创建虚拟游戏环境的方法和采用该方法的互动游戏系统技术方案

本发明专利技术涉及创建虚拟游戏环境的方法。该方法包括：根据预定物理特性选择一个或多个物理对象；使用所选择的物理对象提供游戏环境/场景的物理模型；扫描物理模型以获得包括关于预定物理特性的信息的物理模型的数字三维表现；将物理模型的数字三维表现转换为由虚拟玩具构造元件构成的虚拟玩具构造模型；和使用关于预定物理特性的信息在虚拟玩具构造模型中限定游戏控制元件由此创建虚拟游戏环境/场景。本发明专利技术进一步涉及互动游戏系统，其包括方法的实施方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】创建虚拟游戏环境的方法和采用该方法的互动游戏系统
本专利技术在一个方面涉及创建虚拟游戏环境的方法。根据进一步的方面，本专利技术涉及互动游戏系统，其实施创建虚拟游戏环境的一种或多种方法。根据更进一步的方面，本专利技术涉及使用创建虚拟游戏环境的一种或多种方法而进行互动游戏的方法。根据另一方面，本专利技术涉及图像处理，且特别是体素化(voxelization)。
技术介绍
已经进行了将物理对象的虚拟表现整合到虚拟游戏中的不同尝试。然而，在物理世界和虚拟游戏之间的刺激用户的互动参与、且特别是通过儿童游戏的进行而刺激不同技能的发展的紧密联接仍是欠缺的。因此，本文公开的至少一个方面，存在对互动游戏的的新方法的需要。在许多图像处理方法中，例如在将物理对象的虚拟表现创建到虚拟游戏中时，通常期望创建对象在3D体素空间中的三维(3D)数字三维表现，这是称为一种被体素化的过程。用于将3D模型生成为二维(2D)图像的常规技术直接涉及在2D图像平面上投射3D表面。图像平面被分为2D像素阵列(图片元素)，其代表与图像平面中的具体点对应的值。每一个像素可以代表与通过在观察位置导向为经过与像素相关的图像平面中的点的光线相交的点处的表面的颜色。用于将3D模型生成为2D图像的技术包括光栅化和光线追踪。体素化可被认为是如上所述的将3D副本生成为2D的技术。代替将3D表面投射到2D上，3D表面生成在3D空间中的离散体元的规则网格上。体素(体积像素)是一种体元，例如立方体，其代表3D空间中的一点处的3D表面或实体几何元件的值。存在用于将3D模型数据生成为包括多个体素的3D影像的多种技术，例如见US9245363、US8217939或US6867774。然而，至少根据本文公开的一个方面，仍然期望的是提供一种替换的方法，特别是计算高效的方法。
技术实现思路
本文公开的一些方面涉及计算机实施的方法，其用于从真实世界场景创建虚拟游戏环境，方法包括：-获得真实世界场景的数字三维表现，真实世界场景包括多个物理对象，数字三维表现代表通过捕捉装置对真实世界场景进行至少部分扫描的结果，-从数字三维表现创建虚拟游戏环境。因此，真实世界场景用作物理模型，从该物理模型构建虚拟游戏环境。虚拟游戏环境还可以称为虚拟游戏场景。具体说，本专利技术的第一方面涉及创建虚拟游戏环境或虚拟游戏场景的方法，该方法包括以下步骤。1.选择一个或多个物理对象；2.使用所选择的物理对象提供游戏环境/场景的物理模型；3.用捕捉装置(例如相机)将物理模型确定为目标；4.使用捕捉装置至少部分地扫描物理模型，以获得物理模型的数字三维表现，其包括关于一个或多个物理对象的例如一个或多个预定物理特性的信息；5.将物理模型的数字三维表现转换为虚拟玩具构造元件构成的虚拟玩具构造模型；和6.在虚拟玩具构造模型中限定游戏控制元件，其中使用关于预定物理特性的信息限定游戏控制元件，由此创建虚拟游戏环境/场景。在第一步骤，用户例如根据预定物理特性选择一个或多个物理对象。通常，物理对象是日常物品，例如在许多家庭且特别是在用户的环境中发现并易于利用的物品。这种日常物品的非限制性例子可以是瓶子、书、箱子、杯子和彩色铅笔、壶和平底锅、玩具娃娃、桌面工具和玩具动物。还玩具和物理玩具构造元件制造的玩具构造模型可以是选择对象池的一部分。可以根据预定物理特性选择对象。物理特性应该可通过适当的传感器装置被直接接触。但是，最优选的是，物理特性是可光学/视觉检测的且适于被适当的相机捕捉。所谓预定物理特性，其意味着相应物理特性与用于将物理对象的物理特性周围要被创建的虚拟游戏环境/场景中的虚拟特性的一组预定转换规则相关。该一组转换规则可以预先确定。优选地，根据一些实施例，转换规则中的至少一些至少在选择阶段可被用户利用。规则可以在任何形式下利用，例如在游戏过程中的构建提示，例如提示页，或作为可检索的帮助信息。在一些实施例中，转换规则是静态的，而在其他实施例中，转换规则是适应性的。例如，适应性的转换规则可以取决于真实世界场景的检测特性和/或一个或多个其他参数，例如一天中的时间，相机的位置(例如通过GPS坐标确定)，用户的用户概况，和/或类似参数。例如，该过程可以已经存储了一组转换规则并选择转换规则中之一。选择可以基于用户选择和/或基于一个或多个其他参数，例如基于真实世界场景的检测特性和/或如上所述的其他参数。优选地，给定物理特性和相关虚拟特性是用户可立即明白的，以便允许建立给定物理特性和要从给定物理特性获得的虚拟特性之间的清楚可理解的联系。尽管物理特性和要从该物理特性获得的虚拟特性之间的可理解的联系用于按意愿形成一定的游戏场景，但是通过保留虚拟实施方式的某些细节(其应从给定物理特性获得)，而仍然可以在游戏中保持惊喜的元素。例如，虚拟特性可以允许在游戏过程期间进化，可以倾向于非可玩角色，可以产出资源，或甚至可以对要在游戏环境/场景进行的游戏流程有影响。通常，物理对象的物理特性是轮廓/形状、尺寸(长度、宽度和/或高度)、和对象颜色或对象的相应部分的颜色中的一个或多个。有利地，要应用的一组转换规则取决于要创建游戏场景的游戏环境/主题。例如，在一个游戏环境/主题中，红色可以与熔岩风景相关，且高大的红色箱子可以成为方形有边的熔岩山。在不同游戏环境中，所有对象可以与虚拟森林风景的树和植物相关，且物理对象上的红色仅与红色的花相关。在一些实施例中，该过程基于真实世界场景中的一个或多个已识别对象选择一组转换规则。例如，该过程可以识别与预定主题相关的一个或多个物理对象，例如拖拉机、农夫微型造型或农舍可以与农场主题相关。响应于具有与主题相关的一个或多个对象的识别，该过程可以选择一组转换规则，其实现与所识别对象相关的主题相匹配的虚拟游戏环境的创建。另外或替换地，过程可以响应于所识别的对象而选择一组匹配的游戏规则和/或匹配的游戏控制元件。例如，响应于识别出拖拉机、农夫微型造型和/或农舍，该过程可以选择一组转换规则，其实现虚拟耕作风景的创建，例如包括例如用于饲养游戏的游戏规则，和/或可以选择游戏控制元件，其例如庄家的成长、虚拟农场动物的运动或其他发展等。可以相对于预先确定的参考尺寸限定与特性(例如“高”、“低”或“中等尺寸”)相关的比例。例如，可以参考物理微型角色的尺寸确定缩放比例，所述角色在相应虚拟表现中用作用户可控的虚拟人物，例如用户在游戏中的可玩人物。在其他实施例中，可以参考真实世界场景中的另一所识别物理对象的尺寸确定缩放比例。在其他实施例中，可以从基部(例如用户在其上布置物理对象的基部板或垫子)的尺寸确定缩放比例。在进一步实施例中，可以使用来自相机的测距器或确定相机相对于真实世界场景的位置的另一机构而来的信息确定缩放比例。在第二步骤中，用户使用所选择的物理对象提供游戏环境/场景的物理模型。优选地，通过将所选择的物理对象相对于彼此在真实世界场景中的布置形成游戏环境/场景的物理模型，以形成期望风景或其他环境。进一步优选地，物理对象被布置在有限区域中，例如在桌面或地面空间中，限定给定物理尺寸的区域。例如，物理模型可以使得其装配到具有边缘的立方体中，所述边缘不大于2m，例如不大于1.5m，例如不大于1m。在第三步骤中，用捕捉装置将物理模型确定为目标，例如包括相机的捕捉装置。优选地，捕捉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从物理对象创建虚拟游戏环境/场景的方法，该方法包括：‑选择一个或多个物理对象；‑使用所选择的物理对象提供游戏环境/场景的物理模型；‑使用捕捉装置至少部分地扫描物理模型，以获得物理模型的数字三维表现，所述数字三维表现包括关于预定物理特性的信息；‑将物理模型的数字三维表现转换为由虚拟玩具构造元件构成的虚拟玩具构造模型；和‑在虚拟玩具构造模型中限定游戏控制元件，其中根据关于预定物理特性的信息限定所述游戏控制元件，由此创建虚拟游戏环境/场景。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.17 DK PA2015705311.一种从物理对象创建虚拟游戏环境/场景的方法，该方法包括：-选择一个或多个物理对象；-使用所选择的物理对象提供游戏环境/场景的物理模型；-使用捕捉装置至少部分地扫描物理模型，以获得物理模型的数字三维表现，所述数字三维表现包括关于预定物理特性的信息；-将物理模型的数字三维表现转换为由虚拟玩具构造元件构成的虚拟玩具构造模型；和-在虚拟玩具构造模型中限定游戏控制元件，其中根据关于预定物理特性的信息限定所述游戏控制元件，由此创建虚拟游戏环境/场景。2.如前述任一项权利要求所述的方法，其中捕捉装置包括适于捕捉三维图像数据的测距/深度敏感相机。3.如前述任一项权利要求所述的方法，其中扫描包括通过捕捉装置使用目标场景的增强现实显示将物理模型确定为目标。4.如前述任一项权利要求所述的方法，其中扫描包括让捕捉装置围绕物理模型运动，同时从不同观察点捕捉一系列图像。5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中一个或多个物理特性是一个或多个直线尺寸、形状和/或颜色。6.如前述任一项权利要求所述的方法，其中关于预定物理特性的信息关联于数字三维表现中的与相关物理对象的位置对应的位置。7.如前述权利要求所述的方法，其中虚拟玩具构造模型是给定缩放比例的物理模型的表现，其中给定缩放比例优选为1：1。8.如前述任一项权利要求所述的方法，其中转换包括：-将物理对象中的至少一个识别为已知物理对象；-响应于所识别的物理对象创建虚拟玩具构造模型。9.如权利要求8所述的方法，其中响应于所识别的物理对象创建虚拟玩具构造模型包括，创建虚拟玩具构造模型作为修改场景的表现，所述修改场景对应于去除了所识别的物理对象的游戏环境/场景的物理模型；并且其中限定游戏控制元件包括：-创建与所识别的物理对象相关的虚拟对象；和-将所创建的虚拟对象的表现置于所创建的虚拟游戏环境中。10.一种以循环方式进行互动游戏的方法，每一个循环包括：-根据前述权利要求中任一项从物理对象创建虚拟游戏环境/场景；-在虚拟游戏环境/场景中进行一个或多个游戏段落；和-响应于游戏进行的结果，启动新的循环。11.一种互动游戏系统，包括捕捉装置、适于显示通过捕捉装置捕捉的图像数据的显示器、适于存储所捕捉数据的数据存储器、用于处理器的编程指令、以及处理器，所述存储器被编程为直接或间接地与捕捉装置互动或作用于直接或间接地从捕捉装置接收的图像数据，其中互动游戏系统配置为：从捕捉装置接收扫描数据，所述扫描数据表示游戏环境/场景的物理模型，所述物理模型包括一个或多个物理对象；创建物理模型的数字三维表现，所述数字三维表现包括关于一个或多个物理对象的一个或多个物理特性的信息；将物理模型的数字三维表现转换为由虚拟玩具构造元件构成的虚拟玩具构造模型；和在虚拟玩具构造模型中限定游戏控制元件，其中使用关于物理特性的信息限定游戏控制元件，由此创建虚拟游戏环境/场景。12.如权利要求11所述的互动游戏系统，其中捕捉装置、数据存储器、处理器和显示器整合在单个移动装置中，例如平板电脑，便携计算机，或移动电话。13.一种用于从真实世界场景创建虚拟游戏环境的方法，该方法包括：-获得真实世界场景的数字三维表现，真实世界场景包括多个物理对象，数字三维表现代表通过捕捉装置对真实世界场景进行的至少部分扫描的结果；-从数字三维表现创建虚拟游戏环境；其中创建虚拟游戏环境包括：-将物理对象中的至少一个识...

【专利技术属性】
技术研发人员：J索德尔伯格，PK多辛，A扎瓦达，B卡尔森，
申请(专利权)人：乐高公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK