[发明专利]控制虚拟现实

说明书

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2008年5月26日提交的美国临时专利申请61/056,027的权益，其公开通过引用结合于此。

发明领域

本发明涉及使人类与计算机接口，并任选地使人与计算机成一整体以生成虚拟现实。

背景

首先，存在鼠标和键盘。并且鼠标和键盘使人类与计算机接口。然而，随着技术地发展，计算机获得接收和处理数据足以提供丰富的相对复杂、实时的用户应用程序的能力，这些应用程序使用或要求比由鼠标和键盘所提供的更加无缝和自然地与人类用户接口。

作为示例，在使用或要求增强人机接口的熟悉的应用程序当中有：使得用户能够通过与计算机谈话向该计算机输入数据的语音识别服务、蜂窝电话计算机游戏、以及实时操作的虚拟现实。这些应用程序中的许多要求响应于人作出姿势的图像解释和/或使用人类姿势的能力或可从该能力获益。结果，相当多的研究精力和资源被投入到开发能够实时接收视觉数据并处理该数据以识别和解释人类姿势的姿势识别装置和算法中。

人类姿势被认为是向他人和/或计算机传达信息的身体语言的任何有意识或无意识的元素。作为示例，姿势可以是响应于他人和/或计算机而作出的任何有意识或无意识非面部表情、响应于视频游戏、虚拟现实环境或多媒体演示提供的挑战或刺激而作出的手或身体姿态或运动。姿势识别技术(GRT)被认为包括配置成对响应于人作出人类姿势的图像进行识别、解释和/或使用这些姿势的硬件和/或软件技术。

概述

本发明的一些实施例的一方面涉及提供确定被人用来与计算机交互的对象的空间位置和/或定向的方法。

本发明的一些实施例的一方面涉及形成具有包括第一和第二部分的结构的对象，该第一和第二部分可用于根据对象的任选的常规2D图像来确定对象的3D空间位置和/或定向。在本发明的实施例中，在对象的图像中结构的第一部分在结构的第二部分上的投影提供了对象的定向的指示。任选地，第一和第二部分被用于响应于对象以及对象所处的场景的3D“深度图”来确定对象的位置和/或定向。

根据本发明的一些实施例的方面，对象配备有用于指示该对象位置和/或定向的基准标记的新颖配置。任选地，使用基准标记来从对象的常规2D图像确定对象的定向。任选地，基准标记被用于响应于对象和/或对象所处的场景的3D深度图来确定对象的位置和/或定向。

本发明的一些实施例的方面涉及确定人的空间位置和身体姿态——也称为“姿势”，以及使位置和/或姿态与对象的位置和定向成一整体。

根据本发明的一些实施例的方面，对象是任选地供下文中称为“战士”的玩家在由合适的计算机生成和控制的星球大战类格斗游戏中使用的光剑的模拟。

在本发明的实施例中，任选地使用提供战士的实时视频速率深度图和图像的3D成像系统来对持握光剑的战士进行成像以提供战士的视频。由计算机处理深度图和/或图像以根据时间确定光剑的空间位置和定向以及任选的战士的位置和战士的姿势。计算机使用光剑以及任选的战士的位置和定向来使由计算机控制的合适视频屏幕上呈现的星球大战格斗游戏中持握光剑的化身活动起来。

出于演示方便的目的，为了将战士所持握的光剑与视频屏幕上的化身所持握的光剑区分开，化身的光剑通常被称为“化身光剑”，而战士光剑通常被称为“战士光剑”。

任选地，战士光剑包括手柄、称为“剑锷(tsuba)”的防护手板、以及光剑“短杆(stub-shaft)”。手柄和光剑短杆任选地为基本圆柱形，并且共享在下文中称为“光剑轴”的公共轴。剑锷位于光剑短杆与手柄之间的光剑轴上，并且从光剑轴向外延伸，以使得从可观看光剑的各个视点看来，短杆被投影在剑锷的至少一部分上，即形成阴影。任选地，剑锷被形成为具有与光剑轴基本上垂直的平面区。任选地，平面区被表征为相对于光剑轴轴对称。任选地，平面区是圆形的。在从对光剑进行成像的3D成像系统的视点获得的光剑的图像中，短杆在剑锷上的投影提供光剑的定向的指示。一般而言，光剑的定向影响剑锷在光剑的图像中的形状，并且任选地所成像的形状被用于确定光剑的定向。

任选地，短杆和剑锷的表面区域被制成使得相对容易地确定短杆在剑锷上的投影。任选地，剑锷和短杆的表面区域被配置成具有足够不同的反射率，以便帮助辨别战士光剑的图像中的投影。在本发明的实施例中，剑锷的表面区域被覆盖或形成为对于用于对光剑进行成像的光具有相对较高的反射率。