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1、毕业设计（论文）说明书学 院 软件学院 专 业 软件工程 年 级 2007 级 姓 名 指导教师 2011年 5月 16日毕业设计（论文）任务书题目：基于视频的互动游戏平台研发学生姓名 学院名称 软件学院 专 业 软件工程 学 号 指导教师 职 称 副教授 一、原始依据 工作基础 基于视频的运动捕获的相关技术，在二维上本实验室有较为成熟的研究，可以做到实时的二维运动跟踪，并已经有较为完整的应用范例，能给要开发的游戏系统提供所需要的实时运动信息。游戏开发需要Windows程序设计、图形学、三维游戏引擎的相关知识可以使开发更顺利的进行。 研究条件开发平台：Windows开发工具：Microsoft
2、 Visual C+ 2010 Express 应用环境基于视频的人体运动分析可广泛应用于智能监控、体育运动分析、动画生成、人机交互、视频会议、医疗诊断、虚拟现实等方面，具有广阔的研究和应用前景。使用体感技术作为输入手段的游戏是新型电子游戏研究的热门方向，已经并将继续有研究人员投身于体感游戏制作和游戏设计之中。 工作目的为本实验室已有的基于视频的动作捕获系统提供测试和应用平台，应用现有算法基础和开源游戏引擎开发出开发出一套具备良好用户界面的、较完整的应用软件平台。同时对体感游戏的设计思路进行深入研究。二、参考文献1 Shakhnarovich G,Viola P, Darrell T，Fast
3、 pose estimation with parameter-sensitive hashing C，NINTH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER VISION, VOLS I AND II, PROCEEDINGS，2003， 750757.2 C.J.Taylor. Reconstruction of articulated objects form point correspondences in a single uncalibrated imageC.CVIU,80: 346-363, 2000.3 朱强，庄越挺， 潘云鹤, 基于紧
4、身衣的人体动画研究J，软件学报。2002, 13(4): 601607.4 Barron.C, Kakadiaris.IA, . Estimating anthropometry and pose from a single image J. Computer Vision And Image Understanding, 2001，81（3）：2692845 沈军行, 孙守迁, 基于shape from silhouette方法的虚拟人体构造J，中国图形图像学报：A辑，2002，7（10）：108910936 庄越挺，刘小明，潘云鹤，一种基于视频的人体动画骨架提取技术J，计算机研究与发展，2
5、000, 37(4): 498506三、设计（研究）内容和要求1设计内容本课题计划应用现有基于视频的动作捕捉算法基础和开源游戏引擎开发出开发出一套具备良好用户界面的、较完整的应用软件平台。2设计目标及要求完成以下的工作内容：l 熟悉Windows平台下的C+程序开发l 查阅资料，了解视频处理和运动捕获的算法l 实现基于Ogre的游戏系统l 实现已有运动捕捉算法与游戏系统的整合l 完成基于体感输入的游戏系统开发，进行简单系统测试l 完成15k-20k字的毕业设计论文 指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称基于视频的互动游戏平台研发学
6、院名称软件学院专业名称软件工程学生姓名指导教师一、课题的来源及意义当今世界，电子游戏已经在方方面面影响了人们的生活方式和思考方式。电子游戏产业也以其高额的利润成为热门产业。目前，大部分的电子游戏一般使用一些特定的设备来完成对游戏的控制，例如游戏杆、鼠标、键盘等，无疑这些控制器可以完成控制任务，但是缺陷是明显的：它们强制改变了人体的默认动作，尤其当玩家进行运动类游戏时，游戏的动作和实际从事这些运动的动作完全不同，这大大的破坏了游戏的真实感。玩家对真实感的需求导致了体感技术的出现和发展。体感技术，也可以称之为动作感应控制技术，即由计算机通过某些特殊方式对用户的动作进行识别、解析，并按照预定方式，计
7、算机对相应动作做出反馈。由于体感技术直接使用身体动作作为游戏输入，因此它的真实感远高于普通输入方式，在运动游戏、格斗游戏、舞蹈游戏等与现实密切相关的游戏类型中表现的尤为明显。除了高沉浸式的游戏体验以外，体感游戏还一改电子游戏危害身体健康的的缺点，它实现了在游戏中运动，给人们带来了一种更健康的娱乐方式和更快乐的运动方式。体感游戏的诸多优势，使它一直以来受到各大游戏厂商的特别关注，从跳舞毯、Wii到近期发布的Kinect以及基于这些平台而开发出来的众多游戏都证明了体感技术和体感游戏的广阔前景和其作为未来游戏发展方向的重要价值。本课题以通过视频的动作捕获技术为基础，结合开源游戏引擎实现一个通过肢体动
8、作直接控制的三维互动游戏，本课题对动作捕捉技术和相关游戏平台的研究对于游戏技术未来的发展和游戏设计思路的开阔都具有非常积极的意义。二、国内外发展状况由于体感游戏对于硬件的高依赖性，大部分体感游戏都必须在某一特定的运动捕获系统上运行，运动捕获系统主要的应用方式：一种是基于遥感器的运动捕获，另一种是基于视频的运动捕获。基于遥感器的动作捕获使用可手持的传感器来获得肢体的运动数据，任天堂的Family Computer（即国内俗称的红白机的主机）上的光电枪可谓是体感控制观念最原始的体现，而此类应用最典型的同样是任天堂公司的产品：Wiimote （即Wii主机的遥控器），Wiimote使用一块ADXL3
9、30 MEMS(微机电系统)三轴加速度传感芯片。在X/Y/Z三个轴向上感知3G的加速度，采用模拟的方式输出结果，从而得到玩家手臂的运动数据。其他类似产品的原因也大致相同，这里不再赘述。跳舞毯同样是通过传感器来获得运动数据，只不过和Wiimote不同的是它的传感器位置固定。但在数据输入方式本质上并无特殊之处。由于以拥有可手持的传感器，此类平台上的游戏以射击、器械运动（如棒球，网球等）最有特色，著名作品包括：Barker Bills Trick Shooting、Wii Sports等等。另一种动作捕获的应用方式为基于视频的动作捕获，它没有传感器，玩家直接在摄像头前作出动作，系统即可识别。代表系统
10、有SCE公司EYETOY和微软公司的Kinect，EYETOY的原理是：摄像头以固定的速率采集图像，当场景内无变化时，前后两幅图像内容一致，当有物体运动时则产生差异，因此通过简单的对相邻两帧图像相减，得到画面中不同的部分，即可以感知是否有运动物体及运动物体的一些属性，比如大小，位置和颜色等。而Kinect则更为高级，它使用激光散斑（laser speckle）来获得摄像头面前玩家的三维动作信息，在2米范围内其精度可以到达1厘米。基于视频的动作捕获可以获得全身的运动数据，使得游戏的设计思路开阔了不少，除了已有的射击、运动、舞蹈游戏之外，格斗游戏，绘画和非器械游戏也可以通过体感来控制，著名作品包括
11、：The Fight、Brunswick、Kinect Adventures、Kinect Zoo等等。本实验的输入是基于视频的，故而我们选择了最为经典的体感游戏类型舞蹈类游戏来作为研究对象，从跳舞毯开始舞蹈类游戏一直是体感游戏最具代表的类型，它能非常好的体现出基于视频的动作捕获技术的特点和优势，同时舞蹈类游戏在电子游戏发展史一直占有重要位置，我们可以从前人的努力中获得大量经验。三、本课题的研究目标本课题计划应用现有基于视频的动作捕捉算法基础和开源游戏引擎开发出一套具备良好用户界面的、较完整的应用软件平台。四、本课题的研究内容 掌握Windows平台下的C+图形程序开发的开发流程和技术，掌握游
12、戏引擎的使用方法，熟悉视频处理和运动捕获的算法，并将其较好的整合到游戏系统之中，最后实现以视频作为输入以Ogre作为核心的游戏系统，得到一个较为完整的技术展示平台和一个具有可玩性的游戏。六、研究手段 Microsoft Visual C+ 2010 Express，OGRE，OpenCV七、进度安排2010年12月20日-2011年3月 10 日 查阅资料，完成任务书 ，完成开题报告2011年 3月11日2011年3月 12日 开题报告会2011年 3月 13日2011年4月24日 确定软件设计并完成设计的主要功能2011年 4月25日2011年4月30日 毕业设计中期报告会2011年 5月1
13、日2011年5月22日 对程序进行调整和完善2011年 5月23日2011年6月22日 完成论文及答辩八、实验方案的可行性分析本试验室已经完成了从视频中实时提取二维动作数据的全部算法攻关工作，并采用Matlab和openCV分别进行了算法的实验，实验结果表明算法有效。，可以做到实时的二维运动跟踪，并已经有较为完整的应用范例，能给要开发的游戏系统提供所需要的实时运动信息。实验室前期项目中曾经完成了三维游戏引擎的研发工作，对三维游戏的基本框架非常熟悉。可以做为本次毕设的工作基础。九、已具备的实验条件 基于视频的运动捕获的相关技术，在二维上本实验室有较为成熟的研究，可以做到实时的二维运动跟踪，并已经
14、有较为完整的应用范例，能给要开发的游戏系统提供所需要的实时运动信息。十、主要参考文献1 Shakhnarovich G,Viola P, Darrell T，Fast pose estimation with parameter-sensitive hashing C，NINTH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER VISION, VOLS I AND II, PROCEEDINGS，2003， 750757.2 C.J.Taylor. Reconstruction of articulated objects form point correspondences in a single uncalibrated imageC.CVIU,80: 346-363, 2000.3 朱强，庄越挺， 潘云鹤, 基于紧身衣的人体动画研究J，软件学报。2002, 13(4): 601607.4 Barron.C, Kakadiaris.IA, . Estimating anthropometry and pose from a single image J. Computer Vision And Image Understanding, 2001，81（3）：2692845 沈
