一種基于人臉識別的互動游戲裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于人臉識別的互動游戲裝置，包括：外殼框架；顯示設(shè)備，安裝于外殼框架的正面上，顯示連續(xù)動態(tài)掉落的元素；攝像設(shè)備，安裝于外殼框架的正面上，捕捉位于游戲裝置正前方的玩家的臉部圖像，并定位追蹤臉部圖像；處理器，嵌入在外殼框架內(nèi)部，判斷臉部圖像與元素是否對接；打分計數(shù)器，嵌入在外殼框架內(nèi)部，根據(jù)臉部圖像與元素是否對接進行計數(shù)打分；打印設(shè)備，嵌入在外殼框架內(nèi)部，打印輸出打分結(jié)果。本實用新型解決了長時間基于體感控制裝置玩游戲?qū)е缕鞴倩蜿P(guān)節(jié)過度疲勞的問題，在實現(xiàn)娛樂使用者、達到商家宣傳目的的同時，還起到了健身的作用，是現(xiàn)有任何基于體感控制的游戲裝置都無法比擬的。
【專利說明】—種基于人臉識別的互動游戲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于識別通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種人機互動裝置，特別是涉及一種基于人臉識別的互動游戲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機通信技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備為人們所應用，隨著各種電子設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，人機互動技術(shù)應運而生，觸控技術(shù)就是人機互動技術(shù)的研究成果之一。無論是單點還是多點觸控，在實作之后，許多研究發(fā)現(xiàn)，觸控的人機界面由于通常是設(shè)計在屏幕之上，無論是否觸發(fā)了設(shè)備的反應，觸覺的感覺部分完全相同，除了難以判斷是否完成了指令外，更有可能造成肌肉的傷害。因為在一般的界面中，指尖按壓的瞬間感覺，已經(jīng)足夠讓大腦判斷，并將手指的速度減低到零。但是多點觸控卻沒有辦法這樣做，因此手指很難施加壓力的強度，久而久之累積之下，可能又成為新的文明病。由于現(xiàn)在多點觸控的承載裝置多是液晶屏幕，但是此類屏幕在強光下，可能會有看不清楚的情況，或是在不方便一直盯著屏幕看的地點使用，都會讓觸控屏幕比起傳統(tǒng)界面，例如鍵盤，讓使用者更為困窘。前述狀況的解決之道自然是合理的觸控回饋技術(shù)。隨著觸控回饋技術(shù)的發(fā)展及廣泛應用，衍生出來了種類繁多的電子產(chǎn)品，游戲機就是其中之一。觸控技術(shù)應用到游戲機中無疑為游戲玩家創(chuàng)造了很多樂趣，由此也帶來了很多益處。比如通過人機互動技術(shù)實現(xiàn)的體感游戲等由于建有健身和娛樂的目的而備受人們的喜愛。
[0003]目前現(xiàn)有的人機互動技術(shù)實現(xiàn)的體感游戲通常是通過計算機和體感控制裝置來實現(xiàn)或者是通過機頂盒、電視機以及體感控制裝置來實現(xiàn)。體感控制裝置如游戲手柄、觸摸屏等，體感控制裝置通 常會被用戶單手或者雙手握于手中，并進行操作。當人們長時間處于玩游戲狀態(tài)中的時候，這種游戲形式的弊端就顯現(xiàn)出來了，比如長時間游戲操作造成的手指、手腕、眼睛等器官或關(guān)節(jié)的過度疲勞、勞損等問題；若是以游戲為工作的玩家，上述問題就會顯現(xiàn)的尤為明顯。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于人臉識別的互動游戲裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無需體感控制裝置也可以實現(xiàn)人機互動游戲的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種基于人臉識別的互動游戲
>J-U ρ?α裝直。
[0006]一種基于人臉識別的互動游戲裝置，包括:外殼框架，顯示設(shè)備，攝像設(shè)備，處理器，打分計數(shù)器，打印設(shè)備；所述顯示設(shè)備安裝于所述外殼框架的正面上，顯示連續(xù)動態(tài)掉落的元素；所述攝像設(shè)備安裝于所述外殼框架的正面上，捕捉位于游戲裝置正前方的玩家的臉部圖像，并定位追蹤所述臉部圖像；所述處理器嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述顯示設(shè)備和所述攝像設(shè)備分別相連，判斷所述臉部圖像與所述元素是否對接；所述打分計數(shù)器嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述處理器相連，根據(jù)所述臉部圖像與所述元素是否對接進行計數(shù)打分；所述打印設(shè)備嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述打分計數(shù)器相連，打印輸出打
分結(jié)果。
[0007]優(yōu)選地，所述外殼框架包括落地框架、掛接框架、吊接框架。
[0008]優(yōu)選地，所述打印設(shè)備包括打印輸出端口，所述打印輸出端口設(shè)置于所述外殼框架的正面。
[0009]優(yōu)選地，所述元素包括水果類元素、蔬菜類元素、容器類元素、球類類元素、工具類元素。
[0010]優(yōu)選地，所述打印設(shè)備打印輸出的打分結(jié)果為優(yōu)惠券。
[0011]優(yōu)選地,所述顯示設(shè)備包括IXD液晶顯示器、或CRT顯示器。
[0012]優(yōu)選地，所述處理器包括單片機、CPU、FPGA、或ARM。
[0013]優(yōu)選地，所述基于人臉識別的互動游戲裝置還包括一與外部設(shè)備通信的外部接口 ；所述外部接口設(shè)置于所述外殼框架上，與所述處理器相連。
[0014]如上所述，本實用新型所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，具有以下有益效果:
[0015]本實用新型無需體感控制裝置實現(xiàn)了人機互動游戲，解決了人們長時間基于體感控制裝置玩游戲?qū)е碌氖种浮⑹滞?、眼睛等器官或關(guān)節(jié)的過度疲勞、勞損等問題，是一種非常好的娛樂健身裝置，在實現(xiàn)娛樂使用者、達到商家宣傳的目的的同時，還起到了健身的作用，是現(xiàn)有任何基于體感控制的游戲裝置都無法比擬的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型所述的基于人臉識別的互動游戲裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本實用新型所述的基于人臉識別的互動游戲裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]元件標號說明
[0019]100互動游戲裝置
[0020]110外殼框架
[0021]120顯示設(shè)備
[0022]130攝像設(shè)備
[0023]140處理器
[0024]150打分計數(shù)器
[0025]160打印設(shè)備
[0026]161打印輸出端口
【具體實施方式】
[0027]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0028]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0029]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0030]實施例
[0031]本實施例提供一種基于人臉識別的互動游戲裝置，如圖1和2所示，所述基于人臉識別的互動游戲裝置100包括:外殼框架110，顯示設(shè)備120，攝像設(shè)備130，處理器140，打分計數(shù)器150，打印設(shè)備160。
[0032]所述外殼框架110是用來支撐安裝互動游戲裝置的各個部件的，主要起支撐組合的作用，使互動游戲裝置為一個整機。進一步，所述外殼框架110可以為落地框架、掛接框架、或吊接框架。本實用新型所述的外殼框架110包括但不限于上述3中實現(xiàn)類型。
[0033]所述顯示設(shè)備120安裝于所述外殼框架110的正面上，顯示連續(xù)動態(tài)掉落的元素。所述元素指的是游戲內(nèi)容，該游戲內(nèi)容包括水果類元素、蔬菜類元素、容器類元素、球類類元素、工具類元素等。游戲內(nèi)容可以多種多樣，包括但不限于上述的幾種實施方式。所述顯示設(shè)備包括LCD液晶顯示器、或CRT顯示器。本實用新型所述的顯示設(shè)備的種類包括但不限于上述兩種類型顯示器。
[0034]所述攝像設(shè)備130安裝于所述外殼框架110的正面上，捕捉位于游戲裝置正前方的玩家的臉部圖像，并定位追蹤所述臉部圖像。人臉識別是機器視覺和模式識別領(lǐng)域最富有挑戰(zhàn)性的課題之一，同時也具有較為廣泛的應用意義。人臉識別技術(shù)是一個非常活躍的研究領(lǐng)域，它覆蓋了數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡、心理學、生理學、數(shù)學等諸多學科的內(nèi)容?，F(xiàn)如今，人臉識別技術(shù)已經(jīng)取得了一些可喜的成果。本實用新型所述的攝像設(shè)備實現(xiàn)的是對人臉進行識別與定位追蹤，只需最基礎(chǔ)的人臉識別技術(shù)就可以實現(xiàn)，因此不做過多敘述。
[0035]進一步,若有對人臉定位追蹤的精確度進一步提聞的需求，所述攝像設(shè)備也可以采用面部關(guān)鍵特征定位及人臉2D形狀檢測技術(shù)。
[0036]面部關(guān)鍵特征定位是在人臉檢測的基礎(chǔ)上，試圖檢測人臉上的主要面部特征點的位置和眼睛、嘴巴等主要器官的形狀?；叶确e分投影曲線分析、模板匹配、可變形模板、Hough變換、Snake算子、基于Gabor小波變換的彈性圖匹配技術(shù)、主動性狀模型和主動外觀模型是面部關(guān)鍵特征定位的常用方法。其中，可變形模板的主要思想是根據(jù)待檢測人臉特征的先驗的形狀信息，定義一個參數(shù)描述的形狀模型，該模型的參數(shù)反映了對應特征形狀的可變部分，如位置、大小、角度等，它們最終通過模型與圖像的邊緣、峰、谷和灰度分布特性的動態(tài)地交互適應來得以修正。由于模板變形利用了特征區(qū)域的全局信息，因此可以較好地檢測出相應的特征形狀。也由于可變形模板要采用優(yōu)化算法在參數(shù)空間內(nèi)進行能量函數(shù)極小化，因此該算法主要存在兩個缺點:一、對參數(shù)初值的依賴程度高，很容易陷入局部最?。欢?、計算時間長。為避免可變形模板存在的問題，所述攝像設(shè)備也可以采用一種由粗到細的檢測算法:首先利用人臉器官構(gòu)造的先驗知識、面部圖像灰度分布的峰谷和頻率特性粗略檢測出眼睛、鼻子、嘴、下巴的大致區(qū)域和一些關(guān)鍵的特征點；然后在此基礎(chǔ)上，給出了較好的模板的初始參數(shù)，從而可以大幅提高算法的速度和精度。眼睛是面部最重要的特征，所以眼睛的精確定位是識別的關(guān)鍵?；趨^(qū)域增長的眼睛定位技術(shù)在人臉檢測的基礎(chǔ)上，充分利用了眼睛是面部區(qū)域內(nèi)臉部中心的左上方和右上方的灰度谷區(qū)這一特性，精確快速地定位兩個眼睛瞳孔中心位置。該技術(shù)采用了基于區(qū)域增長的搜索策略，在人臉定位算法給出的大致人臉框架中，估計鼻子的初始位置，然后定義兩個初始搜索矩形，分別向左右兩眼所處的大致位置生長。該技術(shù)根據(jù)人眼灰度明顯低于面部灰度的特點，利用搜索矩形找到眼部的邊緣，最后定位到瞳孔的中心。實驗表明，基于區(qū)域增長的眼睛定位技術(shù)對于人臉大小、姿態(tài)和光照的變化，都有較強的適應能力，但在眼部陰影較重的情況下，會出現(xiàn)定位不準。佩戴黑框眼鏡，也會影響本算法的定位結(jié)果。
[0037]人臉2D形狀檢測技術(shù)可基于視覺通道信息的面部感知系統(tǒng)實現(xiàn)，該面部感知系統(tǒng)包括人臉檢測和跟蹤、面部特征定位、面部識別、人臉歸類(年齡、種族、性別等的判別)、表情識別、唇讀等分系統(tǒng)。繼人臉檢測和跟追之后，面部特征定位通常是面部感知的一個必備環(huán)節(jié)，是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，具有重要的意義。盡管人臉識別不能說是其他面部感知模塊的必備功能，但是，可以肯定的是，利用已知的身份信息，結(jié)合特定人的先驗知識，可以提高表情分析、唇讀和語音識別、手勢識別乃至手寫體識別的可靠性。而計算機對使用者身份確認的最直接的應用就是基于特定使用者的環(huán)境設(shè)置:如使用者的個性化工作環(huán)境，信息的共孚和隱私保護等等。
[0038]所述攝像設(shè)備除了可以采用面部關(guān)鍵特征定位及人臉2D形狀檢測技術(shù)進行人臉精確識別定位外，還可以采用以下圖像處理方法進一步提供定位精度，如:
[0039]光線補償:由于光線原因，所照的圖像可能會存在光線不平衡的情況而造成色彩偏差，為了抵消這種整個圖像中存在的色彩偏差，所述攝像設(shè)備可以將整個圖像中的所有像素的亮度從高到低進行排列，取前5%的像素，然后線性放大，使這些像素的平均亮度達到255，實際上就是調(diào)整圖片像素的RGB值。
[0040]圖像灰度化:圖像灰度化是將圖像變成灰色，所述攝像設(shè)備可以采用以下步驟來實現(xiàn)圖像的灰度化:彩色轉(zhuǎn)換成灰度、灰度比例變換、灰度線性變換、灰度線性截斷、灰度取反。
[0041]高斯平滑:在圖像的采集過程中由于各種因素的影響，圖像中往往會出現(xiàn)一些不規(guī)則的隨機噪聲，如數(shù)據(jù)在傳輸、存儲時發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失和損壞等，這些都會影響圖像的質(zhì)量，因此需要將圖片進行平滑操作以此來消除噪聲。但是如果平滑不當，就會使圖像本身的細節(jié)如邊界輪廓、線條等變的模糊不清，為了既平滑掉噪聲有盡量保持圖像細節(jié)，所述攝像設(shè)備可以采用高斯平滑。
[0042]均衡直方圖:使用該模塊的目的是通過點運算使輸入轉(zhuǎn)換為在每一灰度級上都有相同的像素點數(shù)的輸出圖像。
[0043]圖像對比度增強:為了將圖像的特征一步一步顯現(xiàn)出來，需要進行圖像的對比度增強，它主要通過對圖像的灰度值進行統(tǒng)計，對于小于Low則認為是有關(guān)的信息，則將它作為黑色處理，對于處于High以上的則認為是一些無關(guān)的信息，將它們?nèi)サ?，而處于兩者之間的，則進行對比度增強，將他們在總的灰度值里面的比例作為新的像素信息保存起來。
[0044]所述處理器140嵌入在所述外殼框架110內(nèi)部，與所述顯示設(shè)備120和所述攝像設(shè)備130分別相連，判斷所述臉部圖像與所述元素是否對接。所述處理器通過一外部接口與外部設(shè)備通信。所述外部接口設(shè)置于外殼框架110上，與處理器140相連。所述處理器包括單片機、CPU、FPGA、ARM等。本實用新型所述的處理器包括但不限于上述列舉的幾種處理器。[0045]所述打分計數(shù)器150嵌入在所述外殼框架110內(nèi)部，與所述處理器140相連，根據(jù)所述臉部圖像與所述元素是否對接進行計數(shù)打分。
[0046]所述打印設(shè)備160嵌入在所述外殼框架110內(nèi)部，與所述打分計數(shù)器相連，打印輸出打分結(jié)果。所述打印設(shè)備打印輸出的打分結(jié)果可以為優(yōu)惠券，也可以為其他形式的紙質(zhì)單據(jù)。進一步，所述打印設(shè)備160包括打印輸出端口 161，所述打印輸出端口 161設(shè)置于所述外殼框架110的正面。
[0047]本實用新型是一種利用攝像頭捕捉玩家臉部影像實現(xiàn)與顯示器內(nèi)游戲內(nèi)容互動的裝置，還可以根據(jù)得分打印出相應的優(yōu)惠券。本實用新型可以根據(jù)客戶的不同需求更好顯示設(shè)備中的游戲內(nèi)容，并打印出相應不同的優(yōu)惠券，滿足不同客戶的要求，是一種新型獨特的促銷手段，能夠使玩家在娛樂健身的同時又可以得到商家提供的優(yōu)惠券。
[0048]此外，本實用新型無需體感控制裝置實現(xiàn)了人機互動游戲，解決了人們長時間基于體感控制裝置玩游戲?qū)е碌氖种?、手腕、眼睛等器官或關(guān)節(jié)的過度疲勞、勞損等問題，是一種非常好的娛樂健身裝置，在實現(xiàn)娛樂使用者、達到商家宣傳的目的的同時，還起到了健身的作用，是現(xiàn)有任何基于體感控制的游戲裝置都無法比擬的。
[0049]綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0050]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于，所述基于人臉識別的互動游戲裝置包括: 外殼框架； 顯示設(shè)備，安裝于所述外殼框架的正面上，顯示連續(xù)動態(tài)掉落的元素； 攝像設(shè)備，安裝于所述外殼框架的正面上，捕捉位于游戲裝置正前方的玩家的臉部圖像，并定位追蹤所述臉部圖像； 處理器，嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述顯示設(shè)備和所述攝像設(shè)備分別相連，判斷所述臉部圖像與所述元素是否對接； 打分計數(shù)器，嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述處理器相連，根據(jù)所述臉部圖像與所述元素是否對接進行計數(shù)打分； 打印設(shè)備，嵌入在所述外殼框架內(nèi)部，與所述打分計數(shù)器相連，打印輸出打分結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述外殼框架包括落地框架、掛接框架、吊接框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述打印設(shè)備包括打印輸出端口，所述打印輸出端口設(shè)置于所述外殼框架的正面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述元素包括水果類元素、蔬菜類元素、容器類元素、球類類元素、工具類元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述打印設(shè)備打印輸出的打分結(jié)果為優(yōu)惠券。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述顯示設(shè)備包括IXD液晶顯示器、或CRT顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述處理器包括單片機、CPU、FPGA、或ARM。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別的互動游戲裝置，其特征在于:所述基于人臉識別的互動游戲裝置還包括一與外部設(shè)備通信的外部接口 ；所述外部接口設(shè)置于所述外殼框架上，與所述處理器相連。
【文檔編號】A63F13/21GK203663426SQ201320646732
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】高君, 袁吾惟 申請人:上海張江超藝多媒體系統(tǒng)有限公司, 上海超藝激光科技有限公司