一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统及其实现方法

摘要

本发明的一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统及其实现方法，涉及图像识别领域，其是由摄像头式高拍仪、投影部、电脑主机和雷达构成，所述的摄像头式高拍仪和雷达分别通过USB接口以及网口与电脑主机相连，投影部与电脑主机通过显卡视频输出接口相连；所述的投影部是由投影仪和投影屏幕构成，投影仪与电脑主机通过显卡视频输出接口相连，投影仪与投影屏幕位置相对本发明通过一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统的实现方法，为体验者创建个性化的三维游戏内的模型角色提供了一种可靠途径，增强了游戏互动体验的乐趣，同时具有系统稳定性高，设备成本较低的优势。

说明书

技术领域：

本发明涉及图像识别技术领域，具体涉及一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统及其实现方法。

背景技术：

三维互动投影游戏是随着计算机互动投影技术的发展而产生的一种新的游戏互动形式，一般是基于Unity3D等专业游戏引擎进行互动效果开发，开发者在虚拟的三维场景中按互动游戏内角色的表现形式建立角色模型，并设计角色模型的外观材质以及运动轨迹和交互特效等显示内容。当通过投影仪将三维游戏投射在互动场景内，游戏互动者可通过触摸游戏画面实现与三维游戏内容的交互，例如点击游戏内的角色，其模型上可产生粒子特效并改变角色的运动状态，实现了一种增加体验者体验乐趣的互动游戏效果。

然而，制作三维游戏场景需要多个专业人员协同完成，普通互动玩家无法创建个性的互动游戏角色，降低了游戏的乐趣和长时间体验的吸引力。因此提出了一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统的实现方案，通过使用彩色画笔在预制画纸的图案轮廓内为角色着色，并将着色后的角色模型传输至三维游戏场景内，以实现游戏角色的个性化创建，培养了游戏体验者的绘画能力并增强了游戏的互动体验乐趣。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统及其实现方法。

本发明的一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统，是由摄像头式高拍仪、投影部、电脑主机和雷达构成，所述的摄像头式高拍仪和雷达分别通过USB接口以及网口与电脑主机相连，投影部与电脑主机通过显卡视频输出接口相连；所述的投影部是由投影仪和投影屏幕构成，投影仪与电脑主机通过显卡视频输出接口相连，投影仪与投影屏幕位置相对。

一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统的实现方法，步骤如下：

S1，将电脑主机与投影仪，雷达以及摄像头式高拍仪通过相应线缆相连；

S2，投影仪向投影屏幕投射三维游戏效果；

S3，雷达设备安装在投影屏幕上方，并通过雷达识别软件识别体验者互动位置；

S4，体验者通过彩色画笔在预制画纸P的图案轮廓内为角色着色；

S5，将着色完成的预制画纸P放置在摄像头式高拍仪的底座上，点击拍摄按钮对画纸进行拍摄，获取第一彩色图像；

S6，画纸识别软件对第一彩色图像进行裁边和纠偏操作以获取第二彩色图像，并将第二彩色图像转换为第三灰度图像，通过图像二值化算法对第三灰度图像进行处理并识别基准图形M类型；

S7，根据基准图形类型M加载对应预制模版图像，并对第二彩色图像进行缩放操作使其轮廓区域与模板尺寸一致，以获取第四彩色图像；

S8，在第四彩色图像内设置感兴趣区域ROI，通过预制模版图像对感兴趣区域ROI进行图案颜色提取以获取第五彩色图像，并将第五彩色图像保存在指定目录下；

S9，将提取的第五彩色图像类型和文件名称信息通过TCP/IP协议发送到三维游戏效果软件；

S10，三维游戏软件根据接收到的类型和文件名称信息加载第五彩色图像文件和对应的3D模型文件，并对3D模型进行贴图置换操作；

S11，将3D模型显示在三维游戏场景内，并根据体验者的互动操作，实现与创建的个性化游戏角色交互的功能。

优选的，所述摄像头式高拍仪由高清摄像头、LED日光灯、拍摄按钮、底座和支架构成，底座的一侧设有支架、支架上设有拍摄按钮，支架的顶部设有高清摄像头和LED日光灯，高清摄像头和LED日光灯正对底座；通过LED日光灯补光降低环境光对画纸拍摄质量的影响，同时通过对点击拍摄按钮增加延时拍摄功能以避免拍摄操作对拍摄图像的影响。

优选的，所述的预制画纸由角色图案轮廓，基准图形以及附属图形和文字构成，角色图案轮廓位于预制画纸中间区域，基准图形位于预制画纸的四个边角区域，附属图形和文字位于图案轮廓和基准图形的中间区域部分，以增加预制画纸的美观性。

优选的，所述的画纸识别软件对第一彩色图像进行裁边和纠偏操作为基于OpenCV视觉库的灰度图变换、图像二值化、角点检测以及透视变换的算法进行实现。

优选的，所述基准图形为基于reacTIVision开源库所提供的默认基准图形，其应用的基准图形识别算法具有识别速度快，鲁棒性强的特点，同时由于预制画纸上存在四个相同类型的基准图形，进一步提高了识别的准确率。

优选的，所述预制模板是由0和255两种像素亮度生成的灰度图像。

本发明的有益效果是：

本发明通过一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统的实现方法，为体验者创建个性化的三维游戏内的模型角色提供了一种可靠途径，增强了游戏互动体验的乐趣，同时具有系统稳定性高，设备成本较低的优势。

附图说明：

图1是一种三维游戏互动游戏场景内角色绘制与互动系统结构图；

图2是预制画纸示意图；

图3是摄像头式高拍仪结构图；

图4是基准图形示意图；

图5是预制模版示意图；

图6是三维游戏场景内角色绘制与互动系统软件流程图。

图中：摄像头式高拍仪1、电脑主机2、投影部3、投影仪3a、投影屏幕3b、雷达4、高清摄像头5、LED日光灯6、拍摄按钮7、底座8、支架9。

具体实施方式：

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，附图旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统，是由摄像头式高拍仪1、投影部3、电脑主机2和雷达4构成，所述的摄像头式高拍仪1和雷达4分别通过USB接口以及网口与电脑主机2相连，投影部3与电脑主机1通过显卡视频输出接口相连；所述的投影部3是由投影仪3a和投影屏幕3b构成，投影仪3a与电脑主机1通过显卡视频输出接口相连，投影仪3a与投影屏幕3b位置相对。

一种三维游戏场景内角色绘制与互动系统的实现方法，步骤如下：

S1，将电脑主机2与投影仪3a，雷达4以及摄像头式高拍仪1通过相应线缆相连；

S2，投影仪3a向投影屏幕3b投射三维游戏效果；

S3，雷达4设备安装在投影屏幕3b上方，并通过雷达识别软件识别体验者互动位置；

S4，体验者通过彩色画笔在预制画纸P的图案轮廓内为角色着色；

S5，将着色完成的预制画纸P放置在摄像头式高拍仪1的底座上，点击拍摄按钮7对画纸进行拍摄，获取第一彩色图像；

S6，画纸识别软件对第一彩色图像进行裁边和纠偏操作以获取第二彩色图像，并将第二彩色图像转换为第三灰度图像，通过图像二值化算法对第三灰度图像进行处理并识别基准图形M类型；

S7，根据基准图形类型M加载对应预制模版图像，并对第二彩色图像进行缩放操作使其轮廓区域与模板尺寸一致，以获取第四彩色图像；

S8，在第四彩色图像内设置感兴趣区域ROI，通过预制模版图像对感兴趣区域ROI进行图案颜色提取以获取第五彩色图像，并将第五彩色图像保存在指定目录下；

S9，将提取的第五彩色图像类型和文件名称信息通过TCP/IP协议发送到三维游戏效果软件；

S10，三维游戏软件根据接收到的类型和文件名称信息加载第五彩色图像文件和对应的3D模型文件，并对3D模型进行贴图置换操作；

S11，将3D模型显示在三维游戏场景内，并根据体验者的互动操作，实现与创建的个性化游戏角色交互的功能。

所述摄像头式高拍仪由高清摄像头5、LED日光灯6、拍摄按钮7、底座8和支架9构成，底座8的一侧设有支架9、支架9上设有拍摄按钮7，支架9的顶部设有高清摄像头5和LED日光灯6，高清摄像头5和LED日光灯6正对底座8；通过LED日光灯6补光降低环境光对画纸拍摄质量的影响，同时通过对点击拍摄按钮7增加延时拍摄功能以避免拍摄操作对拍摄图像的影响。

优选的，预制画纸由角色图案轮廓，基准图形以及附属图形和文字构成，角色图案轮廓位于预制画纸中间区域，基准图形位于预制画纸的四个边角区域，附属图形和文字位于图案轮廓和基准图形的中间区域部分，以增加预制画纸的美观性。

优选的，画纸识别软件对第一彩色图像进行裁边和纠偏操作为基于OpenCV视觉库的灰度图变换，图像二值化，角点检测以及透视变换等算法进行实现。

优选的，基准图形为基于reacTIVision开源库所提供的默认基准图形，其应用的基准图形识别算法具有识别速度快，鲁棒性强的特点，同时由于预制画纸上存在四个相同类型的基准图形，进一步提高了识别的准确率。

通过预制模板提取第四彩色图像轮廓内的颜色数据，其实现方法为根据预制模板像素为0的亮度值，获取对应坐标位置处的颜色值，以移除图案轮廓外的背景。

可通过在多个预制画纸上进行颜色绘制并用摄像头式高拍仪进行画纸拍摄，实现在三维游戏场景内增加多个创建的个性化游戏角色的目的。

可在一台电脑主机上连接多个摄像头式高拍仪，实现对图像拍摄设备的扩展，以解决多个游戏体验者在扫描拍摄过程中的排队等待问题。

本发明可广泛应用于各种模型创建和互动展示场景。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。