一种基于AR和AI技术的跑酷运动游戏提供系统

技术领域

本发明属于体育用具技术领域，具体涉及一种基于AR和AI技术的跑酷运动游戏提供系统。

背景技术

跑酷是时下风靡全球的时尚极限运动，以日常生活的环境为运动场所，依靠自身的体能，快速、有效和可靠地驾驭任何已知与未知环境的运动艺术。跑酷不仅可以强健体质，还可使得自身越发敏捷，反应能力更加迅速。一个专业的跑酷训练者可以正确地控制危险，并把它减到最小，在陷入火灾、地震、遭遇袭击、车祸或紧急突发事件等危险中时，他的脱险几率将比普通人高出20倍以上。

在现实生活中，跑酷爱好者只能根据现实环境和自己的判断作出适应性的动作，如此，危险性较高，容易受到行驶的车辆或行人等影响，这对于初学者而言，安全训练并提升个人技能有一定难度。

目前，虽然也有一些现有技术采用室内跑酷运动游戏模拟系统来解决跑酷运动训练的安全性问题，但是由于在跑酷运动游戏中的跑酷运动赛道是静态布置的，会导致跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，使跑酷爱好者的游戏体验大幅度下降，因此如何维持室内跑酷运动游戏的趣味性和可玩性，确保用户游戏体验，是本领域技术人员亟需研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于AR和AI技术的跑酷运动游戏提供系统，用以解决现有室内跑酷运动游戏模拟系统所存在因跑酷运动赛道是静态布置而导致跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，进而使跑酷爱好者的游戏体验大幅度下降的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种基于AR和AI技术的跑酷运动游戏提供系统，包括有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用；

所述跑酷运动赛道包括有沿跑酷运动方向依次布置的当前赛段、第一未跑赛段和第二未跑赛段，其中，所述当前赛段是指所述跑酷运动员当前所处的赛段，所述当前赛段和所述第一未跑赛段上分别已布置有若干跑酷赛道用组件；

所述AR眼镜，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于实时采集所述跑酷运动员的三维眼前实景影像，并将所述三维眼前实景影像实时传送至所述游戏AI处理服务器，以及还用于实时接收并向所述跑酷运动员实时展示来自所述游戏AI处理服务器的三维眼前现实增强影像；

所述摄像头，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于采集所述当前赛段的三维场景影像，并将所述三维场景影像传送至所述游戏AI处理服务器，以及还用于实时采集所述跑酷运动员在所述当前赛段的运动影像，并将所述运动影像实时传送至所述游戏AI处理服务器；

所述游戏AI处理服务器，通信连接所述组件布置机构，用于根据所述三维场景影像建立三维场景地图，并根据与所述当前赛段对应的且预先确定的游戏配置参数，将需要的且预先定制的至少一个游戏三维虚拟模型渲染到所述三维场景地图中，得到新三维场景地图，以及还用于根据所述新三维场景地图和所述三维眼前实景影像，从所述至少一个游戏三维虚拟模型中实时确定出会位于所述跑酷运动员眼前的游戏三维虚拟模型以及该游戏三维虚拟模型在所述三维眼前实景影像的采集视角下的虚拟影像，然后将该虚拟影像实时渲染到所述三维眼前实景影像中，得到所述三维眼前现实增强影像，最后将所述三维眼前现实增强影像实时传送至所述AR眼镜，以及还用于根据所述运动影像，实时确定所述跑酷运动员在所述新三维场景地图中的运动轨迹，然后根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，再然后将与所述当前赛段对应的且预先确定的游戏配置参数作为输入项数据，以及将所述跑酷运动员在所述当前赛段的最终运动得分作为输出项数据，导入基于BP神经网络的且已完成预训练的运动得分预测模型进行模型再训练，得到运动得分预测新模型，再然后将与所述第一未跑赛段对应的且预先确定的游戏配置参数作为新的输入项数据导入所述运动得分预测新模型，输出得到所述跑酷运动员在所述第一未跑赛段的第一预测最终运动得分，以及将随机生成的多份游戏配置参数分别作为新的输入项数据导入所述运动得分预测新模型，输出得到所述跑酷运动员在所述第二未跑赛段的且与所述多份游戏配置参数一一对应的多个第二预测最终运动得分，最后从所述多份游戏配置参数中选定与所述第二未跑赛段对应的目标游戏配置参数，并将所述目标游戏配置参数传送至所述组件布置机构，其中，所述目标游戏配置参数的第二预测最终运动得分到所述最终运动得分与所述第一预测最终运动得分的中间值最近，并分别不同于与所述当前赛段对应的且预先确定的游戏配置参数和与所述第一未跑赛段对应的且预先确定的游戏配置参数；

所述组件布置机构，用于根据所述目标游戏配置参数为所述第二未跑赛段布置所述跑酷赛道用组件。

基于上述发明内容，提供了一种基于现实增强技术以及人工智能技术来动态布置跑酷运动赛道的跑酷运动游戏提供方案，即包括有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用，并通过它们的功能限定，不但可以增加跑酷运动游戏的趣味性和可玩性，还可以根据当前近期赛段得分结果来动态布置游戏难度相近的且游戏内容又有较大差异的未跑赛段，进而可避免跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，确保用户游戏体验，便于实际应用和推广。

在一个可能的设计中，所述跑酷运动赛道采用环形赛道。

在一个可能的设计中，所述当前赛段、所述第一未跑赛段和所述第二未跑赛段均分所述环形赛道。

在一个可能的设计中，所述组件布置机构包括有布置在所述环形赛道的正上方的吊轨和机器人手臂；

所述机器人手臂，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于在所述吊轨上环向移动，并在移动至所述第二未跑赛段的正上方时，根据所述目标游戏配置参数，移除不需要的所述跑酷赛道用组件、放置需要的所述跑酷赛道用组件和/或调整已布置的所述跑酷赛道用组件到所需位置。

在一个可能的设计中，还包括有投影机和投影幕布，其中，所述投影幕布竖立在所述跑酷运动赛道的左右两侧；

所述投影机，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于将跑酷运动游戏的背景影像投影到所述投影幕布上。

在一个可能的设计中，所述跑酷赛道用组件包括有城墙组件、金字塔组件和/或障碍物组件。

在一个可能的设计中，所述游戏三维虚拟模型包含有用于扣分的危险物体三维虚拟模型和/或用于送分的奖励物品三维虚拟模型。

在一个可能的设计中，当所述游戏三维虚拟模型包含有危险物体三维虚拟模型时，根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，包括：

当所述运动轨迹与在所述至少一个游戏三维虚拟模型中的某个危险物体三维虚拟模型重合时，使所述跑酷运动员的当前运动得分值减去与所述某个危险物体三维虚拟模型对应的预设惩罚分值。

在一个可能的设计中，当所述游戏三维虚拟模型包含有奖励物品三维虚拟模型时，根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，包括：

当所述运动轨迹与在所述至少一个游戏三维虚拟模型中的某个奖励物品三维虚拟模型重合时，使所述跑酷运动员的当前运动得分值加上与所述某个奖励物品三维虚拟模型对应的预设奖励分值。

在一个可能的设计中，所述游戏配置参数包含有游戏难度等级、游戏三维虚拟模型的出现频率和/或跑酷赛道用组件的布置数量及布置密度。

上述方案的有益效果：

(1)本发明创造性提供了一种基于现实增强技术以及人工智能技术来动态布置跑酷运动赛道的跑酷运动游戏提供方案，即包括有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用，并通过它们的功能限定，不但可以增加跑酷运动游戏的趣味性和可玩性，还可以根据当前近期赛段得分结果来动态布置游戏难度相近的且游戏内容又有较大差异的未跑赛段，进而可避免跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，确保用户游戏体验；

(2)在一个赛段跑完并进入下一个塞段后，可以重新确定已跑完赛段的目标游戏配置参数，并重新布置该已跑完赛段，使所述跑酷运动赛道可以在理论上无限延伸，并节约赛道所需空间；

(3)通过前述投影机和投影幕布的配置，可以进一步增强游戏沉浸感，确保用户游戏体验，便于实际应用和推广。

附图说明

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他的附图。

图1为本申请实施例提供的跑酷运动游戏提供系统的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的跑酷运动赛道及组件布置机构的位置关系示意图。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；又例如，A、B和/或C，可以表示存在A、B和C中的任意一种或他们的任意组合；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例：

如图1～2所示，本实施例第一方面提供的且基于AR和AI技术的跑酷运动游戏提供系统，包括但不限于有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用。

所述跑酷运动赛道包括但不限于有沿跑酷运动方向依次布置的当前赛段10、第一未跑赛段11和第二未跑赛段12，其中，所述当前赛段10是指所述跑酷运动员当前所处的赛段，所述当前赛段10和所述第一未跑赛段11上分别已布置有若干跑酷赛道用组件。所述跑酷运动赛道用于为所述跑酷运动员提供跑酷运动场所，以便所述跑酷运动员可以在通过时做出各种跑酷动作，并得到游戏得分。所述跑酷赛道用组件用于作为跑酷运动实体用具，以便配合所述跑酷运动员做出诸如基本落地、单脚跳远或反弹跳等跑酷动作；具体的，所述跑酷赛道用组件包括但不限于有城墙组件101、金字塔组件102和/或障碍物组件等，其中，所述城墙组件101可以但不限于由曲面墙、限位台、承接台和/或空心墙等常规组成，所述金字塔组件102可以但不限于由塔尖和/或梯形台等常规组成，所述障碍物组件可以但不限于由三角台、凹形台、平衡木、承接台、台组、三角墩和/或连接柱等常规组成。

所述AR眼镜，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于实时采集所述跑酷运动员的三维眼前实景影像，并将所述三维眼前实景影像实时传送至所述游戏AI处理服务器，以及还用于实时接收并向所述跑酷运动员实时展示来自所述游戏AI处理服务器的三维眼前现实增强影像。所述AR眼镜为一种基于增强现实(Augmented Reality，AR)技术的且可将虚拟信息与真实世界巧妙融合的眼镜产品，其作为用户终端设备，可采用现有AR眼镜产品实现。所述三维眼前实际影像即是指被所述跑酷运动员看到的实景影像，例如跑酷赛道用组件等的影像，可以具体基于布置在所述AR眼镜上的双目相机采集得到这些实景影像。

所述摄像头，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于采集所述当前赛段10的三维场景影像，并将所述三维场景影像传送至所述游戏AI处理服务器，以及还用于实时采集所述跑酷运动员在所述当前赛段10的运动影像，并将所述运动影像实时传送至所述游戏AI处理服务器。所述摄像头用于作为现场影像采集设备，可以但不限于具体基于双目相机采集得到所述三维场景影像以及所述运动影像。此外，所述摄像头可以布置有多个并分别位于所述当前赛段的上方。

所述游戏AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理服务器，通信连接所述组件布置机构，其作为所述跑酷运动游戏提供系统的核心组件，主要有如下(A)～(C)三点用途。

(A)根据所述三维场景影像建立三维场景地图，并根据与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数，将需要的且预先定制的至少一个游戏三维虚拟模型渲染到所述三维场景地图中，得到新三维场景地图。由于所述三维场景影像包含有三维信息，因此可以基于常规建模技术得到所述三维场景地图。所述游戏配置参数具体包含但不限于有游戏难度等级、游戏三维虚拟模型的出现频率和/或跑酷赛道用组件的布置数量及布置密度等。此外，所述游戏三维虚拟模型用于增加游戏趣味性，其具体渲染方式可基于现有模型渲染技术常规推导得到；具体的，所述游戏三维虚拟模型包含但不限于有用于扣分的危险物体三维虚拟模型和/或用于送分的奖励物品三维虚拟模型等，其中，所述危险物体三维虚拟模型可以举例为汽车虚拟模型等形式，所述奖励物品三维虚拟模型可以举例为钱币虚拟模型等形式。

(B)根据所述新三维场景地图和所述三维眼前实景影像，从所述至少一个游戏三维虚拟模型中实时确定出会位于所述跑酷运动员眼前的游戏三维虚拟模型以及该游戏三维虚拟模型在所述三维眼前实景影像的采集视角下的虚拟影像，然后将该虚拟影像实时渲染到所述三维眼前实景影像中，得到所述三维眼前现实增强影像，最后将所述三维眼前现实增强影像实时传送至所述AR眼镜。由于所述三维眼前实景影像是在一定视角下采集得到的，因此可以基于常规几何理论，根据所述新三维场景地图和所述三维眼前实景影像，逆向得到所述三维眼前实景影像的采集视点位置及采集视角，进而可以基于该采集视点位置及采集视角确定在所述新三维场景地图中会位于所述跑酷运动员眼前的游戏三维虚拟模型及其虚拟影像。

(C)根据所述运动影像，实时确定所述跑酷运动员在所述新三维场景地图中的运动轨迹，然后根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，再然后将与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数作为输入项数据，以及将所述跑酷运动员在所述当前赛段10的最终运动得分作为输出项数据，导入基于BP神经网络的且已完成预训练的运动得分预测模型进行模型再训练，得到运动得分预测新模型，再然后将与所述第一未跑赛段11对应的且预先确定的游戏配置参数作为新的输入项数据导入所述运动得分预测新模型，输出得到所述跑酷运动员在所述第一未跑赛段11的第一预测最终运动得分，以及将随机生成的多份游戏配置参数分别作为新的输入项数据导入所述运动得分预测新模型，输出得到所述跑酷运动员在所述第二未跑赛段12的且与所述多份游戏配置参数一一对应的多个第二预测最终运动得分，最后从所述多份游戏配置参数中选定与所述第二未跑赛段12对应的目标游戏配置参数，并将所述目标游戏配置参数传送至所述组件布置机构，其中，所述目标游戏配置参数的第二预测最终运动得分到所述最终运动得分与所述第一预测最终运动得分的中间值最近，并分别不同于与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数以及与所述第一未跑赛段11对应的且预先确定的游戏配置参数。

前述运动轨迹的具体确定方式可以基于常规的视频追踪技术实现。具体的，当所述游戏三维虚拟模型包含有危险物体三维虚拟模型时，根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，包括但不限于：当所述运动轨迹与在所述至少一个游戏三维虚拟模型中的某个危险物体三维虚拟模型重合时，使所述跑酷运动员的当前运动得分值减去与所述某个危险物体三维虚拟模型对应的预设惩罚分值。而当所述游戏三维虚拟模型包含有奖励物品三维虚拟模型时，根据所述运动轨迹与所述至少一个游戏三维虚拟模型的重合结果，实时确定所述跑酷运动员的运动得分，包括但不限于：当所述运动轨迹与在所述至少一个游戏三维虚拟模型中的某个奖励物品三维虚拟模型重合时，使所述跑酷运动员的当前运动得分值加上与所述某个奖励物品三维虚拟模型对应的预设奖励分值。所述BP神经网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一，并能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，因此可以常规训练得到并在线更新所述运动得分预测模型。由于所述目标游戏配置参数的第二预测最终运动得分到所述最终运动得分与所述第一预测最终运动得分的中间值最近，可以确保在所述第二未跑赛段12的游戏难度与近期游戏难度相近，不会忽然增加，也不会忽然降低，同时由于所述目标游戏配置参数不同于与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数和与所述第一未跑赛段11对应的且预先确定的游戏配置参数，可以确保在所述第二未跑赛段12的游戏内容与近期游戏内容有较大差距，进而不会导致跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性。此外，当满足前述条件(即第二预测最终运动得分到所述最终运动得分与所述第一预测最终运动得分的中间值最近，并分别不同于与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数以及与所述第一未跑赛段11对应的且预先确定的游戏配置参数)的目标游戏配置参数有多个时，可选择与所述当前赛段10对应的且预先确定的游戏配置参数和与所述第一未跑赛段11对应的且预先确定的游戏配置参数具有最大差异的某个目标游戏配置参数作为最终的目标游戏配置参数，以便使游戏耐玩性最大化。

所述组件布置机构，用于根据所述目标游戏配置参数为所述第二未跑赛段(12)布置所述跑酷赛道用组件。所述组件布置机构可以采用常规的货物搬运机器人实现。

由此基于前述的跑酷运动游戏提供系统，提供了一种基于现实增强技术以及人工智能技术来动态布置跑酷运动赛道的跑酷运动游戏提供方案，即包括有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用，并通过它们的功能限定，不但可以增加跑酷运动游戏的趣味性和可玩性，还可以根据当前近期赛段得分结果来动态布置游戏难度相近的且游戏内容又有较大差异的未跑赛段，进而可避免跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，确保用户游戏体验，便于实际应用和推广。

优选的，所述跑酷运动赛道采用环形赛道。如图2所示，如此在一个赛段跑完并进入下一个塞段后，可以重新确定已跑完赛段的目标游戏配置参数，并重新布置该已跑完赛段，使所述跑酷运动赛道可以在理论上无限延伸，并节约赛道所需空间。具体的，所述当前赛段10、所述第一未跑赛段11和所述第二未跑赛段12均分所述环形赛道。以及具体的，所述组件布置机构包括但不限于有布置在所述环形赛道的正上方的吊轨51和机器人手臂52；所述机器人手臂52，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于在所述吊轨51上环向移动，并在移动至所述第二未跑赛段12的正上方时，根据所述目标游戏配置参数，移除不需要的所述跑酷赛道用组件、放置需要的所述跑酷赛道用组件和/或调整已布置的所述跑酷赛道用组件到所需位置。

优选的，还包括有投影机和投影幕布7，其中，所述投影幕布7竖立在所述跑酷运动赛道的左右两侧；所述投影机，通信连接所述游戏AI处理服务器，用于将跑酷运动游戏的背景影像投影到所述投影幕布7上。如此通过前述投影机和投影幕布7的配置，可以进一步增强游戏沉浸感，确保用户游戏体验。

综上，采用本实施例所提供的跑酷运动游戏提供系统，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种基于现实增强技术以及人工智能技术来动态布置跑酷运动赛道的跑酷运动游戏提供方案，即包括有跑酷运动赛道、AR眼镜、摄像头、游戏AI处理服务器和组件布置机构，其中，所述AR眼镜用于供跑酷运动员佩戴使用，并通过它们的功能限定，不但可以增加跑酷运动游戏的趣味性和可玩性，还可以根据当前近期赛段得分结果来动态布置游戏难度相近的且游戏内容又有较大差异的未跑赛段，进而可避免跑酷运动游戏在被游玩一段时间后快速失去趣味性和可玩性，确保用户游戏体验；

(2)在一个赛段跑完并进入下一个塞段后，可以重新确定已跑完赛段的目标游戏配置参数，并重新布置该已跑完赛段，使所述跑酷运动赛道可以在理论上无限延伸，并节约赛道所需空间；

(3)通过前述投影机和投影幕布的配置，可以进一步增强游戏沉浸感，确保用户游戏体验，便于实际应用和推广。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。