[发明专利]以对象为基础三维信息产生装置与方法及使用的互动系统

说明书

技术领域

本发明是涉及一种以对象为基础的三维立体信息产生装置与方法，以及使用该装置与方法的互动系统。

背景技术

目前已有各种侦测使用者端之动作，而进行互动的系统，例如射击游戏等。在此种游戏中，使用者手持游戏机组所附设的指向装置(例如模拟枪枝)，根据屏幕上的画面而互动采取反应(例如射击)；游戏机组侦测该指向装置的移动，而相应地在屏幕上产生反应，例如敌人中弹、房屋爆破，等等。

此种互动系统的缺点在于，只能侦测手持对象的二维位置变化，而无法将前后方向的“深度”变化纳入进去。因此，虽然此种互动游戏已经相当具有临场感，但仍未能完全真实地反应使用者的动作状态。

有鉴于此，美国专利第6,795,068号乃提出一种根据对象的二维位置来决定其三维状态的方法。如图1A、图1B所示，该案提供一个具有强烈色差的对象(例如球棒)，此对象分为上下两部分301与303，此两部分必需具有强烈的色差，以便利捕捉影像。图1B的305为摄影机或影像感测装置所捕捉的二维影像，其中的影像307为对象上方部分301的二维影像。在二维影像中，所有x-y方向上的信息均为已知，并利用对象的上方宽度w2与下方宽度w1间的比例，来求取Φ角度，藉以获得z方向上的信息。但由于该对象可能在真实三维空间的各种位置间移动，造成二维影像的各种尺寸变化，故为求精确起见，并不能任意选取上方宽度w2与下方宽度w1的位置；根据该案所述，必须将该对象上下两端间进行等距划分，取得多个宽度数值，并予以平均。

虽然该案已经成功地商品化，但仍具有以下缺点。首先，整体系统必须事先定义对象的形状，亦卽使用者不能使用任意形状的对象，而仅能使用预设好的对象。其次，捕捉对象的影像时，色差对比非常重要，若因使用者手持位置或其它原因造成遮蔽，将影响系统对对象形状的判断。第三，系统必须对对象不断进行多个宽度值的运算，造成处理器的运算负担。

本发明针对以上先前技术的缺点，提出一种完全不同的作法，而得以产生三维立体信息，但无上述的缺点。又，本发明所谓“产生三维立体信息”，并不局限于必须根据该三维信息，而在屏幕上对应产生三维影像；例如，可以是因应所产生的三维信息，进行进一步的处理而产生相应的反应，如展现受球棒打击的强度等等，亦属本发明的范围。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种以对象为基础的三维立体信息产生装置，而无前述先前技术的缺点。

本发明的第二目的在于提供一种以对象为基础的三维立体信息产生方法。

本发明的第三目的在于提供一种使用上述装置或方法而构成的互动系统。

为达上述之目的，在本发明的其中一个实施例中，提供了一种以对象为基础的三维立体信息产生方法，包含：在一时间点，对同一区域，取得至少两个二维影像；从该至少两个二维影像中，个别萃取出具有特征的对象；建立对象间之对应关系；以及根据对应之对象，产生三维信息。

上述方法中，尚可在萃取出对象之后，对该二维对象，给予标记，或在产生三维信息之后，对该三维信息中的对象，给予标记，以简化后续的运算。

此外，根据本发明的另一个实施例，提出了一种产生三维立体信息的电子装置，包含：至少两个影像撷取单元，用以个别撷取模拟影像，而产生数字二维影像，其中该两影像撷取单元间之距离与各自的聚焦距离为已知；对象萃取装置，其接收该两影像撷取单元所个别撷取的数字二维影像，并萃取其中的对象信息；以及处理装置，其根据对象信息、该两影像撷取单元间之距离、与该两影像撷取单元各自的聚焦距离，而产生三维信息。

上述电子装置中，可更包含有一个具有低频宽的通讯界面，设置在该处理装置与该至少两个影像撷取单元之间，或整合在处理装置之内。

此外，根据本发明的再另一个实施例，也提供一种用以产生三维立体信息的互动系统，包含：至少两个影像撷取单元，用以个别撷取模拟影像，经过模拟数字转换而产生数字二维影像，其中该两影像撷取单元间之距离、与该两影像撷取单元各自之聚焦距离为已知；对象萃取装置，其接收该两影像撷取单元所个别撷取的数字二维影像，并萃取其中的对象信息；处理装置，其根据对象信息、该两影像撷取单元间之距离、与该两影像撷取单元各自之聚焦距离，而产生三维信息；以及输出界面，用以输出该三维信息。

上述实施例中所述的互动系统，可再包含发光源，且该发光源以红外线发光源为佳。发光源与该至少两个影像撷取单元可分设于一个空间区域的两端，或设于一个空间区域的同一端，在后者情况下，互动系统另包括有反光区块，设于该空间区域的另一端。