专利名称：Xy绝对坐标同步感应系统的制作方法
XY绝对坐标同步感应系统所屑技术领塽本发明公开一种图像同步感应系统，特别是一种利用新光感组件CMOS或 CCD成像技术，能广泛应用于CRT、液晶屏幕、TFT及投影设备，达到同步测 量、计算，外接同步信号系统，同步判断距离与X、 Y水平垂直时间坐标绝对 关系，并可以将计算的水平、垂直同步时间与距离参数回送感测的系统。
技术背景现有技术中， 一些视频游戏，如射击、球类、拳击等游戏需要感应部分配 合显示部分共同完成。目前，公知领域中的显示部分多采用的是CRT显示器， CRT显示器在显示时，电子打在玻璃屏幕上会发出红外线，游戏枪等感应部分 内安装有红外线感应器，靠红外线感应器感应目标点，再将目标点信号转换成x (水平)Y (垂直)关系。随着环保概念的提出，人们越来越认识到，CRT显示 器会产生对大量对人体有害的电磁辐射，并且CRT显示器中带有铅及其他有害 物质，因此在欧盟日本等国家已经开始慢慢禁止CRT显示器的生产和销售了。 当前，比CRT显示器先进的显示器主有液晶显示器、TFT显示器、投影设备 等，但是，上述设备均不会产生红外线，使现有技术中的红外线感应器感应目 标点的感应部分不能使用。现有技术中的另一种感应方法可应用于上述显示器 中，其是利用惯性原理，靠安装在感应部分内的惯性传感器感应其相对运动， 并将其计算成相对距离传给显示部分，但是，这种感应方法感应的误差比较大， 只能使用于一些采用大概值的游戏，如运动、球类、拳击等，而且其真实感差。 发明内容针对上述提到的现有技术中的普通红外线传感器接收器不能配合液晶显示器、T'FT显示器、投影设备等显示设备使用，而采用惯性传感器感应其运动的 接收器误差又比较大，只能用于大概值类游戏，且真实感差的缺点，本发明提 供一种新的感应系统及其实现方法，其在感应部分设有CMOS或CCD光学感应 器件，感应显示器发出的光线，在光学感应器件与显示器之间设有十字标，以 十字标中心作为感应点，在CMOS或CCD光学感应器件上成像，并通过校正， 得到真实准确的的目标点。本发明解决其技术问题釆用的技术方案是种XY绝对坐标同步感应系 统，该系统包括(1) 一枪体，该枪体设有-a、 一可滤光放大所拾取画像的光学镜片；b、 一可判断所拾取画像水平X、垂直Y坐标的十字标；c、 一可摄取信号的摄像头；d、 一可作为信号处理起始命令的开关；e、 一可发射红外线信号给接收器判断朝向的红外线发射器；f、 一为枪体供电的电源；(2) —显示部分，该显示部分设有a、 一显示屏，用于显示游戏画面；b、 一置于被摄像只最大框点处，并可在枪体开关打开后感应到信号以确定显 示屏框范围被摄取到的红外线感应接头；(3) —控制器，该控制器设有a、 可分别接受、输出摄像信号、红外线信号、红外线感应信号、外同步信号的接口；b、 可完成以下功能的画面处理计算器(a) 处理摄像头摄取的显示器显示画面、边框及十字点图像，对摄取的图像做 分割处理，只选取框范围内图像，以十字点作为参考基准；(b) 根据视频格式，同步计算出水平、垂直距离与时间的关系；(c) 对摄像角是否水平进行判断，做水平角度修正处理；(d) 测量距离，并把距离值换算成时间值；(e) 加十字点，随时追踪摄像画面，同步计算十字点X水平时间和Y水平时 间；(f) 将十字点X水平时间和Y水平时间换算成同步时间轴上的信号坐标点， 回送给主系统；c、 可完成以下功能的校正点信号产生器(a) 同步于视频格式，计算水平、垂直距离与时间的关系；(b) 判断摄取的最大框值；(c) 产生靶点，进行校正。本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括 所述的摄像头采用CMOS或CCD摄像头。 所述的枪体上设有可完成以下功能的方向判别器(a) 判别枪口是否朝向显示器；(b) 判别有效范围；(c) 确定触发点时间与瞄准接收信号的关系。 所述的视频格式为NTSC或PAL或其它用于视频显示的格式。所述的框为黑色或白色边框。所述的十字点加宽度可修正的脉宽。所述的方向判别器安装在枪体的瞄准器处。本发明的有益效果是本发明可配合目前技术中的各种显示器进行游戏操 作，不受显示器种类的限制，可使人在玩游戏时减少电磁辐射及有害物质的产 生。本发明判断精度高，可应用于各种高低精度的游戏中，游戏的真实感极强， 本发明还采用方向判断、角度校正等技术，使用户操作简单方便，增加其真实 感。下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图1为本发明系统结构示意图。图2为本发明主控制器部分系统结构示意图。 图3为本发明感应枪校正流程图。 图4为本发明瞄点目标流程图。图5为本发明校正点产生在靶点中心上的显示示意图。 图6为本发明校正点产生在靶点左上角上的显示示意图。 图7为本发明校正点产生在靶点右下角上的显示示意图。 图8为本发明校正时原理参考图。图中，l-壳体，2-镜片，3-十字标，4-摄像头，5-红外线发射器，6-触发开 关，7-信号线，8-红外线接收器，9-显示屏。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。本实施例中以游戏用来复枪为例，对本发明系统及其实现方法做出具体说 明，其他游戏装置原理、基本结构及其实现方法与本实施例中的相同或近似的， 均在本发明保护范围之内。本发明结合光电技术、计算机程序处理、光感摄像 技术及自我校正技术，尤其是指一种可以具有指向性摄像取图，同步判断距离与坐标相对及绝对关系感测系统，能广泛应用于CRT、液晶屏幕、TFT以及投 影设备，达到同步测量、计算、多功能使用的功效。本发明在结构上包括四大部分游戏枪壳体、红外线接收器、识别框、主 机(控制器)。请参看附图，游戏枪壳体l内前端设置有一个放大镜片2，以达到滤光、放 大图像的作用，使显示器9显示的图像能清晰的投射到CMOS或CCD摄像头4 上;放大镜片2后端设置有一个十字标3，当显示器9显示图像在CMOS或CCD 摄像头4上成像时，使所成的图像有X (水平)Y (垂直)判断点；十字标3后 端设置有摄像头4，摄像头4采用高分辨率的CMOS或CCD摄像头，以摄取高 清晰的图像，便于进行处理，以使经过处理的信号分辨率对应X、 Y的准确度 高；游戏枪枪栓处设有触发开关6，触发开关6连接在系统内，作为信号处理起 始命令的输入；游戏枪枪头处设有红外线发射器5，红外线发射器5朝向与游戏 枪枪筒朝向一致，采用红外线发射器5发射红外线信号给接收部分，以判断游 戏枪朝向显示器方向正确；游戏枪通过DC电源线和信号输出线与主机连接，以 传递数据信息和给游戏枪供电。红外线接收器8，红外线接收器8安装在显示器有效显示图像的最大框点处 (如液晶屏的框边)，当触发开关6动作时，必须使红外线接收器8感应到红外线发射器5发出的红外线信号，以确定框范围被摄取到(即显示器显示的图像 在摄像头上成像)，以确定游戏枪是朝向有效范围内的，摄像头4所摄取的信号 才有意义，否则对空摄像毫无意义。识别框，用以选定将要被摄像头摄取的有效范围，处理器只截选有效范围 内的信号做处理，识别框的具体实现是在显示屏最外层范围加黑色或白色信号， 即在显示屏的上下左右边框处加黑色或白色信号当作框信号作为识别框。主机(即控制器)，主机具有处理运算的功能，进行本发明内的计算。主机 上设有DC电源插口，用于与外接电源连接，给主机供电，主机上设有摄像画面 接入插口，用于与摄像头连接，将摄像头摄取信号输入主机，主机上设有红外 线信号输出插口，与游戏枪上的红外线发射器连接，驱动红外线发射器发出红 外线信号，主机上设有触发开关插口，与触发开关连接，识别触发开关信号的 输入，主机上设有红外线感应信号接收口，用于接收红外线发射器发出的红外 线信号，主机上还设有外同步信号接口，与显示器连接，驱动显示器显示。在 主机内实现画面处理及计算、校正点信号产生、方向判别、坐标感应信号(即同步信号)输出等。本发明可应用于NTSC标准或PAL标准，其在进行处理信号时，具体操作如下1、系统上电后，摄像头摄取显示器显示的图像，即摄取背景和框，并在摄 取的图像上加上十字点，主机内对图像进行分割处理，只取框范围内作为有效 范围，十字点作为参考基准，对应于NTSC标准时，X轴最大距离X4/15750sec， Y轴最大距离Y=l/60sec;对应于PAL标准时，X、 Y时间不同对应于不同显示屏，X、 Y参数不同，但可在软件中进行调整。2、 根据摄取的图像同步于NTSC、 PAL或各种标准，计算出水平、垂直距 离与时间的关系，即同步水平距离为多少，换算成同步水平时间为多少，垂直 也同样计算。3、 由于摄取图像的摄像角不一定水平，画面处理计算器要对摄取的图像进 行水平角度修正，显示器显示角度与摄像头摄取图像的角度之间存在一个修正 角0 ，利用cos 6和sin 9对摄像角进行修正。4、 修m完图像摄像角后，需进行校正，在校正时，读取校正点信号产生器所产生的正中、左上、右下靶点，对图像信号做水平处理，同步于水平触发时 间，测量靶点的距离，再换算成时间Txx为水平摄取点的时间，Tyy为垂直摄取点的时间，当Tx)^Tx时，表示摄取点=校正点信号产生的水平点； 当Tyy^Ty时，表示摄取点=校正点信号产生的垂直点。 校正功能必须完成正中、左上、右下三点校正才能算完整。5、 校正功能完成后，表示枪体的瞄点与显示器显示的图像画面水平和垂直 点同步。6、 校正功能完成后，摄像头在摄取的图像上加上十字标，随时追踪摄影画 面，并及时进行同步计算，根据十字点距离水平框范围，计算出十字点X (水平)时间Txx; 根据十字点距离垂直框范围，计算出十字点Y (垂直)时间Tyy。7、画面处理计算器负责完成计算功能X (水平)时间Txx， Y (垂直)时间Tyy，换算成同步时间轴上的信号坐 标点，在十字点上加上脉宽(即误差)后，当成坐标感应信号送回主系统，告 知主系统所瞄到的打点，主系统自己判断是否与自给出的耙点同位。十字点的脉宽(即误差)增减值可以依据视觉误差、使用习惯、及其其他 需求做适度修改。本发明中还包括有校正点信号产生器，其主要功能如下1、 同步于NTSC、 PAL或各种标准，计算出水平、垂直距离与时间的关 系，即同步水平距离多少，换算成同步水平时间多少，垂直也一样计算。2、 产生摄取最大框值，如果矫正画面背景是这个画面为黑色，则框需加5mm白色边，所以整个摄 像为xxxxxl 1111……00000......1111 lxxxxx，X为0或1，为边框外信号，不取用，假设lmm—个信号，如果LCD内发 光面假设为30cm，表示为300个连续的摄像点，因此，水平有效信号为5 个1加290个0，再加5个1 ，垂直依此类推，其中两边的5个连续的1为 边框。3、 以水平同步信号(框范围)的时间(X轴)，取水平时间轴中点，此 中点可当作水平中线；以垂直同步信号(框范围)的时间(Y轴)，取垂直时间轴中点，此中点可 当作垂直中线；此中点加脉宽后产生Tx、 Ty中心靶点，在校正时，此靶点做校正用。4、 依以上原理，产生左上靶点，此靶点做校正用。、 依以上原理，产生右下靶点，此耙点做校正用。本发明中还包括有方向判别器，利用红外线感应接收判断
1、 方向判别器加在瞄准器上，以达到避免错过及提高判别力的目的；
2、 方向判别器达到判别有效范围的目的；
3 、 方向判别器方向判别的同时决定触发点时间与瞄准接收信号的关系。 本发明可应用于各种视觉游戏中，如射击、运动、拳击、球类游戏中。
权利要求
1、一种XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的系统包括(1)一枪体，该枪体设有a、一可滤光放大所拾取画像的光学镜片；b、一可判断所拾取画像水平X、垂直Y坐标的十字标；c、一可摄取信号的摄像头；d、一可作为信号处理起始命令的开关；e、一可发射红外线信号给接收器判断朝向的红外线发射器；f、一为枪体供电的电源；(2)一显示部分，该显示部分设有a、一显示屏，用于显示游戏画面；b、一置于被摄像只最大框点处，并可在枪体开关打开后感应到信号以确定显示屏框范围被摄取到的红外线感应接头；(3)一控制器，该控制器设有a、可分别接受、输出摄像信号、红外线信号、红外线感应信号、外同步信号的接口；b、可完成以下功能的画面处理计算器(a)处理摄像头摄取的显示器显示画面、边框及十字点图象，对摄取的图象做分割处理，只选取框范围内图象，以十字点作为参考基准；(b)根据视频格式，同步计算出水平、垂直距离与时间的关系；(c)对摄像角是否水平进行判断，做水平角度修正处理；(d)测量距离，并把距离值换算成时间值；(e)加十字点，随时追踪摄像画面，同步计算十字点X水平时间和Y水平时间；(f)将十字点X水平时间和Y水平时间换算成同步时间轴上的信号坐标点，回送给主系统；c、可完成以下功能的校正点信号产生器(a)同步于视频格式，计算水平、垂直距离与时间的关系；(b)判断摄取的最大框值；(c)产生靶点，进行校正。
2、 根据权利要求1所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的摄 像头采用CMOS或CCD摄像头。
3、 根据权利要求1所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的枪 体上设有可完成以下功能的方向判别器(a) 判别枪口是否朝向显示器；(b) 判别有效范围；(c) 确定触发点时间与瞄准接收信号的关系。
4、 根据权利要求1所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的视 频格式为NTSC或PAL或其它用于视频显示的格式。
5、 根据权利要求1所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的框 为黑色或白色边框。
6、 根据权利要求1所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的十字点加宽度可修正的脉宽。
7、 根据权利要求3所述的XY绝对坐标同步感应系统，其特征是所述的方向判别器安装在枪体的瞄准器处。
全文摘要
本发明公开一种图像同步感应系统特别是一种应用于视频游戏中的XY绝对坐标同步感应系统。其在感应部分设有CMOS或CCD光学感应器件，感应显示器发出的光线，在光学感应器件与显示器之间设有十字标，以十字标中心作为感应点，在CMOS或CCD光学感应器件上成像，并通过校正，得到真实准确的目标点。本发明可配合目前技术中的各种显示器进行游戏操作，不受显示器种类的限制，可使人在玩游戏时减少电磁辐射及有害物质的产生。本发明判断精度高，可应用于各种高低精度的游戏中，游戏的真实感极强，本发明还采用方向判断、角度校正等技术，使用户操作简单方便，增加其真实感。
文档编号A63F13/02GK101244339SQ20081006596
公开日2008年8月20日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者周健生 申请人:深圳新动力电子有限公司