JP2007328754A - タッチパネルシステム及びその動作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システムには。透明支柱1、投影スクリーン2、視覚センサ3、プロジェクタ4、コンピュータ5及び赤外光源6が含まれている。視覚センサ3にはデジタルカメラ31、カメラインターフェース32、デジタル信号プロセッサ33とコンピュータインターフェース34が含まれ、デジタルカメラ31とカメラインターフェース32が接続され、投影スクリーン2は透明支柱1に設置され、視覚センサ3、プロジェクタ4、コンピュータ5及び赤外光源6は適宜収納され、視覚センサ3とプロジェクタ4は共につながっている。このシステムを動作させるため、エキスパートシステムと神経回路網を結合した計算方法を採用し、スクリーンとコンピュータの起動時座標較正には五点定位法を採用した。
【選択図】 図15
Description
視覚センサは投影スクリーン前方の同じ高さの位置に設置することが可能であり、デジタルカメラの数は一つ以上であり、投影スクリーンの材質はポリスチレンである。
(1)起動訂正
(2)投影スクリーンの特徴点を拾い、次元を低める。
(3)エキスパートシステムが初歩的に篩い分ける。
(4)情報が定義条件に該当するか否かを判断する。
(5)該当情報がある場合は、神経回路網計算方法に昇進する。
(6)指位置があるか否かを判断する。
(7)ある場合は、指位置抽出を行う。
(8)抽出した指位置と視覚センサから伝送された情報を照らし合わせる。
(9)コンピュータが情報の照らし合わせ処理を行い、マウスを駆動しながら制御を行う。
ステップ101:起動訂正
ステップ102:投影スクリーンの特徴点を拾い、次元を低める。
ステップ103:エキスパートシステムが初歩的に篩い分ける。
ステップ104:情報が定義条件に該当するか否かを判断する。
ステップ105:該当情報がある場合は、神経回路網計算方法に昇進する。
ステップ106:指位置があるか否かを判断する。
ステップ107:ある場合は、指位置抽出を行う。
ステップ108:抽出した指位置と視覚センサから伝送された情報を照らし合わせる。
ステップ109:コンピュータが情報の照らし合わせ処理を行い、マウスを駆動しながら制御を行う。
エキスパートシステムは画像上の指情報を判断して指位置を認識する。また総データベース、制御作戦と生成式規則が含まれ,総データベースのデータには、(1)実践中に認識される画像分析下で生成される指が持っている一定の経験情報とデータ、(2)画像処理過程で画像中の指情報が代表できる一部のデータ情報が含まれ、制御作戦とは様々な環境で出来るだけ如何に錯誤を減少させるかの指情報識別の計算方法であり,生成式規則は『もしこの条件を満たすと、ある操作を取るべきである。』の方式で判断し、総データベースと制御作戦の連係と調和を担当する。本エキスパートシステムは実際的に『もし画像上ある点のデータがデータベースの中のある特徴データに該当する場合は、この点は指情報が次の篩い分けの段階に移行する可能性があると認識される。該当しない点は篩い分けられる。何重の篩い分けを経てから最後の結論を得る。』である。
1 ネットワークは一つ簡単な非線型のプロセッサユニット、つまりニューロンで構成する。
2 ネットワークは、すべて分布−並行する方式で構成と運行している。一つ一つのニューロンと樹状突起はすべての記憶内容のメモリを引き受けて、すべての記憶を取り出してもすべてのニューロンと樹状突起に関連する
3 ネットワークには、ニューロンの数量が非常に多いから、ネットワークは複雑なシステムになることが出来る。
4 ネットワークは学習能力を持つ。それはすでに出来ているプログラムで、必要な機能を実現することではなく、学習を通じてこの機能を獲得しにくる。
そして、出力yjは入力の総和に単調増加関数fを施したもので表されることにする(3.2)。しきい値は重みの一つとして含まれていると考える。ここで、出力関数fは階段関数であってもよい。ここでは、出力関数fとしてシグモイド関数を用いることにする。シグモイド関数は、0から1までの連続した値をとる関数なので微分可能であり、後に解析的に問題を解くことが可能になる。次に、神経回路における学習を一般化して考える。式(3.3)右辺の2乗頁内の第2項(負項)をある入力ベクトルcに対して出力素子jが出すべき望ましい出力、式(3.3)右辺の2乗頁内の第1項(正項)をその時の出力素子jの実際の出力とした時、学習の評価として、式(3.3)のような誤差関数Eを考える。この誤差関数を最小にする手続きを一般に最小2乗誤差(least mean square,LMS)法という。式(3.3)右辺の2乗頁内の第1項(正項)はその時の素子間の結合の強さ、すなわち重みwijで決まるため、誤差関数も重みに関して陰に定義された関数となる。したがって、各重みの値を軸としてできる空間を考え、さらにこの誤差関数Eによって定義される値を高さと考えれば、Eは重み空間上の超曲面として誤差曲面を与えることになる。任意の重み状態から、この誤差曲面の極小値に達するには、例えば各重みを、式(3.4)右辺の偏微分項に比例した量ずつ変化させていけばよいことになる。これは、誤差曲面上を最も急な傾斜方向に進んでいくことに相当し、このような学習則を一般に最急降下法(gradient decent method)という。
1.視覚センサーシステムはビデオカメラからイメージ枠を獲得し、領域を測定する、
2.測定手段に基づいてイメージを処理し、指形物の特徴を抽出する、
3.エキスパートシステムを通じて可能性がある指形物を濾過する
4.指位置があるか否かを判断する
5.ある場合は,神経ネットワーク認識演算法を通じて指形を照合し、イメージの座標の中で指位置を読み取る
6.コンピューターインターフェース電気回路によって、検出した情報をコンピュータに伝送する
1及び11は、透明且つ赤外線を透過する硝子や合成樹脂でできている。投影スクリーン2の素材は、硝子や合成樹脂を用いるが、時には偏光硝子や液晶を用いる場合もある。
図17に示すように、硝子と硝子の間に液晶を装着し、その液晶すなわち投影スクリーン2に電極を取り付けて電圧をコントロールし、プロジェクタの投射光や外光が液晶を透過したり散乱したりできるようにしたものである。電圧のコントロールは、コンピュータ5によって映像・音声や内臓の時計と同期させることもできる。
また、本発明は、透明のドアやウインドー、間仕切りに内外の境界の役割を持たせたときに、内部から投射されているスクリーンの映像や画像を見て、その境界外部から、投影スクリーン上に指を接触させて、指示情報を境界内部のコンピュータに送り、当該コンピュータと対話することができる。そのとき、境界の内部と外部は全く遮断された状態でも、投影スクリーンの画面だけを介してコンピュータと対話が可能になる。これらの設置した設備機器のセキュリティーと設置環境に因る損耗は、建造物自体が持つ内部環境に依存するため、安全且つ長期運用可能なシステムを構築し、利用することが可能である。
11 透明支柱
2 投影スクリーン
3 視覚センサ
31 CAMERA
32 CAMERA・I/F
33 DSP
34 COMP・I/F
4 プロジェクタ
41 反射ミラー
5 コンピュータ
6 赤外光源
Claims (19)
- 透明支柱、投影スクリーン、プロジェクタ、コンピュータとを含むタッチパネルシステムにおいて、
さらに、デジタルカメラ、カメラインターフェース、デジタル信号プロセッサとコンピュータインターフェースとを備える視覚センサを含み、
前記デジタルカメラと前記カメラインターフェースとが連結され、前記カメラインターフェースは前記デジタル信号プロセッサと連結され、前記デジタル信号プロセッサから出力される信号は前記コンピュータインターフェースによって前記コンピュータと接続され、
前記投影スクリーンは前記透明支柱に設置され、前記視覚センサは前記投影スクリーンと前記プロジェクタの間、又は、前記プロジェクタと同じ位置に設置され、
前記視覚センサと前記プロジェクタは、それぞれ前記コンピュータと接続されることを特徴とするタッチパネルシステム。 - 前記視覚センサは、投影スクリーン後方の床から天井までの異なる高さの位置に設置することを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記デジタルカメラの数は一つ以上であることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記投影スクリーンの材質はポリスチレンであることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 請求項1記載のタッチパネルシステムの動作方法において、
起動訂正を行う第1ステップと、
前記投影スクリーンの特徴点を拾い次元を低める第2ステップと、
エキスパートシステムが初歩的に篩い分ける第3ステップと、
情報が定義条件に該当するか否かを判断する第4ステップと、
該当する情報がある場合は神経回路網計算方法に進む第5ステップと、
指位置があるか否かを判断する第6ステップと、
前記指位置がある場合は前記指位置抽出を行う第7ステップと、
抽出した前記指位置と前記視覚センサから伝送された情報を照らし合わせる第8ステップと、
前記コンピュータが情報の照らし合わせ処理を行い、マウスを駆動しながら制御を行う第9ステップとを含むことを特徴とするタッチパネルシステム動作方法。 - 前記起動訂正の方式は五点定位法であり、
コンピュータのカーソルが、左上角―右上角―スクリーン中心点―左下角―右下角に移動し、
コンピュータのカーソルが各位置に止まる際に、ユーザはレーザーペンでスクリーン上のカーソル位置に合わせると、カーソルは次の位置に移動し、
次の位置で上記の操作を繰り返しながら、全ての五つの点まで進行することを特徴とする請求項5記載のタッチパネルシステム動作方法。 - 投影画像上の指情報を判断して指位置を識別する前記エキスパートシステムは、総データベース、制御作戦及び生成式規則を含み、
総データベースには、実践中認識された画像分析下で生成される指が持っている一定の経験情報とデータ、及び、画像処理過程で画像中の指情報が代表できる一部のデータ情報が含まれ、
制御作戦は、各種環境下で出来るだけ如何に錯誤を減少させるかの指情報識別の計算方法であり、
生成式規則は、総データベースと制御作戦の連係と調和を担当することを特徴とする請求項5記載のタッチパネルシステム動作方法。 - 前記神経回路網計算方法では、Mean Taxonomyを採用して隠れ層の学習方法とし、傾斜降下法を応用して出力層の学習方法にすることを特徴とする請求項5記載のタッチパネルシステム動作方法。
- 前記投影スクリーンは、赤外光を透過できるアクリル製であり、
前記ビデオカメラは、デジタルビデオカメラと前記赤外光を発光する赤外光源と一体になっており、
前記視覚センサは、前記プロジェクタと同じ方向に設置することを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。 - 前記視覚センサは、前記投影スクリーン上のユーザーの指の形を対象として感知し、指先の位置はマウスポインタになり、スクリーンにタッチするだけで、パソコンのプログラムが起動できることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記赤外光源からの前記赤外線強度は、外界赤外線強度に応じて調整されることを特徴とする請求項9記載のタッチパネルシステム。
- 請求項1記載のタッチパネルシステムの動作方法において、
起動訂正を行う第10ステップと、
前記投影スクリーンのイメージを捕獲し、指の形を認識し、分析する第20ステップと、
情報が定義条件に該当するか否かを判断する第30ステップと、
指位置があるか否かを判断する第40ステップと、
前記指位置がある場合は,イメージの座標の中で指位置を読み取る第50ステップと、
当該読み取った前記指位置と前記視覚センサから伝送された情報をコンピュータが照合し、マウスがクリックしたメッセージをウィンドウのループに送る第60ステップとを含むことを特徴とするタッチパネルシステム動作方法。 - 前記透明支柱は、透明ガラスであることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記透明支柱の少なくとも1面をスリガラス状に拡散処理することを特徴とする請求項13記載のタッチパネルシステム。
- 2次元配列の赤外線発光ダイオードをさらに備え、前記投影スクリーンを均一な照度の赤外線で照明することを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記プロジェクタの映像を反射して前記投影スクリーンに投影する反射ミラーをさらに備えることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記投影スクリーンは、電極付き液晶であり、
前記液晶を透明部材で挟持し、
前記電極への印加電圧により、液晶全面を透過性又は散乱性とすることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。 - 前記投影スクリーンは、巻き取り可能であることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
- 前記投影スクリーンは、曲面状であることを特徴とする請求項1記載のタッチパネルシステム。
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