特定实施方式；而是用于说明和理解本发明。

如附图所示，为了例示的目的，层和区域的尺寸被夸大，因此被提供以示出本发明的实施方式的一般结构。相同的标号始终表示相同的元件。

[图1]图1示出适于提供由使用者在空间中移动的物品的取向和移动的表示的系统。

[图2]图2是利用可穿戴电子装置实现提供由使用者在空间中移动的物品的取向和移动的表示的方法的框图。

[图3]图3是用于提供由使用者在空间中移动的物品的取向和移动的表示的方法的框图。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选的实施方式。然而，本发明可按照许多不同的形式具体实现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，为了彻底和完整而提供这些实施方式，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

图1示出了适于提供由使用者20在空间中移动的物品10的取向和移动的表示的系统1的实施方式。在空间中移动意指6个自由度6dof的移动。6dof是指刚性物品在三维空间中移动的自由度。具体地，物品可沿三个垂直轴平移(前/后、上/下、左/右)以及绕三个垂直轴旋转(俯仰、偏转和滚动)。系统1包括物品10、第一处理器100和可穿戴电子装置30。在图1的实施方式中，物品10是网球拍，然而将理解，也可使用另一类型的物品，例如体育器材(例如，棒球棒、网球拍、高尔夫球杆等)或者用于游戏和/或模拟的其它类型的物品(例如，方向盘、剑、吉他、飞行操纵杆等)。可穿戴电子装置30适于被使用者20穿戴。可穿戴电子装置30物理上与物品10分离。例如，可穿戴电子装置30可以是智能手表、腕带、戒指和/或手套。根据图1所示的系统的实施方式，第一处理器100设置在可穿戴式电子装置30中。然而，将从下面所公开的实施方式显而易见的，第一处理器100可被设置在别处。

物品10包括存储物品限定数据的物品存储器12以及适于将物品限定数据发送到可穿戴电子装置30的装置通信单元14。例如，装置通信单元14可以是发送器或收发器。

可穿戴电子装置30包括适于从物品10的装置通信单元14接收物品限定数据的物品通信单元32。例如，物品通信单元32可以是接收器或收发器。

物品10与可穿戴电子装置(30)之间的通信可由允许身体绝对附近内的通信的身上通信(称为体域网(ban))表示。因此，装置通信单元14可适于经由ban来与物品通信单元32通信。术语ban是指完全在人体内、人体上以及紧邻人体进行通信的通信系统。利用ban，可获得使用者持握着哪一物品以及物品实际由使用者持握的标识。因此，ban的性质为以下提供了可能性：可穿戴电子装置调节其检测范围，使得只有在同一只手上时才发生ban连接。通过这样做，系统1的应用可按照可靠的方式实现，使其仅限于一只手。仅一只手将确保检测由物品10的手臂、手和手腕移动产生的正确旋转和摇摆效果。

ban可以是双向ban。这使得物品10和可穿戴电子装置30二者可经由ban彼此接收和发送数据。由于ban可用于双向通信，所以可向物品10反馈数据以便在物品10上触发效果。一个示例是具有“激光”剑的游戏，其具有产生光和/或声音效果的能力。然后，可穿戴电子装置将能够向“激光”剑发送命令，以便产生光和/或声音效果。另一示例是飞行或汽车模拟器，其中可向转向杆/轮形式的物品返回发送命令，以便产生触觉反馈。

物品10与可穿戴电子装置30之间的通信的其它可能实现方式可以是例如使用rfid、蓝牙或者任何其它合适近场通信协议。

物品10可配备有传感器(未示出)，其被设置为确定使用者20持握物品10所使用的握柄布局。传感器可以是装置通信单元14的一体部分，特别是如果使用ban来实现物品10与可穿戴电子装置之间建立的通信的话。

可穿戴电子装置30还包括取向和移动检测器34，其适于注册在物品10的使用者移动期间可穿戴电子装置30的取向和移动。通过注册在物品10的使用者移动期间穿戴式电子装置30的取向和移动并且使用物品限定数据，可实现物品10的6dof跟踪。取向和移动检测器34包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的至少一个。取向和移动检测器34还可包括气压传感器、温度传感器、湿度传感器和/或光传感器中的至少一个。气压传感器、温度传感器、湿度传感器和/或光传感器可用于物品10的精细6dof跟踪。

物品限定数据可包括限定物品10的物理性质的数据。另选地或组合地，物品限定数据可包括物品id。对于各个物品或物品类型，物品id可以是单独唯一的。例如，物品类型可以是网球拍、高尔夫球杆、棒球棒等中的一个，或者特定类型的网球拍、高尔夫球杆、棒球棒等。在物品限定数据包括物品id的情况下，如图1所示的实施方式一样，可穿戴电子装置30还可包括装置存储器36，其包括限定与物品id关联的物品10的物理性质的数据。例如，限定物品的物理性质的数据可以是物品的尺寸、重量、密度分布、重心、质量惯性和/或柔性。另外地或组合地，限定物品的物理性质的数据也可以是视觉外观(例如，表示成包括纹理的3d模型)。这可在渲染物品10及其运动时使用。当限定物品的物理性质时，可使用简单算法以便跟踪/记录运动。

根据另选实施方式，系统1还可包括外部数据库(未示出)，其包括限定与物品id关联的物品的物理性质的数据。在这种情况下，可穿戴电子装置30还包括数据库通信器(未示出)，其适于从外部数据库检索限定与物品id关联的物品的物理性质的数据。数据库通信器优选被设置为与外部数据库无线通信。

第一处理器100适于基于物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置30的取向和移动来计算物品10的取向和移动的表示。特别是，第一处理器100适于基于限定物品10的物理性质的数据以及所注册的可穿戴电子装置的取向和移动来计算物品10的取向和移动的表示。因此，第一处理器100适于确定物品10的6dof跟踪。物品10的取向和移动的表示可在进一步使用之前被存储在存储器中。

该系统还包括控制台40。可穿戴电子装置30还包括控制台通信器38，其被设置为将物品10的取向和移动的表示发送到控制台40。

该系统还包括第二处理器200。第二处理器200适于根据所计算的物品10的取向和移动的表示来计算物品移动的视觉表示。根据图1的实施方式，第二处理器200包括在控制台40中。然而，将从下面所公开的实施方式显而易见，第二处理器200可被设置在别处。物品移动的视觉表示可在进一步使用之前被存储在存储器中。

系统1还包括适于显示物品移动的视觉表示的显示器50。控制台可被设置为将关于物品10移动的视觉表示的数据馈送到显示器50。

物品10的取向和移动的表示的确定可通过以记录有程序的非瞬时计算机可读记录介质的形式安装在可穿戴电子装置30上的应用来实现，所述程序在可穿戴电子装置30的处理器上执行时被设置为影响可穿戴电子装置30执行以下动作(参见图2)：经由物品通信单元32从物品10的装置通信单元14检索s200物品限定数据；经由取向和移动检测器34注册s202在物品10的使用者移动期间穿戴式电子装置30的取向和移动；以及经由处理器基于物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置30的取向和移动来计算s204物品10的取向和移动的表示。

该程序还可被设置为影响可穿戴电子装置30以执行以下动作中的任一个：经由ban检测s203在物品的使用者移动期间物品的使用者持握着物品；和/或经由控制台通信器38将物品的取向和移动的表示发送s206到控制台40。

如上所述，物品限定数据可包括限定物品的物理性质的数据。另外地或组合地，物品限定数据包括物品id。如果是这样，则程序可被设置为影响可穿戴电子装置30执行以下动作：从装置存储器36检索s205a限定与物品id关联的物品的物理性质的数据。另选地或组合地，该程序可被设置为影响可穿戴电子装置30执行以下动作：从外部数据库检索s205b限定与物品id关联的物品的物理性质的数据。

计算物品10的取向和移动的表示的动作s204基于限定物品的物理性质的数据以及所注册的可穿戴电子装置30的取向和移动来执行。

参照图3，将讨论提供由物品的使用者在空间中移动的物品10的取向和移动的表示的方法。使用者穿戴着可穿戴电子装置30。可穿戴装置意指适于跟随使用者的移动的装置。该方法包括：在可穿戴电子装置30处从物品10检索s300物品限定数据；在可穿戴电子装置30处注册s302在物品10的使用者移动期间可穿戴电子装置30的取向和移动；以及在第一处理器100处基于物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置30的取向和移动来计算s304物品10的取向和移动的表示。

该方法还可包括在第二处理器200处根据所计算的物品10的取向和移动的表示来计算306物品移动的视觉表示并且在显示器50处显示s308物品移动的视觉表示。

现在将讨论如何提供在空间中移动的物品的取向和移动的表示的示例性实现方式。应该注意的是，这仅是实现方式的示例，可进行根据上文和下文的各种修改。例如体育器材(例如，棒球棒、网球拍、高尔夫球杆等)的物品配备有实现ban通信的通信单元以及包括物品限定数据的存储器。物品限定数据可以是限定物品的物理性质的数据、指示限定物品的物理性质的数据在哪里的uri。另选地或组合地，物品限定数据可包括标识物品的物品id数据。物品id然后可用于在数据库中寻找限定物品的物理性质的数据。数据库可位于可穿戴电子装置中或外部数据库中。配备有ban的可穿戴电子装置(例如，腕带或智能手表)被使用者穿戴在持握物品的手附近。当使用者抓握物品时，可穿戴电子装置连接到物品并读出物品的物理性质。物品与可穿戴电子装置之间的ban连接也可触发控制台(例如，移动电话、游戏机或者启用云的装置)中的关联应用的激活。然后，可穿戴电子装置开始记录其取向和移动检测器(例如，加速度计和陀螺仪)。然后记录的数据与物品的物理性质一起用于计算物品的运动路径和取向。在第一处理器中执行计算。第一处理器可被包括在可穿戴电子装置中或控制台中或其它地方。可使用计算结果以便模拟物品的摆动。

本领域技术人员认识到，本发明绝不限于上述优选实施方式。相反，在所附权利要求书的范围内可进行许多修改和变化。

例如，外部数据库可被设置在控制台40中。另选地，外部数据库可被设置在另一个装置中。

此外，代替被包括在可穿戴电子装置30中，第一处理器100可被包括在控制台40中。如果是这样，则可穿戴电子装置30的控制台通信器38被设置为将物品限定数据以及所注册的可穿戴电子装置的取向和移动发送到控制台40。

另外，代替被包括在控制台40中，第二处理器200可被包括在可穿戴电子装置30中。如果是这样，则可穿戴电子装置30的控制台通信器38被设置为将根据所计算的物品10的取向和移动的表示移动的物品10的视觉表示发送到控制台40。

第一处理器100和第二处理器200可以是相同的处理器或不同的处理器。

另外，本领域技术人员可在实践所要求保护的发明时通过研究附图、公开和所附权利要求书而理解并实现对所公开的实施方式的变化。