JP2005300971A - System and method for supporting operation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザが操作を行う対象物にガイド情報を表示させて操作を支援する操作支援システム及び操作支援方法に関し、特に、ユーザが複雑な機械や楽器などを操作・学習する際に、その都度、ガイド情報を表示させて操作・学習を支援する操作支援システム及び操作支援方法に関する。 The present invention relates to an operation support system and an operation support method for supporting operation by displaying guide information on an object to be operated by a user, particularly when the user operates / learns a complicated machine or musical instrument. The present invention relates to an operation support system and an operation support method for supporting operation and learning by displaying guide information each time.
従来、博物館や美術館などにおいて、床上に行き先案内の矢印などを投影して顧客に最適な観覧経路を指示する顧客案内システムが利用されている。また、行き先情報を記録した無線ICカードを顧客に所持させることによりコンピュータがその無線ICカードの情報を読み取り、プロジェクタが行き先に応じて進むべき方向を矢印などによって顧客の足元に投影して道案内を行う案内システムも実用化されている。例えば、大きな病院などにおいて、外来患者が内科の行き先案内を示す無線ICカードを所持して病院内を歩くと、内科への道順をその外来患者の足元に投影するので、患者は迷うことなく目的の内科窓口へ辿り着くことができる。さらには、ハンディなプロジェクタを目標物に照らすとカメラがその場所を認識し、プロジェクタがその場所で行うべき操作内容(例えば、照らされた場所のコンセントにどの電子機器を差し込むかを示す操作内容)を表示する技術も報告されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a museum or an art museum, a customer guidance system for projecting a destination guidance arrow or the like on a floor and instructing an optimal viewing route to a customer is used. In addition, when a customer has a wireless IC card that records destination information, the computer reads the information of the wireless IC card, and the projector projects directions to the customer's feet using arrows or the like to guide directions. Guidance systems that perform this are also in practical use. For example, in a large hospital, when an outpatient walks around the hospital with a wireless IC card indicating internal medicine destination guidance, the route to the internal medicine is projected on the feet of the outpatient, so that the patient is not lost. You can get to the internal medicine window. Furthermore, when a handy projector is illuminated against a target, the camera recognizes the location, and the operation that the projector should perform at that location (for example, the operation that indicates which electronic device is to be plugged into the outlet of the illuminated location) A technique for displaying is also reported.
また、近年は家電製品が多機能なものになっているので、家電製品本体やリモコン上の操作すべきボタン類は非常に多数になっている。したがって、ボタン自身が発光・点滅するようになっていて、次に操作すべきボタンを発光させたり点滅させたりすることによってユーザの操作を支援するような家電製品も広く市販されている。さらに、演奏内容に合わせて次に操作する鍵盤が光るように構成された電子ピアノや電子オルガンなどの技術も報告されている(例えば、特許文献1参照)。また、次に叩くべき鍵盤を示すだけでなく、音符の長さや音の強弱に関する情報などを提示できるような電子楽器の技術も報告されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、床上に矢印を投影して道案内を行う案内システムは、あらかじめ設定されたパターンに沿って所定の道案内を行うだけの単純なシステムであるので、複雑な機械や楽器などの操作・学習を支援する技術に展開することはできない。当然のことながら、無線ICカードを用いで道案内を行うシステムにおいても顧客の所望する複雑な操作を支援する技術に応用することはできない。つまり、無線ICカードを用いで道案内を行うシステムでは、ユーザにボタン等の操作をさせたい場合に、それをわかりやすく表現する手段がないので、矢印の投影という限られた情報しか提示することができない。また、ボタンを発光・点滅させて操作を支援する家電製品においても、ボタン類自体に発光・点滅する仕組みが組み込まれていなければ、そのボタン類を発光・点滅させることはできない。しかも、このようなボタンの発光・点滅の方法では、光の色を変えたり点灯・点滅する時間間隔を変える程度の情報しかユーザに提示することができない。また、特許文献1や特許文献2に提示された電子楽器については、予め表示すべきパターンを複数用意しておいて、それを機械的に切り替えて情報を提示するという方法になっているため、極めて限定された情報しか提示することができない。同様にして、プロジェクタを目標物に照らしてその場所で行うべき操作内容を表示させる技術においても、コンセントに差し込む電子機器の種類を提示する程度の単純な情報しかユーザに提示することができない。
However, the guidance system that guides the road by projecting an arrow on the floor is a simple system that only performs a predetermined road guidance according to a preset pattern, so it can operate and learn complicated machines and instruments. It cannot be developed to technology that supports Naturally, even a system that provides route guidance using a wireless IC card cannot be applied to a technology that supports a complicated operation desired by a customer. In other words, in a system that provides route guidance using a wireless IC card, when there is no means to express the user in an easy-to-understand manner when the user wants to operate a button or the like, only limited information such as projection of an arrow is presented. I can't. In addition, even in home appliances that support operations by emitting and blinking buttons, the buttons cannot be emitted and blinked unless a mechanism for emitting and blinking is incorporated in the buttons themselves. Moreover, in such a method of light emission / flashing of the button, only information to the extent that the light color is changed or the time interval of lighting / flashing is changed can be presented to the user. In addition, for the electronic musical instruments presented in Patent Document 1 and
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ユーザが複雑な装置や楽器などを操作したり学習したりする際に、その操作を支援するガイド情報をプロジェクタから投影することのできるような操作支援システム及び操作支援方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when a user operates or learns a complicated device or musical instrument, the guide information that supports the operation is projected from the projector. It is an object of the present invention to provide an operation support system and an operation support method that can be used.
本発明は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、ユーザが操作手段を用いて行う操作手順を支援するための操作支援システムであって、操作手段を含む近傍の領域を撮像する撮像手段と、その撮像手段によって撮像された画像情報からユーザの操作すべき操作手段の位置を検出し、検出された操作手段の位置に所与の情報を投影する投影手段とを備えることを特徴とする。 The present invention has been developed to achieve the above-described object, and is an operation support system for supporting an operation procedure performed by a user using an operation means, and images a nearby region including the operation means. Imaging means for detecting the position of the operating means to be operated by the user from the image information captured by the imaging means, and projecting means for projecting the given information to the detected position of the operating means. Features.
本発明の操作支援システムによれば、撮像手段が、ユーザの操作する操作手段を含む近傍の領域をあらかじめ撮像すると、投影手段が、撮像手段によって撮像された画像情報からユーザの操作すべき操作手段(例えば、ピアノの鍵盤)の位置を検出してその位置に所与の情報を投影するので、ユーザは、所与の情報が投影された位置に従って操作手段(ピアノの鍵盤)を操作することができる。これによって、ユーザに対して正確な操作手順を示す情報を提供して操作の支援を行うことができる。 According to the operation support system of the present invention, when the imaging unit pre-captures a nearby region including the operation unit operated by the user, the projection unit operates the operation unit to be operated by the user from the image information captured by the imaging unit. Since the position of (for example, a piano keyboard) is detected and given information is projected onto the position, the user can operate the operating means (piano keyboard) according to the position where the given information is projected. it can. Accordingly, information indicating an accurate operation procedure can be provided to the user to assist the operation.
また、本発明においては、投影手段は、操作手順に従ってユーザが操作する操作手段の位置に、順次、所与の情報を投影することを特徴とする。つまり、本発明の操作支援システムによれば、ユーザが操作手段(例えば、ピアノの鍵盤)を所定の手順に従って順次操作(演奏)する際、操作手段(ピアノの鍵盤)の操作手順(例えば、鍵盤を押すタイミングや順序、以下これを「演奏順序」と説明する)に従って所与の情報が投影されるので、ユーザは投影された所与の情報に従って所望の操作(例えば、ピアノ演奏)を行うことができる。これによって、ユーザに対してピアノ練習などの支援を適切に行うことができる。 In the present invention, the projecting means sequentially projects given information to the position of the operating means operated by the user according to the operating procedure. That is, according to the operation support system of the present invention, when the user sequentially operates (plays) the operation means (for example, piano keyboard) according to a predetermined procedure, the operation procedure (for example, the keyboard) of the operation means (piano keyboard). The given information is projected in accordance with the timing and order of pressing (hereinafter referred to as “performance order”), so that the user performs a desired operation (for example, piano performance) in accordance with the given information. Can do. Thereby, it is possible to appropriately support the user such as piano practice.
また、本発明においては、投影手段は、ユーザの操作結果に応じて操作手段の位置に所与の情報を投影することを特徴とする。例えば、操作手順(演奏順序)が正しければ次々と操作手段(ピアノの鍵盤)に所与の情報を投影して行き、操作結果(例えば、鍵盤の押し方)が誤っていたり、曖昧であったりする場合はその旨を示す内容の情報を投影するので、ユーザに対してきめ細かな操作支援(演奏支援)を行うことができる。 In the present invention, the projecting means projects given information onto the position of the operating means according to the operation result of the user. For example, if the operation procedure (performance order) is correct, the given information is projected on the operation means (piano keyboard) one after another, and the operation result (for example, how to press the keyboard) is incorrect or ambiguous. In such a case, since the information indicating the content is projected, detailed operation support (performance support) can be provided to the user.
また、本発明においては、投影手段は、ユーザの操作結果があらかじめ期待された操作内容と異なるときは、その旨を明らかにする所与の情報を投影することを特徴とする。つまり、操作手順(演奏順序)が間違っているときは、その間違いを指摘するような所与の情報を投影するので、ユーザに対してきめ細かな操作支援(演奏支援)を行うことができる。 In the present invention, when the operation result of the user is different from the operation content expected in advance, the projecting means projects the given information for clarifying that. That is, when the operation procedure (performance order) is wrong, given information that points out the error is projected, so that detailed operation support (performance support) can be provided to the user.
また、本発明においては、投影手段は、操作手段による操作手順を示す文字情報及び画像情報の少なくとも一方の情報を操作手段の位置またはその近傍に投影することを特徴とする。つまり、本発明の操作支援システムによれば、操作手段に所与の情報を投影するだけでなく、文字情報や画像情報(例えば、楽譜など)を併せて表示するので、さらにきめ細かな操作支援(演奏支援)を行うことができる。 In the present invention, the projection unit projects at least one of character information and image information indicating an operation procedure by the operation unit at or near the position of the operation unit. That is, according to the operation support system of the present invention, not only the given information is projected on the operation means, but also character information and image information (for example, a musical score, etc.) are displayed together, so that more detailed operation support ( Performance support).
また、本発明においては、文字情報及び画像情報は、操作手順の進行に伴って表示内容が変化することを特徴とする。例えば、演奏が進行するに従って譜面上の楽譜の表示内容を変えて行くので、ユーザは表示された楽譜に従って演奏練習を行うことができる。 In the present invention, the display contents of the character information and the image information change with the progress of the operation procedure. For example, the display content of the score on the score is changed as the performance progresses, so that the user can practice performance according to the displayed score.
また、本発明においては、文字情報及び画像情報は、楽譜またはその楽譜を含む文書及び画像であることを特徴とする。つまり、本発明によれば、ユーザがピアノなどの練習を行う場合に、操作手段(ピアノの鍵盤)に投影された所与の情報と共に、楽譜、文書、画像などが表示されるので、ユーザは手取り足取りの分かりやすい演奏練習を行うことができる。 In the present invention, the character information and the image information are a score or a document and an image including the score. That is, according to the present invention, when a user performs a practice such as a piano, a musical score, a document, an image, and the like are displayed together with given information projected on an operation means (piano keyboard). You can practice performances that are easy to understand.
また、本発明においては、所与の情報は、ライトアップされた照明によるガイド情報であることを特徴とする。つまり、操作手段(ピアノの鍵盤など)の操作位置にライトアップされた照明によるガイド情報が表示されるので、ユーザにとって使い勝手のよい操作支援(演奏支援)を行うことができる。 In the present invention, the given information is guide information based on illuminated light. That is, since the guide information by the illuminated light is displayed at the operation position of the operation means (piano keyboard etc.), the operation support (performance support) convenient for the user can be performed.
また、本発明の操作支援方法は、ユーザが操作手段を用いて行う操作手順を支援するための操作支援方法であって、撮像手段が操作手段を含む近傍の領域を撮像する手順と、撮像手段によって撮像された画像情報に画像処理を施し、投影対象となる投影位置を決定する手順と、投影位置にガイド情報を投影するためのタイミングと位置情報とを定めた操作手順情報を取得する手順と、投影位置の情報と操作手順情報とに基づいて操作手段へガイド情報を投影する手順とを含むことを特徴とする。このような操作支援方法により、ユーザにきめ細かな操作支援情報を提供することができる。 The operation support method of the present invention is an operation support method for supporting an operation procedure performed by a user using an operation unit, the imaging unit imaging a nearby region including the operation unit, and the imaging unit. A procedure for performing image processing on the image information captured by the image processing to determine a projection position to be projected, and a procedure for acquiring operation procedure information that defines timing and position information for projecting guide information to the projection position; And a procedure for projecting the guide information onto the operation means based on the projection position information and the operation procedure information. With such an operation support method, detailed operation support information can be provided to the user.
また、本発明の操作支援方法は、さらに、ユーザの操作内容を検知して画像処理を行い、操作結果によって発生する事象を検知・分析する手順を含むことを特徴とする。このようにして、操作結果を検知・分析してユーザにフィードバックすれば、ユーザは次の操作をより適切に行うことができる。 In addition, the operation support method of the present invention further includes a procedure of detecting an operation content of a user, performing image processing, and detecting / analyzing an event generated by the operation result. Thus, if the operation result is detected / analyzed and fed back to the user, the user can perform the next operation more appropriately.
また、本発明の操作支援方法においては、ガイド情報は操作手段における操作すべき位置を示す情報と、操作を支援するための文字情報及び画像情報の少なくとも一つであることを特徴とする。このように、ガイド情報として操作手段の位置情報と共に文字情報及び画像情報を投影すれば、より適切なガイド情報をユーザに提供することができる。 In the operation support method of the present invention, the guide information is at least one of information indicating a position to be operated on the operation means, character information for supporting the operation, and image information. Thus, if character information and image information are projected as guide information together with position information of the operating means, more appropriate guide information can be provided to the user.
また、本発明の操作支援方法においては、文字情報及び前記画像情報は、操作手順が進行するに従って自動的に変化して行くことを特徴とする。つまり、投影する文字情報及び画像情報の内容を操作の進行に従って適切に変えて行けば、より適切なガイド情報をユーザに提供することができる。 In the operation support method of the present invention, the character information and the image information change automatically as the operation procedure progresses. That is, more appropriate guide information can be provided to the user by appropriately changing the contents of the character information and image information to be projected as the operation proceeds.
本発明の操作支援システム及び操作支援方法は、投影位置を決めるためにあらかじめカメラ(撮像手段)で投影対象を撮像し、その撮像内容を画像処理することによって投影位置を決めている。次に、どのタイミングでどの操作手段の位置にガイド情報を投影するかを定めた操作手順の情報を取得している。例えば、楽器演奏で言えば楽譜情報を取得する。そして、ユーザが投影されたガイド情報に従って操作した操作内容そのもの(例えば、楽器で言えば演秦内容)を画像として検知する。さらに、操作内容の検知結果を画像処理することによってユーザの手や指の動きを取得している。あるいは、ユーザの操作結果で発生した事象(例えば、楽器で言えば、操作の結果発せられた音の高さやタイミングなど)を検知・分析している。これによって、ユーザに対して適切な操作支援(演奏支援)を行うことができる。なお、操作対象となる操作手段を直接照らすだけでなく、楽譜のようなものをあわせて投影することもできる。この場合、演奏が進むにつれて自動的にページがめくられるように表示内容を変えることにより、一層使い勝手のよい操作支援システムを構築することができる。 In the operation support system and the operation support method of the present invention, in order to determine the projection position, the projection target is determined by imaging a projection target with a camera (imaging means) in advance and processing the captured content. Next, information on the operation procedure that determines at which timing the guide information is projected at which timing is acquired. For example, musical score information is obtained for musical instrument performance. Then, the operation content itself (for example, deduction content in terms of a musical instrument) operated by the user according to the projected guide information is detected as an image. Furthermore, the movement of the user's hand or finger is acquired by performing image processing on the detection result of the operation content. Alternatively, an event that occurs as a result of the user's operation (for example, in terms of musical instruments, the pitch or timing of the sound generated as a result of the operation) is detected and analyzed. Thereby, it is possible to perform appropriate operation support (performance support) for the user. In addition to directly illuminating the operation means to be operated, it is also possible to project something like a score. In this case, a user-friendly operation support system can be constructed by changing the display content so that the page is automatically turned as the performance progresses.
また、本発明によれば、対象物が電気的、光学的な発光手段を持たない装置であっても、その操作方法などをプロジェクタによって投影して指示することができる。さらに、ユーザの操作内容を検知して視覚的なフィードバック情報を表示することもできる。また、プロジェクタを用いているためにその他の様々な情報もあわせて提示することもできる。これにより、ユーザにとっては極めて使い勝手のよい操作支援システムを構築することができる。 Further, according to the present invention, even if the object is an apparatus that does not have an electrical or optical light emitting means, the operation method and the like can be projected and instructed by the projector. Furthermore, visual feedback information can be displayed by detecting the user's operation content. Further, since the projector is used, various other information can be presented together. Thereby, it is possible to construct an operation support system that is extremely convenient for the user.
以下、図面を参照しながら、本発明における操作支援システムの実施の形態を詳細に説明するが、まず、本発明における操作支援システムの概要について述べる。本発明の操作支援システムは、複雑な機械を操作したりピアノなどの楽器の演奏を学習したりする際に、その操作や演奏学習を支援するために、プロジェクタを用いてその時点における操作対象の部品、ボタン、キー、鍵盤などをライトアップしたり、操作対象の位置に文字や絵などの付加情報を投影したりすることにより、ユーザにガイド情報を伝えるように構成されていることを特徴としている。つまり、本発明の操作支援システムでは、プロジェクタを単なるスクリーンへの投影装置として用いるのではなく、必要な情報を投影してユーザを導くというガイド情報提供の用途に用いている。 Hereinafter, embodiments of an operation support system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an outline of an operation support system according to the present invention will be described. The operation support system of the present invention uses a projector to support the operation and performance learning when operating a complex machine or learning the performance of an instrument such as a piano. It is configured to convey guide information to the user by illuminating parts, buttons, keys, keyboards, etc., and projecting additional information such as letters and pictures at the position of the operation target Yes. That is, in the operation support system of the present invention, the projector is not used as a mere projection device on the screen, but is used for providing guide information by projecting necessary information to guide the user.
つまり、プロジェクタを用いてユーザの所望するガイド情報を投影するという観点から、一例として楽器演奏を例にたとえると、次のような幾つかのガイド情報をユーザに提供することができる。(1)操作対象である叩くべき鍵盤をプロジェクタでライトアップする。(2)ユーザの操作結果が正しかったか否かによって表示色を変えたり点滅させたりして表示内容を変える。(3)楽譜などの操作指示書と操作対象である叩くベき鍵盤とを共に投影して楽器の演奏補助を行う。なお、本発明における操作支援システムは楽器演奏の支援に限定するものではないが、以下の実施の形態では、理解を容易にするためにピアノを用いて楽器の演奏補助を行う場合を例にして説明を行う。つまり、本発明の操作支援システムとして、ピアノの楽譜情報から叩くべき鍵盤を明るく照らすことによって演奏補助を行う場合について幾つかの実施の形態を説明する。 In other words, from the viewpoint of projecting guide information desired by a user using a projector, the following several pieces of guide information can be provided to the user by taking an example of musical instrument performance as an example. (1) Illuminate the keyboard to be hit, which is the operation target, with a projector. (2) The display content is changed by changing the display color or blinking depending on whether or not the operation result of the user is correct. (3) The musical instrument and the like are projected together with an operation instruction such as a musical score and a betting keyboard to be operated, thereby assisting the performance of the instrument. The operation support system according to the present invention is not limited to support for playing musical instruments. However, in the following embodiment, in order to facilitate understanding, an example of performing musical instrument assistance using a piano is taken as an example. Give an explanation. That is, several embodiments will be described in the case where performance assistance is performed by brightly illuminating a keyboard to be struck from piano score information as the operation support system of the present invention.
<第1の実施の形態>
第1の実施の形態では、操作支援システムとして、ピアノ上の投影すべき位置を決める手法と投影された情報に基づいて鍵盤操作を行う手法につい説明する。なお、以下、各実施の形態で用いる図面において同一の構成要素は同一の符号を付すことにする。
<First Embodiment>
In the first embodiment, a method for determining a position to be projected on a piano and a method for performing a keyboard operation based on the projected information will be described as an operation support system. In the following, in the drawings used in the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals.
図1は、本発明における第1の実施の形態の操作支援システムに適用されるピアノ演奏支援の構成を示す概念図である。この操作支援システムは、ユーザの操作対象であるピアノ1と、ピアノ1の鍵盤の近傍を照らすことができる位置に設置されたプロジェクタ2と、プロジェクタ2の投影範囲を撮像することができる位置に設置されたカメラ3と、これらのプロジェクタ2とカメラ3を制御しながら、CD−ROM4などに記録された楽譜情報に基づいて、正確なタイミングでプロジェクタ2がピアノ1の所望の位置を照らような処理を実行するパーソナルコンピュータ(以下、PCという)5とを含んだ構成となっている。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of piano performance support applied to the operation support system of the first embodiment of the present invention. This operation support system is installed at a position where the user can operate the piano 1, the
次に、図1に示す操作支援システムを用いた鍵盤の支援動作について簡単に説明する。図2は、図1に示す操作支援システムにおけるカメラの撮影範囲を示す図である。つまり、図1の操作支援システムにおいては、図2に示すように、カメラ3はユーザの操作対象である鍵盤1aを撮影視野に納める位置に設置される。これにより、カメラ3は鍵盤1aの何れが押されたかを常に撮像しながら監視することができる。
Next, a keyboard support operation using the operation support system shown in FIG. 1 will be briefly described. FIG. 2 is a diagram showing a shooting range of the camera in the operation support system shown in FIG. In other words, in the operation support system of FIG. 1, as shown in FIG. 2, the
図3は、図1に示す操作支援システムにおけるプロジェクタの投影範囲を示す図である。図3では、わかりやすいように投影されているピアノ1の部分に影が付けてある。なお、プロジェクタ2は上からピアノ1を投影しているために、プロジェクタ2から遠い部分である床は投影範囲が広く、近い部分である鍵盤1aの近傍は投影範囲が狭くなっている。
FIG. 3 is a diagram showing a projection range of the projector in the operation support system shown in FIG. In FIG. 3, the projected portion of the piano 1 is shaded for easy understanding. Since the
図4は、図1に示す操作支援システムにおいて、プロジェクタから5つの鍵盤に丸いガイドスポットを投影した状態を示す概念図である。ユーザはプロジェクタ2から鍵盤1aに投影されたガイドスポットa,b,c,d,eに従って鍵盤1aを叩くことによって希望する曲の演奏学習を行うことができる。例えば、ある曲に合わせて、ガイドスポットがa→e→c→b→dと云う順に点灯(または点滅)して行くので、ユーザに対して所望の曲の演奏学習を支援することができる。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which round guide spots are projected from the projector onto five keys in the operation support system shown in FIG. The user can perform performance learning of a desired song by tapping the
図1に示す操作支援システムがこのような演奏学習の支援動作を行うためには、最初にプロジェクタ1の投影位置の校正を行う必要がある。そこで、プロジェクタ1の投影位置の校正を行う手法を以下に説明する。 In order for the operation support system shown in FIG. 1 to perform such a performance learning support operation, it is necessary to first calibrate the projection position of the projector 1. Therefore, a method for calibrating the projection position of the projector 1 will be described below.
図5は、本発明の操作支援システムにおいてプロジェクタの投影位置を校正するための構成を示すブロック図である。つまり、プロジェクタの投影位置を校正するためのユーザ操作支援システムは、プロジェクタ(投影手段)2とカメラ(撮像手段)3とPC5とを備えた構成において、PC5は、PC全体の制御を行う制御部11、撮像手段(カメラ)3が撮像した画像の処理を行って操作対象位置を決定する画像処理部12、プロジェクタ(投影手段)2のスクリーン座標である操作手段投影位置情報を格納する操作手段投影位置情報DB13、鍵盤1aなどの操作手段の形状情報を格納する操作手段形状情報DB14、及び撮像手段(カメラ)3で取り込んで校正用投影パターンを格納する校正用投影パターン情報DB15を備えている。なお、DBはデータベースの略である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for calibrating the projection position of the projector in the operation support system of the present invention. That is, the user operation support system for calibrating the projection position of the projector includes a projector (projection means) 2, a camera (imaging means) 3, and a
次に、プロジェクタ(投影手段)2の投影位置を校正するときの動作について説明する。図5において、まず、撮像手段(カメラ)3によって図2に示すように操作対象(鍵盤1a)の画像を撮像してPC5へ送信する。すると、PC5は、制御部11を介してその撮像情報を画像処理部12へ転送する。これによって、画像処理部12は、操作手段形状情報DB14に格納されている操作手段(つまり、鍵盤1a)の形状情報に基づいて、撮像手段(カメラ)3によって撮像された画像から特徴点を抽出してマッチングを行い、撮像手段(カメラ)3の座標における操作対象の位置(つまり、鍵盤1aの位置)を決定し、その位置座標を自己のメモリにマッピングする。このとき、制御部11は、撮像手段(カメラ)3が撮像した操作手段(鍵盤1a)の位置座標が、プロジェクタ(投影手段)2における投影座標のどの画素に対応するかを調べ、撮像手段(カメラ)3による操作手段(鍵盤1a)の位置座標とプロジェクタ(投影手段)2の投影座標との対応関係を操作手段投影位置情報DB13へ記録しておく。
Next, an operation when the projection position of the projector (projection means) 2 is calibrated will be described. 5, first, an image of the operation target (
図6は、図5に示す投影位置を校正するための構成図において、撮像手段(カメラ)が投影結果を取り込んで校正を行う状態を示す概念図である。つまり、図6に示すように、制御部11は、操作手段(鍵盤1a)の校正用投影パターンを投影手段(プロジェクタ)2に投影させ、その投影結果を撮像手段(カメラ)3に取り込ませる。さらに詳しく説明すると、図6(b)に示すように、投影手段(プロジェクタ)2の投影範囲であるピアノ1における鍵盤1aの全体像を撮像手段(カメラ)3で撮像し、図6(a)に示すように、ハイライト部分Sを撮像手段(カメラ)3で取り込んで校正用投影パターン情報とする。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a state in which the imaging unit (camera) captures the projection result and performs calibration in the configuration diagram for calibrating the projection position illustrated in FIG. 5. That is, as illustrated in FIG. 6, the
つまり、図6(a)は投影位置の校正を行うための校正用投影パターンであって、投影手段(プロジェクタ)2による投影範囲の所望の部分(つまり、ハイライト部分S)だけを明るくし、それを撮像手段(カメラ)3で撮像することによって、投影手段(プロジェクタ)2のスクリーン座標の明るい部分がカメラ座標のどの部分に対応し、かつ、その結果、操作手段(鍵盤1a)のどの部分に対応するかを決定することができる。このようにして、投影パターンの明色部分を図6(b)の鍵盤1a上で順次スキャンして行くことによって、投影手段(プロジェクタ)2の座標と投影対象である操作手段(鍵盤1a)の位置の対応関係を調べることができる。例えば、図6(b)の鍵盤1a上を16分割してスキャンし、投影手段(プロジェクタ)2の座標と投影対象である操作手段(鍵盤1a)の位置の対応関係を校正して行く。このようにして、図5に示す制御部11は、校正時において操作手段投影位置情報を操作手段投影位置情報DB13に格納しておく。
That is, FIG. 6A is a calibration projection pattern for calibrating the projection position, and only a desired portion (that is, the highlight portion S) of the projection range by the projection means (projector) 2 is brightened. By imaging it with the imaging means (camera) 3, the bright part of the screen coordinates of the projection means (projector) 2 corresponds to which part of the camera coordinates, and as a result, which part of the operating means (
図7は、本発明の第1の実施の形態において、操作支援システムを用いて鍵盤の支援動作を行うための構成を示すブロック図である。つまり、鍵盤の支援動作を行うための第1の実施の形態の操作支援システムは、プロジェクタ(投影手段)2とカメラ(撮像手段)3とPC5とを備えた構成において、PC5は、PC全体の制御を行う制御部11と、投影すべき画像に色・大きさ・形などの情報を付加して投影画像を生成する投影画像生成部16と、プロジェクタ(投影手段)2のスクリーン座標である操作手段投影位置情報を格納する操作手段投影位置情報DB13と、投影すべき画像の色や大きさや形などの情報を格納する表示用投影パターン情報DB17とを備えている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration for performing a keyboard support operation using the operation support system in the first embodiment of the present invention. That is, the operation support system according to the first embodiment for performing the support operation of the keyboard includes a projector (projection means) 2, a camera (imaging means) 3, and a
次に、図7のユーザ操作支援システムを用いて鍵盤の操作支援を行う動作について説明する。実際に鍵盤の支援動作を行うときには、まず、ユーザは、これから演奏しようとする楽譜情報を、例えばMIDI(Musical Instrument Digital Interface)18形式のデータフォーマットでCD−ROM等のメディアやネットワークから、PC5の制御部11へ入力する。MIDIデータ形式は、キーオン(鍵盤を押し下げて音を出し始める命令)やキーオフ(鍵盤を離して音を止める)などのイベントがとのタイミングで発生するかを記述する形式のデータであるため、鍵盤操作の支援情報としてふさわしいデータである。制御部11は、入力された楽譜情報および校正時に操作手段投影位置情報DB13に格納された操作手段投影位置情報に基づいて投影すべき画像を投影画像生成部16で生成させる。そして、制御部11を介して、投影手段(プロジェクタ)2から操作手段(鍵盤1a)へ、投影すべき画像(つまり、鍵盤1aのガイドスポットなど)を投影する。
Next, an operation for performing keyboard operation support using the user operation support system of FIG. 7 will be described. When actually performing the support operation of the keyboard, the user firstly stores the musical score information to be played from a medium such as a CD-ROM or a network in a data format of, for example, MIDI (Musical Instrument Digital Interface) 18 format or from the network. Input to the
なお、投影画像生成部16は、表示用投影パターン情報DB17から色や大きさや形などのデータを取得して、投影すべき画像に色・大きさ・形などの情報を付加して投影させることもできる。また、動作時における撮像手段(カメラ)3は、ユーザが支援通りに操作を行ったか否かの監視を常時行っている。このようにして、操作支援システムを用いた鍵盤の支援動作においては、楽譜情報や校正時に生成された操作手段投影位置情報や表示用投影パターン情報などによって投影すべき画像を生成し、この画像をプロジェクタ(投影手段)2によって操作手段(鍵盤1a)に投影することにより鍵盤1aの操作を適切に支援することができる。
Note that the projection
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態では、ユーザが演奏する鍵盤操作を検出してそれに応じた表示を行う例について説明する。鍵盤操作を検出する手段としては、撮像手段(カメラ)を用いて画像判定を行ってもよいし、鍵盤操作の結果である音を検出して周波数などを分析してもよい。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example will be described in which a keyboard operation performed by the user is detected and a display corresponding to the operation is performed. As a means for detecting a keyboard operation, image determination may be performed using an imaging means (camera), or a sound as a result of the keyboard operation may be detected to analyze a frequency or the like.
図8は、本発明における第2の実施の形態の操作支援システムに適用されるピアノ演奏の構成を示す概念図である。図8に示す第2の実施の形態の操作支援システムが図1に示す第1の実施の形態と異なるところは、マイク6が追加されているところのみである。従って、重複する部分の説明は省略する。図8において、カメラ3によって撮像された画像情報とマイク6によって収録された音情報との少なくとも一方の情報に基づいてユーザが演奏時に操作した鍵盤がどれであるかを検出する。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the configuration of a piano performance applied to the operation support system according to the second embodiment of the present invention. The operation support system of the second embodiment shown in FIG. 8 is different from the first embodiment shown in FIG. 1 only in that a microphone 6 is added. Therefore, the description of the overlapping part is omitted. In FIG. 8, it is detected which keyboard is operated by the user during performance based on at least one of the image information captured by the
図9は、本発明の第2の実施の形態において、操作支援システムを用いて鍵盤の支援動作を行うための構成を示すブロック図である。つまり、鍵盤の支援動作を行うための第2の実施の形態の操作支援システムは、プロジェクタ(投影手段)2とカメラ3やマイク6などのセンサであるユーザ操作検出手段19とPC5とを備えた構成において、PC5は、PC全体の制御を行う制御部11と、投影すべき画像に色・大きさ・形などの情報を付加して投影画像を生成する投影画像生成部16と、プロジェクタ(投影手段)2のスクリーン座標である操作手段投影位置情報を格納する操作手段投影位置情報DB13と、投影すべき画像の色や大きさや形などの情報を格納する表示用投影パターン情報DB17と、ユーザによってどの鍵盤が操作されたかを判定するユーザ操作判定手段20とを備えている。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration for performing a keyboard support operation using the operation support system in the second embodiment of the present invention. That is, the operation support system according to the second embodiment for performing the keyboard support operation includes the projector (projection unit) 2, the user
なお、ユーザ操作判定手段20は、画像情報が検出されたのであれば、あらかじめ保持されているユーザの手が写っていない参照用画像と検出された画像情報との差分を取ることにより、鍵盤操作中において何処に手があるか検出することができる。さらに、鍵盤のエッジの位置を画像情報から抽出することによって、どの鍵盤が操作されたかを計算することもできる。 Note that if the image information is detected, the user operation determination means 20 takes the keyboard operation by taking the difference between the previously stored reference image that does not show the user's hand and the detected image information. It is possible to detect where the hand is inside. Further, it is possible to calculate which keyboard is operated by extracting the position of the edge of the keyboard from the image information.
一方、マイク6によって音情報を検出したのであれば、入力された音情報の周波数分析を行うと共に、その操作で用いられた楽譜情報から正しく操作された場合の周波数成分を推定し、音情報の周波数分析と楽譜情報から得られた周波数成分との差分を取ることにより、ユーザの鍵盤操作が正しいか誤っているかを判定することができる。なお、マイクやカメラ等でユーザの操作結果を取得してその操作が正しいか否かを判断し、その判断結果に応じて投影する画像内容を変えることもできる。 On the other hand, if sound information is detected by the microphone 6, frequency analysis of the input sound information is performed, and a frequency component when correctly operated is estimated from the score information used in the operation, and the sound information By taking the difference between the frequency analysis and the frequency component obtained from the score information, it is possible to determine whether the user's keyboard operation is correct or incorrect. Note that it is also possible to acquire a user operation result with a microphone, a camera, or the like, determine whether the operation is correct, and change the image content to be projected according to the determination result.
また、画像情報の検出と音情報の検出の組合せによってユーザによる鍵盤操作を検出し、その結果の誤りを発見した場合は(つまり、楽譜情報から推定する情報と手の動きや音による操作情報とが異なっている場合は)、誤った操作を行った鍵盤を投影する色を変えたり、楽譜として投影している部分の音符の色を変えたりすることもできる。 In addition, when a user's keyboard operation is detected by a combination of image information detection and sound information detection and an error is found as a result (that is, information estimated from musical score information and operation information based on hand movement and sound) (If they are different), you can change the color of the wrongly projected keyboard, or change the color of the notes projected as the score.
図10は、本発明の操作支援システムにおいて、ピアノの鍵盤と共に楽譜情報も合わせて投影する状態を示すプロジェクタの投影画面を示す図である。図10に示すように、鍵盤のスポットライト投影だけでなく、楽譜のイメージも併せて投影することによって、さらにきめ細かに鍵盤操作の支援を行うことができる。 FIG. 10 is a diagram showing a projection screen of the projector showing a state in which the musical score information is projected together with the piano keyboard in the operation support system of the present invention. As shown in FIG. 10, not only the spotlight projection of the keyboard but also the image of the score is projected together, so that the keyboard operation can be supported more finely.
本発明の操作支援システムによれば、楽器の演奏や練習の補助、複雑な機械装置の操作の補助、パソコンのキーボード操作の練習など、新人の教育用の用途などに広く利用することができる。 According to the operation support system of the present invention, it can be widely used for educational purposes for newcomers such as assisting in playing and practicing musical instruments, assisting in the operation of complex mechanical devices, and practicing keyboard operations on personal computers.
1 ピアノ、1a 鍵盤、2 プロジェクタ(投影手段)、3 カメラ(撮像手段)、4 CD−ROM、5 PC、11 制御部、12 画像処理部、13 操作手段投影位置情報DB、14 操作手段形状情報DB、15 校正用投影パターン情報DB、16 投影画像生成部、17 表示用投影パターン情報DB、18 MIDIデータを記録した記録媒体(CD−ROM)、19 ユーザ操作検出手段、20 ユーザ操作判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piano, 1a Keyboard, 2 Projector (projection means), 3 Cameras (imaging means), 4 CD-ROM, 5 PC, 11 Control part, 12 Image processing part, 13 Operation means Projection position information DB, 14 Operation means shape information DB, 15 Calibration projection pattern information DB, 16 Projected image generation unit, 17 Display projection pattern information DB, 18 Recording medium (CD-ROM) on which MIDI data is recorded, 19 User operation detection means, 20 User operation determination means
Claims (12)
前記操作手段を含む近傍の領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像情報からユーザの操作すべき前記操作手段の位置を検出し、検出された前記操作手段の位置に所与の情報を投影する投影手段と、
を備えることを特徴とする操作支援システム。 An operation support system for supporting an operation procedure performed by a user using an operation means,
Imaging means for imaging a nearby region including the operation means;
A projection unit that detects a position of the operation unit to be operated by a user from image information captured by the imaging unit, and projects given information on the detected position of the operation unit;
An operation support system comprising:
撮像手段が前記操作手段を含む近傍の領域を撮像する手順と、
前記撮像手段によって撮像された画像情報に画像処理を施し、投影対象となる投影位置を決定する手順と、
前記投影位置にガイド情報を投影するためのタイミングと位置情報とを定めた操作手順情報を取得する手順と、
前記投影位置の情報と前記操作手順情報とに基づいて、前記操作手段へ前記ガイド情報を投影する手順と
を含むことを特徴とする操作支援方法。 An operation support method for supporting an operation procedure performed by a user using an operation means,
A procedure in which an imaging unit images a region near the operation unit;
A procedure for performing image processing on image information captured by the imaging unit and determining a projection position to be projected;
A procedure for acquiring operation procedure information that defines timing and position information for projecting guide information to the projection position;
An operation support method comprising: a step of projecting the guide information onto the operation means based on the projection position information and the operation procedure information.
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