专利名称：游戏光枪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配合游戏主机的光枪装置，特别是一种该游戏主机执行射击游戏所配合的光枪装置，利用图像处理方式来拾取光枪瞄准点在屏幕上的坐标，利用这种方式可以在不同的屏幕(CRT、液晶、等离子)上用光枪来玩射击游戏。
背景技术：
目前在射击类电玩游戏中，通常利用光枪来取代一般摇杆进行瞄准屏幕上的目标物，以提高游戏模拟的真实性。
现有的光枪只能用在CRT显示器上，其技术原理如图1的框图所示，光枪的电缆线连接到游戏主机3的摇杆连接器，电缆线中有一根视讯信号线，光枪可以从这个信号中利用同步信号分离单元21取出水平同步信号212或垂直同步信号211，并利用垂直同步信号211重置Y轴计数器23，该Y轴计数器23是计数水平同步信号212的个数；当光枪的光接收器8接收到电视机1阴极射线管电子打到荧光屏产生的光点时，即保留在Y轴计数器23已计数到的值到Y轴资料缓冲器25(即从重置后到收到光点时这段时间已经有几个水平同步信号)，并且一直到下一个视讯信号所分离出的垂直同步信号211到来时，再作清除Y轴资料缓冲器25内所存储的值和Y轴计数器的计数动作。
另X轴资料是由任一个水平同步脉冲到下一个水平同步脉冲来时这段其间所决定，水平同步信号212用来重置X轴计数器22，该X轴计数器22计数一个高频时钟源的振荡器6所产生出来的脉冲。当使用者对准屏幕上一瞄准点，光枪的光接收器8接收到电视机1阴极射线管电子打到荧光屏产生的光点信号，此信号会保留住X轴计数器22已计数到的值到X轴缓冲器24，一直到主机读取X轴资料后清除X轴缓冲器中的值。经过以上步骤光枪已经有该瞄准点对应的X、Y轴的值了，在游戏主机3读取光枪的状态时光枪就将按钮4的资料和X、Y轴资料传回给游戏主机3。
在上述光接收器感应屏幕光信号过程中，由于游戏画面不一定是白色，还会有其它颜色如黑色，这样光接收器不能正确接收到光信号，因此在玩家发弹时，游戏主机3为了能够使光枪正确读取瞄准点的坐标，需要在屏幕显示一幅白色帧，使光接收能够正常接收到光信号。这样我们在发弹时就会看到屏幕上会闪烁一下。
由上述光枪原理可知，目前的光枪存在以下缺点1、只能支持CRT显示器。而目前新型显示器如等离子电视，液晶电视越来越多，画面质量越来越高，价格也越来越便宜，大有取代CRT的趋势，而光枪却不能在这些显示器上运行。
2、目前的光枪在发弹时屏幕会闪烁，这样当发弹频率高时特别是两个人同时玩时画面闪烁非常厉害，使人的眼睛很容易疲劳。
发明内容
本新型实用的目的在于提供一种游戏光枪，以便能够让游戏玩家可以在任何显示器下都能够顺利的进行射击游戏，并且不需要主机在发弹时让屏幕发出白色帧，如果游戏开发公司能够修改相应游戏程序，则游戏中可以避免画面的闪烁，增加了游戏的可玩性。
为达到上述目的本实用新型采用下述技术方案游戏光枪，与一游戏主机连接配合，主要包括图像传感器、信号处理单元，用于采集屏幕的图像信息转换为电信号作为信号处理单元的输入信号的图像传感器与信号处理单元相连，信号处理单元连接游戏主机。
本实用新型所述信号处理单元由图像处理单元和主机接口单元相连组成。
本实用新型所述信号处理单元与一自动调焦电路相连接。
本实用新型所述图像处理单元与一自动调焦电路相连接。
本实用新型所述信号处理单元与一按键单元相连接。
本实用新型主机接口单元与一按键单元相连接。
本实用新型在与所述游戏主机相连的显示屏幕上设有定位元件。
本实用新型与现有技术相比，使游戏玩家可以在任何显示器下都能够顺利的进行射击游戏，并且不需要主机在发弹时让屏幕发出白色帧，如果游戏开发公司能够修改相应游戏程序，则游戏中可以避免画面的闪烁，增加了游戏的可玩性。
图1是现有技术的光枪技术原理图。
图2是本实用新型光枪结合游戏主机和屏幕的基本结构示意图。
图3是本实用新型光枪基本框图。
图4本实用新型光枪中信号处理单元的框图。
图5本实用新型光枪瞄准点的坐标运算方法示意图。
图6本实用新型光枪在实际使用时可能得到的一帧图。
图7本实用新型的图像传感器光感应曲线的850um到950um区域示意图。
图8本实用新型在XBOX游戏主机上的一个应用实例电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
本实用新型光枪结合游戏主机和屏幕的基本结构如图2所示，玩家将光枪4对准屏幕1上的某个瞄准点，显示器1的屏幕周边附着的定位元件能够发出特殊的光，此时光枪4读取屏幕包括定位元件在内的图像信息并处理得到瞄准点对应屏幕的坐标，和光枪本身的按键值一起打包送到游戏主机3中所执行的游戏程序。
本实用新型的游戏光枪与一游戏主机连接配合，主要包括图像传感器40、信号处理单元41、自动聚焦电路43，用于采集屏幕的图像信息转换为电信号作为图像处理单元的输入信号的图像传感器40与信号处理单元41相连，信号处理单元41与自动聚焦电路43并连接游戏主机3及一按键扫描单元42；在与所述游戏主机3相连的显示屏幕1上设有定位元件2，定位元件能够发出特殊的光波，被图像传感器接收，作为光枪瞄准点在屏幕上坐标的定位信息。其中信号处理单元41如图4所示，其由图像处理单元414和主机接口单元415组成，图像传感器40和自动聚焦电路43与信号处理单元41中的图像处理单元414相连，图像处理单元与主机接口单元相连，主机接口单元415连接到游戏主机3及按键扫描单元42。
本实用新型光枪基本原理如图3和4所示，图像传感器40用于采集屏幕的图像信息(包括屏幕周围的定位元件所发的光信息)转换为图像数据401作为信号处理单元41中的图像处理单元414的输入信号。图像处理单元414将图像传感器送来的图像数据401处理后，得到光枪瞄准点的光点坐标416并作为信号处理单元41中的主机接口单元415的一个输入信号。另外图像处理单元414判断当前图像信号的清晰度，并输出一调焦驱动信号412作为自动聚焦电路43的输入信号。自动聚焦电路43包括步进电机及其驱动电路，由调焦驱动信号412驱动该电路来调节凸透镜44和图像传感器40之间的距离，保证图像传感器40采集的图像信息能够被图像处理单元414正确识别。主机接口单元416读取按键单元42的键值资料411和图像处理单元414所送的光点坐标416，并将这两种资料打包成为数据包413送给游戏主机3。
光枪瞄准点的坐标运算方法如图5所示，其中4011为一帧图像数据，V为该帧图像的宽度，H为该帧图像的高度，这两个数值为已知。A1-A8为屏幕上的定位元件的图形，(SCX，SCY)为屏幕中点在图像中的位置，可以根据A1-A8定位元件的坐标计算出来。(ICX，ICY)为该帧图像中点，为已知。由图可以看出，如果(SCX，SCY)和(ICX，ICY)重叠，则表示光枪瞄准点对准了屏幕的中点。这里设光枪瞄准点坐标为(CX，CY)。如图5所示可以得出光枪瞄准点坐标为CX＝ICX-PCXCY＝ICY-PCY以下为在一帧图像中屏幕中点坐标的计算方法，参照图5，A2、A5、A7、A4均放置在A1和A3、A3和A8、A8和A6、A6和A1的中点。只要找到A1、A2、A4或A3、A2、A5或A6、A4、A7或A8、A7、A5四组中的一组定位点则可以计算出屏幕的中点坐标。如已知定位点A1、A2、A4的坐标为(A1X，A1Y)，(A4X，A4Y)，(A2X，A2Y)，则根据两点间距离公式|P1P2|=(x2-x)2+(y2-y1)2]]>可以得出A1到A2、A1到A4、A2到A4之间的距离，也就是由A1、A2、A4组成的三角形的三条边。利用余弦公式cosA＝(b2+c2-a2)/2bc，可以计算出顶点为A1的角为直角，则瞄准点坐标为过A4点与A1A2平行的直线和过A2点与A1A4平行的直线相交的点的坐标。
由A1、A2两点的坐标可得A1A2的两点式直线方程(y-A1y)/(A2y-A1y)＝(x-A1X)/(A2X-A1X)整理后可得A1x+B1y+C1＝0 方程式1
由A1、A4两点的坐标可得A1、A4的两点式直线方程(y-A1y)/(A4y-A1y)＝(x-A1X)/(A4X-A1X)整理后可得A2x+B2y+C2＝0 方程式2则瞄准点坐标可解由方程式1和方程式2组成的方程式组1得到。
方程式组1在实际使用光枪时所得到的一帧可能如图6所示，利用上述算法也可以得到光枪瞄准点的正确坐标。
如图7所示，在屏幕上的定位元件可以使用红外线发射管发射红外线，由于现在通用的红外线发射管发射的红外线波长在在850um到950um，对应图7的图像传感器光感应曲线的850um到950um区域，可以较容易的将定位元件与正常图像区分出来。
本实用新型光枪与现有光枪技术相比，能够让游戏玩家可以在任何显示器下都能够顺利的进行射击游戏。并且不需要主机在发弹时让屏幕发出白色帧，如果游戏开发公司能够修改相应游戏程序，则游戏中可以避免画面的闪烁，增加了游戏的可玩性。
如图8的应用电路图所示，该实施例是本新型实用光枪在XBOX游戏主机上的一个应用实例。图像传感器用MT9V011，将采集的图像数据通过DOUT4-DOUT9、PIXCLK、FRAME_VALID、LINE_VALID、SCLK、SDATA信号线送给图像处理器TMS320LF2401A，TMS320LF2401A将图像数据转换成屏幕瞄准点坐标通过DCLK、DDATA两条信号线送给主机接口芯片WT6561F，并判断图像清晰程度，利用TMS320LF2401A的XF、IOPB0两根信号线通过ULN2003驱动步进电机MOTOR来调整凸透镜和MT9V011之间的距离获得较为清晰的图像。主机接口芯片WT6561F读取其余按键值A、B、X、Y、SW、BL等按键值和屏幕瞄准点坐标打包后通过DM0、DP0送给主机。
权利要求1.一种游戏光枪，与一游戏主机连接配合，主要包括图像传感器(40)、信号处理单元(41)，其特征在于用于采集屏幕的图像信息转换为电信号作为信号处理单元的输入信号的图像传感器(40)与信号处理单元(41)相连，信号处理单元(41)连接游戏主机(3)。
2.如权利要求1所述的游戏光枪，其特征在于所述信号处理单元(41)由图像处理单元(414)和主机接口单元(415)相连组成。
3.如权利要求1所述的游戏光枪，其特征在于所述信号处理单元(41)与一自动调焦电路(43)相连接。
4.如权利要求2所述的游戏光枪，其特征在于所述图像处理单元(414)与一自动调焦电路(43)相连接。
5.如权利要求1所述的游戏光枪，其特征在于所述信号处理单元(41)与一按键单元(42)相连接。
6.如权利要求2所述的游戏光枪，其特征在于主机接口单元(415)与一按键单元(42)相连接。
7.如权利要求1所述的游戏光枪，其特征在于在与所述游戏主机(3)相连的显示屏幕(1)上设有定位元件(2)。
专利摘要本实用新型涉及一种配合游戏主机的光枪装置，特别是一种该游戏主机执行射击游戏所配合的光枪装置，利用图像处理方式来拾取光枪瞄准点在屏幕上的坐标，利用这种方式可以在不同的屏幕(CRT、液晶、等离子)上用光枪来玩射击游戏。本实用新型的游戏光枪与一游戏主机连接配合，主要包括图像传感器、信号处理单元，用于采集屏幕的图像信息转换为电信号作为信号处理单元的输入信号的图像传感器与信号处理单元相连，信号处理单元连接游戏主机。本实用新型与现有技术相比，使游戏玩家可以在任何显示器下都能够顺利的进行射击游戏，并且不需要主机在发弹时让屏幕发出白色帧，如果游戏开发公司能够修改相应游戏程序，则游戏中可以避免画面的闪烁，增加了游戏的可玩性。
文档编号A63F13/02GK2722983SQ20042008343
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者何江 申请人:何江