一种基于人脸识别的互动游戏装置制造方法
一种基于人脸识别的互动游戏装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，包括：外壳框架；显示设备，安装于外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素；摄像设备，安装于外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪脸部图像；处理器，嵌入在外壳框架内部，判断脸部图像与元素是否对接；打分计数器，嵌入在外壳框架内部，根据脸部图像与元素是否对接进行计数打分；打印设备，嵌入在外壳框架内部，打印输出打分结果。本实用新型解决了长时间基于体感控制装置玩游戏导致器官或关节过度疲劳的问题，在实现娱乐使用者、达到商家宣传目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
【专利说明】—种基于人脸识别的互动游戏装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于识别通信【技术领域】，涉及一种人机互动装置，特别是涉及一种基于人脸识别的互动游戏装置。
【背景技术】
[0002]随着计算机通信技术的快速发展，越来越多的电子设备为人们所应用，随着各种电子设备的不断更新换代，人机互动技术应运而生，触控技术就是人机互动技术的研究成果之一。无论是单点还是多点触控，在实作之后，许多研究发现，触控的人机界面由于通常是设计在屏幕之上，无论是否触发了设备的反应，触觉的感觉部分完全相同，除了难以判断是否完成了指令外，更有可能造成肌肉的伤害。因为在一般的界面中，指尖按压的瞬间感觉，已经足够让大脑判断，并将手指的速度减低到零。但是多点触控却没有办法这样做，因此手指很难施加压力的强度，久而久之累积之下，可能又成为新的文明病。由于现在多点触控的承载装置多是液晶屏幕，但是此类屏幕在强光下，可能会有看不清楚的情况，或是在不方便一直盯着屏幕看的地点使用，都会让触控屏幕比起传统界面，例如键盘，让使用者更为困窘。前述状况的解决之道自然是合理的触控回馈技术。随着触控回馈技术的发展及广泛应用，衍生出来了种类繁多的电子产品，游戏机就是其中之一。触控技术应用到游戏机中无疑为游戏玩家创造了很多乐趣，由此也带来了很多益处。比如通过人机互动技术实现的体感游戏等由于建有健身和娱乐的目的而备受人们的喜爱。
[0003]目前现有的人机互动技术实现的体感游戏通常是通过计算机和体感控制装置来实现或者是通过机顶盒、电视机以及体感控制装置来实现。体感控制装置如游戏手柄、触摸屏等，体感控制装置通 常会被用户单手或者双手握于手中，并进行操作。当人们长时间处于玩游戏状态中的时候，这种游戏形式的弊端就显现出来了，比如长时间游戏操作造成的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题；若是以游戏为工作的玩家，上述问题就会显现的尤为明显。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，用于解决现有技术中无需体感控制装置也可以实现人机互动游戏的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于人脸识别的互动游戏
>J-U ρ?α装直。
[0006]一种基于人脸识别的互动游戏装置，包括:外壳框架，显示设备，摄像设备，处理器，打分计数器，打印设备；所述显示设备安装于所述外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素；所述摄像设备安装于所述外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像；所述处理器嵌入在所述外壳框架内部，与所述显示设备和所述摄像设备分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接；所述打分计数器嵌入在所述外壳框架内部，与所述处理器相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分；所述打印设备嵌入在所述外壳框架内部，与所述打分计数器相连，打印输出打
分结果。
[0007]优选地，所述外壳框架包括落地框架、挂接框架、吊接框架。
[0008]优选地，所述打印设备包括打印输出端口，所述打印输出端口设置于所述外壳框架的正面。
[0009]优选地，所述元素包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素。
[0010]优选地，所述打印设备打印输出的打分结果为优惠券。
[0011]优选地,所述显示设备包括IXD液晶显示器、或CRT显示器。
[0012]优选地，所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、或ARM。
[0013]优选地，所述基于人脸识别的互动游戏装置还包括一与外部设备通信的外部接口 ；所述外部接口设置于所述外壳框架上，与所述处理器相连。
[0014]如上所述，本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置，具有以下有益效果:
[0015]本实用新型无需体感控制装置实现了人机互动游戏，解决了人们长时间基于体感控制装置玩游戏导致的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题，是一种非常好的娱乐健身装置，在实现娱乐使用者、达到商家宣传的目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置的结构框图。
[0017]图2为本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置的外部结构示意图。
[0018]元件标号说明
[0019]100互动游戏装置
[0020]110外壳框架
[0021]120显示设备
[0022]130摄像设备
[0023]140处理器
[0024]150打分计数器
[0025]160打印设备
[0026]161打印输出端口
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0028]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明。
[0030]实施例
[0031]本实施例提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，如图1和2所示，所述基于人脸识别的互动游戏装置100包括:外壳框架110，显示设备120，摄像设备130，处理器140，打分计数器150，打印设备160。
[0032]所述外壳框架110是用来支撑安装互动游戏装置的各个部件的，主要起支撑组合的作用，使互动游戏装置为一个整机。进一步，所述外壳框架110可以为落地框架、挂接框架、或吊接框架。本实用新型所述的外壳框架110包括但不限于上述3中实现类型。
[0033]所述显示设备120安装于所述外壳框架110的正面上，显示连续动态掉落的元素。所述元素指的是游戏内容，该游戏内容包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素等。游戏内容可以多种多样，包括但不限于上述的几种实施方式。所述显示设备包括LCD液晶显示器、或CRT显示器。本实用新型所述的显示设备的种类包括但不限于上述两种类型显示器。
[0034]所述摄像设备130安装于所述外壳框架110的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像。人脸识别是机器视觉和模式识别领域最富有挑战性的课题之一，同时也具有较为广泛的应用意义。人脸识别技术是一个非常活跃的研究领域，它覆盖了数字图像处理、模式识别、计算机视觉、神经网络、心理学、生理学、数学等诸多学科的内容。现如今，人脸识别技术已经取得了一些可喜的成果。本实用新型所述的摄像设备实现的是对人脸进行识别与定位追踪，只需最基础的人脸识别技术就可以实现，因此不做过多叙述。
[0035]进一步,若有对人脸定位追踪的精确度进一步提闻的需求，所述摄像设备也可以采用面部关键特征定位及人脸2D形状检测技术。
[0036]面部关键特征定位是在人脸检测的基础上，试图检测人脸上的主要面部特征点的位置和眼睛、嘴巴等主要器官的形状。灰度积分投影曲线分析、模板匹配、可变形模板、Hough变换、Snake算子、基于Gabor小波变换的弹性图匹配技术、主动性状模型和主动外观模型是面部关键特征定位的常用方法。其中，可变形模板的主要思想是根据待检测人脸特征的先验的形状信息，定义一个参数描述的形状模型，该模型的参数反映了对应特征形状的可变部分，如位置、大小、角度等，它们最终通过模型与图像的边缘、峰、谷和灰度分布特性的动态地交互适应来得以修正。由于模板变形利用了特征区域的全局信息，因此可以较好地检测出相应的特征形状。也由于可变形模板要采用优化算法在参数空间内进行能量函数极小化，因此该算法主要存在两个缺点:一、对参数初值的依赖程度高，很容易陷入局部最小；二、计算时间长。为避免可变形模板存在的问题，所述摄像设备也可以采用一种由粗到细的检测算法:首先利用人脸器官构造的先验知识、面部图像灰度分布的峰谷和频率特性粗略检测出眼睛、鼻子、嘴、下巴的大致区域和一些关键的特征点；然后在此基础上，给出了较好的模板的初始参数，从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，所以眼睛的精确定位是识别的关键。基于区域增长的眼睛定位技术在人脸检测的基础上，充分利用了眼睛是面部区域内脸部中心的左上方和右上方的灰度谷区这一特性，精确快速地定位两个眼睛瞳孔中心位置。该技术采用了基于区域增长的搜索策略，在人脸定位算法给出的大致人脸框架中，估计鼻子的初始位置，然后定义两个初始搜索矩形，分别向左右两眼所处的大致位置生长。该技术根据人眼灰度明显低于面部灰度的特点，利用搜索矩形找到眼部的边缘，最后定位到瞳孔的中心。实验表明，基于区域增长的眼睛定位技术对于人脸大小、姿态和光照的变化，都有较强的适应能力，但在眼部阴影较重的情况下，会出现定位不准。佩戴黑框眼镜，也会影响本算法的定位结果。
[0037]人脸2D形状检测技术可基于视觉通道信息的面部感知系统实现，该面部感知系统包括人脸检测和跟踪、面部特征定位、面部识别、人脸归类(年龄、种族、性别等的判别)、表情识别、唇读等分系统。继人脸检测和跟追之后，面部特征定位通常是面部感知的一个必备环节，是后续工作的基础，具有重要的意义。尽管人脸识别不能说是其他面部感知模块的必备功能，但是，可以肯定的是，利用已知的身份信息，结合特定人的先验知识，可以提高表情分析、唇读和语音识别、手势识别乃至手写体识别的可靠性。而计算机对使用者身份确认的最直接的应用就是基于特定使用者的环境设置:如使用者的个性化工作环境，信息的共孚和隐私保护等等。
[0038]所述摄像设备除了可以采用面部关键特征定位及人脸2D形状检测技术进行人脸精确识别定位外，还可以采用以下图像处理方法进一步提供定位精度，如:
[0039]光线补偿:由于光线原因，所照的图像可能会存在光线不平衡的情况而造成色彩偏差，为了抵消这种整个图像中存在的色彩偏差，所述摄像设备可以将整个图像中的所有像素的亮度从高到低进行排列，取前5%的像素，然后线性放大，使这些像素的平均亮度达到255，实际上就是调整图片像素的RGB值。
[0040]图像灰度化:图像灰度化是将图像变成灰色，所述摄像设备可以采用以下步骤来实现图像的灰度化:彩色转换成灰度、灰度比例变换、灰度线性变换、灰度线性截断、灰度取反。
[0041]高斯平滑:在图像的采集过程中由于各种因素的影响，图像中往往会出现一些不规则的随机噪声，如数据在传输、存储时发生的数据丢失和损坏等，这些都会影响图像的质量，因此需要将图片进行平滑操作以此来消除噪声。但是如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边界轮廓、线条等变的模糊不清，为了既平滑掉噪声有尽量保持图像细节，所述摄像设备可以采用高斯平滑。
[0042]均衡直方图:使用该模块的目的是通过点运算使输入转换为在每一灰度级上都有相同的像素点数的输出图像。
[0043]图像对比度增强:为了将图像的特征一步一步显现出来，需要进行图像的对比度增强，它主要通过对图像的灰度值进行统计，对于小于Low则认为是有关的信息，则将它作为黑色处理，对于处于High以上的则认为是一些无关的信息，将它们去掉，而处于两者之间的，则进行对比度增强，将他们在总的灰度值里面的比例作为新的像素信息保存起来。
[0044]所述处理器140嵌入在所述外壳框架110内部，与所述显示设备120和所述摄像设备130分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接。所述处理器通过一外部接口与外部设备通信。所述外部接口设置于外壳框架110上，与处理器140相连。所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、ARM等。本实用新型所述的处理器包括但不限于上述列举的几种处理器。[0045]所述打分计数器150嵌入在所述外壳框架110内部，与所述处理器140相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分。
[0046]所述打印设备160嵌入在所述外壳框架110内部，与所述打分计数器相连，打印输出打分结果。所述打印设备打印输出的打分结果可以为优惠券，也可以为其他形式的纸质单据。进一步，所述打印设备160包括打印输出端口 161，所述打印输出端口 161设置于所述外壳框架110的正面。
[0047]本实用新型是一种利用摄像头捕捉玩家脸部影像实现与显示器内游戏内容互动的装置，还可以根据得分打印出相应的优惠券。本实用新型可以根据客户的不同需求更好显示设备中的游戏内容，并打印出相应不同的优惠券，满足不同客户的要求，是一种新型独特的促销手段，能够使玩家在娱乐健身的同时又可以得到商家提供的优惠券。
[0048]此外，本实用新型无需体感控制装置实现了人机互动游戏，解决了人们长时间基于体感控制装置玩游戏导致的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题，是一种非常好的娱乐健身装置，在实现娱乐使用者、达到商家宣传的目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
[0049]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0050]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于，所述基于人脸识别的互动游戏装置包括: 外壳框架； 显示设备，安装于所述外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素； 摄像设备，安装于所述外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像； 处理器，嵌入在所述外壳框架内部，与所述显示设备和所述摄像设备分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接； 打分计数器，嵌入在所述外壳框架内部，与所述处理器相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分； 打印设备，嵌入在所述外壳框架内部，与所述打分计数器相连，打印输出打分结果。
2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述外壳框架包括落地框架、挂接框架、吊接框架。
3.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述打印设备包括打印输出端口，所述打印输出端口设置于所述外壳框架的正面。
4.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述元素包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素。
5.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述打印设备打印输出的打分结果为优惠券。
6.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述显示设备包括IXD液晶显示器、或CRT显示器。
7.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、或ARM。
8.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述基于人脸识别的互动游戏装置还包括一与外部设备通信的外部接口 ；所述外部接口设置于所述外壳框架上，与所述处理器相连。
【文档编号】A63F13/21GK203663426SQ201320646732
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】高君, 袁吾惟 申请人:上海张江超艺多媒体系统有限公司, 上海超艺激光科技有限公司
【专利摘要】本实用新型提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，包括：外壳框架；显示设备，安装于外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素；摄像设备，安装于外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪脸部图像；处理器，嵌入在外壳框架内部，判断脸部图像与元素是否对接；打分计数器，嵌入在外壳框架内部，根据脸部图像与元素是否对接进行计数打分；打印设备，嵌入在外壳框架内部，打印输出打分结果。本实用新型解决了长时间基于体感控制装置玩游戏导致器官或关节过度疲劳的问题，在实现娱乐使用者、达到商家宣传目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
【专利说明】—种基于人脸识别的互动游戏装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于识别通信【技术领域】，涉及一种人机互动装置，特别是涉及一种基于人脸识别的互动游戏装置。
【背景技术】
[0002]随着计算机通信技术的快速发展，越来越多的电子设备为人们所应用，随着各种电子设备的不断更新换代，人机互动技术应运而生，触控技术就是人机互动技术的研究成果之一。无论是单点还是多点触控，在实作之后，许多研究发现，触控的人机界面由于通常是设计在屏幕之上，无论是否触发了设备的反应，触觉的感觉部分完全相同，除了难以判断是否完成了指令外，更有可能造成肌肉的伤害。因为在一般的界面中，指尖按压的瞬间感觉，已经足够让大脑判断，并将手指的速度减低到零。但是多点触控却没有办法这样做，因此手指很难施加压力的强度，久而久之累积之下，可能又成为新的文明病。由于现在多点触控的承载装置多是液晶屏幕，但是此类屏幕在强光下，可能会有看不清楚的情况，或是在不方便一直盯着屏幕看的地点使用，都会让触控屏幕比起传统界面，例如键盘，让使用者更为困窘。前述状况的解决之道自然是合理的触控回馈技术。随着触控回馈技术的发展及广泛应用，衍生出来了种类繁多的电子产品，游戏机就是其中之一。触控技术应用到游戏机中无疑为游戏玩家创造了很多乐趣，由此也带来了很多益处。比如通过人机互动技术实现的体感游戏等由于建有健身和娱乐的目的而备受人们的喜爱。
[0003]目前现有的人机互动技术实现的体感游戏通常是通过计算机和体感控制装置来实现或者是通过机顶盒、电视机以及体感控制装置来实现。体感控制装置如游戏手柄、触摸屏等，体感控制装置通 常会被用户单手或者双手握于手中，并进行操作。当人们长时间处于玩游戏状态中的时候，这种游戏形式的弊端就显现出来了，比如长时间游戏操作造成的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题；若是以游戏为工作的玩家，上述问题就会显现的尤为明显。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，用于解决现有技术中无需体感控制装置也可以实现人机互动游戏的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于人脸识别的互动游戏
>J-U ρ?α装直。
[0006]一种基于人脸识别的互动游戏装置，包括:外壳框架，显示设备，摄像设备，处理器，打分计数器，打印设备；所述显示设备安装于所述外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素；所述摄像设备安装于所述外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像；所述处理器嵌入在所述外壳框架内部，与所述显示设备和所述摄像设备分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接；所述打分计数器嵌入在所述外壳框架内部，与所述处理器相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分；所述打印设备嵌入在所述外壳框架内部，与所述打分计数器相连，打印输出打
分结果。
[0007]优选地，所述外壳框架包括落地框架、挂接框架、吊接框架。
[0008]优选地，所述打印设备包括打印输出端口，所述打印输出端口设置于所述外壳框架的正面。
[0009]优选地，所述元素包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素。
[0010]优选地，所述打印设备打印输出的打分结果为优惠券。
[0011]优选地,所述显示设备包括IXD液晶显示器、或CRT显示器。
[0012]优选地，所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、或ARM。
[0013]优选地，所述基于人脸识别的互动游戏装置还包括一与外部设备通信的外部接口 ；所述外部接口设置于所述外壳框架上，与所述处理器相连。
[0014]如上所述，本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置，具有以下有益效果:
[0015]本实用新型无需体感控制装置实现了人机互动游戏，解决了人们长时间基于体感控制装置玩游戏导致的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题，是一种非常好的娱乐健身装置，在实现娱乐使用者、达到商家宣传的目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置的结构框图。
[0017]图2为本实用新型所述的基于人脸识别的互动游戏装置的外部结构示意图。
[0018]元件标号说明
[0019]100互动游戏装置
[0020]110外壳框架
[0021]120显示设备
[0022]130摄像设备
[0023]140处理器
[0024]150打分计数器
[0025]160打印设备
[0026]161打印输出端口
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0028]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明。
[0030]实施例
[0031]本实施例提供一种基于人脸识别的互动游戏装置，如图1和2所示，所述基于人脸识别的互动游戏装置100包括:外壳框架110，显示设备120，摄像设备130，处理器140，打分计数器150，打印设备160。
[0032]所述外壳框架110是用来支撑安装互动游戏装置的各个部件的，主要起支撑组合的作用，使互动游戏装置为一个整机。进一步，所述外壳框架110可以为落地框架、挂接框架、或吊接框架。本实用新型所述的外壳框架110包括但不限于上述3中实现类型。
[0033]所述显示设备120安装于所述外壳框架110的正面上，显示连续动态掉落的元素。所述元素指的是游戏内容，该游戏内容包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素等。游戏内容可以多种多样，包括但不限于上述的几种实施方式。所述显示设备包括LCD液晶显示器、或CRT显示器。本实用新型所述的显示设备的种类包括但不限于上述两种类型显示器。
[0034]所述摄像设备130安装于所述外壳框架110的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像。人脸识别是机器视觉和模式识别领域最富有挑战性的课题之一，同时也具有较为广泛的应用意义。人脸识别技术是一个非常活跃的研究领域，它覆盖了数字图像处理、模式识别、计算机视觉、神经网络、心理学、生理学、数学等诸多学科的内容。现如今，人脸识别技术已经取得了一些可喜的成果。本实用新型所述的摄像设备实现的是对人脸进行识别与定位追踪，只需最基础的人脸识别技术就可以实现，因此不做过多叙述。
[0035]进一步,若有对人脸定位追踪的精确度进一步提闻的需求，所述摄像设备也可以采用面部关键特征定位及人脸2D形状检测技术。
[0036]面部关键特征定位是在人脸检测的基础上，试图检测人脸上的主要面部特征点的位置和眼睛、嘴巴等主要器官的形状。灰度积分投影曲线分析、模板匹配、可变形模板、Hough变换、Snake算子、基于Gabor小波变换的弹性图匹配技术、主动性状模型和主动外观模型是面部关键特征定位的常用方法。其中，可变形模板的主要思想是根据待检测人脸特征的先验的形状信息，定义一个参数描述的形状模型，该模型的参数反映了对应特征形状的可变部分，如位置、大小、角度等，它们最终通过模型与图像的边缘、峰、谷和灰度分布特性的动态地交互适应来得以修正。由于模板变形利用了特征区域的全局信息，因此可以较好地检测出相应的特征形状。也由于可变形模板要采用优化算法在参数空间内进行能量函数极小化，因此该算法主要存在两个缺点:一、对参数初值的依赖程度高，很容易陷入局部最小；二、计算时间长。为避免可变形模板存在的问题，所述摄像设备也可以采用一种由粗到细的检测算法:首先利用人脸器官构造的先验知识、面部图像灰度分布的峰谷和频率特性粗略检测出眼睛、鼻子、嘴、下巴的大致区域和一些关键的特征点；然后在此基础上，给出了较好的模板的初始参数，从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，所以眼睛的精确定位是识别的关键。基于区域增长的眼睛定位技术在人脸检测的基础上，充分利用了眼睛是面部区域内脸部中心的左上方和右上方的灰度谷区这一特性，精确快速地定位两个眼睛瞳孔中心位置。该技术采用了基于区域增长的搜索策略，在人脸定位算法给出的大致人脸框架中，估计鼻子的初始位置，然后定义两个初始搜索矩形，分别向左右两眼所处的大致位置生长。该技术根据人眼灰度明显低于面部灰度的特点，利用搜索矩形找到眼部的边缘，最后定位到瞳孔的中心。实验表明，基于区域增长的眼睛定位技术对于人脸大小、姿态和光照的变化，都有较强的适应能力，但在眼部阴影较重的情况下，会出现定位不准。佩戴黑框眼镜，也会影响本算法的定位结果。
[0037]人脸2D形状检测技术可基于视觉通道信息的面部感知系统实现，该面部感知系统包括人脸检测和跟踪、面部特征定位、面部识别、人脸归类(年龄、种族、性别等的判别)、表情识别、唇读等分系统。继人脸检测和跟追之后，面部特征定位通常是面部感知的一个必备环节，是后续工作的基础，具有重要的意义。尽管人脸识别不能说是其他面部感知模块的必备功能，但是，可以肯定的是，利用已知的身份信息，结合特定人的先验知识，可以提高表情分析、唇读和语音识别、手势识别乃至手写体识别的可靠性。而计算机对使用者身份确认的最直接的应用就是基于特定使用者的环境设置:如使用者的个性化工作环境，信息的共孚和隐私保护等等。
[0038]所述摄像设备除了可以采用面部关键特征定位及人脸2D形状检测技术进行人脸精确识别定位外，还可以采用以下图像处理方法进一步提供定位精度，如:
[0039]光线补偿:由于光线原因，所照的图像可能会存在光线不平衡的情况而造成色彩偏差，为了抵消这种整个图像中存在的色彩偏差，所述摄像设备可以将整个图像中的所有像素的亮度从高到低进行排列，取前5%的像素，然后线性放大，使这些像素的平均亮度达到255，实际上就是调整图片像素的RGB值。
[0040]图像灰度化:图像灰度化是将图像变成灰色，所述摄像设备可以采用以下步骤来实现图像的灰度化:彩色转换成灰度、灰度比例变换、灰度线性变换、灰度线性截断、灰度取反。
[0041]高斯平滑:在图像的采集过程中由于各种因素的影响，图像中往往会出现一些不规则的随机噪声，如数据在传输、存储时发生的数据丢失和损坏等，这些都会影响图像的质量，因此需要将图片进行平滑操作以此来消除噪声。但是如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边界轮廓、线条等变的模糊不清，为了既平滑掉噪声有尽量保持图像细节，所述摄像设备可以采用高斯平滑。
[0042]均衡直方图:使用该模块的目的是通过点运算使输入转换为在每一灰度级上都有相同的像素点数的输出图像。
[0043]图像对比度增强:为了将图像的特征一步一步显现出来，需要进行图像的对比度增强，它主要通过对图像的灰度值进行统计，对于小于Low则认为是有关的信息，则将它作为黑色处理，对于处于High以上的则认为是一些无关的信息，将它们去掉，而处于两者之间的，则进行对比度增强，将他们在总的灰度值里面的比例作为新的像素信息保存起来。
[0044]所述处理器140嵌入在所述外壳框架110内部，与所述显示设备120和所述摄像设备130分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接。所述处理器通过一外部接口与外部设备通信。所述外部接口设置于外壳框架110上，与处理器140相连。所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、ARM等。本实用新型所述的处理器包括但不限于上述列举的几种处理器。[0045]所述打分计数器150嵌入在所述外壳框架110内部，与所述处理器140相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分。
[0046]所述打印设备160嵌入在所述外壳框架110内部，与所述打分计数器相连，打印输出打分结果。所述打印设备打印输出的打分结果可以为优惠券，也可以为其他形式的纸质单据。进一步，所述打印设备160包括打印输出端口 161，所述打印输出端口 161设置于所述外壳框架110的正面。
[0047]本实用新型是一种利用摄像头捕捉玩家脸部影像实现与显示器内游戏内容互动的装置，还可以根据得分打印出相应的优惠券。本实用新型可以根据客户的不同需求更好显示设备中的游戏内容，并打印出相应不同的优惠券，满足不同客户的要求，是一种新型独特的促销手段，能够使玩家在娱乐健身的同时又可以得到商家提供的优惠券。
[0048]此外，本实用新型无需体感控制装置实现了人机互动游戏，解决了人们长时间基于体感控制装置玩游戏导致的手指、手腕、眼睛等器官或关节的过度疲劳、劳损等问题，是一种非常好的娱乐健身装置，在实现娱乐使用者、达到商家宣传的目的的同时，还起到了健身的作用，是现有任何基于体感控制的游戏装置都无法比拟的。
[0049]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0050]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于，所述基于人脸识别的互动游戏装置包括: 外壳框架； 显示设备，安装于所述外壳框架的正面上，显示连续动态掉落的元素； 摄像设备，安装于所述外壳框架的正面上，捕捉位于游戏装置正前方的玩家的脸部图像，并定位追踪所述脸部图像； 处理器，嵌入在所述外壳框架内部，与所述显示设备和所述摄像设备分别相连，判断所述脸部图像与所述元素是否对接； 打分计数器，嵌入在所述外壳框架内部，与所述处理器相连，根据所述脸部图像与所述元素是否对接进行计数打分； 打印设备，嵌入在所述外壳框架内部，与所述打分计数器相连，打印输出打分结果。
2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述外壳框架包括落地框架、挂接框架、吊接框架。
3.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述打印设备包括打印输出端口，所述打印输出端口设置于所述外壳框架的正面。
4.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述元素包括水果类元素、蔬菜类元素、容器类元素、球类类元素、工具类元素。
5.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述打印设备打印输出的打分结果为优惠券。
6.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述显示设备包括IXD液晶显示器、或CRT显示器。
7.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述处理器包括单片机、CPU、FPGA、或ARM。
8.根据权利要求1所述的基于人脸识别的互动游戏装置，其特征在于:所述基于人脸识别的互动游戏装置还包括一与外部设备通信的外部接口 ；所述外部接口设置于所述外壳框架上，与所述处理器相连。
【文档编号】A63F13/21GK203663426SQ201320646732
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】高君, 袁吾惟 申请人:上海张江超艺多媒体系统有限公司, 上海超艺激光科技有限公司
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