一种基于IMU的体感控制方法和装置

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一种基于IMU的体感控制方法和装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于IMU的体感控制方法和装置。\n背景技术\n[0002] IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)为通过单元内的加速度传感器和/或陀螺仪检测物体在载体坐标系统的运动信号。IMU常常应用在体感游戏周边装置中，所谓体感游戏是一种突破以往单纯以手柄按键输入的操作方式，一种将肢体动作变化转化为类似手柄按键输入的方式来进行操作的新型电子体感游戏。现有的应用IMU的体感游戏都是体感控制装置搭配体感游戏主机以及独立的显示屏才能进行各种体感游戏控制进程，若脱离了体感游戏主机则无法进行体感游戏。\n发明内容\n[0003] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于IMU的体感控制方法和装置。可不需游戏主机即可进行游戏进程，简化游戏系统结构。\n[0004] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于IMU的体感控制方法，该方法包括:\n[0005] 体感控制装置获取自身的运动感测数据，所述运动感测数据包括所述体感控制装置的加速度数据和/或角速度数据；\n[0006] 所述体感控制装置根据所述运动感测数据进行运算得到所述体感控制装置的运动轨迹数据；\n[0007] 所述体感控制装置根据所述运动轨迹数据配合所述体感控制装置内正在运行的体感控制软件进行体感控制进程；\n[0008] 所述体感控制装置表现所述体感控制进程。\n[0009] 其中，所述运动感测数据还包括地磁数据和/或气压数据。\n[0010] 其中，所述体感控制装置表现所述体感控制进程包括:\n[0011] 根据所述体感控制进程进行发声、振动或显示提示。\n[0012] 其中，所述方法还包括:\n[0013] 所述体感控制装置将运算得到的所述运动轨迹数据发送给对端体感控制装置，并接收所述对端体感控制装置发来的对端体感控制装置的运动轨迹数据；\n[0014] 所述体感控制装置根据所述运动轨迹数据配合所述体感控制装置内运行的体感控制软件进行体感控制进程为:根据体感控制装置自身的运动轨迹数据和对端体感控制装置的运动轨迹数据配合所述体感控制装置内运行的体感控制软件进行体感控制进程。\n[0015] 其中，所述方法还包括:\n[0016] 若所述体感控制装置的运动轨迹数据为抛射动作，则检测所述抛射轨迹方向上是否有对端体感控制装置；\n[0017] 若所述抛射轨迹方向上有对端体感控制装置，则向在所述抛射轨迹方向上的对端体感控制装置发送消息。\n[0018] 其中，所述体感控制装置为手机、mp3、模拟玩具或游戏控制器。\n[0019] 相应地，本发明实施例还提供了一种基于IMU的体感控制装置，所述体感控制装置包括:\n[0020] 传感器单元，用于获取所述体感控制装置的运动感测数据，所述运动感测数据包括所述体感控制装置的加速度数据和/或角速度数据；\n[0021] 运算单元，用于根据所述传感器单元获取到的运动感测数据进行运算得到所述体感控制装置的运动轨迹数据；\n[0022] 体感控制单元，用于根据所述运算单元得到的所述运动轨迹数据配合正在运行的体感控制软件进行体感控制进程；\n[0023] 控制进程表现单元，用于表现所述体感控制进程。\n[0024] 其中，所述传感器单元还包括地磁仪和/或气压计。\n[0025] 其中，所述控制进程表现单元包括:\n[0026] 发声单元、振动单元以及显示单元，分别用于根据所述体感控制进程进行发声、振动以及显示提示；\n[0027] 其中，所述体感控制装置还包括:\n[0028] 数据发送单元，用于将所述运算单元得到的所述运动轨迹数据发送给对端体感控制装置；\n[0029] 数据接收单元，用于接收所述对端体感控制装置发来的对端体感控制装置的运动轨迹数据；\n[0030] 所述体感控制单元为根据体感控制装置自身的运动轨迹数据和对端体感控制装置的运动轨迹数据配合所述体感控制装置内运行的体感控制软件进行体感控制进程。\n[0031] 其中，所述体感控制装置还包括:\n[0032] 对端检测单元，用于若所述运算单元得到的所述运动轨迹数据为抛射动作，则检测所述抛射轨迹方向上是否有对端体感控制装置；\n[0033] 消息发送单元，用于当所述对端检测单元检测到所述抛射轨迹方向上有对端体感控制装置时，向在所述抛射轨迹方向上的对端体感控制装置发送消息。\n[0034] 其中，所述体感控制装置为手机、mp3、模拟玩具或游戏控制器。\n[0035] 实施本发明实施例，具有如下有益效果:通过获取游戏控制装置的运动数据并配合控制装置中的游戏软件实现进行体感控制进程，可以不需游戏主机即可进行游戏进程，简化了游戏系统结构，提高了现有游戏控制装置的使用效率，增强了用户体验。\n附图说明\n[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。\n[0037] 图1为本发明第一实施例中的一种基于IMU的体感控制装置的结构组成示意图；\n[0038] 图2为本发明第二实施例中的一种基于IMU的体感控制装置的结构组成示意图；\n[0039] 图3为本发明第一实施例中的一种基于MU的体感控制方法的流程示意图；\n[0040] 图4为本发明第二实施例中的一种基于IMU的体感控制方法的流程示意图。\n具体实施方式\n[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0042] 图1为本发明第一实施例中的一种基于IMU的体感控制装置的结构组成示意图。所述体感控制装置可以为游戏控制器、模拟玩具、MP3或手机等，其中，所述模拟玩具可以为玩具球拍、玩具刀剑、玩具枪等。如图所示该体感控制装置至少包括:\n[0043] 传感器单元110，用于获取所述体感控制装置的运动感测数据，所述运动感测数据包括所述体感控制装置的加速度数据和/或角速度数据。传感器单元110可以包括加速度传感器和/或陀螺仪，分别获取所述体感控制装置的加速度数据和角速度数据，进一步还可以包括地磁仪和气压计，分别用于获取所述体感控制装置的地磁数据以及气压数据。\n[0044] 运算单元120，用于根据所述传感器单元获取到的运动感测数据进行运算得到所述体感控制装置的运动轨迹数据。具体地，所述运算单元120可以根据所述传感器单元110获取到的所述体感控制装置的运动加速度数据和/或运动角速度数据进行运算得到所述体感控制装置的空间坐标以及方向值，通过收集一定时间内空间坐标值的变化从而得到所述体感控制装置的动作轨迹数据。进一步地，所述运算单元30还可以根据所述传感器单元20获取到的地磁数据对运算得到的所述空间坐标以及方向值进行校对和修正，根据所述气压数据得到所述体感控制装置所处高度的变化。\n[0045] 体感控制单元130，用于根据所述运算单元120得到的所述运动轨迹数据配合正在运行的体感控制软件进行体感控制进程。例如所述体感控制装置中正在运行的体感控制软件为模拟网球的游戏软件，根据获取到的所述运动轨迹在游戏里的虚拟球场中模拟出游戏中玩具球拍对虚拟网球的击球动作，并模拟出所述虚拟网球被击打后在虚拟球场中的运行轨迹，从而进行体感控制进程，即体感游戏进程。\n[0046] 控制进程表现单元140，用于表现所述体感控制进程。具体地，控制进程表现单元可以包括发声单元、振动单元以及显示单元，分别用于根据所述体感控制进程进行发声、振动以及显示提示，从而表现所述体感控制进程。\n[0047] 具体实现中，以前述的虚拟网球游戏为例，此时的体感控制装置可以为一个玩具球拍，例如振动单元可以通过控制球拍内部振动部件的振动位置表示虚拟网球相对于球拍的方向，通过控制振动部件的振动强弱或振动频率表示虚拟网球相对于球拍的距离的远近；发声单元可以通过声音提示“左边”表示所述虚拟网球相对于玩具球拍的左边位置，距离越近则声音效果越大，“左旋”或“右旋”分别提示来球是左旋还是右旋；显示单元可以通过控制玩具球拍上的LED闪烁频率表示虚拟网球距离球拍的远近，球拍左方或右方的LED闪烁表示虚拟网球相对于球拍的方向，通过控制玩具球拍上的LED方向性的轮流闪烁表现所述虚拟网球的旋转，例如虚拟网球在游戏中沿顺时针方向旋转，则控制玩具球拍上的LED灯沿顺时针方向旋转，虚拟网球旋转速度越快则玩具球拍上的LED轮流闪烁的速度也越快；还可以为三个单元结合共同对游戏进程进行表现，例如玩具球拍在游戏中击打到虚拟网球时玩具球拍上的LED即时闪烁，振动部件进行振动、发声单元发出“嘭”的击球声。\n[0048] 进一步地，所述体感控制装置还可以包括外部控制单元，用于根据所述体感控制进程向给外部受控装置发送控制指令，以使所述外部受控装置根据所述控制指令进行动作。所述外部受控装置可以包括玩偶机器人、电动玩具以及摄像头等，例如所述玩偶机器人可以根据所述控制指令跳舞或表演武术，电动玩具可以根据所述控制指令进行移动，摄像头可以根据所述控制指令移动镜头拍摄角度等。将相关的传感器单元及运算程序集成到MP3、手机以及模拟玩具、手持游戏装置或游戏控制器等内部，就可以将MP3、手机、模拟玩具、手持游戏装置以及游戏控制器都变成上述的玩具球拍，不仅增加了乐趣，更提高了 MP3、手机以及游戏控制器的利用率，特别是游戏控制器在没有与游戏主机相联时的闲置时间被有效利用起来了。\n[0049] 图2为本发明第二实施例中一种基于IMU的体感控制装置的结构组成示意图。所述体感控制装置可以为游戏控制器、模拟玩具、手持游戏装置、MP3或手机等，其中，所述模拟玩具可以为玩具球拍、玩具刀剑、玩具枪等。如图所示该体感控制装置至少包括:传感器单元210、运算单元220、体感控制单元230、控制进程表现单元240、数据发送单元250以及数据接收单元260，其中:\n[0050] 所述传感器单元210和运算单元220与第一实施例中的传感器110和运算单元120相同，在此不再赘述。\n[0051] 数据发送单元250，用于将所述运算单元220得到的所述运动轨迹数据发送给对端体感控制装置；具体地，所述体感游戏装置可以与对端体感游戏装置并在一起，进行对码后建立数据链接，即可将所述运算单元220得到的所述运动轨迹数据发送给对端体感控制装置。此时对端体感控制装置可以为一个，也可以为多个，即3个以上的体感控制装置进行互联，相互交互各自的运动轨迹数据。\n[0052] 数据接收单元260用于接收所述对端体感控制装置发来的对端体感控制装置的运动轨迹数据；\n[0053] 所述体感控制单元230用于根据体感控制装置自身的运动轨迹数据和对端体感控制装置发来的运动轨迹数据配合运行的体感控制软件进行体感控制进程。具体地，在两个或多个体感控制装置进行对码成功后，互相将各自的运动轨迹数据发送给对方，各自根据双方的运动轨迹数据配合运行的体感控制软件进行游戏进程。\n[0054] 控制进程表现单元240，用于表现所述体感控制进程。具体地，所述两个或多个体感控制装置对码成功后，可以同步的对同一游戏进程进行表现，仍以上述虚拟网球游戏为例，两个或多个体感控制装置可以根据各自所在虚拟球场上的位置和视角对同一虚拟球场上的网球游戏进程进行表现。\n[0055] 进一步地，所述控制进程表现单元240还可以包括外部显示单元，用于将所述体感控制进程发给外部显示装置，由外部显示装置显示所述体感控制进程。这样各游戏参与者以及观众就都可以看到整个游戏的控制进程，而不再是仅能看到自己在游戏中的视角的游戏进程。\n[0056] 进一步地所述体感控制装置还可以包括:\n[0057] 对端检测单元，用于若所述运算单元得到的所述运动轨迹数据为抛射动作，则检测所述抛射轨迹方向上是否有对端体感控制装置；\n[0058] 消息发送单元，用于当所述对端检测单元检测到所述抛射轨迹方向上有对端体感控制装置时，向在所述抛射轨迹方向上的对端体感控制装置发送消息。，该消息可以为用户编写好的短消息或已保存在所述体感控制装置中的文件。\n[0059] 图3为本发明第一实施例中的一种基于IMU的体感控制方法的流程示意图，如图所示该方法包括:\n[0060] 步骤S301，体感控制装置获取自身的运动感测数据，所述运动感测数据包括所述体感控制装置的加速度数据和/或角速度数据。具体实现中，所述体感控制装置可以为游戏控制器、模拟玩具、手持游戏装置、MP3或手机等，其中，所述模拟玩具可以为玩具球拍、玩具刀剑、玩具枪等，本实施例以实现在手机上为例，即所述体感控制装置为一手机。该手机可以通过内置的加速度传感器和/或陀螺仪获取手机的加速度数据和角速度数据，进一步还可以通过内置的地磁仪和气压计，分别获取所述手机的地磁数据以及气压数据。\n[0061] 步骤S302，体感控制装置根据所述运动感测数据进行运算得到所述体感控制装置的运动轨迹数据。具体地，可以获取到的所述手机的运动加速度数据和/或运动角速度数据进行运算得到所述手机的相对空间坐标以及方向值，通过收集一定时间内空间坐标值的变化从而得到所述手机的动作轨迹数据。进一步地，所述运算单元30还可以根据所述传感器单元20获取到的地磁数据对运算得到的所述空间坐标以及方向值进行校对和修正，根据所述气压数据得到所述手机所处高度的变化。\n[0062] 步骤S303，体感控制装置根据所述运动轨迹数据配合所述体感控制装置内正在运行的体感控制软件进行体感控制进程。具体地，本实施例中，手机中正在运行模拟网球的游戏软件，用户手持手机进行模拟玩具球拍的击球动作，根据获取到的所述运动轨迹在游戏的虚拟球场中模拟出游戏中玩具球拍对虚拟网球的击球动作，并模拟出所述虚拟网球被击打后在虚拟球场中的运行轨迹，从而进行体感控制进程。\n[0063] 步骤S304，体感控制装置表现所述体感控制进程。具体地，本实施例中的体感控制装置为手机，可以通过手机的显示屏幕显示所述体感游戏画面，并根据游戏进程进行发声、振动及显示提示，从而表现所述体感控制进程。\n[0064] 进一步地，所述体感控制方法还可以包括:\n[0065] 体感控制装置根据所述体感控制进程向外部受控装置发送控制指令，以使所述外部受控装置根据所述控制指令进行运动。所述外部受控装置可以例如玩偶机器人、电动玩具以及摄像头等，可以根据所述控制指令进行各种动作，例如机器人进行跳舞、电动玩具的移动、摄像头移动拍摄角度等。\n[0066] 进一步地，所述体感控制方法还可以包括:\n[0067] 若所述体感控制装置的运动轨迹数据为抛射动作，则检测所述抛射轨迹方向上是否有对端体感控制装置；\n[0068] 若所述抛射轨迹方向上有对端体感控制装置，则向在所述抛射轨迹方向上的对端体感控制装置发送消息，该消息可以为用户编写好的短消息或保存在所述体感控制装置中的文件。该实施方式可以实现手机短消息的另一种方式的发送接收过程。\n[0069] 图4为本发明第二实施例中一种基于IMU的体感控制方法的流程示意图，如图所示该方法包括:\n[0070] 步骤S401，体感控制装置获取自身的运动感测数据，所述运动感测数据包括所述体感控制装置的加速度数据和/或角速度数据。具体实现中，所述体感控制装置可以为游戏控制器、模拟玩具、手持游戏装置、MP3或手机等，其中，所述模拟玩具可以为玩具球拍、玩具刀剑、玩具枪等，本实施例以实现在玩具球拍上为例，即所述体感控制装置为一玩具球拍。该玩具球拍可以通过内置的加速度传感器和/或陀螺仪获取玩具球拍的加速度数据和角速度数据，进一步还可以通过内置的地磁仪和气压计，分别获取所述玩具球拍的地磁数据以及气压数据。\n[0071] 步骤S402，所述体感控制装置根据所述运动感测数据进行运算得到所述体感控制装置的运动轨迹数据。具体地，可以获取到的所述玩具球拍的运动加速度数据和/或运动角速度数据进行运算得到所述玩具球拍的相对空间坐标以及方向值，通过收集一定时间内空间坐标值的变化从而得到所述玩具球拍备的动作轨迹数据。进一步地，所述运算单元30还可以根据所述传感器单元20获取到的地磁数据对运算得到的所述空间坐标以及方向值进行校对和修正，根据所述气压数据得到所述玩具球拍所处高度的变化。\n[0072] 步骤S403，所述体感控制装置将获取到的所述运动轨迹数据发送给对端体感控制装置，并接收所述对端体感控制装置发来的对端体感控制装置的运动轨迹数据。具体地，本实施例中的体感游戏装置为玩具球拍，用户可以将玩具球拍与对端玩具球拍并在一起，进行对码后建立数据链接，即可将所述运算得到的所述运动轨迹数据发送给对端玩具球拍，同时接收对端玩具球拍发来的运动轨迹数据。此时对端玩具球拍可以为一个，也可以为多个，即3个以上的体感控制装置进行互联，可以相互交互各自的运动轨迹数据。\n[0073] 步骤S404，根据体感控制装置自身的运动轨迹数据和对端体感控制装置的运动轨迹数据配合所述体感控制装置内运行的体感控制软件进行体感控制进程。具体地，在两个或多个体感控制装置进行对码成功后，互相将各自的运动轨迹数据发送给对方，各自根据双方的运动轨迹数据配合运行的体感控制软件进行游戏进程。以两个玩具球拍之间共同进行虚拟网球游戏为例，双方进行对码成功后，两玩具球拍上运行的游戏进程实现同步，即在同一个虚拟网球场上对同一个虚拟网球进行网球游戏进程，游戏过程中不断获取自身玩具球拍的运动轨迹数据以及从对端获取对方的运动轨迹数据，配合正在运行的虚拟网球游戏软件进行游戏进程。\n[0074] 步骤S405，表现所述体感控制进程。具体地，本实施例中的玩具球拍可以根据所述体感控制进程进行发声、振动或显示提示从而表现所述体感控制进程。例如可以通过控制球拍内部振动部件的振动位置表示虚拟网球相对于球拍的方向，通过控制振动部件的振动强弱或振动频率表示虚拟网球相对于球拍的距离的远近；通过声音提示“左边”表示所述虚拟网球相对于玩具球拍的左边位置，距离越近则声音效果越大，“左旋”或“右旋”分别提示来球是左旋还是右旋；通过控制玩具球拍上的LED闪烁频率表示虚拟网球距离球拍的远近，球拍左方或右方的LED闪烁表示虚拟网球相对于球拍的方向，通过控制玩具球拍上的LED方向性的轮流闪烁表现所述虚拟网球的旋转，例如虚拟网球在游戏中沿顺时针方向旋转，则控制玩具球拍上的LED灯沿顺时针方向旋转，虚拟网球旋转速度越快则玩具球拍上的LED轮流闪烁的速度也越快；还可以为以上述三种方式结合对游戏进程进行表现，例如玩具球拍在游戏中击打到虚拟网球时玩具球拍上的LED即时闪烁，振动部件进行振动、发声单兀发出“曝”的击球声。\n[0075] 进一步地，体感控制装置还可以将体感控制进程发给外部显示装置，由外部显示装置显示所述体感控制进程。这样各游戏参与者以及观众就都可以看到整个游戏的控制进程，而不再是仅游戏参与者才能看到自己一方在游戏中的视角的游戏进程。\n[0076] 进一步地，所述体感控制装置还可以包括外部控制单元，用于根据所述体感控制进程向给外部受控装置发送控制指令，以使所述外部受控装置根据所述控制指令进行动作。所述外部受控装置可以包括玩偶机器人、电动玩具以及摄像头等，例如所述玩偶机器人可以根据所述控制指令跳舞或表演武术，电动玩具可以根据所述控制指令进行移动，摄像头可以根据所述控制指令移动镜头拍摄角度等。\n[0077] 实现中，可以将相关的传感器单元及运算程序集成到MP3、手机以及游戏控制器等内部，就可以将MP3、手机以及游戏控制器都变成上述的玩具球拍，不仅增加了乐趣，更提高了 MP3、手机以及游戏控制器的利用率，特别是游戏控制器在没有与游戏主机相联时的闲置时间被有效利用起来了。\n[0078] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。\n[0079] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。