交互式擴增實境系統(tǒng)、便攜式通訊裝置與互動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交互式擴增實境系統(tǒng)、便攜式通訊裝置與互動方法，該系統(tǒng)至少包括交互式對象及便攜式通訊裝置。便攜式通訊裝置包括：控制模塊，用于控制便攜式通訊裝置及交互式對象的運作；影像提取模塊，與控制模塊相連接，用以提取交互式對象的影像；以及通訊模塊，與控制模塊相連接，用以與交互式對象進行信息交換；其中，控制模塊對影像進行運算及影像重建，并套疊于運算產(chǎn)生的虛擬場景，以產(chǎn)生擴增實境影像，且通過通訊模塊傳送動作信號至交互式對象，以使交互式對象根據(jù)動作信號進行默認動作，借此以達到引發(fā)使用者高度興趣、降低操作難度以及增進使用者體驗等功效。
【專利說明】交互式擴增實境系統(tǒng)、便攜式通訊裝置與互動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種擴增實境系統(tǒng)，且特別關(guān)于一種交互式擴增實境系統(tǒng)、便攜式通訊裝置與互動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技及信息技術(shù)的演進，消費性電子產(chǎn)品日新月異，為了符合使用者的需求，各式各樣的便攜式通訊裝置便應(yīng)運而生，例如:智能型手機(Smart Phone)、掌上型游戲機(Handheld Game Console)、平板計算機(Tablet PC)、筆記本電腦(Notebook PC)、個人數(shù)字助理(PDA, Personal Digital Assistant)、以及掌上電腦(Pocket PC)等。通過便攜式通訊裝置以及安裝于其內(nèi)部的應(yīng)用程序，不僅能夠提升工作效率，也為生活增添不少樂趣。
[0003]其中，又以擴增實境(Augmented Reality, AR)技術(shù)為近年來較為熱門的應(yīng)用，除了用于娛樂的用途外，更可應(yīng)用于商業(yè)或教育等用途。舉例而言，現(xiàn)行的擴增實境技術(shù)多是通過便攜式通訊裝置的影像捕獲設(shè)備，例如感光組件，拍攝實體世界中的靜態(tài)對象，通過對象辨識與坐標(biāo)定位等運算后，再將靜態(tài)對象套疊進虛擬世界的畫面中，例如拍攝建筑物以進行城市導(dǎo)覽或拍攝人物以作為虛擬世界中的角色等。
[0004]然而，現(xiàn)有的擴增實境技術(shù)皆采用被動式技術(shù)，也即實體世界的靜態(tài)對象被加入至擴增實境的虛擬世界后，皆屬于被動對象，無法主動地參與擴增實境系統(tǒng)與用戶互動的過程。換言之，于整體互動過程中，所有主動方皆為使用者、虛擬場景或虛擬對象等，故其僅能表現(xiàn)固定的動作模式及固定的場景，不免令使用者感到單調(diào)，而無法引發(fā)使用者的興趣。此外，用戶必須自行思考如何選擇實體世界的靜態(tài)對象，或者與該對象進行何種互動，不僅具有操作不易的問題，更令整體使用者體驗不佳。
[0005]因此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺失，使實體世界的對象主動地參與人機互動過程，且操作容易、可引發(fā)使用者興趣并增進使用者體驗的交互式擴增實境系統(tǒng)及其便攜式通訊裝置與互動方法，實為目前尚待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本案的主要目的為提供一種交互式擴增實境系統(tǒng)及其便攜式通訊裝置與互動方法，以解決現(xiàn)有擴增實境技術(shù)流于被動，無法引發(fā)使用者的興趣，且操作不易、使用者體驗不佳等缺點。
[0007]本案的另一目的為提供一種交互式擴增實境系統(tǒng)及其便攜式通訊裝置與互動方法，通過便攜式通訊裝置的控制模塊控制自身及交互式對象的運作，以達到交互式對象主動參與互動過程，而可引發(fā)使用者高度興趣的功效。
[0008]本案的另一目的為提供一種交互式擴增實境系統(tǒng)及其便攜式通訊裝置與互動方法，通過便攜式通訊裝置的控制模塊進行影像運算、辨識與追蹤，可辨識多樣化的交互式對象，故用戶可隨意選擇交互式對象并與之進行互動，以達到降低操作難度以及增進使用者體驗等功效。[0009]為達上述目的，本案的一較佳實施態(tài)樣為提供一種交互式擴增實境系統(tǒng)，至少包括:一交互式對象；以及一便攜式通訊裝置，包括:一控制模塊，用于控制該便攜式通訊裝置及該交互式對象的運作；一影像提取模塊，與該控制模塊相連接，用以提取該交互式對象的一影像:以及一通訊模塊，與該控制模塊相連接，用以與該交互式對象進行信息交換；其中，該控制模塊是對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于經(jīng)該控制模塊運算產(chǎn)生的一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像，且通過該通訊模塊傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
[0010]為達上述目的，本案的另一較佳實施態(tài)樣為提供一種便攜式通訊裝置，適用于包括一交互式對象的一交互式擴增實境系統(tǒng)，該便攜式通訊裝置至少包括:一控制模塊；一影像提取模塊，與該控制模塊相連接，用以提取該交互式對象的一影像；以及一通訊模塊，與該控制模塊相連接，用以與該交互式對象進行信息交換；其中，該控制模塊對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于經(jīng)該控制模塊運算產(chǎn)生的一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像，且通過該通訊模塊傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
[0011]為達上述目的，本案的另一較佳實施態(tài)樣為提供一種互動方法，至少包括以下步驟:提供一便攜式通訊裝置及一交互式對象；該便攜式通訊裝置提取該交互式對象的一影像；該便攜式通訊裝置對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像；以及該便攜式通訊裝置傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)的架構(gòu)方塊圖。
[0013]圖2為圖1所示的便攜式通訊裝置的具體架構(gòu)方塊圖。
[0014]圖3為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)實現(xiàn)互動的流程方塊圖。
[0015]圖4為本案較佳實施例的交互式對象的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)的擴增實境影像示意圖。
[0017]圖6為本案較佳實施例的互動方法流程圖。
[0018]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0019]1:交互式擴增實境系統(tǒng)
[0020]2:交互式對象
[0021]21:通訊模塊
[0022]22:動作模塊
[0023]23:頭部
[0024]24:手部
[0025]25:軀干
[0026]26:腳部
[0027]3:便攜式通訊裝置
[0028]31:控制模塊
[0029]311:中央處理單元[0030]312:繪圖處理單元
[0031]32:影像提取模塊
[0032]33:通訊模塊
[0033]34:儲存模塊
[0034]341:影像辨識與追蹤弓|擎
[0035]342:交互式對象特征數(shù)據(jù)庫
[0036]343:交互式對象行為控制引擎
[0037]35:顯示模塊
[0038]351:輸入單元
[0039]352:顯示單元
[0040]36:輸入模塊
[0041]37:虛擬按鍵
[0042]38:虛擬圖標(biāo)
[0043]39:虛擬對象
[0044]AR:擴增實境影像
[0045]1:影像
[0046]S:虛擬場景
[0047]S100?S400:步驟
【具體實施方式】
[0048]體現(xiàn)本案特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本案能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖式在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本案。
[0049]請參閱圖1，其為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)的架構(gòu)方塊圖。如圖1所示，本案的交互式擴增實境系統(tǒng)1至少包括交互式對象2及便攜式通訊裝置3。其中交互式對象2為實體世界的對象，例如但不限于機器人、遙控直升機、電話機等。便攜式通訊裝置3為智能型手機、平板計算機、筆記本電腦、掌上型游戲機、個人數(shù)字助理或掌上電腦，但不以此為限，且包括控制模塊31、影像提取模塊32以及通訊模塊33。控制模塊31用于控制便攜式通訊裝置3及交互式對象2的運作，且以通過通訊模塊33控制交互式對象2的運作的實現(xiàn)方式為較佳。影像提取模塊32與控制模塊31相連接，用以提取交互式對象2的影像，且影像提取模塊32可為但不限于感光組件、網(wǎng)絡(luò)攝影機(Webcam)或數(shù)字攝影機等，通訊模塊33與控制模塊31相連接，用以與交互式對象2進行信息交換，且通訊模塊33包括藍牙通訊芯片、無線保真通訊芯片或射頻通訊芯片等，然不以此為限。于此實施例中，控制模塊31對影像進行運算及影像重建，并將重建后的影像套疊于經(jīng)控制模塊31運算產(chǎn)生的虛擬場景，以產(chǎn)生擴增實境影像，且控制模塊31通過通訊模塊33傳送一動作信號至交互式對象2，以使交互式對象2根據(jù)該動作信號進行默認動作，以達到交互式對象2主動參與互動過程，而可引發(fā)使用者高度興趣的功效。
[0050]請參閱圖2，其為圖1所示的便攜式通訊裝置的具體架構(gòu)方塊圖。如圖2所示，本案便攜式通訊裝置3的控制模塊31還包括中央處理單元311及繪圖處理單元312。其中，繪圖處理單元312主要進行影像運算、影像重建以及影像繪制等工作，中央處理單元311進行其他控制及運算工作，且可依運作的閑置情況協(xié)助繪圖處理單元312進行部分的影像運算、影像重建及影像繪制等工作。
[0051]于一些實施例中，本案的便攜式通訊裝置3還包括儲存模塊34、顯示模塊35以及輸入模塊36。其中，儲存模塊34與控制模塊31相連接，且可為例如但不限于內(nèi)存、硬盤(Hard-Dri ve Disk, HDD)、閃存(Flash Memory)或固態(tài)硬盤(Solid-State Disk, SSD)等，并儲存有影像辨識與追蹤引擎341、交互式對象特征數(shù)據(jù)庫342以及交互式對象行為控制引擎343，且影像辨識與追蹤引擎341、交互式對象特征數(shù)據(jù)庫342及交互式對象行為控制引擎343可封裝于同一應(yīng)用程序或不同應(yīng)用程序而儲存于儲存模塊33中，以供控制模塊31進行加載并進行運算及控制工作。此外，顯示模塊35與控制模塊31相連接，用以顯示控制模塊31產(chǎn)生的擴增實境影像，但不以此為限。至于輸入模塊36，則通過有線或無線的方式與控制模塊31相連接，且可為例如但不限于藍牙鍵盤(Bluetooth Keyboard)、通用串行總線鍵盤(Universal Serial Bus Keyboard, USB Keyboard)、迷你通用串行總線鍵盤(Min1-USB Keyboard)或微通用串行總線鍵盤(Micro-USB Keyboard)等，用以供用戶輸入指令或信息至控制模塊31。
[0052]根據(jù)本案的構(gòu)想，便攜式通訊裝置3的顯示模塊35可包括輸入單元351及顯示單元352，輸入單元351可為觸控界面，且顯示單元352可為液晶面板或電漿顯示面板等，然皆不以此為限。于一些實施例中，輸入單元351更可與顯示單元352整合為一觸控面板，以于顯示控制模塊31產(chǎn)生的擴增實境影像的同時，供用戶進行操作或輸入指令或信息至控制模塊31。當(dāng)然，控制模塊31所產(chǎn)生的擴增實境影像，也可傳送至其他電子裝置或其他顯示設(shè)備進行顯示，而不局限于在便攜式通訊裝置3自身上顯示，其也屬本案的教示范圍。
[0053]請再參閱圖1，于另一些實施例中，本案交互式擴增實境系統(tǒng)1的交互式對象2還包括通訊模塊21以及動作模塊22。其中，交互式對象2的通訊模塊21可包括藍牙通訊芯片、無線保真通訊芯片或射頻通訊芯片等，并與動作模塊22相連接，且通訊模塊21于接收便攜式通訊裝置3的通訊模塊33所傳送的動作信號后，將該動作信號傳送至動作模塊22，以使動作模塊22根據(jù)該動作信號進行一默認動作，該預(yù)設(shè)動作可為例如:閃躲、揮拳、射擊、跳躍、投球、移動、高舉雙手、鼓掌、坐下、蹲下、躺下、大叫、播放笑聲音效、播放哭泣音效或靜止不動等，但不以此為限。
[0054]請參閱圖3并配合圖1及圖2，其中圖3為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)實現(xiàn)互動的流程方塊圖。如圖1、圖2及圖3所示，本案的交互式擴增實境系統(tǒng)1通過便攜式通訊裝置3的影像提取模塊32提取影像I后，將影像I傳送至控制模塊31，其中控制模塊31已預(yù)先加載儲存于儲存模塊34的影像辨識與追蹤引擎341以及交互式對象行為控制引擎343。于接收影像I后，控制模塊31遂啟動影像辨識與追蹤引擎341進行影像辨識，并將影像辨識的結(jié)果與儲存于儲存模塊34的交互式對象特征數(shù)據(jù)庫342內(nèi)部的對象特征數(shù)據(jù)進行比對。根據(jù)比對結(jié)果，控制模塊31確認交互式對象2的對象類型，并開始進行影像追蹤，且重建影像I并套疊于運算產(chǎn)生的虛擬場景，以產(chǎn)生擴增實境影像，再傳送至顯示模塊35進行顯示。
[0055]同時，控制模塊31啟動已預(yù)先加載的交互式對象行為控制引擎343，并依據(jù)影像追蹤及影像重建的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的動作信號至通訊模塊33，并通過通訊模塊33傳送該動作信號至交互式對象2。交互式對象2的通訊模塊21于接收便攜式通訊裝置3的通訊模塊33所傳送的動作信號后，將動作信號傳送至動作模塊22，以使動作模塊22依據(jù)該動作信號進行默認動作。由此可見，本案通過便攜式通訊裝置3的控制模塊31進行影像運算、辨識與追蹤，可辨識多樣化的交互式對象2，故用戶可隨意選擇交互式對象2并與的進行互動，以達到降低操作難度以及增進使用者體驗等功效。
[0056]請參閱圖4及圖5并配合圖1，其中圖4為本案較佳實施例的交互式對象的結(jié)構(gòu)示意圖，且圖5為本案較佳實施例的交互式擴增實境系統(tǒng)的擴增實境影像示意圖。如圖1、圖4及圖5所示，本案交互式擴增實境系統(tǒng)1的交互式對象2可為一人形對象，例如但不限于一機器人，且具有頭部23、手部24、軀干25以及腳部26，皆與動作模塊22相連接，以依據(jù)動作信號實現(xiàn)前述的各種預(yù)設(shè)動作。于一些實施例中，便攜式通訊裝置3的影像提取模塊32提取交互式對象2的影像I，并對影像I進行運算及影像重建，再將重建后的影像I套疊于運算產(chǎn)生的虛擬場景S，以產(chǎn)生擴增實境影像AR，即如前述。
[0057]于另一些實施例中，便攜式通訊裝置3還包括多個虛擬按鍵37、至少一虛擬圖標(biāo)38以及至少一虛擬對象39，其中虛擬按鍵37、虛擬圖標(biāo)38以及虛擬對象39皆顯示于顯示模塊35，且虛擬按鍵37與虛擬對象39于擴增實境影像AR中的各種動作相連結(jié)，以供使用者進行操作。換言之，用戶通過對虛擬按鍵37單擊、雙擊、滑動、拖曳或其他手勢，可控制虛擬對象39于擴增實境影像AR中的各種動作，例如攻擊影像I上對應(yīng)交互式對象2的軀干25的區(qū)域，但不以此為限。至于虛擬圖標(biāo)38，則可用以顯示代表用戶以及交互式對象2血量的血量計，或其他關(guān)于用戶及/或交互式對象2的信息，然也不以此為限。
[0058]根據(jù)本案的構(gòu)想，當(dāng)擴增實境影像AR中的影像I上對應(yīng)交互式對象2的軀干25的區(qū)域，如前述實施例受到用戶操作的虛擬對象39擊中時，便攜式通訊裝置3的控制模塊31可自交互式對象行為控制引擎343中選擇對應(yīng)大叫或躺下的動作信號，并通過通訊模塊33傳送至交互式對象2，且交互式對象2依據(jù)該動作信號進行大叫或躺下等動作，以與使用者進行情境式的互動。
[0059]請參閱圖6，其為本案較佳實施例的互動方法流程圖。如圖6所示，本案的互動方法適用于一交互式擴增實境系統(tǒng)，且至少包括以下步驟:首先，如步驟S100所示，提供交互式對象2及便攜式通訊裝置3 ;其次，如步驟S200所示，便攜式通訊裝置3提取交互式對象
2的影像；然后，如步驟S300所示，便攜式通訊裝置3對影像進行影像運算及影像重建，并將重建后的影像套疊于虛擬場景，以產(chǎn)生擴增實境影像；最后，如步驟S400所示，便攜式通訊裝置3傳送動作信號至交互式對象2，以使交互式對象2根據(jù)動作信號進行默認動作。于本實施例中，交互式對象2及便攜式通訊裝置3的具體架構(gòu)與前述實施例相同，故于此不再多行贅述。
[0060]綜上所述，本案提供一種交互式擴增實境系統(tǒng)及其便攜式通訊裝置與互動方法，通過便攜式通訊裝置的控制模塊控制自身及交互式對象的運作，可達到交互式對象主動參與互動過程，進而可引發(fā)使用者高度興趣的功效。同時，通過便攜式通訊裝置的控制模塊進行影像運算、辨識與追蹤，可辨識多樣化的交互式對象，故用戶可隨意選擇交互式對象并與的進行互動，以達到降低操作難度以及增進使用者體驗等功效。
[0061]縱使本發(fā)明已由上述的實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護者。
【權(quán)利要求】
1.一種交互式擴增實境系統(tǒng)，至少包括:一交互式對象與一便攜式通訊裝置；該便攜式通訊裝置，包括:一控制模塊，用于控制該便攜式通訊裝置及該交互式對象的運作；一影像提取模塊，與該控制模塊相連接，用以提取該交互式對象的一影像；以及一通訊模塊，與該控制模塊相連接，用以與該交互式對象進行信息交換；其中，該控制模塊對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于經(jīng)該控制模塊運算產(chǎn)生的一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像，且通過該通訊模塊傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
2.如權(quán)利要求1所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該便攜式通訊裝置還包括一儲存模塊，該儲存模塊至少包括儲存于其內(nèi)的一影像辨識與追蹤引擎、一交互式對象特征數(shù)據(jù)庫以及一交互式對象行為控制引擎，該交互式對象特征數(shù)據(jù)庫內(nèi)部儲存有對象特征數(shù)據(jù)，且該交互式對象行為控制引擎內(nèi)部儲存有對應(yīng)該默認動作的該動作信號。
3.如權(quán)利要求2所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該影像辨識與追蹤引擎、該交互式對象特征數(shù)據(jù)庫以及該交互式對象行為控制引擎封裝于同一應(yīng)用程序或封裝于不同的應(yīng)用程序內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該便攜式通訊裝置還包括一顯示模塊,且該顯示模塊包括一輸入單元以及一顯示單元。
5.如權(quán)利要求4所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該輸入單元以及該顯示單元整合為一觸控面板。
6.如權(quán)利要求1所述的交互式擴增實境系統(tǒng),其中該交互式對象至少包括:一通訊模塊，通過無線通信的方式與`該便攜式通訊裝置的該通訊模塊進行信息交換，用以接收該動作信號；以及一動作模塊，與該交互式對象的該通訊模塊相連接，且根據(jù)該動作信號進行該默認動作。
7.如權(quán)利要求1所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該便攜式通訊裝置還包括多個虛擬按鍵、至少一虛擬圖標(biāo)以及至少一虛擬對象，其中該多個虛擬按鍵、該虛擬圖標(biāo)以及該虛擬對象顯示于該顯示模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的交互式擴增實境系統(tǒng)，其中該多個虛擬按鍵與該虛擬對象于該擴增實境影像中的各種動作相連結(jié)，且該虛擬圖標(biāo)顯示關(guān)于一用戶及該交互式對象的信肩、Ο
9.一種便攜式通訊裝置，適用于包括一交互式對象的一交互式擴增實境系統(tǒng)，該便攜式通訊裝置至少包括:一控制模塊；一影像提取模塊，與該控制模塊相連接，用以提取該交互式對象的一影像；以及一通訊模塊，與該控制模塊相連接，用以與該交互式對象進行信息交換；其中，該控制模塊對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于經(jīng)該控制模塊運算產(chǎn)生的一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像，且通過該通訊模塊傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
10.一種互動方法，至少包括以下步驟:提供一便攜式通訊裝置及一交互式對象；該便攜式通訊裝置提取該交互式對象的一影像；該便攜式通訊裝置對該影像進行運算及影像重建，并將重建后的該影像套疊于一虛擬場景，以產(chǎn)生一擴增實境影像；以及該便攜式通訊裝置傳送一動作信號至該交互式對象，以使該交互式對象根據(jù)該動作信號進行一默認動作。
【文檔編號】G06F3/01GK103677235SQ201210346560
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】江國宏 申請人:華寶通訊股份有限公司