JP2006285370A - Hand pattern switch device and hand pattern operation method - Google Patents

Hand pattern switch device and hand pattern operation method Download PDF

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JP2006285370A JP2005101122A JP2005101122A JP2006285370A JP 2006285370 A JP2006285370 A JP 2006285370A JP 2005101122 A JP2005101122 A JP 2005101122A JP 2005101122 A JP2005101122 A JP 2005101122A JP 2006285370 A JP2006285370 A JP 2006285370A
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hand
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Hiromitsu Sato
広充 佐藤
Keiichi Yamamoto
恵一 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an input operation based on accurate hand pattern recognition in a simple configuration, for a hand pattern switch device and a hand pattern operation method. <P>SOLUTION: This hand pattern switch device is provided with an object detection sensor 5 for grasping an object existing in a detection region space from a detection base point, and for detecting the direction and distance of the respective parts of the object from the detection base point, a hand pattern extracting means 2 for extracting a hand pattern relating to the instructing operation of an operator based on the detected direction and distance, an instruction operation discriminating means 3 for discriminating the instructing operation of the operator based on the extracted hand pattern and an operation commanding means 4 for commanding a predetermined operation to a command object corresponding to the discriminated instructing operation. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ジェスチャを用いて車載機器への操作入力を行うためのハンドパターンスイッチ装置及びハンドパターン操作方法に関する。   The present invention relates to a hand pattern switch device and a hand pattern operation method for performing operation input to an in-vehicle device using a gesture.

従来より、電子機器に対する入力操作のためのヒューマンインタフェース技術として、ジェスチャを用いた入力操作を実現するジェスチャ入力操作システムが研究されている。このシステムでは、各種スイッチやキーボード,タッチパネル等の物理的な操作を必要とする従来の入力操作デバイスに代わる新たな入力操作手段として、身振りや手振り等のジェスチャを用いて直感的な入力操作を可能とする仮想的操作デバイスを提供する手法が数々提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a gesture input operation system that realizes an input operation using a gesture has been studied as a human interface technique for an input operation on an electronic device. This system enables intuitive input operations using gestures such as gestures and hand gestures as a new input operation means to replace conventional input operation devices that require physical operation such as various switches, keyboards, and touch panels. Many methods for providing a virtual operation device have been proposed.

そして近年、自動車産業の分野における上述の技術の応用例として、例えば、乗員が示す手の形状や動作(ハンドパターン)を入力操作として検出するとともに、その入力操作に応じて、車両に搭載されるオーディオ装置,カーナビゲーション装置,通信装置,空調装置等の様々な車載機器を制御する技術が開発されている。このような技術によれば、ドライバが運転中に前方から目を離すことなく、各種の車載機器の操作を行うことができる。   In recent years, as an application example of the above-described technology in the field of the automobile industry, for example, a hand shape or movement (hand pattern) indicated by an occupant is detected as an input operation, and mounted on a vehicle according to the input operation. Technologies for controlling various in-vehicle devices such as audio devices, car navigation devices, communication devices, and air conditioners have been developed. According to such a technique, various in-vehicle devices can be operated without taking the eyes from the front while the driver is driving.

例えば、特許文献1には、車載機器の操作入力装置において、物体反射光を画像として検出するイメージセンサ,カメラを利用して、手の形状で表される形状ジェスチャと手の動いた方向を示す方向ジェスチャとを検出し、形状ジェスチャの種類に応じて車載機器の操作メニューを選択するとともに、方向ジェスチャに基づいて操作メニュー上における変更パラメータの変更方向(増加方向,減少方向等といった変更を与える方向であり、変更量に対応するもの)を指示する制御構成が記載されている。このような制御構成により、使用者(ドライバ等の操作者)にとって直感的にわかりやすく自然な操作が可能な操作装置を提供することができるようになっている。   For example, Patent Document 1 shows a shape gesture represented by the shape of a hand and a direction in which the hand moves by using an image sensor and a camera that detect object reflected light as an image in an operation input device of an in-vehicle device. A direction gesture is detected, and an operation menu of the in-vehicle device is selected according to the type of shape gesture, and a change parameter change direction (increase direction, decrease direction, etc.) on the operation menu based on the direction gesture is given. And a control configuration for instructing a change amount). With such a control configuration, it is possible to provide an operating device that is intuitively easy for the user (operator such as a driver) to perform natural operations.

また、特許文献2には、車載機器の非接触式の情報入力装置であって、運転者の手を含めた所定領域を撮像する遠赤外線センサをイグニッションキーの鍵体頭部に設けた構成が記載されている。このような構成により、撮像した画像の中から、ステアリングホイールの位置を基準位置として運転者のハンドパターンを正確に抽出し、通常の運転動作にかかる手の動作の誤検出を防止できるようになっている。
特開2001−216069号公報 特開2005−47412号公報
Further, Patent Document 2 is a non-contact type information input device for in-vehicle devices, and has a configuration in which a far-infrared sensor that captures a predetermined area including a driver's hand is provided on the key body head of an ignition key. Are listed. With such a configuration, it is possible to accurately extract the driver's hand pattern from the captured image using the position of the steering wheel as a reference position, and to prevent erroneous detection of the hand operation related to normal driving operation. ing.
JP 2001-216069 A JP-A-2005-47412

ところで、これらのような従来の一般的な車載機器用のジェスチャ操作入力装置では、操作入力のジェスチャを検出するための検出手段として、CCDカメラや赤外線カメラ等の撮像装置が用いられており、撮像装置で撮像された画像データに対して様々な演算処理を施すことによって操作者のハンドパターンを検出,認識する方法が採用されている。
このような画像認識においては、操作者のハンドパターンである手の形状,動作を認識するために、画像データ内における手の部分と背景部分とを識別する必要がある。しかし、特許文献1,2に例示されたような従来の操作入力装置では、光学的な撮像装置で撮像された平面画像が用いられているため、照度条件や背景部分の状態に依ってはハンドパターンの識別が困難な場合がある。
By the way, in conventional gesture operation input devices for general in-vehicle devices such as these, an imaging device such as a CCD camera or an infrared camera is used as a detection means for detecting a gesture of operation input. A method of detecting and recognizing an operator's hand pattern by performing various arithmetic processes on image data captured by the apparatus is employed.
In such image recognition, it is necessary to identify the hand portion and the background portion in the image data in order to recognize the hand shape and motion that are the hand pattern of the operator. However, in the conventional operation input devices illustrated in Patent Documents 1 and 2, since a planar image captured by an optical imaging device is used, depending on the illuminance conditions and the state of the background part, Pattern identification may be difficult.

特に、車室内における撮像環境は、外光変化等による外乱の影響を受けやすく、照度条件や背景部分の状態を一般化することができない。そのため、例えばハンドパターン動作を行う手の一部分にのみ直射日光が当たっているような場合や、肌の色と似た色を持つ物体が背景部分に写り込んでいるような場合には、ハンドパターンの認識精度を向上させることが困難なのである。   In particular, the imaging environment in the passenger compartment is easily affected by disturbance due to changes in external light and the like, and the illuminance condition and the state of the background portion cannot be generalized. Therefore, for example, when direct sunlight is only on a part of the hand performing the hand pattern operation, or when an object with a color similar to the color of the skin is reflected in the background part, the hand pattern It is difficult to improve the recognition accuracy.

また、このような課題に対し、複数の撮像装置を設けることにより、撮像された複数の画像データに基づいてハンドパターンを立体的に抽出する方法も提案されている。つまり、複数の画像データ間における差分情報に基づいて、撮像範囲中の物体の空間的な位置関係を検出して、それらの中からハンドパターンのみを抽出する方法である。しかしこの場合、手の形状や動作を三次元的に把握する必要があり、演算ロジックが複雑になるだけでなく、処理負荷やそれに係るコストが著しく増加してしまう。   In order to solve such a problem, a method of three-dimensionally extracting a hand pattern based on a plurality of captured image data by providing a plurality of imaging devices has been proposed. That is, this is a method of detecting the spatial positional relationship of objects in the imaging range based on difference information between a plurality of image data and extracting only a hand pattern from them. However, in this case, it is necessary to grasp the shape and movement of the hand three-dimensionally, which not only complicates the arithmetic logic, but also significantly increases the processing load and the costs associated therewith.

本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で、的確なハンドパターン認識に基づく入力操作が実現可能なハンドパターンスイッチ装置及びハンドパターン操作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-described problems, and an object of the present invention is to provide a hand pattern switch device and a hand pattern operation method capable of realizing an input operation based on accurate hand pattern recognition with a simple configuration. .

上記目標を達成するため、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項1)は、検出基点から検出領域空間内に存在する対象物を捉え、上記検出基点からの上記対象物の各部分の方向及び該各部分までの距離を検出する対象物検出センサと、上記対象物検出センサにより検出された上記の方向及び距離に基づいて、操作者の指示操作に係るハンドパターンを抽出するハンドパターン抽出手段と、上記ハンドパターン抽出手段により抽出された上記ハンドパターンに基づいて上記操作者の上記指示操作を判別する指示操作判別手段と、上記指示操作判別手段により判別された上記指示操作に対応した指令対象に所定の動作を指令する動作指令手段とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above-mentioned goal, the hand pattern switching device of the present invention (Claim 1) captures an object existing in the detection area space from the detection base point, the direction of each part of the target object from the detection base point, and An object detection sensor for detecting a distance to each part; and a hand pattern extraction means for extracting a hand pattern related to an instruction operation by an operator based on the direction and distance detected by the object detection sensor; An instruction operation determination means for determining the instruction operation of the operator based on the hand pattern extracted by the hand pattern extraction means; and a command target corresponding to the instruction operation determined by the instruction operation determination means. An operation command means for commanding a predetermined operation is provided.

なお、対象物検出センサが検出する対象物各部分の方向とは、検出領域空間内における対象物の三次元の位置情報のうち、距離情報を除く情報によって規定される方向であり、二次元の位置情報である。
また、上記ハンドパターン抽出手段は、上記距離に基づいて上記ハンドパターンを構成する上記対象物の各部分の上記方向を選別するとともに、該各部分を上記ハンドパターンとして抽出することが好ましい(請求項2)。
The direction of each part of the object detected by the object detection sensor is a direction defined by information excluding distance information among the three-dimensional position information of the object in the detection region space, and is a two-dimensional Location information.
The hand pattern extracting means preferably selects the direction of each part of the object constituting the hand pattern based on the distance and extracts each part as the hand pattern. 2).

つまりこの場合、検出領域空間内における対象物の三次元の位置情報のうち、距離情報によって二次元の位置情報が選別されて、その結果がハンドパターンとして抽出されることになる。
また、上記検出領域空間は、車両の車室内空間の一部であって、上記指令対象は、上記車両に搭載された機器であることが好ましい(請求項3)。
That is, in this case, among the three-dimensional position information of the object in the detection area space, the two-dimensional position information is selected based on the distance information, and the result is extracted as a hand pattern.
Preferably, the detection area space is a part of a vehicle interior space of the vehicle, and the command target is a device mounted on the vehicle.

また、上記対象物検出センサは、上記検出領域空間内を撮像して撮像面上における上記対象物の形状を画像として検出するとともに該画像の各部分に対応する上記対象物までの距離を検出し、上記ハンドパターン抽出手段は、上記対象物検出センサで検出された上記の画像及び距離に基づいて上記ハンドパターンを抽出することが好ましい(請求項4)。
また、上記ハンドパターン抽出手段は、上記対象物検出センサで検出された上記距離に基づいて、該対象物検出センサで検出された上記画像から上記ハンドパターンの画像を抽出するとともに、上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記ハンドパターンの画像に基づいて、上記ハンドパターンによる指示操作を判別することが好ましい(請求項5)。
In addition, the object detection sensor captures an image of the detection area space, detects the shape of the object on the imaging surface as an image, and detects a distance to the object corresponding to each part of the image. Preferably, the hand pattern extraction means extracts the hand pattern based on the image and the distance detected by the object detection sensor.
The hand pattern extraction means extracts the hand pattern image from the image detected by the object detection sensor based on the distance detected by the object detection sensor and determines the instruction operation determination. Preferably, the means discriminates an instruction operation by the hand pattern based on the hand pattern image extracted by the hand pattern extraction means.

また、上記ハンドパターン抽出手段は、予め設定された所定距離範囲内に存在する上記対象物の各部分のみを上記ハンドパターンとして抽出することが好ましい(請求項6)。
また、上記ハンドパターン抽出手段は、抽出された上記ハンドパターンの上記検出基点に対する距離の大きさに応じて、予め複数設定された上記ハンドパターンの種別を判別するパターン種別判別手段を有し、上記指示操作判別手段は、上記パターン種別判別手段で判別された上記ハンドパターンの種別に応じて、上記ハンドパターンによる指示操作が異なるものと判別することが好ましい(請求項7)。
Further, it is preferable that the hand pattern extracting means extracts only each part of the object existing within a predetermined distance range set in advance as the hand pattern.
Further, the hand pattern extraction means includes pattern type determination means for determining a plurality of types of the hand pattern set in advance according to the magnitude of the distance of the extracted hand pattern to the detection base point, Preferably, the instruction operation determining means determines that the instruction operation by the hand pattern is different according to the type of the hand pattern determined by the pattern type determining means.

この場合、上記パターン種別判別手段は、抽出された上記ハンドパターンが、予め設定された所定距離範囲内を上記距離方向に分割した複数の分割距離範囲のうちのいずれの分割距離範囲に属しているかを判別して、上記ハンドパターンの種別を判別することがより好ましい(請求項8)。
また、上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記ハンドパターンの経時的形状変化に基づき、上記ハンドパターンの動作による指示操作を認識する形状動作認識手段を有することが好ましい(請求項9)。
In this case, the pattern type discriminating means belongs to which division distance range of the plurality of division distance ranges obtained by dividing the extracted hand pattern within the predetermined distance range in the distance direction. More preferably, the type of the hand pattern is discriminated.
In addition, it is preferable that the instruction operation determination unit includes a shape operation recognition unit that recognizes an instruction operation based on the operation of the hand pattern based on a temporal change in the shape of the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit ( Claim 9).

また、上記指示操作判別手段は、上記対象物検出センサで検出された上記画像の各部分に対応する上記対象物までの経時的距離変化に基づき、上記ハンドパターンの動作による指示操作を認識する距離動作認識手段を有することが好ましい(請求項10)。
なお、上記対象物検出センサは、上記対象物への照射波及びその反射波の位相差に基づいて該対象物までの距離を検出するとともに、上記対象物検出センサに対する上記反射波の入射角に応じて該対象物の形状を上記撮像面上における平面像として検出する三次元画像センサであることが好ましい(請求項11)。
The instruction operation determining means recognizes an instruction operation by the operation of the hand pattern based on a change in distance over time to the object corresponding to each part of the image detected by the object detection sensor. It is preferable to have motion recognition means (claim 10).
The object detection sensor detects the distance to the object based on the phase difference between the irradiation wave on the object and the reflected wave, and determines the incident angle of the reflected wave with respect to the object detection sensor. Accordingly, a three-dimensional image sensor that detects the shape of the object as a planar image on the imaging surface is preferable.

さらにこの場合、上記ハンドパターン抽出手段は、上記三次元画像センサで検出された上記平面像の中から、予め設定された所定距離範囲内に存在する上記対象物の平面像を上記ハンドパターンの画像として抽出するとともに、上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記画像を閾値処理により二値化画像へ変換する二値化変換手段と、該二値化変換手段で変換された上記二値化画像における上記操作者の指示操作として掌及び指の姿勢を特定する手指姿勢特定手段とを有し、該手指姿勢特定手段で特定された上記掌及び指の姿勢に応じた上記指示操作を判別することがより好ましい(請求項12)。   Further, in this case, the hand pattern extracting means converts the plane image of the object existing within a predetermined distance range from the plane image detected by the three-dimensional image sensor to the image of the hand pattern. The instruction operation determination means is converted by the binarization conversion means for converting the image extracted by the hand pattern extraction means into a binarized image by threshold processing, and converted by the binarization conversion means. And a finger posture specifying means for specifying the posture of the palm and finger as the instruction operation of the operator in the binarized image, and the posture corresponding to the posture of the palm and finger specified by the finger posture specifying means More preferably, the instruction operation is discriminated (claim 12).

なお、上記対象物検出センサは、上記車室内空間における天井面側に固設されるとともに、該天井面よりも下方及び上記車室内の下方に配設されたシフトレバーのノブよりも上方の領域における対象物を検出することが好ましい(請求項13)。
また、上記指示操作判別手段は、上記シフトレバーの上に上記ハンドパターンに係る上記操作者の手が載置されているものとして、上記シフトレバーのノブよりも上方の所定領域における上記ハンドパターンから上記操作者の上記指示操作を判別することが好ましい(請求項14)。
The object detection sensor is fixed to a ceiling surface side in the vehicle interior space, and is an area above the ceiling surface and below a knob of a shift lever disposed below the vehicle interior. It is preferable to detect an object in (Claim 13).
In addition, the instruction operation determination means assumes that the operator's hand related to the hand pattern is placed on the shift lever, from the hand pattern in a predetermined area above the knob of the shift lever. It is preferable to determine the instruction operation of the operator.

また、本発明のハンドパターン操作方法(請求項15)は、車両の車室内に固設された対象物検出センサを用いて操作者のジェスチャを指示操作として検出することにより、車両に搭載された機器に対する所定の操作を実施するハンドパターン操作方法であって、上記対象物検出センサにより、所定の検出領域空間内における対象物の形状及び該対象物までの距離を検出し、上記対象物まで距離に基づいて上記対象物の中から上記操作者の指示操作に係るハンドパターンを抽出した後に、上記対象物の該形状に基づいて抽出された上記ハンドパターンによる指示操作を判別して上記所定の操作を実施することを特徴としている。   Further, the hand pattern operation method of the present invention (Claim 15) is mounted on a vehicle by detecting an operator's gesture as an instruction operation using an object detection sensor fixed in the vehicle interior of the vehicle. A hand pattern operation method for performing a predetermined operation on a device, wherein the object detection sensor detects the shape of the object in a predetermined detection area space and the distance to the object, and the distance to the object Based on the object, the hand pattern related to the instruction operation of the operator is extracted, and then the instruction operation by the hand pattern extracted based on the shape of the object is determined to determine the predetermined operation. It is characterized by carrying out.

本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項1)によれば、検出領域空間内に存在する対象物の方向情報及び距離情報に基づいて、正確に対象物及びその各部分を把握することができる。また、検出された対象物全体の中からハンドパターンを抽出して、操作者の指示操作を判別することができ、指令対象に対して指示操作に応じた所定の動作を指令することができる。   According to the hand pattern switch device of the present invention (Claim 1), it is possible to accurately grasp the object and its respective parts based on the direction information and distance information of the object existing in the detection region space. Further, it is possible to extract a hand pattern from the entire detected object, discriminate the instruction operation of the operator, and to instruct a predetermined operation corresponding to the instruction operation to the instruction target.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項2)によれば、対象物の各部分の距離情報を参照することによって、その対象物を距離に基づく切り分けによって把握することができる。また、切り分けられた対象物の各部分をハンドパターンとして抽出することによって、容易且つ正確に操作者の指示操作を判別することができる。また、ハンドパターン抽出に係る演算の処理負荷を低減させることができ、容易且つ正確にハンドパターンを抽出することができる。   Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 2), the object can be grasped by the separation based on the distance by referring to the distance information of each part of the object. Further, by extracting each part of the cut object as a hand pattern, it is possible to easily and accurately determine the instruction operation of the operator. Further, it is possible to reduce the processing load of the calculation related to hand pattern extraction, and to extract a hand pattern easily and accurately.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項3)によれば、対象物の検出に係る外乱要因の多い車両の車室空間内において、ハンドパターンによる車載機器制御を正確に実施することができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項4)によれば、対象物検出センサが検出した対象物からのハンドパターンの抽出を、対象物までの距離のみに基づいて行うため、ハンドパターン抽出に係る演算の処理負荷を低減させることができ、容易且つ正確にハンドパターンを抽出することができる。また、ハンドパターンの指示操作は、撮像された対象物の画像に基づいて認識されるため、光学式センサを用いた従来の技術における制御ロジックやノウハウを活用することができる。また、これらのような効果を簡素な構成で安価に実現することができる。
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (Claim 3), in-vehicle device control by the hand pattern can be accurately performed in the vehicle compartment space of the vehicle having many disturbance factors related to the detection of the object. .
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 4), since the hand pattern is extracted from the object detected by the object detection sensor based on only the distance to the object, the hand pattern extraction is performed. Therefore, it is possible to reduce the processing load of the calculation, and it is possible to easily and accurately extract the hand pattern. In addition, since the hand pattern instruction operation is recognized based on the captured image of the object, the control logic and know-how in the prior art using an optical sensor can be used. Further, these effects can be realized with a simple configuration at low cost.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項5)によれば、ハンドパターンによる指示操作を認識する際に、抽出されたハンドパターンのみを参照するため、処理負荷をより低減させることができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項6)によれば、簡素な構成でハンドパターンの抽出精度を向上させることができる。
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (Claim 5), when recognizing an instruction operation by a hand pattern, only the extracted hand pattern is referred to, so that the processing load can be further reduced.
According to the hand pattern switch device of the present invention (claim 6), the hand pattern extraction accuracy can be improved with a simple configuration.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項7)によれば、多様なハンドパターンのバリエーション(種別)を設定することができる。例えば、一つのハンドパターンの動作に対して、対象物検出センサに対する距離に応じた、異なる操作指示操作をあてがうことができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項8)によれば、ハンドパターンの種別を分割距離範囲によって区分することができる。つまり、ハンドパターンのバリエーション(種別)と対象物検出センサまでの距離とが対応付けられている場合に、同一のバリエーションが対応付けられる距離範囲を分割距離範囲として設定することができ、操作者にとって直感的に理解しやすい操作範囲の幅を設けることができる。そして、このような幅を持った分割距離範囲を複数設けることができる。
Moreover, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 7), various hand pattern variations (types) can be set. For example, it is possible to assign different operation instruction operations corresponding to the distance to the object detection sensor to the operation of one hand pattern.
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (Claim 8), the types of hand patterns can be classified by the division distance range. That is, when the variation (type) of the hand pattern is associated with the distance to the object detection sensor, the distance range in which the same variation is associated can be set as the divided distance range, which is useful for the operator. It is possible to provide an operation range that is easy to understand intuitively. A plurality of division distance ranges having such a width can be provided.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項9)によれば、簡素な構成で、経時的なハンドパターン形状の変化を認識することができ、対象物検出センサの撮像面内方向へ移動するハンドパターンの動作を認識することができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項10)によれば、簡素な構成で、経時的なハンドパターン距離の変化を認識することができ、対象物検出センサの撮像面に対し垂直な方向(すなわち、距離方向)へ移動するハンドパターンの動作を認識することができる。
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (Claim 9), it is possible to recognize a change in the shape of the hand pattern over time with a simple configuration and to move in the imaging plane direction of the object detection sensor. The movement of the hand pattern can be recognized.
According to the hand pattern switch device of the present invention (claim 10), a change in hand pattern distance with time can be recognized with a simple configuration, and the direction perpendicular to the imaging surface of the object detection sensor. It is possible to recognize the movement of the hand pattern moving in the direction of distance (that is, in the distance direction).

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項11)によれば、三次元画像センサを利用して、撮像面上における平面像及び対象物までの距離を容易に検出することができる。これにより、光学式センサを用いた従来の技術における制御ロジックやノウハウを効果的に活用することができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項12)によれば、抽出されたハンドパターンの画像から、そのハンドパターンの指示操作を容易に認識することができる。
In addition, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 11), the plane image on the imaging surface and the distance to the object can be easily detected using the three-dimensional image sensor. Thereby, the control logic and know-how in the conventional technology using the optical sensor can be effectively utilized.
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 12), it is possible to easily recognize the instruction operation of the hand pattern from the extracted hand pattern image.

また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項13)によれば、操作者にとってジェスチャ操作が容易である領域を対象物検出センサで検出することができ、使い勝手を向上させることができる。また、シフトレバーの操作とジェスチャ操作とを容易に判別することができ、ジェスチャの認識精度を向上させることができる。
また、本発明のハンドパターンスイッチ装置(請求項14)によれば、シフトレバーの上に載置されている操作者の手をハンドパターンの指示操作として判別することができる。また操作者は、シフトレバーの上に手を乗せた状態でハンドパターンの指示操作を行うことができる。つまり、指示操作のために手や腕を大きく動かす必要がなく、シフトレバーへ手を掛けた自然な姿勢のまま車載機器類の操作を実施することができ、操作者の手や腕への負担を軽減させることができ、極めて使い勝手の良いハンドパターンスイッチ装置を提供することが可能となる。
また、指示操作判別手段がハンドパターンから指示操作を判別する領域を、シフトレバーのノブよりも上方の所定領域に設定するという簡素な構成で、容易にこのような効果を奏することができる。
Further, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 13), an area where the gesture operation is easy for the operator can be detected by the object detection sensor, and usability can be improved. In addition, the operation of the shift lever and the gesture operation can be easily discriminated, and the gesture recognition accuracy can be improved.
Moreover, according to the hand pattern switch device of the present invention (claim 14), the operator's hand placed on the shift lever can be determined as a hand pattern instruction operation. In addition, the operator can perform a hand pattern instruction operation with a hand placed on the shift lever. In other words, it is not necessary to move the hand or arm greatly for the instruction operation, and the in-vehicle devices can be operated in a natural posture with the hand on the shift lever. Therefore, it is possible to provide a hand pattern switch device that is extremely easy to use.
Further, such an effect can be easily obtained with a simple configuration in which the area in which the instruction operation determination unit determines the instruction operation from the hand pattern is set to a predetermined area above the knob of the shift lever.

また、本発明のハンドパターン操作方法(請求項15)によれば、ハンドパターン抽出に係る演算の処理負荷を低減させることができ、正確且つ容易にハンドパターンを抽出することができる。また、これにより、操作者の指示操作を正確に判別することができ、指令対象に対して指示操作に応じた動作を的確に指令することができるようになり、制御性を向上させることができる。   Further, according to the hand pattern operation method of the present invention (claim 15), it is possible to reduce the processing load of calculation related to hand pattern extraction, and to extract a hand pattern accurately and easily. This also makes it possible to accurately determine the operator's instruction operation, and to accurately instruct an operation corresponding to the instruction operation to the instruction target, thereby improving controllability. .

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図9は本発明の一実施形態としてのハンドパターンスイッチ装置を示すもので、図1は本装置の全体構成を示す模式的構成図、図2は本装置が適用された車両の車室内における対象物検出センサの撮像領域を示す模式的俯瞰図、図3は本装置の対象物検出センサによって撮像された距離画像の特性を説明するための模式図であり、(a)は距離画像を示す模式図、(b)は距離画像を撮像した検出領域及び距離帯を説明するための模式図、(c)は距離画像から距離帯a部分を抽出した画像、(d)は距離画像から距離帯b部分を抽出した画像、(e)は距離画像から距離帯c部分を抽出した画像、図4は本装置で抽出されたハンドパターンの形状及び距離を擬似的な三次元形状として描画した斜投影図、図5は本装置の対象物検出センサからの距離に応じて設定される分割距離範囲を示す模式図、図6,図7は本装置における制御内容を示す制御フロー図、図8は本装置に対して操作指示を与えるための手指形状の例を示す図であり、(a)は人差し指及び親指を立てた手指形状、(b)は親指を出し入れする動作を伴った手指形状、(c)は人差し指を立てた状態で右方向へ移動する動きを伴った手指形状、(d)は人差し指を立てた状態で左方向へ移動する動きを伴った手指形状をそれぞれ示し、図9は本装置を用いた操作者による操作指示状況を示す模式的な車室内斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 9 show a hand pattern switch device as an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of the device. FIG. 2 is a vehicle of a vehicle to which the device is applied. 3 is a schematic overhead view showing the imaging region of the object detection sensor in the room, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the characteristics of the distance image imaged by the object detection sensor of this apparatus, and (a) is the distance image. (B) is a schematic diagram for explaining a detection area and a distance band obtained by capturing a distance image, (c) is an image obtained by extracting a distance band a portion from the distance image, and (d) is a distance image. An image obtained by extracting the distance band b portion, (e) an image obtained by extracting the distance band c portion from the distance image, and FIG. 4 depicting the hand pattern shape and distance extracted by the apparatus as a pseudo three-dimensional shape. FIG. 5 is an oblique projection, and FIG. FIG. 6 and FIG. 7 are control flow charts showing the contents of control in this apparatus, and FIG. 8 is a finger for giving an operation instruction to this apparatus. It is a figure which shows the example of a shape, (a) is a finger shape which raised the index finger and thumb, (b) is a finger shape with the operation | movement which puts in and out of the thumb, (c) is rightward in the state which raised the index finger. FIG. 9 shows a finger shape with a movement that moves, and FIG. 9D shows a finger shape with a movement that moves to the left with the index finger raised, and FIG. 9 shows an operation instruction status by an operator using this apparatus. It is a typical vehicle interior perspective view.

[全体構成]
図1は、本ハンドパターンスイッチ装置が適用された車両の車室内と、本ハンドパターンスイッチ装置における制御装置の機能的な構成とを示している。まず、図1に示すように、車室7内の運転席前方には、操作者(ドライバ)によって操舵されるステアリングホイール(ハンドル)が設けられ、運転席より助手席側の側方には変速機を制御するためのシフトレバー8が設けられている。
[overall structure]
FIG. 1 shows the interior of a vehicle to which the present hand pattern switch device is applied and the functional configuration of a control device in the present hand pattern switch device. First, as shown in FIG. 1, a steering wheel (handle) that is steered by an operator (driver) is provided in front of the driver seat in the passenger compartment 7, and a speed change is performed on the side closer to the passenger seat than the driver seat. A shift lever 8 is provided for controlling the machine.

運転席の前面にはインストルメントパネルが配されており、車両に搭載される車載機器や各種計器類がその内部に配設されるようになっている。また、このインストルメントパネルには、車載オーディオ装置や空調装置の操作パネル6が、運転席側及び助手席側の双方からの操作が容易であるように、例えば車幅方向中間部のシフトレバー8の前方に配置されている。なお、本ハンドパターンスイッチ装置が適用された車両においては、車載オーディオ装置及び空調装置が、この操作パネル6を用いて直接操作できるだけでなく、本ハンドパターンスイッチ装置を用いてジェスチャ(一般には「ハンドパターン,手形状,掌指形状」等とも呼ばれ、これらの「ハンドパターン,手形状,掌指形状」の動作についても含むものとする)による入力操作ができるようになっている。   An instrument panel is arranged in front of the driver's seat, and in-vehicle devices and various instruments mounted on the vehicle are arranged in the interior. In addition, in this instrument panel, for example, the operation panel 6 of the in-vehicle audio device or the air conditioner can be easily operated from both the driver's seat side and the passenger seat side. Is placed in front of. In the vehicle to which the hand pattern switch device is applied, the in-vehicle audio device and the air conditioner can be directly operated using the operation panel 6, and the gesture (generally, “hand” It is also referred to as “pattern, hand shape, palm finger shape”, etc., and the operation of these “hand pattern, hand shape, palm finger shape” is also included).

本ハンドパターンスイッチ装置は、入力操作としての手振り形状やその動作(ハンドパターン)等を撮像する三次元画像センサ5と、三次元画像センサ5による検出情報に基づき車載オーディオ装置及び空調装置を制御する制御装置としてのECU(コントロールユニット)1と、ECU1からの出力信号によって音声や信号音等を発するスピーカ11とを備えて構成されている。   This hand pattern switch device controls a vehicle-mounted audio device and an air conditioner based on information detected by the three-dimensional image sensor 5 and a three-dimensional image sensor 5 that captures a hand gesture shape and its operation (hand pattern) as an input operation. An ECU (control unit) 1 serving as a control device and a speaker 11 that emits a sound, a signal sound, or the like by an output signal from the ECU 1 are configured.

三次元画像センサ(対象物検出センサ)5は、図1に示すように、シフトレバー8から上方における天井面側において、撮像範囲を下方へ配向されて固設されている。この三次元画像センサ(以下、単にセンサともいう)5とは、車両の車室7内における所定の検出領域(検出領域空間、図1中において一点鎖線で囲まれた領域)10内の対象物を画像として検出するセンサであって、撮像面上における対象物の形状及び検出領域10内における検出基点から対象物までの距離Dを検出する機能も有している。   As shown in FIG. 1, the three-dimensional image sensor (object detection sensor) 5 is fixed on the ceiling surface side above the shift lever 8 so that the imaging range is oriented downward. The three-dimensional image sensor (hereinafter also simply referred to as a sensor) 5 is an object in a predetermined detection region (detection region space, region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 1) 10 in the vehicle compartment 7 of the vehicle. Is a sensor that detects the shape of the object on the imaging surface and the distance D from the detection base point to the object in the detection area 10.

なお、ここでいう撮像面とは、画像として検出される対象物が投射される仮想的な二次元平面のことを指し、これについては後述する。また、ここでいう対象物とは、検出領域10内に存在する撮像の対象一般を指しており、例えば入力操作としての手振りだけでなく、その背景部分に存在するシフトレバー8等も対象物に含まれている。
また、センサ5が対象物を検出する検出領域10は、運転席と助手席との間(車幅方向の中間)の空間であって、図2に一点鎖線で示されたような平面視における矩形領域とセンサ5とによって挟まれる、略四角錐の空間領域(図1中に一点鎖線で示す)の内部空間全体となっている。なお、この検出領域10の平面視における位置及び広さは、図2に示すように、運転者が着座した姿勢で自然に手を伸ばすことのできる位置であって、少なくとも運転者の手形状の全体像を把握しうる程度の広さに設定されており、例えば本実施形態では、シフトレバー8を含んで運転席の左側方の領域に設定されている。
Note that the imaging surface here refers to a virtual two-dimensional plane on which an object detected as an image is projected, which will be described later. The object here refers to a general object to be imaged that exists in the detection region 10, and for example, not only a hand gesture as an input operation, but also a shift lever 8 or the like existing in the background portion is also an object. include.
Further, the detection area 10 where the sensor 5 detects the object is a space between the driver's seat and the passenger seat (intermediate in the vehicle width direction), and in a plan view as shown by a one-dot chain line in FIG. This is the entire internal space of a substantially quadrangular pyramid space region (indicated by a one-dot chain line in FIG. 1) sandwiched between the rectangular region and the sensor 5. As shown in FIG. 2, the position and width of the detection region 10 in a plan view are positions where the driver can naturally reach in a posture where the driver is seated, and at least the shape of the driver's hand. For example, in this embodiment, the area including the shift lever 8 is set to the left side area of the driver's seat.

本実施形態における三次元画像センサ5は、検出領域10内に存在する対象物へレーザー装置やLEDを用いて赤外線を照射して、対象物から反射する反射波を検出し、照射波と反射波との位相差に基づいて対象物までの距離Dを検出するようになっている。また、対象物から反射した反射波のセンサ5に対する入射角に応じて対象物の存在方向を特定し、対象物の形状を撮像面上における平面像として検出するようになっている。   The three-dimensional image sensor 5 in the present embodiment irradiates an object existing in the detection region 10 with infrared rays using a laser device or an LED, detects a reflected wave reflected from the object, and detects the irradiated wave and the reflected wave. The distance D to the object is detected on the basis of the phase difference. In addition, the direction in which the object is present is specified according to the incident angle of the reflected wave reflected from the object with respect to the sensor 5, and the shape of the object is detected as a planar image on the imaging surface.

つまり、三次元画像センサ5は、撮像面上における対象物の形状(すなわち、立体形状ではなく、検出領域空間内における対象物の三次元の位置情報のうち、距離情報を除く情報によって規定される方向であり、二次元の位置情報)と対象物までの距離Dとの2種類の検出情報によって、対象物の存在を検出するようになっている。ここで検出された対象物の形状及び対象物までの距離Dは、ECU1へ入力されるようになっている。   That is, the three-dimensional image sensor 5 is defined by information excluding distance information from the shape of the object on the imaging surface (that is, not the three-dimensional shape, but the three-dimensional position information of the object in the detection area space). The presence of the object is detected by two types of detection information, that is, the direction and two-dimensional position information) and the distance D to the object. The shape of the object detected here and the distance D to the object are input to the ECU 1.

なお、センサ5内で検出された対象物の存在を、前述の撮像面上に投射される画像として仮想的に図示すると、図3(a)に示すような画像となる。この図3(a)には、図3(b)に示すように、操作者が検出範囲10内でジェスチャを行っているときに検出された対象物が投射されている。また、図3中における色の濃淡は対象物の各部分の距離Dに対応しており、検出領域10内において三次元センサ5に近いほど薄く(ここでは、目の粗いハッチ表示)、遠いほど濃く(ここでは、密なハッチ表示)表現されている。   In addition, when the presence of the object detected in the sensor 5 is virtually illustrated as an image projected on the above-described imaging surface, an image as illustrated in FIG. In FIG. 3A, as shown in FIG. 3B, an object detected when the operator makes a gesture within the detection range 10 is projected. Further, the color shading in FIG. 3 corresponds to the distance D of each part of the object, and the closer to the three-dimensional sensor 5 in the detection region 10, the thinner (here, the coarse hatch display) and the farther it is. It is expressed darkly (in this case, a dense hatch display).

つまり、センサ5で検出される対象物は、照度や輝度といった光学的な情報を含まない(対象物の存在のみを示す)平面画像において、画像を構成する単位画素の各々に対し、平面に垂直な方向への位置情報(つまり、センサ5との距離情報)が1つだけ与えられたような、擬似的な三次元形状を成すことになる。なお、この擬似的な三次元形状を模式的に表したものを、図4に示す。ここでは、センサ5によって手のみが検出された場合を想定して、擬似的な三次元形状が示されている。   That is, the object detected by the sensor 5 is perpendicular to the plane with respect to each of the unit pixels constituting the image in a plane image that does not include optical information such as illuminance and luminance (only indicates the presence of the object). A pseudo three-dimensional shape is formed in which only one piece of position information in a specific direction (that is, distance information with respect to the sensor 5) is given. A schematic representation of this pseudo three-dimensional shape is shown in FIG. Here, a pseudo three-dimensional shape is shown assuming that only the hand is detected by the sensor 5.

図4では、対象物の存在する点の集合としての対象物の平面形状が、まずxy平面にプロットされている。つまり、この図をz軸方向から眺めたときの図形が、センサ5において検出された形状に一致する。そして、この図形を構成する各々の点に対して、z軸方向に対象物までの距離Dが与えられ、各点をx軸方向,y軸方向へ連結する格子状の仮想線がグリッドラインとして描かれている。これにより、センサ5側から見た手(ここでは、手の甲側)の凹凸形状を立体的に捉えることができる擬似的な三次元形状が描画されることになる。   In FIG. 4, the planar shape of the object as a set of points where the object exists is first plotted on the xy plane. That is, the figure when this figure is viewed from the z-axis direction matches the shape detected by the sensor 5. A distance D to the object is given in the z-axis direction to each point constituting the figure, and a grid-like virtual line connecting the points in the x-axis direction and the y-axis direction is used as a grid line. It is drawn. As a result, a pseudo three-dimensional shape is drawn in which the uneven shape of the hand (here, the back side of the hand) viewed from the sensor 5 side can be three-dimensionally captured.

なお、前述の通り、対象物の距離D、すなわちz軸方向の値は、対象が存在する各点(対象物の各部分)に対してだた1つだけ与えられるようになっているため、ここに示された三次元形状とは手の表側の形状のみであり、図4に示すように、手の裏面(掌面)が明確とならない形状、すなわち、対象物に対しあたかもセンサ5側の方向からテーブルクロスを掛けたかのような曲面として形成された三次元形状となる。   As described above, only one distance D of the object, that is, a value in the z-axis direction is given to each point (each part of the object) where the object exists. The three-dimensional shape shown here is only the shape on the front side of the hand, and as shown in FIG. 4, the shape in which the back surface (palm surface) of the hand is not clear, that is, as if it is on the sensor 5 side. It becomes a three-dimensional shape formed as a curved surface as if a table cloth was hung from the direction.

また、図3(a)に示された画像を構成する各単位画素の距離D情報に着目して、略同一の距離帯に存在する対象物のみを抽出して描画すると、図3(c)〜(e)に示すような画像となる。図3(b)に示す距離帯aにおける画像は、操作者の手の形状のみが存在する図3(c)に示すような形状となり、距離帯aよりもやや下方の距離帯bにおける画像は、ジェスチャとしての意味を持たない背景としてのシフトレバー8先端のシフトノブの形状が描かれた図3(d)のような形状となり、距離帯bよりもさらに下方の距離帯cにおける画像は、操作者の足部分の形状が描かれた図3(e)のような形状となる。   Further, if attention is paid to the distance D information of each unit pixel constituting the image shown in FIG. 3A and only the objects existing in substantially the same distance band are extracted and drawn, FIG. The image is as shown in (e). The image in the distance band a shown in FIG. 3B has a shape as shown in FIG. 3C in which only the shape of the operator's hand exists, and the image in the distance band b slightly below the distance band a is FIG. 3D shows the shape of the shift knob at the tip of the shift lever 8 as a background that has no meaning as a gesture, and the image in the distance band c further below the distance band b is manipulated. 3 (e) in which the shape of the person's foot is drawn.

[ECU]
次に、ECU1の機能について説明する。ECU1には、対象物の中から操作者の指示操作に係るハンドパターンを抽出するハンドパターン抽出部(ハンドパターン抽出手段)2と、ハンドパターンによる指示操作を認識する指示操作判別部(指示操作判別手段)3と、車載機器に対する所定の操作を実施する動作指令部(動作指令手段)4と、ハンドパターン抽出部2及び指示操作判別部3において認識されたハンドパターンの形状やその距離を経時的に記憶するメモリ9とを備えて構成されている。
[ECU]
Next, functions of the ECU 1 will be described. The ECU 1 includes a hand pattern extraction unit (hand pattern extraction unit) 2 that extracts a hand pattern related to an instruction operation by an operator from an object, and an instruction operation determination unit (instruction operation determination) that recognizes an instruction operation by the hand pattern. Means) 3, the shape and distance of the hand pattern recognized by the operation command unit (operation command unit) 4 for performing a predetermined operation on the vehicle-mounted device, the hand pattern extraction unit 2 and the instruction operation determination unit 3 over time. And a memory 9 for storing the data.

ハンドパターン抽出部2は、センサ5で検出された距離Dに基づいて、対象物の中から操作者の指示操作に係るハンドパターン、すなわち、車載機器を操作するために為されたジェスチャを抽出するようになっている。具体的には、検出された対象物のうち、所定距離範囲内に存在する対象物のみをハンドパターンとして抽出するようになっている。なお、本実施形態における所定距離範囲は、シフトレバー8のシフトノブよりも上方の位置であって、センサ5からの距離が第1距離D1未満の範囲に設定されている。 Based on the distance D detected by the sensor 5, the hand pattern extraction unit 2 extracts a hand pattern related to the operator's instruction operation from the target object, that is, a gesture made to operate the in-vehicle device. It is like that. Specifically, only the objects existing within a predetermined distance range among the detected objects are extracted as hand patterns. The predetermined distance range in the present embodiment is a position above the shift knob of a shift lever 8, the distance from the sensor 5 is set to the range of the first distance D less than 1.

ここでは、所定距離範囲内に存在する対象物(ハンドパターン)が、画像として抽出されるようになっている。ここで抽出された画像としてのハンドパターンは、指示操作判別部3へ入力されるようになっている。例えば、このハンドパターンの画像として、図3(c)に示すような操作者の手の形状の画像が抽出される。また、ここで抽出されたハンドパターンの距離Dの情報は、随時メモリ9で記憶されるようになっている。   Here, an object (hand pattern) existing within a predetermined distance range is extracted as an image. The hand pattern as an image extracted here is input to the instruction operation determination unit 3. For example, an image of the hand shape of the operator as shown in FIG. 3C is extracted as the hand pattern image. Information on the distance D of the hand pattern extracted here is stored in the memory 9 as needed.

つまり、ハンドパターン抽出部2では、センサ5から得られた図3(a)に示す距離画像から、手の形状が存在する図3(c)に示す画像のみが抽出され、図3(d),(e)に示すようなシフトノブや操作者の足といった背景部分の画像が削除されることになる。そしてこのような画像の選別が、距離Dの大きさに応じて行われているのである。したがって、本実施形態では、検出領域空間内における対象物の三次元の位置情報のうち、距離情報によって二次元の位置情報が選別されて、その結果がハンドパターン(対象物に関する、二次元の位置情報の集まり)として抽出されることになる。   That is, the hand pattern extraction unit 2 extracts only the image shown in FIG. 3C where the hand shape exists from the distance image shown in FIG. 3A obtained from the sensor 5, and FIG. , (E), the background image such as the shift knob or the operator's foot is deleted. Such image sorting is performed according to the distance D. Therefore, in the present embodiment, among the three-dimensional position information of the target object in the detection area space, the two-dimensional position information is selected based on the distance information, and the result is a hand pattern (two-dimensional position regarding the target object). (Collection of information).

また、ハンドパターン抽出部2は、距離Dの大きさに応じて、予め複数設定されたハンドパターンの種別を判別するパターン種別設定部(パターン種別判別手段)2aを有している。パターン種別設定部2aは、ハンドパターン抽出部2で抽出されたハンドパターンの種別を設定するための機能部であり、ハンドパターンが所定距離範囲内を距離方向に分割した複数の分割距離範囲のうちのいずれの分割距離範囲に属しているかを判定して、ハンドパターンの種別を判別するようになっている。   The hand pattern extraction unit 2 includes a pattern type setting unit (pattern type determination unit) 2 a that determines a plurality of types of hand patterns set in advance according to the size of the distance D. The pattern type setting unit 2a is a functional unit for setting the type of the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2, and among the plurality of divided distance ranges in which the hand pattern is divided within the predetermined distance range in the distance direction. Which division distance range belongs to, the type of hand pattern is determined.

例えばパターン種別設定部2aでは、図5に示すように、閾値としての第1距離D1、第2距離D2及び第3距離D3がD1>D2>D3≧0となるように予め設定されている。そして、対象物の距離Dがこれらの閾値で分割される距離範囲のうち、どの範囲に属しているかによって、ハンドパターンの種別を判定するようになっている。図5に示された例では、D1>D≧D2である距離範囲が第1分割距離範囲として設定され、D2>D≧D3である距離範囲が第2分割距離範囲として設定され、D3>D≧0である距離範囲が第3分割距離範囲として設定されるようになっている。 For example, in the pattern type setting unit 2a, as shown in FIG. 5, the first distance D 1 , the second distance D 2, and the third distance D 3 as threshold values satisfy D 1 > D 2 > D 3 ≧ 0. It is set in advance. Then, the type of the hand pattern is determined depending on which range the distance D of the object is divided by these thresholds. In the example shown in FIG. 5, a distance range where D 1 > D ≧ D 2 is set as the first divided distance range, and a distance range where D 2 > D ≧ D 3 is set as the second divided distance range. , D 3 > D ≧ 0 is set as the third divided distance range.

また、ハンドパターンの種別とは、そのハンドパターンの形状又は動作に対応付けられる操作指示の内容を区別するための種類区分のことをいう。例えば本実施形態では、ハンドパターン抽出部2において抽出されたハンドパターンが異なる分割距離範囲間を移動した場合には、そのハンドパターンが音声アナウンスに係るハンドパターンであると認識されるようになっている。つまり、図3(b)中において、操作者によるハンドパターンが上下方向(センサ5に対する離接方向)に移動した場合には、その後操作対象となる車載機器の機能が選択された場合に(これについては後述する)、選択された車載機器の機能名称がスピーカ11によって音声アナウンスされるようになっている。   The type of hand pattern means a type classification for distinguishing the contents of operation instructions associated with the shape or action of the hand pattern. For example, in the present embodiment, when the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 moves between different division distance ranges, the hand pattern is recognized as the hand pattern related to the voice announcement. Yes. That is, in FIG. 3B, when the hand pattern by the operator moves in the vertical direction (separation direction with respect to the sensor 5), the function of the vehicle-mounted device to be operated is selected (this) The function name of the selected in-vehicle device is announced by the speaker 11 as a voice.

つまり、本実施形態では、ハンドパターンが存在する距離範囲を特定することによって、例えば同一のハンドパターンの形状、動作に対して、複数の異なる操作指示操作を対応させることや、ハンドパターンが存在する距離範囲の変化に対応する機能を予め設定しておくことができるようになっている。なお、ここで判定されたハンドパターンの種別は、随時メモリ9で記憶されるようになっている。   That is, in the present embodiment, by specifying the distance range in which the hand pattern exists, for example, it is possible to associate a plurality of different operation instruction operations with the shape and operation of the same hand pattern, or there is a hand pattern. A function corresponding to a change in the distance range can be set in advance. The type of hand pattern determined here is stored in the memory 9 as needed.

指示操作判別部3は、センサ5で検出された、撮像面上における対象物の形状に基づき、ハンドパターン抽出部2で抽出されたハンドパターンによる指示操作を認識するようになっている。本実施形態では、センサ5で検出された対象物の形状のうち、ハンドパターン抽出部2で抽出されたハンドパターンに対応する形状に基づいて、ハンドパターンによる指示操作を認識するようになっている。なお、本実施形態の指示操作判別部3は、ハンドパターンの形状の経時的な変化、すなわち、動作を認識して、ハンドパターンによる指示操作を認識することができるようにもなっている。   The instruction operation determination unit 3 recognizes an instruction operation by the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 based on the shape of the object on the imaging surface detected by the sensor 5. In this embodiment, based on the shape corresponding to the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 among the shapes of the objects detected by the sensor 5, the instruction operation by the hand pattern is recognized. . Note that the instruction operation determination unit 3 according to the present embodiment can recognize an instruction operation based on a hand pattern by recognizing a change with time in the shape of the hand pattern, that is, an operation.

このように機能すべく、指示操作判別部3は、二値化変換部(二値化変換手段)3aと、手指姿勢特定部(手指姿勢特定手段)3bと、動作認識部3cとを備えて構成されている。
まず、二値化変換部3aは、ハンドパターン抽出部2で抽出された画像を閾値処理により二値化画像へ変換するように機能する。なお、この二値化変換部3aにおける画像の二値化処理とは、例えば画像を構成する単位画素の各々の濃度(この場合、距離Dに対応するもの)を予め設定された閾値濃度との大小関係に応じて二つの値に変換する一般的な二値化処理のことをいう。つまりここでは、ハンドパターンの距離情報に関するモノクロ画像が生成されることになる。
In order to function in this manner, the instruction operation determination unit 3 includes a binarization conversion unit (binarization conversion unit) 3a, a finger posture identification unit (hand posture identification unit) 3b, and an action recognition unit 3c. It is configured.
First, the binarization conversion unit 3a functions to convert the image extracted by the hand pattern extraction unit 2 into a binarized image by threshold processing. The binarization processing of the image in the binarization conversion unit 3a is, for example, the case where each density of unit pixels constituting the image (in this case, corresponding to the distance D) is set to a preset threshold density. A general binarization process that converts two values according to the magnitude relationship. That is, here, a monochrome image related to the distance information of the hand pattern is generated.

手指姿勢特定部(手指姿勢特定手段)3bは、二値化変換部3aで変換された二値化画像における操作者の指示操作として掌及び指の姿勢を特定するように機能する。ここでは、二値化画像中から、掌を内包する掌正方形の大きさ及び向きを決定するとともに、掌の輪郭線の形状に基づいて小指、親指等の手指位置を決定する、従来の姿勢特定方法が用いられる。掌及び指の姿勢を特定することによって、例えば、操作者がどの指をどちらの方向へ伸ばしているかといった、ハンドパターンの形状的な特性を把握することができるようになっている。なお、ここで抽出された掌及び指の姿勢(すなわち、ハンドパターンの形状)は、随時メモリ9で記憶されるようになっている。   The finger posture specifying unit (hand posture specifying unit) 3b functions to specify the posture of the palm and the finger as an instruction operation of the operator in the binarized image converted by the binarization conversion unit 3a. Here, conventional posture identification is performed by determining the size and orientation of the palm square that contains the palm from the binarized image, and determining the finger position of the little finger, thumb, etc. based on the shape of the outline of the palm The method is used. By specifying the postures of the palm and fingers, it is possible to grasp the shape characteristics of the hand pattern, for example, which finger the operator extends in which direction. The palm and finger postures extracted here (that is, the shape of the hand pattern) are stored in the memory 9 as needed.

一方、動作認識部3cはハンドパターンの動作を把握するための機能部であり、経時的形状変化(ハンドパターン形状の時間経過に伴う変動)に基づく動作の指示操作を認識する形状動作認識部(形状動作認識手段)3dと、経時的距離変化(ハンドパターンの距離Dの時間経過に伴う変動)に基づく動作の指示操作を認識する距離動作認識部(距離動作認識手段)3eとを備えて構成されている。   On the other hand, the motion recognition unit 3c is a functional unit for grasping the motion of the hand pattern, and a shape motion recognition unit (recognizing a motion instruction operation based on a time-dependent shape change (variation with the passage of time of the hand pattern shape) ( (Shape motion recognition means) 3d and a distance motion recognition unit (distance motion recognition means) 3e for recognizing a motion instruction operation based on a time-dependent distance change (variation of the hand pattern distance D with time). Has been.

この動作認識部3cでは、メモリ9に記憶されたハンドパターンの形状及びその距離Dの経時的変化の履歴に基づいて、ハンドパターンの動作を認識する。例えば、形状動作認識部3dは、掌及び指の姿勢を変化させるような動作を認識し、距離動作認識部3eは、ハンドパターンの距離方向へ移動させるような動作を認識するようになっている。
上述の各機能部で特定,認識されたハンドパターンの形状や種別及びその動作に基づいて、指示操作判別部3は、操作者によるハンドパターン操作の指示操作を判別するようになっている。ここで判別された指示操作は、動作指令部4へ入力されるようになっている。
The motion recognition unit 3 c recognizes the motion of the hand pattern based on the shape of the hand pattern stored in the memory 9 and the history of the change in the distance D over time. For example, the shape motion recognition unit 3d recognizes a motion that changes the posture of a palm and a finger, and the distance motion recognition unit 3e recognizes a motion that moves in the distance direction of the hand pattern. .
Based on the shape and type of the hand pattern identified and recognized by each functional unit described above and its operation, the instruction operation determination unit 3 determines the instruction operation of the hand pattern operation by the operator. The instruction operation determined here is input to the operation command unit 4.

なお、本実施形態では、指示操作判別部3において判別される具体的な指示操作が、図8(a)〜(d)に示すようなハンドパターンの形状に対して設定されている。
まず、図8(a)に示すように、人差し指及び親指を立てた状態の手指形状のハンドパターン形状(ハンドパターン形状A)が検出された場合、指示操作判別部3は、操作者がハンドパターンによる指示操作を望んでいるものと判断する。つまり、指示操作判定部3は、これに続くハンドパターンによる指示操作を待機する待機状態となる。したがって、このハンドパターン形状を検出しない場合には、以下に説明する各ハンドパターン形状及ハンドパターン動作が仮に検出されたとしても、それらに対応する指示操作が認識されないようになっている。このような構成により、ハンドパターンの誤認識及び本装置の誤作動を防止できるようになっている。
In the present embodiment, the specific instruction operation determined by the instruction operation determination unit 3 is set for the shape of the hand pattern as shown in FIGS.
First, as shown in FIG. 8A, when a hand-shaped hand pattern shape (hand pattern shape A) with an index finger and a thumb raised is detected, the instruction operation determination unit 3 determines that the operator It is determined that the instruction operation by is desired. That is, the instruction operation determination unit 3 enters a standby state for waiting for an instruction operation by the hand pattern that follows. Therefore, when this hand pattern shape is not detected, even if each hand pattern shape and hand pattern operation described below is detected, the corresponding instruction operation is not recognized. With such a configuration, erroneous recognition of a hand pattern and malfunction of the present apparatus can be prevented.

また、図8(b)に示すように、何れの指も立てていない状態と親指のみを立てた状態の手指形状が順に検出された(ハンドパターン動作Bが検出された)場合、指示操作判別部3は、これらの手指形状の繰り返し回数に応じて、操作対象となる車載機器の機能を選択するようになっている。つまり、操作者による親指の出し入れ操作によって、複数の車載機器のうちの操作したい車載機器の機能を一つ選択できるようになっている。   In addition, as shown in FIG. 8B, when the finger shape in a state where no finger is raised and a state where only the thumb is raised is sequentially detected (hand pattern operation B is detected), the instruction operation determination is performed. The unit 3 selects the function of the in-vehicle device to be operated according to the number of repetitions of these finger shapes. In other words, one of the functions of the in-vehicle device to be operated can be selected from among the plurality of in-vehicle devices by the operation of inserting and removing the thumb by the operator.

例えば、親指の出し入れが1回行われるとエアコンの風量操作機能が選択され、2回行われるとエアコンの温度操作機能が選択され、さらに、3回行われると車載オーディオ装置の音量操作機能が選択されるようになっている。なお、親指の出し入れが4回行われると、再びエアコンの風量操作機能が選択されるようになっており、繰り返しこれらの機能を順番に選択することができるようになっている。   For example, the air volume operation function of the air conditioner is selected when the thumb is taken in and out once, the temperature operation function of the air conditioner is selected when the thumb is performed twice, and the volume operation function of the in-vehicle audio device is selected when the thumb is performed three times. It has come to be. When the thumb is taken in and out four times, the air volume operation function of the air conditioner is selected again, and these functions can be selected repeatedly in order.

また、これらのような操作によって各機能が選択された後に、図8(c),(d)に示すように、人差し指を立てた手指形状の左方向又は右方向への移動が掲出された場合、指示操作判別部3は、ハンドパターンの移動方向に応じて選択された各機能における操作量が設定されるようになっている。例えば、エアコンの風量操作機能が選択されている状態で、図8(c)に示すように、人差し指が右方向へ移動する動きを伴った手指形状(ハンドパターン動作C)が検出されると、そのハンドパターンが風量を増加(風量up)させるための指示操作であると判別されるようになっている。また、例えば図8(d)に示すように、人差し指が左方向へ移動する動きを伴った手指形状(ハンドパターン動作D)が検出されると、そのハンドパターンが風量を減少(風量down)させるための指示操作であると判別されるようになっている。   In addition, after each function is selected by such an operation, as shown in FIGS. 8C and 8D, the movement of the finger shape with the index finger raised to the left or right is posted. The instruction operation determination unit 3 is configured to set the operation amount for each function selected according to the movement direction of the hand pattern. For example, in the state in which the air volume operation function of the air conditioner is selected, as shown in FIG. 8C, when a finger shape (hand pattern operation C) with a movement of the index finger moving in the right direction is detected, It is determined that the hand pattern is an instruction operation for increasing the air volume (air volume up). For example, as shown in FIG. 8D, when a finger shape (hand pattern operation D) with a movement of the index finger moving to the left is detected, the hand pattern reduces the air volume (air volume down). It is determined that the operation is an instruction operation.

なお、本実施形態では、操作者によるハンドパターンの操作指示が、シフトレバー8のシフトノブに手を掛けた状態で実施されるものとして、センサ5からの距離が第1距離D1未満の範囲、且つ、第2所定距離D2以上の範囲に存在するハンドパターンが、指示操作判別部3において所定の指示操作として判別されるようになっている。つまりここでは、シフトレバー8よりも上方の所定領域D2≦D<D1の範囲内で抽出されたハンドパターン以外は、たとえ図8(a)〜(d)に示されたようなハンドパターンであっても、車載機器を操作するための指示操作ではないと判別されるようになっている。 In the present embodiment, an operation instruction of the hand pattern by the operator, as being implemented in a state of hanging the hand shift knob of a shift lever 8, the distance is the first distance D 1 less than the range from the sensor 5, In addition, the hand pattern existing in the range of the second predetermined distance D 2 or more is determined as a predetermined instruction operation in the instruction operation determination unit 3. That is, here, except for the hand pattern extracted within the predetermined region D 2 ≦ D <D 1 above the shift lever 8, the hand pattern as shown in FIGS. Even so, it is determined that it is not an instruction operation for operating the in-vehicle device.

上述のように、指示操作判別部3で判別されたハンドパターンの指示操作は、動作指令部4への入力されるようになっており、動作指令部4は指示操作判別部3で判別された指示操作に対応した指令対象に所定の動作を指令するようになっている。このようにして、操作者のハンドパターン操作によって、車両に搭載された機器に対する所定の操作が実施されるようになっている。   As described above, the hand pattern instruction operation determined by the instruction operation determination unit 3 is input to the operation command unit 4, and the operation command unit 4 is determined by the instruction operation determination unit 3. A predetermined operation is commanded to a command target corresponding to the instruction operation. In this way, a predetermined operation on the device mounted on the vehicle is performed by the operator's hand pattern operation.

[フローチャート]
本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置は上述のように構成されて、以下に説明する制御フローに従って制御を実施する。図6,図7に示された制御フローはECU4の内部において所定周期で適宜繰り返し実行されている。なお、図6に示された制御フローは、本装置におけるメインフローであり、図7に示された制御フローは、ハンドパターンの指示操作を認識するフローである。
[flowchart]
The hand pattern switch device according to an embodiment of the present invention is configured as described above, and performs control according to a control flow described below. The control flow shown in FIG. 6 and FIG. 7 is repeatedly executed as appropriate at a predetermined cycle inside the ECU 4. Note that the control flow shown in FIG. 6 is a main flow in this apparatus, and the control flow shown in FIG. 7 is a flow for recognizing a hand pattern instruction operation.

まず、メインフローにおいてステップA10では、センサ5によって所定の検出領域10内における対象物が像として検出される。そして、ここで検出された対象物の形状及び対象物までの距離DはECU1へ入力されて、ステップA20へ進む。
ステップA20では、ハンドパターン抽出部2において、検出された対象物までの距離Dの大きさが第1距離D1未満であるか否かが判定される。ここで、D<D1である場合にはステップA30へ進み、D≧D1である場合にはそのままこのフローを終了する。
First, in step A10 in the main flow, the object in the predetermined detection area 10 is detected as an image by the sensor 5. And the shape of the target object detected here and the distance D to the target object are inputted into ECU1, and it progresses to Step A20.
In step A20, the hand pattern extraction unit 2, whether the magnitude of the distance D to the detected object is a first distance D less than 1 is determined. Here, in the case of D <D 1 proceeds to step A30, in the case of D ≧ D 1 as it is and this flow is finished.

なお、ステップA20において、第1距離D1は、センサ5からシフトレバー8のシフトノブよりも上方の所定の位置までの距離であるように設定されている。そのため、シフトレバー8のシフトノブよりも下方に対象物が検出された場合には、このフローが終了することになる。したがって、従来の技術のように、ハンドパターンと周辺(背景部分)との輝度,照度差等を考慮する必要がなくなり、検出データの中から背景部分を容易に削除することが可能となる。 Note that, in step A20, the first distance D 1 is set to be the distance to the predetermined position above the shift knob of a shift lever 8 from the sensor 5. Therefore, when an object is detected below the shift knob of the shift lever 8, this flow ends. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to consider the luminance, illuminance difference, and the like between the hand pattern and the periphery (background portion), and the background portion can be easily deleted from the detection data.

ステップA30では、距離Dが第1距離D1範囲にある対象物が、ハンドパターンとして抽出される。このハンドパターンは画像として抽出されるとともに、ハンドパターンの距離Dの情報がメモリ9で記憶された後に、指示操作判別部3へ入力されて、ステップA40へ進む。
ステップA40では、二値化変換部2aにおいて、入力されたハンドパターン画像が二値化変換され、続くステップA50では、前ステップで変換された二値化画像からハンドパターンの形状として掌及び指の姿勢が特定され、メモリ9において記憶される。
In step A30, the distance D is the object in the first distance D 1 range, is extracted as the hand pattern. The hand pattern is extracted as an image, and information on the distance D of the hand pattern is stored in the memory 9 and then input to the instruction operation determination unit 3, and the process proceeds to step A40.
In step A40, the input hand pattern image is binarized and converted in the binarization conversion unit 2a. In the subsequent step A50, the shape of the hand and the finger is converted from the binarized image converted in the previous step. The posture is specified and stored in the memory 9.

続くステップA60では、メモリ9に記憶されたハンドパターンの距離Dの情報とハンドパターンの形状とに基づいて、ハンドパターンによる指示操作を認識する指示内容認識フローが実行される。そして続くステップB70において、指示内容認識フローで設定された音声フラグFvがFv=1であるか否かが判定される。
音声フラグFvとは、本ハンドパターンスイッチにおいて現在選択されている車載機器の機能(すなわち、ここではエアコンの風量,エアコンの温度及び車載オーディオ装置の音量)を音声によって操作者へアナウンスするためのフラグである。このフラグがFv=1に設定されているときにはこのようなアナウンスが実施され、このフラグがFv=0に設定されているときにはアナウンスが実施されないようになっている。
In the subsequent step A60, an instruction content recognition flow for recognizing an instruction operation using the hand pattern is executed based on the information on the distance D of the hand pattern stored in the memory 9 and the shape of the hand pattern. In subsequent step B70, it is determined whether or not the voice flag Fv set in the instruction content recognition flow is Fv = 1.
The voice flag Fv is a flag for announcing the function of the in-vehicle device currently selected in the hand pattern switch (that is, the air volume of the air conditioner, the temperature of the air conditioner, and the volume of the in-vehicle audio device) to the operator by voice It is. Such an announcement is performed when this flag is set to Fv = 1, and no announcement is performed when this flag is set to Fv = 0.

ここで、Fv=1である場合には、現在選択されている車載機器の機能、すなわち、エアコンの風量,エアコンの温度及び車載オーディオ装置の音量のいずれかが音声でアナウンスされ、ステップA90へ進んでFv=0に戻され、ステップB100へ進む。また、Fv=0である場合には、そのままステップA100へ進む。なお、この音声フラグについては後述する。その後ステップA100では、指示内容認識フローで認識されたハンドパターンの指示操作に従って、車載機器に対する所定の操作が実施されてこのフローを終了する。   Here, if Fv = 1, the function of the currently selected in-vehicle device, that is, any of the air volume of the air conditioner, the temperature of the air conditioner, and the volume of the in-vehicle audio device is announced by voice, and the process proceeds to step A90. Thus, Fv = 0 is returned, and the process proceeds to Step B100. If Fv = 0, the process proceeds directly to step A100. The voice flag will be described later. Thereafter, in step A100, in accordance with the instruction operation of the hand pattern recognized in the instruction content recognition flow, a predetermined operation is performed on the in-vehicle device, and this flow is finished.

次に、ステップA60に係る指示内容認識フローについて、図7を用いて説明する。
まず、指示内容認識フローのステップB10では、パターン種別判定部2aにおいて、ハンドパターン抽出部2において抽出されたハンドパターンが異なる分割距離範囲間を移動したか否かが判定される。つまりここでは、操作者によるハンドパターンが上下方向(センサ5に対する離接方向)に移動したか否かが判定されることになる。ここで、ハンドパターンが異なる分割距離範囲間を移動したと判定された場合には、ステップB20へ進んで音声フラグFvをFv=1に設定してステップB30へ進む。一方、ハンドパターンが異なる分割距離範囲間を移動したと判定されなかった場合には、Fv=0のままステップB30へ進む。
Next, the instruction content recognition flow according to step A60 will be described with reference to FIG.
First, in step B10 of the instruction content recognition flow, the pattern type determination unit 2a determines whether or not the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 has moved between different division distance ranges. That is, here, it is determined whether or not the hand pattern by the operator has moved in the vertical direction (direction of contact with the sensor 5). If it is determined that the hand pattern has moved between different division distance ranges, the process proceeds to step B20, the voice flag Fv is set to Fv = 1, and the process proceeds to step B30. On the other hand, if it is not determined that the hand pattern has moved between different division distance ranges, the process proceeds to step B30 with Fv = 0.

ステップB30では、動作認識部3cにおいて、メモリ9に記憶されたハンドパターンの形状及びその距離の履歴に基づきハンドパターンの動作が認識され、続くステップB40では、ハンドパターンの形状や種別及びその動作に基づき、指示操作判別部3において、操作者によるハンドパターン操作の指示操作が認識されて、このフローを終了する。
なお、ステップB40における指示操作の認識において、指示操作判定部3は、シフトレバー8の上に操作者の手が載せられているものとして、シフトレバー8のシフトノブよりも上方の所定領域、すなわち、D2≦D<D1の領域におけるハンドパターンから、操作者の車載機器を操作するための指示操作を判別するようになっている。したがって、シフトレバー8に手を掛けた状態でのハンドパターン操作を認識することができ、操作者は、シフトレバーの上に手を乗せた自然な姿勢のままハンドパターンの指示操作を行うことができることになる。
In step B30, the movement recognition unit 3c recognizes the movement of the hand pattern based on the shape of the hand pattern stored in the memory 9 and the history of the distance, and in step B40, the movement recognition unit 3c determines the shape and type of the hand pattern and the movement thereof. Based on this, the instruction operation determination unit 3 recognizes the instruction operation of the hand pattern operation by the operator, and the flow ends.
In the recognition of the instruction operation in step B40, the instruction operation determination unit 3 assumes that the operator's hand is placed on the shift lever 8, a predetermined area above the shift knob of the shift lever 8, that is, An instruction operation for operating the in-vehicle device of the operator is determined from the hand pattern in the region of D 2 ≦ D <D 1 . Accordingly, it is possible to recognize a hand pattern operation in a state in which the hand is put on the shift lever 8, and the operator can perform a hand pattern instruction operation with a natural posture with the hand placed on the shift lever. It will be possible.

[効果]
このように、本発明のハンドパターンスイッチ装置によれば、三次元画像センサ5が検出した対象物の中からハンドパターンを抽出するにあたり、対象物までの距離Dの情報を用いてハンドパターンとその他の背景部分とを切り分けるため、ハンドパターンの抽出精度を向上させることができるとともに、ハンドパターン抽出に係る演算の処理負荷を軽減させることができ、容易且つ正確にハンドパターンを抽出することができるようになる。
[effect]
As described above, according to the hand pattern switch device of the present invention, when extracting a hand pattern from the object detected by the three-dimensional image sensor 5, the hand pattern and other information are extracted using information on the distance D to the object. Therefore, it is possible to improve the accuracy of hand pattern extraction, reduce the processing load of calculation related to hand pattern extraction, and easily and accurately extract a hand pattern. become.

また、本実施形態では、対象物の形状や距離といった照度条件に左右されないパラメータを用いてハンドパターンを抽出,認識するようになっているため、外乱に強い制御が可能となる。
またこのとき、図9に示すように、操作者がシフトレバー8に手を掛けた状態でハンドパターンによる操作を実施しようとした場合であっても、センサ5の検出領域がシフトレバー8のシフトノブよりも上方の所定領域D<D1に設定されているため、従来の技術のように、ハンドパターンと周辺(背景部分)との輝度,照度差等を考慮する必要がなく、容易に指示操作にかかるハンドパターンを判別することができる。
Further, in the present embodiment, the hand pattern is extracted and recognized using parameters that are not affected by the illumination conditions such as the shape and distance of the target object, so that control that is resistant to disturbance is possible.
At this time, as shown in FIG. 9, even when the operator tries to perform an operation using the hand pattern with the hand held on the shift lever 8, the detection area of the sensor 5 is the shift knob of the shift lever 8. because it is set in a predetermined area D <D 1 above than, as in the prior art, the brightness of the hand pattern and the peripheral (background portion), it is not necessary to consider the photometric like, easily instruction operation It is possible to discriminate the hand pattern relating to.

また、指示操作判別部3において、操作者によるハンドパターンの操作指示がシフトレバー8のシフトノブに手をかけた状態で実施されるものとして、ハンドパターンの存在する領域が所定領域D2≦D<D1にあるか否かが判別される。つまり、所定領域D2≦D<D1に存在する対象物が指示操作にかかるハンドパターンとして判別されるため、操作者は、シフトレバーの上に手を乗せた状態でハンドパターンの指示操作を行うことができる。したがって、指示操作のために手や腕を大きく動かす必要がなく、シフトレバーへ手を掛けた自然な姿勢のまま車載機器類の操作を実施することができる。このように、本実施形態のハンドパターンスイッチ装置によれば、操作者の手や腕への負担を軽減させることができ、極めて使い勝手の良いハンドパターンスイッチ装置を提供することが可能となる。 In addition, in the instruction operation determination unit 3, it is assumed that a hand pattern operation instruction by the operator is applied to the shift knob of the shift lever 8, and the region where the hand pattern exists is a predetermined region D 2 ≦ D < whether the D 1 is determined. That is, since an object existing in the predetermined region D 2 ≦ D <D 1 is determined as a hand pattern for the instruction operation, the operator performs an instruction operation for the hand pattern with the hand placed on the shift lever. It can be carried out. Therefore, it is not necessary to move the hand or arm greatly for the instruction operation, and the operation of the in-vehicle devices can be performed with a natural posture with the hand placed on the shift lever. Thus, according to the hand pattern switch device of the present embodiment, it is possible to reduce the burden on the operator's hand and arm and to provide a hand pattern switch device that is extremely easy to use.

また、本装置によれば、所定領域D2≦D<D1内のハンドパターンについて、その形状や動作に応じて操作者の指示操作内容が判別されるため、例えば、シフトノブ上に載せられた操作者の手指形状やその動作が、単なるシフトレバー操作のためのものなのか、それとも本装置の指示操作のためのものなのかを判別することができ、シフトレバー8の操作(シフトチェンジ操作)を行う手指の動作が指示操作として誤認識されることがない。 In addition, according to the present apparatus, for the hand pattern in the predetermined area D 2 ≦ D <D 1 , the instruction operation content of the operator is determined according to the shape and operation, and thus, for example, the hand pattern is placed on the shift knob. It is possible to discriminate whether the operator's finger shape and its movement are for mere shift lever operation or for instruction operation of this device, and operation of the shift lever 8 (shift change operation) The movement of the finger that performs is not erroneously recognized as an instruction operation.

また、たとえ指示操作のためのハンドパターンと同一のハンドパターン形状及び動作が抽出されていたとしても、ハンドパターンの存在する領域が所定領域D2≦D<D1内でなければ、それを指示操作であると判別することはないため、シフトレバー8の上に手を載せていない状態で為された操作を指示操作と誤認識することがなく、認識精度をより向上させることができる。 Even if the same hand pattern shape and action as the hand pattern for the instruction operation are extracted, if the area where the hand pattern exists is not within the predetermined area D 2 ≦ D <D 1 , it is indicated. Since it is not determined that the operation is an operation, an operation performed without placing a hand on the shift lever 8 is not erroneously recognized as an instruction operation, and the recognition accuracy can be further improved.

また、抽出されたハンドパターンは、平面画像として処理することが可能であるため、例えば従来培ってきたCCDカメラ等を用いたハンドパターン認識技術における制御ロジックやノウハウを活用することができ、二次元データに対する演算処理によってハンドパターンを識別するような手法をそのまま活用することができる。これにより、的確なハンドパターンの認識を、簡素な構成で安価に実現することができる。   In addition, since the extracted hand pattern can be processed as a planar image, for example, the control logic and know-how in hand pattern recognition technology using a CCD camera or the like that has been cultivated in the past can be utilized, and two-dimensional A method of identifying a hand pattern by an arithmetic process on data can be used as it is. Accordingly, accurate hand pattern recognition can be realized with a simple configuration at low cost.

また、上述の実施形態においては、ハンドパターン種別判定部2aにおいて、対象物までの距離Dの大きさに応じたハンドパターンの種別を設定することができる。つまり、同じハンドパターンの形状,動作であっても、対象物検出センサに対する距離Dが異なれば、操作指示操作が異なるものとなるような設定が可能となる。これにより、操作のためのハンドパターンの形状、動作の数を減らすことができ、操作入力を簡易化することができる。   In the embodiment described above, the hand pattern type determination unit 2a can set the type of hand pattern according to the size of the distance D to the object. That is, even if the shape and operation of the same hand pattern is used, setting can be made such that the operation instruction operation is different if the distance D to the object detection sensor is different. Thereby, the shape of the hand pattern for operation and the number of operations can be reduced, and the operation input can be simplified.

たとえ数多くのジェスチャ動作を認識可能なジェスチャ操作装置であっても、操作者がそれらのジェスチャ動作の全てを暗記していなければ操作入力できないのであれば、操作者にとって使いやすい操作装置であるとはいえない。しかし、本実施形態のハンドパターンスイッチ装置によれば、操作者が予め覚えておかなければならないジェスチャ動作の数を減らすことができるため、極めてユーザビリティの高い操作装置を提供することが可能となるのである。   Even if it is a gesture operating device capable of recognizing a large number of gesture operations, if the operator cannot input an operation without memorizing all the gesture operations, it is an operation device that is easy to use for the operator. I can't say that. However, according to the hand pattern switch device of the present embodiment, since the number of gesture operations that the operator has to remember in advance can be reduced, an operation device with extremely high usability can be provided. is there.

また、本装置では、ハンドパターンの形状や距離といった静的なジェスチャの認識だけでなく、簡素な構成で、時間経過に伴うジェスチャの変動、すなわち、ジェスチャ動作(すなわち、動的なジェスチャ)を認識することができる。その際、三次元画像センサ5の撮像面内方向へのジェスチャ動作(距離方向への移動を含まない動作)を認識することができるだけでなく、撮像面に対し垂直な方向へのジェスチャ動作をも認識することができる。   In addition, the device recognizes not only static gestures such as the shape and distance of hand patterns, but also gesture changes over time, that is, gesture movements (ie, dynamic gestures) with a simple configuration. can do. At that time, not only can the gesture operation in the imaging surface direction of the 3D image sensor 5 (operation not including movement in the distance direction) be recognized, but also the gesture operation in the direction perpendicular to the imaging surface. Can be recognized.

また、本実施形態における三次元画像センサ5は、対象物までの距離Dを検出するとともに、対象物の形状を平面像として検出する画像センサであるため、平面像としてのハンドパターンを抽出するプロセスがシンプルであるうえ、抽出されたハンドパターンの画像からそのハンドパターンの指示操作を容易に認識することができる。   In addition, since the three-dimensional image sensor 5 in the present embodiment is an image sensor that detects the distance D to the object and detects the shape of the object as a planar image, a process of extracting a hand pattern as a planar image. Is simple, and an instruction operation of the hand pattern can be easily recognized from the extracted hand pattern image.

[その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述の実施形態では、車両の車室空間内における対象物を検出する手段として、三次元画像センサ5が用いられているが、例えば超音波などを利用して車室空間内における対象物までの距離及び方向を検出するソナーセンサの類を対象物検出センサとして用いてもよい。この場合の対象物検出センサは、車室内における所定領域内の対象物を撮像するものとはいえないが、対象物の存在方向に基づいてその対象物の画像を内部的に検出しているものと考えると、実質的に対象物の平面的な形状を捉えているとみなすことができる。したがって、上述の実施形態と同様の作用効果を期待することができる。また同様に、レーザーレーダー等を対象物検出センサとして用いてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the three-dimensional image sensor 5 is used as a means for detecting an object in the vehicle interior space of the vehicle, but for example, an object in the vehicle interior space using ultrasonic waves or the like is used. A kind of sonar sensor that detects the distance and direction to the object detection sensor may be used. The object detection sensor in this case cannot be said to image a target object in a predetermined area in the vehicle interior, but internally detects an image of the target object based on the direction in which the target object exists. Therefore, it can be regarded that the planar shape of the object is substantially captured. Therefore, the same effect as the above-described embodiment can be expected. Similarly, a laser radar or the like may be used as the object detection sensor.

また、三次元画像センサ5が撮像する対象物の検出領域10は、車種や車室7の内部形状,本装置の主な用途等に応じて適宜変更可能である。
また上述の実施形態では、図5に示されたように、3種類の分割距離範囲を備えており、ハンドパターンが異なる分割距離範囲間を移動した場合に、選択されている車載機器の機能が音声アナウンスで報知されるようになっているが、ハンドパターンとその指示操作との対応付けに関して、各々の分割距離範囲において異なる対応付けがなされるように構成することもできる。例えば、第1分割距離範囲のハンドパターンは、上述の実施形態の通りエアコン及び車載オーディオ装置の指示操作として判別されるのに加えて、第2分割距離範囲及び第3分割距離範囲のハンドパターンを、別の車載装置(カーナビゲーション装置や室内灯等)の指示操作として判別するように構成してもよい。
Moreover, the detection area 10 of the object imaged by the three-dimensional image sensor 5 can be changed as appropriate according to the vehicle type, the internal shape of the passenger compartment 7, the main use of the apparatus, and the like.
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 5, there are three types of division distance ranges, and when the hand pattern moves between different division distance ranges, the function of the selected in-vehicle device is Although it is notified by voice announcement, it can be configured such that different associations are made in each divided distance range regarding association between the hand pattern and the instruction operation. For example, the hand pattern of the first divided distance range is determined as the instruction operation of the air conditioner and the in-vehicle audio device as described above, and the hand pattern of the second divided distance range and the third divided distance range is used. Alternatively, it may be determined as an instruction operation of another in-vehicle device (a car navigation device, a room light, etc.).

例えばこの場合、上述の実施形態における図7に示すような指示内容認識フローの代わりに、図10に示すようなフローに従って制御が行われる。
まず、図10に示すフローにおいて、ステップC10では、パターン種別判定部2aにおいて、メモリ9に記憶されたハンドパターンの距離Dの大きさが第2距離D2以上であって第1距離D1未満であるか否かが判定される。つまりここでは、ハンドパターン抽出部2で抽出されたハンドパターンの種別が、第1分割距離範囲に属しているか否かが判定されることになる。ここで、D2≦D<D1である場合にはステップC30へ進み、ハンドパターンが第1分割距離範囲に属しているものとしてハンドパターンの種別(例えば、カーナビゲーション装置に関する種類のもの等)が判定されて、ステップC60へ進む。また、D2≦D<D1でない場合(すなわち、少なくともD<D2である場合)には、ステップC20へ進む。
For example, in this case, control is performed according to the flow shown in FIG. 10 instead of the instruction content recognition flow shown in FIG. 7 in the above-described embodiment.
First, in the flow shown in FIG. 10, in step C10, in the pattern type determination unit 2a, the magnitude of the hand pattern distance D stored in the memory 9 is not less than the second distance D 2 and less than the first distance D 1. It is determined whether or not. That is, here, it is determined whether or not the type of the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 belongs to the first division distance range. Here, if D 2 ≦ D <D 1 , the process proceeds to step C30, where the hand pattern is classified as belonging to the first division distance range (for example, the type related to the car navigation device). Is determined, and the process proceeds to Step C60. If D 2 ≦ D <D 1 is not satisfied (that is, at least D <D 2 ), the process proceeds to step C20.

なお、ここで判定されるハンドパターンの距離Dとは、メインフローにおいて直前に抽出されたハンドパターンの距離Dのことを指し、例えばメモリ9上に複数の距離情報が記憶されている場合には、それらのうちの最新ものが用いられるようになっている。
ステップC20では、ハンドパターンの距離Dの大きさが、第3距離D3以上であって第2距離D2未満であるか否かが判定される。つまりここでは、ハンドパターン抽出部2で抽出されたハンドパターンの種別が、第2分割距離範囲に属しているか否かが判定されることになる。ここで、D3≦D<D2である場合にはステップC40へ進み、ハンドパターンが第2分割距離範囲に属しているものとしてハンドパターンの種別(例えば、室内灯に関する種類のもの等)が判定されて、ステップC60へ進む。また、D3≦D<D2でない場合には、D<D3であるから、ステップC50へ進み、ハンドパターンが第3分割距離範囲に属しているものとしてハンドパターンの種別(例えば、車載通信装置に関する種類のもの等)が判定され、ステップC60へ進む。
The hand pattern distance D determined here refers to the hand pattern distance D extracted immediately before in the main flow. For example, when a plurality of distance information is stored in the memory 9. The latest of them is being used.
In step C20, the size of the distance D of the hand pattern, a third distance whether there is D 3 than is a second distance D less than 2 is judged. That is, here, it is determined whether or not the type of the hand pattern extracted by the hand pattern extraction unit 2 belongs to the second division distance range. Here, if D 3 ≦ D <D 2 , the process proceeds to step C 40, and the hand pattern type (for example, the type related to the room light) is assumed as the hand pattern belonging to the second division distance range. Determination is made and the process proceeds to step C60. If D 3 ≦ D <D 2 , since D <D 3 , the process proceeds to step C50, where the hand pattern belongs to the third division distance range (for example, in-vehicle communication). The device type is determined), and the process proceeds to Step C60.

ステップC60では、動作認識部3cにおいて、メモリ9に記憶されたハンドパターンの形状及びその距離の履歴に基づきハンドパターンの動作が認識される。そして、続くステップC70では、ハンドパターンの形状や種別及びその動作に基づき、指示操作判別部3において、操作者によるハンドパターン操作の指示操作が認識されて、このフローを終了する。   In step C60, the movement recognition unit 3c recognizes the movement of the hand pattern based on the shape of the hand pattern stored in the memory 9 and the history of the distance. In the subsequent step C70, based on the shape and type of the hand pattern and its operation, the instruction operation determination unit 3 recognizes the instruction operation of the hand pattern operation by the operator, and the flow is finished.

このような構成によれば、ハンドパターンの操作位置(センサ5までの距離)に応じた指示操作を多段階に判別することによって、スイッチ装置を多機能化することができる。
また、ハンドパターンの種別を区分する分割距離範囲は、操作者にとって直感的に理解しやすい操作範囲の幅にすることができる。例えば、D1〜D2間の距離幅や、D2〜D3間の距離幅は任意に設定できるものであり、これらの距離幅は本実施形態のように予め設定されたものであってもよいし、操作者によって適宜調整できるようなものであってもよい。また、この分割距離範囲の個数は任意であり、分割数を増加させるほどハンドパターンの種別を増やすことができる。
According to such a configuration, the switch device can be made multifunctional by discriminating the instruction operation according to the operation position of the hand pattern (distance to the sensor 5) in multiple stages.
Further, the division distance range for classifying the hand pattern type can be set to the width of the operation range that is easily understood by the operator. For example, the distance width between D 1 and D 2 and the distance width between D 2 and D 3 can be arbitrarily set, and these distance widths are set in advance as in the present embodiment. Alternatively, it may be adjusted as appropriate by the operator. The number of the division distance ranges is arbitrary, and the number of types of hand patterns can be increased as the number of divisions is increased.

また、上述の実施形態では、指示操作判別部3において、操作者によるハンドパターンの操作指示がシフトレバー8のシフトノブに手をかけた状態で実施されるものとして、シフトレバー8のノブよりも上方の所定領域D2≦D<D1におけるハンドパターンから指示操作を判別するようになっているが、このような指示操作を判別する範囲についても、適宜設定することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, it is assumed that the operation instruction of the hand pattern by the operator is performed in the state where the operator holds the hand on the shift knob of the shift lever 8 in the instruction operation determination unit 3. The instruction operation is determined from the hand pattern in the predetermined area D 2 ≦ D <D 1, but the range for determining such an instruction operation can be set as appropriate.

また、上述の実施形態では、図8(c),(d)に示すように、選択された車載機器の各機能における操作量(エアコンの風量操作量や温度操作量,車載オーディオ装置の音量操作量等)が、手指形状の左方向又は右方向への動作によって設定されるようになっているが、このような構成の代わりに、手の上下方向(センサ5に対する離接方向)への移動によって各機能における操作量を設定するように構成してもよい。例えば、車載オーディオが選択されている場合に、手を上方へ移動させることによって音量を大きく設定し、手を下方へ移動させることによって音量を小さく設定することなどが考えられる。これにより、車載装置をより直感的に操作することが可能となる。   Further, in the above-described embodiment, as shown in FIGS. 8C and 8D, the operation amount (the air volume operation amount or the temperature operation amount of the air conditioner, the volume operation of the in-vehicle audio device) in each function of the selected in-vehicle device. However, instead of such a configuration, movement of the hand in the vertical direction (separation direction with respect to the sensor 5) is set. The operation amount in each function may be set by For example, when in-vehicle audio is selected, it is conceivable that the volume is set large by moving the hand upward, and the volume is set small by moving the hand downward. Thereby, it becomes possible to operate an in-vehicle device more intuitively.

本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置の全体構成を示す模式的構成図である。It is a typical lineblock diagram showing the whole hand pattern switch device composition concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置が適用された車両の車室内における対象物検出センサの撮像領域を示す模式的俯瞰図である。1 is a schematic overhead view showing an imaging region of an object detection sensor in a vehicle compartment of a vehicle to which a hand pattern switch device according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置の対象物検出センサによって撮像された距離画像の特性を説明するための模式図であり、(a)は距離画像を示す模式図、(b)は距離画像を撮像した検出領域及び距離帯を説明するための模式図、(c)は距離画像から距離帯a部分を抽出した画像、(d)は距離画像から距離帯b部分を抽出した画像、(e)は距離画像から距離帯c部分を抽出した画像である。It is a schematic diagram for demonstrating the characteristic of the distance image imaged with the target object detection sensor of the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention, (a) is a schematic diagram which shows a distance image, (b) is. Schematic diagram for explaining a detection area and a distance band obtained by capturing a distance image, (c) an image obtained by extracting a distance band a part from the distance image, (d) an image obtained by extracting a distance band b part from the distance image, (E) is an image obtained by extracting the distance zone c from the distance image. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置で抽出されたハンドパターンの形状及び距離を擬似的な三次元形状として描画した斜投影図である。It is the oblique projection figure which drawn the shape and distance of the hand pattern extracted with the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention as a pseudo three-dimensional shape. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置の対象物検出センサからの距離に応じて設定される分割距離範囲を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the division | segmentation distance range set according to the distance from the target object detection sensor of the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置における制御内容を示す制御フロー図である。It is a control flowchart which shows the control content in the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置における制御内容を示す制御フロー図である。It is a control flowchart which shows the control content in the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置に対して操作指示を与えるための手指形状の例を示す図であり、(a)は人差し指及び親指を立てた手指形状、(b)は親指を出し入れする動作を伴った手指形状、(c)は人差し指を立てた状態で右方向へ移動する動きを伴った手指形状、(d)は人差し指を立てた状態で左方向へ移動する動きを伴った手指形状をそれぞれ示している。It is a figure which shows the example of the finger shape for giving an operation instruction with respect to the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention, (a) is the finger shape which raised the index finger and the thumb, (b) is the thumb. Finger shape with moving in and out, (c) finger shape with movement moving right with index finger up, (d) with movement moving left with index finger up Each finger shape is shown. 本発明の一実施形態にかかるハンドパターンスイッチ装置を用いた操作者による操作指示状況を示す模式的な車室内斜視図である。It is a typical vehicle interior perspective view which shows the operation instruction | indication state by the operator using the hand pattern switch apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の変形例にかかるハンドパターンスイッチ装置における制御内容を示す制御フロー図である。It is a control flowchart which shows the control content in the hand pattern switch apparatus concerning the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ECU(コントロールユニット)
2 ハンドパターン抽出部(ハンドパターン抽出手段)
2a パターン種別判定部(パターン種別判定手段)
3 指示操作判別部(指示操作判別手段)
3a 二値化変換部(二値化変換手段)
3b 手指姿勢特定部(手指姿勢特定手段)
3c 動作認識部
3d 形状動作認識部(形状動作認識手段)
3e 距離動作認識部(距離動作認識手段)
4 動作指令部(動作指令手段)
5 三次元画像センサ(対象物検出センサ)
6 操作パネル
7 車室
8 シフトレバー
9 メモリ
10 検出領域(所定領域)
11 スピーカ
1 ECU (control unit)
2 Hand pattern extraction unit (hand pattern extraction means)
2a Pattern type determination unit (pattern type determination means)
3. Instruction operation determination unit (instruction operation determination means)
3a Binarization conversion unit (binarization conversion means)
3b finger posture specifying unit (hand posture specifying means)
3c motion recognition unit 3d shape motion recognition unit (shape motion recognition means)
3e Distance motion recognition unit (distance motion recognition means)
4 Operation command section (Operation command means)
5 Three-dimensional image sensor (object detection sensor)
6 Operation panel 7 Car compartment 8 Shift lever 9 Memory 10 Detection area (predetermined area)
11 Speaker

Claims (15)

検出基点から検出領域空間内に存在する対象物を捉え、上記検出基点からの上記対象物の各部分の方向及び該各部分までの距離を検出する対象物検出センサと、
上記対象物検出センサにより検出された上記の方向及び距離に基づいて、操作者の指示操作に係るハンドパターンを抽出するハンドパターン抽出手段と、
上記ハンドパターン抽出手段により抽出された上記ハンドパターンに基づいて上記操作者の上記指示操作を判別する指示操作判別手段と、
上記指示操作判別手段により判別された上記指示操作に対応した指令対象に所定の動作を指令する動作指令手段と
を備えたことを特徴とする、ハンドパターンスイッチ装置。
An object detection sensor for detecting an object existing in a detection area space from a detection base point, and detecting a direction of each part of the object from the detection base point and a distance to the part;
Hand pattern extraction means for extracting a hand pattern related to an instruction operation by the operator based on the direction and distance detected by the object detection sensor;
Instruction operation determining means for determining the instruction operation of the operator based on the hand pattern extracted by the hand pattern extracting means;
A hand pattern switch device comprising: an operation command unit that commands a predetermined operation to a command target corresponding to the instruction operation determined by the instruction operation determination unit.
上記ハンドパターン抽出手段は、上記距離に基づいて上記ハンドパターンを構成する上記対象物の各部分の上記方向を選別するとともに、該各部分を上記ハンドパターンとして抽出する
ことを特徴とする、請求項1記載のハンドパターンスイッチ装置。
The hand pattern extracting means selects the direction of each part of the object constituting the hand pattern based on the distance, and extracts each part as the hand pattern. The hand pattern switch device according to 1.
上記検出領域空間は、車両の車室内空間の一部であって、
上記指令対象は、上記車両に搭載された機器である
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のハンドパターンスイッチ装置。
The detection area space is a part of the vehicle interior space of the vehicle,
The hand pattern switch device according to claim 1, wherein the command target is a device mounted on the vehicle.
上記対象物検出センサは、上記検出領域空間内を撮像して撮像面上における上記対象物の形状を画像として検出するとともに該画像の各部分に対応する上記対象物までの距離を検出し、
上記ハンドパターン抽出手段は、上記対象物検出センサで検出された上記の画像及び距離に基づいて上記ハンドパターンを抽出する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The object detection sensor images the inside of the detection area space, detects the shape of the object on the imaging surface as an image, and detects the distance to the object corresponding to each part of the image,
The hand according to any one of claims 1 to 3, wherein the hand pattern extraction means extracts the hand pattern based on the image and the distance detected by the object detection sensor. Pattern switch device.
上記ハンドパターン抽出手段は、上記対象物検出センサで検出された上記距離に基づいて、該対象物検出センサで検出された上記画像から上記ハンドパターンの画像を抽出するとともに、
上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記ハンドパターンの画像に基づいて、上記ハンドパターンによる指示操作を判別する
ことを特徴とする、請求項4記載のハンドパターンスイッチ装置。
The hand pattern extraction means extracts an image of the hand pattern from the image detected by the object detection sensor based on the distance detected by the object detection sensor,
5. The hand pattern switch device according to claim 4, wherein the instruction operation determining means determines an instruction operation by the hand pattern based on the hand pattern image extracted by the hand pattern extracting means.
上記ハンドパターン抽出手段は、予め設定された所定距離範囲内に存在する上記対象物の各部分のみを上記ハンドパターンとして抽出する
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The said hand pattern extraction means extracts only each part of the said target object which exists in the predetermined distance range set beforehand as said hand pattern, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Hand pattern switch device.
上記ハンドパターン抽出手段は、抽出された上記ハンドパターンの上記検出基点に対する距離の大きさに応じて、予め複数設定された上記ハンドパターンの種別を判別するパターン種別判別手段を有し、
上記指示操作判別手段は、上記パターン種別判別手段で判別された上記ハンドパターンの種別に応じて、上記ハンドパターンによる指示操作が異なるものと判別する
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The hand pattern extraction means has pattern type determination means for determining a plurality of types of the hand pattern set in advance according to the magnitude of the distance of the extracted hand pattern to the detection base point,
7. The instruction operation determining means determines that the instruction operation by the hand pattern is different according to the type of the hand pattern determined by the pattern type determining means. The hand pattern switch device according to claim 1.
上記パターン種別判別手段は、抽出された上記ハンドパターンが、予め設定された所定距離範囲内を上記距離方向に分割した複数の分割距離範囲のうちのいずれの分割距離範囲に属しているかを判別して、上記ハンドパターンの種別を判別する
ことを特徴とする、請求項7記載のハンドパターンスイッチ装置。
The pattern type discriminating unit discriminates which divided distance range of a plurality of divided distance ranges obtained by dividing the extracted hand pattern within a predetermined distance range in the distance direction. The hand pattern switching device according to claim 7, wherein the type of the hand pattern is discriminated.
上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記ハンドパターンの経時的形状変化に基づき、上記ハンドパターンの動作による指示操作を認識する形状動作認識手段を有する
ことを特徴とする、請求項4〜8のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The instruction operation determination means includes shape motion recognition means for recognizing an instruction operation due to an operation of the hand pattern based on a temporal change in shape of the hand pattern extracted by the hand pattern extraction means. The hand pattern switch device according to any one of claims 4 to 8.
上記指示操作判別手段は、上記対象物検出センサで検出された上記画像の各部分に対応する上記対象物までの経時的距離変化に基づき、上記ハンドパターンの動作による指示操作を認識する距離動作認識手段を有する
ことを特徴とする、請求項4〜9のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The pointing operation determination means recognizes the pointing operation based on the movement of the hand pattern based on a change in distance over time to the target corresponding to each part of the image detected by the target detection sensor. It has a means, The hand pattern switch apparatus of any one of Claims 4-9 characterized by the above-mentioned.
上記対象物検出センサは、上記対象物への照射波及びその反射波の位相差に基づいて該対象物までの距離を検出するとともに、上記対象物検出センサに対する上記反射波の入射角に応じて該対象物の形状を上記撮像面上における平面像として検出する三次元画像センサである
ことを特徴とする、請求項4〜10のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The object detection sensor detects a distance to the object based on a phase difference between an irradiation wave to the object and a reflected wave thereof, and according to an incident angle of the reflected wave with respect to the object detection sensor. The hand pattern switch device according to any one of claims 4 to 10, wherein the hand pattern switch device is a three-dimensional image sensor that detects the shape of the object as a planar image on the imaging surface.
上記ハンドパターン抽出手段は、上記三次元画像センサで検出された上記平面像の中から、予め設定された所定距離範囲内に存在する上記対象物の平面像を上記ハンドパターンの画像として抽出するとともに、
上記指示操作判別手段は、上記ハンドパターン抽出手段で抽出された上記画像を閾値処理により二値化画像へ変換する二値化変換手段と、該二値化変換手段で変換された上記二値化画像における上記操作者の指示操作として掌及び指の姿勢を特定する手指姿勢特定手段とを有し、該手指姿勢特定手段で特定された上記掌及び指の姿勢に応じた上記指示操作を判別する
ことを特徴とする、請求項11記載のハンドパターンスイッチ装置。
The hand pattern extraction means extracts a planar image of the object existing within a predetermined distance range as a hand pattern image from the planar image detected by the three-dimensional image sensor. ,
The instruction operation determination unit includes a binarization conversion unit that converts the image extracted by the hand pattern extraction unit into a binarized image by threshold processing, and the binarization converted by the binarization conversion unit. A finger posture specifying unit that specifies a posture of a palm and a finger as an instruction operation of the operator in the image, and determining the instruction operation according to the posture of the palm and the finger specified by the finger posture specifying unit The hand pattern switch device according to claim 11, wherein:
上記対象物検出センサは、上記車室内空間における天井面側に固設されるとともに、該天井面よりも下方及び上記車室内の下方に配設されたシフトレバーのノブよりも上方の領域における対象物を検出する
ことを特徴とする、請求項3〜12のいずれか1項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The object detection sensor is fixed to a ceiling surface side in the vehicle interior space, and is an object in a region above a knob of a shift lever disposed below the ceiling surface and below the vehicle interior. An object is detected, The hand pattern switch apparatus of any one of Claims 3-12 characterized by the above-mentioned.
上記指示操作判別手段は、上記シフトレバーの上に上記ハンドパターンに係る上記操作者の手が載置されているものとして、上記シフトレバーのノブよりも上方の所定領域における上記ハンドパターンから上記操作者の上記指示操作を判別する
ことを特徴とする、請求項13項に記載のハンドパターンスイッチ装置。
The instruction operation determining means assumes that the operator's hand related to the hand pattern is placed on the shift lever, and performs the operation from the hand pattern in a predetermined area above the knob of the shift lever. The hand pattern switch device according to claim 13, wherein the instruction operation of the person is discriminated.
車両の車室内に固設された対象物検出センサを用いて操作者のジェスチャを指示操作として検出することにより、車両に搭載された機器に対する所定の操作を実施するハンドパターン操作方法であって、
上記対象物検出センサにより、所定の検出領域空間内における対象物の形状及び該対象物までの距離を検出し、
上記対象物まで距離に基づいて上記対象物の中から上記操作者の指示操作に係るハンドパターンを抽出した後に、
上記対象物の該形状に基づいて抽出された上記ハンドパターンによる指示操作を判別して上記所定の操作を実施する
ことを特徴とする、ハンドパターン操作方法。
A hand pattern operation method for performing a predetermined operation on a device mounted on a vehicle by detecting an operator's gesture as an instruction operation using an object detection sensor fixed in a vehicle interior of the vehicle,
The object detection sensor detects the shape of the object in a predetermined detection area space and the distance to the object,
After extracting the hand pattern related to the instruction operation of the operator from the object based on the distance to the object,
A method of operating a hand pattern, comprising: discriminating an instruction operation by the hand pattern extracted based on the shape of the object and performing the predetermined operation.
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