專利名稱：用于三維虛擬棋盤的操作方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及平板電腦的應用，具體地講，涉及一種利用平板電腦和投影技術的用于3D虛擬棋盤的操作方法和裝置。
背景技術：
目前，平板電腦的應用日益增多。然而，將平板電腦與投影技術結合的應用卻比較少見。特別是將平板電腦和投影技術結合進行3D虛擬下棋的方法沒有出現(xiàn)過。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于三維虛擬棋盤的操作裝置，該操作裝置用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間，所述操作裝置包括圖像識別模塊，對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別； 起始動作確定模塊，基于圖像識別模塊的圖像識別結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動；結束動作確定模塊，基于圖像識別模塊的圖像識別結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置；有效位置確定模塊，基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置；映射模塊，如果有效位置確定模塊確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則映射模塊將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；棋盤更新模塊，基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋盤。起始動作確定模塊對圖像識別模塊所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值，則起始動作確定模塊確定下棋動作的開始， 以確定哪個棋子被移動。如果圖像識別模塊針對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像在預定時間段內沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置。映射模塊基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。映射模塊根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(χ'，ι' , ζ')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(X，Y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為x' = αχ,γ' = ay,ζ' = h，其中，α和h為常數(shù)，可通過在設置投影儀之后在初始化三維虛擬棋盤時獲得這兩個常數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于三維虛擬棋盤的操作方法，該操作方法應用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間，所述操作方法包括以下步驟對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別； 基于圖像識別的結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動；基于圖像識別的結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置；基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置；如果確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋盤?；趫D像識別的結果來確定下棋動作的開始以確定哪個棋子被移動的步驟包括: 對圖像識別所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值，則確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動?；趫D像識別的結果來確定下棋動作的結束以確定棋子被移動的最終位置的步驟包括如果針對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像在預定時間段內沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置。將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置的步驟包括基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(x'，y' , ζ')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(X，y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為χ' = αχ, y' = ay, ζ' =h，其中，α和h為常數(shù)，可通過在設置投影儀之后在初始化三維虛擬棋盤時獲得這兩個常數(shù)。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，結合平板電腦和投影技術提出了 3D虛擬棋盤的操作裝置和操作方法，從而極大地方便了用戶操作，向用戶提供了娛樂性高的交互方式，增強了人機之間的交互效果。


通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是顯示平板電腦上顯示的圖像所在的坐標系和通過微型3D全息投影儀投影后的3D空間影像所在的坐標系之間的關系的示圖；圖2-5是顯示以在平板電腦上安裝4個攝像頭Cl至C4為例示出每個攝像頭所對應的坐標信息的示圖；圖6是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作裝置的框圖；圖7是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作方法的流程圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作裝置和操作方法的場景的示圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照附圖更充分地描述根據(jù)本發(fā)明的示例實施例。為了將平板電腦和投影技術應用于3D虛擬棋盤的操作，在平板電腦上安裝有至少兩個攝像頭和一個微型3D全息投影儀(以下，簡稱投影儀)。首先，將通過圖1來描述平板電腦上顯示的圖像所在的坐標系和通過微型3D全息投影儀投影后的3D空間影像所在的坐標系之間的關系。
圖1是顯示平板電腦上顯示的圖像所在的坐標系和通過微型3D全息投影儀投影后的3D空間影像所在的坐標系之間的關系的示圖。如圖1所示，A點在平板電腦上的二維坐標系中的坐標A(x，y)，經過投影儀縮放之后投影到3D空間所形成的影像A’的坐標A' (x' , y' , ζ')；假定平板電腦上所顯示的內容被垂直投影，如果經投影儀投影的影像距平板電腦的距離為h，所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子為α，則A的坐標與影像Α’的坐標之間的關系可被表示為x' = ax,y' = ay,ζ' = h，這里，針對特定的投影，h和α均為常數(shù)，可通過在設置投影儀之后在初始化3D虛擬棋盤時獲得這兩個常數(shù)。這樣，由于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h為常數(shù)，所以僅需要通過兩個攝像頭捕獲圖像就可獲知手勢或棋子所處位置的坐標信息，其中，可通過一個攝像頭獲得手勢或棋子所處位置的χ軸的坐標信息，可通過另外一個攝像頭獲得手勢或棋子所處位置的y軸的坐標信息。之后，可通過利用上述投影的影像與平板電腦上顯示的圖像之間的對應關系以及在3維空間中投影的手勢或棋子所處位置的坐標信息來獲得在平板電腦上對應的棋子的位置。下面參照圖2-5以4個攝像頭為例描述每個位置的攝像頭所捕獲的圖像所能反映的坐標信息。圖2-5以在平板電腦上安裝4個攝像頭Cl至C4為例示出每個攝像頭所對應的坐標信息。參照圖2，通過攝像頭Cl可以獲得手1在空間的y軸和ζ軸的坐標信息，即可獲得 y軸和ζ軸方向上的位置信息。參照圖3，通過攝像頭C2可以獲得手1和手2在空間的χ軸和ζ軸的坐標信息，即可獲得X軸和Z軸方向上的位置信息。參照圖4，通過攝像頭C3可以獲得手2在空間的y軸和ζ軸的坐標信息，即可獲得 y軸和ζ軸方向上的位置信息。參照圖5，通過攝像頭C4可以獲得手1和手2在空間的χ軸和ζ軸的坐標信息，即可獲得X軸和Z軸方向上的位置信息。S卩，由攝像頭Cl可以獲得手1在空間的y軸和ζ軸方向上的位置信息，由攝像頭 C2或者C4可以獲得手1在空間的χ軸和ζ軸方向上的位置信息，那么，可通過結合攝像頭 C1、C2或者Cl、C4就可獲得位于C3方向下棋者的手1在(x，y，ζ)三維坐標系上的位置信肩、ο由攝像頭C3可以獲得手2在空間的y軸和ζ軸方向上的位置信息，由攝像頭C2 或者C4可以獲得手2在空間的χ軸和ζ軸方向上的位置信息，那么，可通過結合攝像頭C3、 C2或者C3、C4就可獲得位于Cl方向下棋者的手2在(x，y，z)三維坐標系上的位置信息。同理可以通過2個攝像頭的2維坐標系組合獲得平板電腦其它方向上的對象在3 維空間上的坐標位置。事實上，4個攝像頭同時工作可捕獲了 360度范圍內的場景全圖，可通過對4個方向上的圖像進行3D圖像重構合成場景全息圖。下面將結合平板電腦上安裝的至少兩個攝像頭和一個投影儀對根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作方法和裝置給出詳細描述。圖6是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作裝置的框圖，該操作裝置用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間。參照圖6，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作裝置100包括圖像識別模塊101、起始動作確定模塊102、結束動作確定模塊103、有效位置確定模塊104、映射模塊105、棋盤更新模塊106。圖像識別模塊101對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別。起始動作確定模塊102基于圖像識別模塊101的圖像識別結果來確定下棋動作的開始，并確定哪個棋子被移動。結束動作確定模塊103基于圖像識別模塊101的圖像識別結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置。有效位置確定模塊104基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置。如果有效位置確定模塊104確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則映射模塊 105將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；棋盤更新模塊106基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋盤。下面將對各個模塊的操作進行詳細描述。圖像識別模塊101對至少兩個攝像頭所捕獲的圖像進行圖像識別以確定是否存在手勢。如果圖像識別模塊101識別出存在手勢，則起始動作確定模塊102確定該手勢是否為用于下棋的起始動作。具體地講，起始動作確定模塊102對圖像識別模塊101所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值(例如，5 個)，則起始動作確定模塊102確定為用于下棋的起始動作，即確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動。之后，如果圖像識別模塊101針對4個攝像頭所捕獲的圖像在預定時間段內均沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊103確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置(為了便于描述，將被移動棋子的最后的位置稱之為最終位置)。有效位置確定模塊104基于哪個棋子被移動以及被移動到的最終位置根據(jù)下棋規(guī)則來確定該棋子被移動的位置是否為有效位置。如果有效位置確定模塊104確定所移動的位置是有效位置，則映射模塊105將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。具體地講，映射模塊105基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。如果有效位置確定模塊104確定所移動的位置不是有效位置，則結束針對此次下棋的操作。映射模塊105可根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(χ' , y' , z')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(X，y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為Χ' = αχ,γ' = ay, ζ' = h。例如，被移動棋子在3D空間的最終位置已知，即，被移動棋子在3D空間中最終位置所對應的坐標(x' ,1'，h)已知，利用在3D空間投影的影像與平板電腦上顯示的圖像之間的對應關系X' = ax,y' = a y，可獲得被移動棋子在平板電腦上最終被移動到的位置 (即，該棋子在平板電腦上被更新后的位置)。棋盤更新模塊106基于映射模塊105確定的棋子在平板電腦上所對應的位置來更新棋盤。圖7是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作方法的流程圖，該操作方法應用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間。參照圖7，在操作S100，對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別。在操作S200，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動。具體地講，對圖像識別所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值，則確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動。在操作S300，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置。具體地講，如果針對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像在預定時間段內沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置。在操作S400，基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置。如果在操作S400確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則在操作S500，將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。具體地講，可基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置，例如，可根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(X' , y' , Z')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(X，y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為X' = αχ,γ' = ay, ζ' = h。如果在操作S400確定棋子被移動的最終位置是不是有效位置，則該操作方法結
束ο 在操作S600，基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋
ο圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于3D虛擬棋盤的操作裝置和操作方法的場景的示圖。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，結合平板電腦和投影技術提出了 3D虛擬棋盤的操作裝置和操作方法，從而極大地方便了用戶操作，向用戶提供了娛樂高的交互方式，增強了人機之間的交互效果。盡管已參照本發(fā)明的特定示例性實施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離權利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形式和細節(jié)上進行各種改變。
權利要求
1.一種用于三維虛擬棋盤的操作裝置，該操作裝置用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間，其特征在于，所述操作裝置包括圖像識別模塊，對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別； 起始動作確定模塊，基于圖像識別模塊的圖像識別結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動；結束動作確定模塊，基于圖像識別模塊的圖像識別結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置；有效位置確定模塊，基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置； 映射模塊，如果有效位置確定模塊確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則映射模塊將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；棋盤更新模塊，基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋盤。
2.如權利要求1所述的用于三維虛擬棋盤的操作裝置，其特征在于，起始動作確定模塊對圖像識別模塊所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值，則起始動作確定模塊確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動。
3.如權利要求1所述的用于三維虛擬棋盤的操作裝置，其特征在于，如果圖像識別模塊針對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像在預定時間段內沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置。
4.如權利要求1所述的用于三維虛擬棋盤的操作裝置，其特征在于，映射模塊基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。
5.如權利要求4所述的用于三維虛擬棋盤的操作裝置，其特征在于，映射模塊根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(χ' ,ι' ,Z')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(x，y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為x'=α χ, y ‘ = α y, ζ ‘ =h。
6.如權利要求5所述的用于三維虛擬棋盤的操作裝置，其特征在于，α和h為常數(shù)，通過在設置投影儀之后在初始化三維虛擬棋盤時獲得這兩個常數(shù)。
7.一種用于三維虛擬棋盤的操作方法，該操作方法應用于安裝有至少兩個攝像頭和一個微型三維全息投影儀的平板電腦，所述至少兩個攝像頭用于捕獲用戶下棋的圖像，微型三維全息投影儀用于將平板電腦上顯示的棋盤映射到三維空間，其特征在于，所述操作方法包括以下步驟對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別； 基于圖像識別的結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動； 基于圖像識別的結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置； 基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置； 如果確定棋子被移動的最終位置是有效位置，則將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；基于該棋子在平板電腦上的坐標位置來更新在平板電腦上顯示的棋盤。
8.如權利要求7所述的用于三維虛擬棋盤的操作方法，其特征在于，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的開始以確定哪個棋子被移動的步驟包括對圖像識別所識別出的手勢進行計數(shù)，如果在預定時間段內識別出的手勢的數(shù)量大于或等于預定閾值，則確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動。
9.如權利要求7所述的用于三維虛擬棋盤的操作方法，其特征在于，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的結束以確定棋子被移動的最終位置的步驟包括如果針對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像在預定時間段內沒有識別出手勢，則結束動作確定模塊確定當前下棋動作結束，以確定棋子被移動的最終位置。
10.如權利要求7所述的用于三維虛擬棋盤的操作方法，其特征在于，將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置的步驟包括基于經投影儀投影的影像距平板電腦的距離h和所投影的影像與平板電腦上所顯示的圖像之間的縮放因子α來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置。
11.如權利要求10所述的用于三維虛擬棋盤的操作方法，其特征在于，根據(jù)在三維空間中投影的影像的坐標(χ' ,1'，ζ')與在平板電腦上顯示的圖像的坐標(x，y)之間的映射關系來將最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置該映射關系為x' = αχ, y' = α y，Z' = h。
12.如權利要求11所述的用于三維虛擬棋盤的操作方法，其特征在于，α和h為常數(shù)， 通過在設置投影儀之后在初始化三維虛擬棋盤時獲得這兩個常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于三維虛擬棋盤的操作裝置和方法。該操作裝置用于安裝有至少兩個攝像頭和一個投影儀的平板電腦，其特征在于，所述操作裝置包括圖像識別模塊，對所述至少兩個攝像頭捕獲的圖像進行圖像識別；起始動作確定模塊，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的開始，以確定哪個棋子被移動；結束動作確定模塊，基于圖像識別的結果來確定下棋動作的結束，以確定棋子被移動的最終位置；有效位置確定模塊，基于下棋規(guī)則來確定棋子被移動的最終位置是否為有效位置；映射模塊，如果棋子被移動的最終位置是有效位置，則映射模塊將該最終位置映射到該棋子在平板電腦上的坐標位置；棋盤更新模塊，更新在平板電腦上顯示的棋盤。
文檔編號A63F13/00GK102542165SQ201110456828
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者錢黎平 申請人:三星半導體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社