JP2010088628A - Device and method for estimating finger joint position - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for estimating finger joint position, estimating easily and accurately estimating the position of a finger joint, and a method for estimating finger joint position using the finger joint position estimating device. <P>SOLUTION: The device for estimating finger joint position includes: measuring terminals disposed on a finger bone at the distal end side and on a finger bone at the root of a finger with a joint of the finger in-between in the longitudinal direction of the finger, and a measuring portion estimating the position of the joint by acquiring and analyzing motion data from the measuring terminals. The accuracy in estimating the position of the joint by the finger joint position estimating device is improved by selecting and analyzing specific data from the motion data obtained from the measuring terminals at the measuring position, and the device for estimating finger joint position is used in the method for estimating finger joint position. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる手指関節位置推定装置、及び該手指関節位置推定装置を用いる手指関節位置推定方法に関する。   The present invention relates to a finger joint position estimation device that can easily and accurately estimate the joint position of a finger, and a finger joint position estimation method that uses the finger joint position estimation device.

従来から、人間の手指の動きを定量的に捉えるための技術が考えられている。かかる技術によれば、映像からだけでは捉え難いような、伝統芸能に携わる匠、ピアニスト、ピッチャー、外科医などの手技を計測し、再現することができる。また、関節炎の患者や、骨折後にリハビリテーションを行っている患者などの手指の動きを定量的に評価することもできると考えられる。さらに、指が屈曲/伸展するときの関節の変動を明らかにすることで、指骨間関節の機構に適した人工関節を作製できることが期待される。   Conventionally, a technique for quantitatively capturing the movement of a human finger has been considered. According to such a technique, it is possible to measure and reproduce techniques such as a craftsman, pianist, pitcher, and surgeon who are involved in traditional performing arts, which are difficult to grasp only from images. In addition, it is considered that the movement of fingers of patients with arthritis or patients undergoing rehabilitation after a fracture can be quantitatively evaluated. Furthermore, it is expected that an artificial joint suitable for the interphalangeal joint mechanism can be produced by clarifying the joint fluctuation when the finger bends / extends.

人間の手指の動きを定量的に捉えるための技術としては、例えば、特許文献1に、手指に取り付けられた複数のセンサから得られる情報を用いて、手指の繊細な動きを記録・再現する装置に関する技術が開示されている。しかし、この装置は、実際の手指の動きではなく、手指に取り付けられたセンサの位置および姿勢の変化を計測しているに過ぎず、手指の動きの再現性が不十分であった。手指に取り付けられた複数のセンサから得られる情報を基にして手指の動きを正確に再現するためには、その手指の外形と指骨の長さを事前に知る必要がある。   As a technique for quantitatively capturing the movement of a human finger, for example, Patent Document 1 discloses an apparatus that records and reproduces a delicate movement of a finger using information obtained from a plurality of sensors attached to the finger. Techniques related to this are disclosed. However, this apparatus only measures changes in the position and posture of the sensor attached to the finger, not the actual finger movement, and the reproducibility of the finger movement is insufficient. In order to accurately reproduce the movement of a finger based on information obtained from a plurality of sensors attached to the finger, it is necessary to know in advance the outline of the finger and the length of the phalange.

手指の外形については、レーザスキャナなどを用いて正確且つ簡易に計測することが可能である。一方、指骨の長さの計測については、コンピュータ断層撮影などを用いる方法が考えられるが、かかる方法では大変な手間がかかる。そこで、指骨の長さを簡単に知るための方法として、手指の関節位置を推定し、その推定される関節位置と手指の外形から、指骨の長さを計測する方法が考えられる。関節の位置を簡易に推定するための技術としては、例えば、非特許文献1に、人間の手足の関節の位置を推定する方法に関する技術が開示されている。
特開2007−236602号公報 James O’Brien、他3名、「Automatic Joint Parameter Estimation from Magnetic Motion Capture Data」、Graphics Interface、(カナダ)、2000年5月、p.53−60
The outer shape of the finger can be measured accurately and easily using a laser scanner or the like. On the other hand, for measuring the length of the phalange, a method using computer tomography or the like is conceivable, but this method requires a lot of labor. Therefore, as a method for easily knowing the length of the phalange, a method of estimating the joint position of the finger and measuring the length of the phalange from the estimated joint position and the outer shape of the finger can be considered. As a technique for simply estimating the position of a joint, for example, Non-Patent Document 1 discloses a technique related to a method for estimating the position of a joint of a human limb.
JP 2007-236602 A James O'Brien and three others, “Automatic Joint Parameter Estimate from Magnetic Motion Capture Data”, Graphics Interface (Canada), May 2000, p. 53-60

しかし、上記非特許文献1に開示されているような従来の技術では、推定される関節位置と実際の関節位置との誤差が大きく、該技術を手指の関節に適用する場合には、関節位置の推定精度が不十分であった。   However, in the conventional technique disclosed in Non-Patent Document 1, the error between the estimated joint position and the actual joint position is large, and when this technique is applied to a finger joint, The estimation accuracy of was insufficient.

そこで本発明は、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる手指関節位置推定装置、および該手指関節位置推定装置を用いる手指関節位置推定方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a finger joint position estimation device that can easily and accurately estimate a finger joint position, and a finger joint position estimation method using the finger joint position estimation device.

上記課題を解決するために、第1の本発明は、手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ配置される計測端子、及び、該計測端子から動作データを取得して解析することによって関節の位置を推定できる計測部位、を備えてなる、手指関節位置推定装置を提供する。かかる手指関節位置推定装置を用いることによって、手指の関節位置を簡易に推定することができる。   In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides a measurement terminal disposed on the phalange on the distal end side of the finger and the phalange on the base side with the joint of the finger interposed therebetween, and the measurement Provided is a finger joint position estimation device including a measurement part that can estimate the position of a joint by acquiring and analyzing motion data from a terminal. By using such a finger joint position estimation device, the finger joint position can be easily estimated.

第1の本発明および以下に示す本発明(以下において、単に「本発明」ということがある。)において、「動作データ」とは、計測端子の位置および姿勢に関する情報を意味する。また、「計測端子」とは、手指に取り付けることができる程度の大きさで、何らかの方法によってその動作データを計測できるセンサであれば特に限定されないが、後述するように、本発明で用いる計測端子としては、3軸直交コイルが好ましい。さらに、「計測部位」とは、手指の長さ方向において、位置を推定したい関節の両側に設置された2以上の計測端子から動作データを取得して解析することによって、該関節の位置を推定できるものであれば特に限定されない。   In the first aspect of the present invention and the present invention described below (hereinafter sometimes simply referred to as “the present invention”), “motion data” means information related to the position and orientation of the measurement terminal. The “measurement terminal” is not particularly limited as long as it is a sensor that can be attached to a finger and can measure the operation data by some method. However, as will be described later, the measurement terminal used in the present invention. Is preferably a triaxial orthogonal coil. Furthermore, the “measurement site” refers to the position of the joint by acquiring and analyzing motion data from two or more measurement terminals installed on both sides of the joint whose position is to be estimated in the finger length direction. There is no particular limitation as long as it is possible.

第1の本発明の手指関節位置推定装置において、計測端子が3軸直交コイルであることが好ましい。   In the finger joint position estimation device according to the first aspect of the present invention, the measurement terminal is preferably a three-axis orthogonal coil.

本発明において、「3軸直交コイル」とは、相互に直交し、かつ、共通の中心を持つ、3軸の等方性のコイルから構成されるコイルを意味する。計測端子が3軸直交コイルからなることによって、その計測端子の位置および姿勢を容易に計測することができる。   In the present invention, the “three-axis orthogonal coil” means a coil composed of three-axis isotropic coils that are orthogonal to each other and have a common center. When the measurement terminal is composed of a three-axis orthogonal coil, the position and orientation of the measurement terminal can be easily measured.

第1の本発明の手指関節位置推定装置において、計測端子を3つ以上の光学式センサの群とすることができる。計測端子として光学式センサを用いる場合、少なくとも3つ以上からなる群を1つ計測端子とみなすことによって、その計測端子の位置および姿勢を計測することができる。   In the finger joint position estimation apparatus according to the first aspect of the present invention, the measurement terminal may be a group of three or more optical sensors. When an optical sensor is used as a measurement terminal, the position and orientation of the measurement terminal can be measured by regarding at least three groups as one measurement terminal.

第1の本発明の手指関節位置推定装置において、計測部位が、計測端子から動作データを取得する、データ取得手段と、関節の両側にある指骨に手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、動作データを用いて関節の両側にある指骨のうち一方の指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis−angleに変換した変換データを作成し、変換データを手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて関節の位置を推定する、解析手段と、を備えてなるものであることが好ましい。かかる計測部位を用いることによって、手指を動かす際、その手指の運動(回動)の中心となる軸(関節軸)の向きがほぼ同一のときの動作データのみを用いて関節の位置を推定することができ、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる。   In the finger joint position estimation device according to the first aspect of the present invention, the measurement part has data acquisition means for acquiring motion data from the measurement terminal, and an axis in a direction parallel to the finger width direction on the phalanges on both sides of the joint. Each local coordinate system is set, and the movement of the local coordinate system set for the other phalange is converted to Axis-angle with respect to the local coordinate system set for one of the phalanges on both sides of the joint using motion data. The conversion data is created, the conversion data is classified into multiple sections for the axis component in the direction parallel to the finger width direction, and the operation based on the conversion data included in the section with the largest number of conversion data It is preferable to include an analysis unit that estimates the position of the joint using the data. By using such a measurement site, when moving a finger, the position of the joint is estimated using only motion data when the directions of the axes (joint axes) serving as the centers of movement (rotation) of the fingers are substantially the same. Therefore, the joint position of the finger can be estimated easily and accurately.

本発明において、「手指の幅方向」とは、手の掌から手の甲に向かう方向および手指の付け根から先端に向かう方向に対して直交する方向を意味する。   In the present invention, the “finger width direction” means a direction orthogonal to the direction from the palm of the hand to the back of the hand and the direction from the base of the finger to the tip.

第1の本発明の手指関節位置推定装置において、解析手段で変換データを手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類する際、手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について百等分することが好ましい。   In the finger joint position estimation apparatus according to the first aspect of the present invention, when the conversion unit classifies the converted data into a plurality of sections for the axial component in the direction parallel to the finger width direction, the axial component in the direction parallel to the finger width direction is classified. It is preferable to divide the value into 100 equal parts.

また、第2の本発明は、手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ計測端子を配置するとともに、計測部位によって計測端子から動作データを取得して解析することにより、関節の位置を推定する、手指関節位置推定方法を提供する。かかる手指関節位置推定方法を用いることによって、手指の関節位置を簡易に推定することができる。   In the second aspect of the present invention, the measurement terminals are arranged on the phalange on the distal end side and the phalange on the base side of the finger with the joint of the finger interposed therebetween, and the operation data is obtained from the measurement terminal by the measurement site. Provided is a finger joint position estimation method for estimating a joint position by acquiring and analyzing the joint position. By using such a finger joint position estimation method, the joint position of the finger can be easily estimated.

第2の本発明の手指関節位置推定方法において、計測端子が3軸直交コイルであることが好ましい。計測端子が3軸直交コイルからなることによって、その計測端子の位置および姿勢を容易に計測することができる。   In the finger joint position estimation method according to the second aspect of the present invention, the measurement terminal is preferably a three-axis orthogonal coil. When the measurement terminal is composed of a three-axis orthogonal coil, the position and orientation of the measurement terminal can be easily measured.

第2の本発明の手指関節位置推定方法において、計測端子を3つ以上の光学式センサの群とすることができる。計測端子として光学式センサを用いる場合、少なくとも3つ以上からなる群を1つ計測端子とみなすことによって、その計測端子の位置および姿勢を計測することができる。   In the finger joint position estimation method of the second aspect of the present invention, the measurement terminal can be a group of three or more optical sensors. When an optical sensor is used as a measurement terminal, the position and orientation of the measurement terminal can be measured by regarding at least three groups as one measurement terminal.

第2の本発明の手指関節位置推定方法において、計測部位で、計測端子から動作データを取得する、データ取得工程と、関節の両側にある指骨に手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、動作データを用いて関節の両側にある指骨のうち一方の指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis−angleに変換した変換データを作成し、変換データを手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて関節の位置を推定する、解析工程と、を含む処理が行われることが好ましい。かかる計測部位を用いることによって、手指を動かす際、その手指の運動(回動)の中心となる軸(関節軸)の向きがほぼ同一のときの動作データのみを用いて関節の位置を推定することができ、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる。   In the finger joint position estimation method according to the second aspect of the present invention, at the measurement site, the operation data is obtained from the measurement terminal, and the finger bones on both sides of the joint have axes in a direction parallel to the finger width direction. Each local coordinate system is set, and the movement of the local coordinate system set for the other phalange is converted to Axis-angle with respect to the local coordinate system set for one of the phalanges on both sides of the joint using motion data. The conversion data is created, the conversion data is classified into multiple sections for the axis component in the direction parallel to the finger width direction, and the operation based on the conversion data included in the section with the largest number of conversion data It is preferable to perform a process including an analysis step of estimating a joint position using data. By using such a measurement site, when moving a finger, the position of the joint is estimated using only motion data when the directions of the axes (joint axes) serving as the centers of movement (rotation) of the fingers are substantially the same. Therefore, the joint position of the finger can be estimated easily and accurately.

第2の本発明の手指関節位置推定方法において、解析工程で、変換データを手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について複数区間に分類する際、手指の幅方向に平行な方向の軸成分について百等分することが好ましい。   In the finger joint position estimation method according to the second aspect of the present invention, when the conversion data is classified into a plurality of sections with respect to the axis component values in the direction parallel to the finger width direction in the analysis step, the direction of the finger parallel to the finger width direction is determined. It is preferable to divide the axial component equally.

第1の本発明によれば、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる、手指関節位置推定装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a finger joint position estimation device capable of easily and accurately estimating a finger joint position.

第2の本発明によれば、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる、手指関節位置推定方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided a finger joint position estimation method capable of easily and accurately estimating a finger joint position.

手指の関節の構造は一軸性ではなく、手指を動かす際の関節軸は一定ではない。関節で手指が屈曲/伸展運動する際には、一方の骨が腱に引っ張られ、他方の骨が骨末端関節面を滑りながら運動するため、関節軸が変動する。この関節軸の変動が関節位置の推定精度に大きく影響すると考えられる。本発明は、この関節軸の変動を考慮し、手指の関節位置の推定精度を向上した、手指関節位置推定装置、および該手指関節位置推定装置を用いる手指関節位置推定方法を提案するものである。   The structure of the finger joint is not uniaxial, and the joint axis when moving the finger is not constant. When a finger flexes / extends at the joint, one bone is pulled by the tendon, and the other bone moves while sliding on the bone end joint surface, so that the joint axis fluctuates. It is considered that the fluctuation of the joint axis greatly affects the estimation accuracy of the joint position. The present invention proposes a finger joint position estimation device and a finger joint position estimation method using the finger joint position estimation device, in which the estimation accuracy of the finger joint position is improved in consideration of the fluctuation of the joint axis. .

本発明の手指関節位置推定装置は、手指の関節(位置を推定したい関節)を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ配置される計測端子、及び、該計測端子から動作データを取得して解析することによって関節の位置を推定できる計測部位を備えている。   The finger joint position estimation device of the present invention is a measurement terminal disposed on the finger bone on the tip side of the finger and the finger bone on the base side across the finger joint (joint whose position is to be estimated), and A measurement part is provided that can estimate the position of the joint by acquiring and analyzing motion data from the measurement terminal.

本発明に用いることができる計測端子は、それ自身の位置および姿勢に関する情報を発することができるものであれば特に限定されない。ただし、計測の容易化や計測端子の小型化という観点からは、計測端子として3軸直交コイルを用いることが好ましい。以下の本発明の説明では、計測端子として3軸直交コイルを用いた場合に限定して説明する。   The measurement terminal that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can emit information on its own position and orientation. However, from the viewpoint of facilitating measurement and downsizing of the measurement terminal, it is preferable to use a three-axis orthogonal coil as the measurement terminal. In the following description of the present invention, the description is limited to the case where a triaxial orthogonal coil is used as a measurement terminal.

以下、図面を参照しつつ、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、本発明に用いる計測端子および計測部位を概略的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing measurement terminals and measurement parts used in the present invention.

計測端子1(以下、「レシーバ1」という。)は3軸直交コイルからなり、計測部位2は、3軸直交コイルで構成されるトランスミッタ3、駆動回路4、検出回路5(データ取得手段)、および、コンピュータおよび解析用ソフトウェア6(解析手段)によって構成されている。トランスミッタ3およびレシーバ1の大きさは、トランスミッタ3とレシーバ1との間の距離に比べて非常に小さく保たれているため、トランスミッタ3およびレシーバ1はそれぞれ1つの点とみなすことができる。   The measurement terminal 1 (hereinafter referred to as “receiver 1”) is composed of a three-axis orthogonal coil, and the measurement part 2 is a transmitter 3, a drive circuit 4, a detection circuit 5 (data acquisition means) composed of a three-axis orthogonal coil, And it is comprised by the computer and the software 6 for analysis (analysis means). Since the sizes of the transmitter 3 and the receiver 1 are kept very small compared to the distance between the transmitter 3 and the receiver 1, the transmitter 3 and the receiver 1 can be regarded as one point.

<データ取得手段>
計測端子から動作データを取得する手段について、以下に説明する。
<Data acquisition means>
A means for acquiring operation data from the measurement terminal will be described below.

駆動回路4からの信号によって、トランスミッタ3を構成する各軸方向のコイルが順々に励磁されると、トランスミッタ3の周りの空間に所定周波数の交流磁界(パルス磁場)が発生する。このパルス磁場をレシーバ1が受けると、電磁誘導によってレシーバ1に起電力が発生する。後述するように、レシーバ1に発生するこの起電力は、レシーバ1とトランスミッタ3の相対的な位置および姿勢によって変化する。そして、レシーバ1に発生するこの起電力は、検出回路5によって検出される。   When the coils in the axial directions constituting the transmitter 3 are sequentially excited by a signal from the drive circuit 4, an alternating magnetic field (pulse magnetic field) having a predetermined frequency is generated in the space around the transmitter 3. When the receiver 1 receives this pulse magnetic field, an electromotive force is generated in the receiver 1 by electromagnetic induction. As will be described later, the electromotive force generated in the receiver 1 varies depending on the relative position and posture of the receiver 1 and the transmitter 3. The electromotive force generated in the receiver 1 is detected by the detection circuit 5.

したがって、レシーバ1に発生する起電力が計測端子の動作データであり、検出回路5がデータ取得手段である。   Therefore, the electromotive force generated in the receiver 1 is the operation data of the measurement terminal, and the detection circuit 5 is the data acquisition means.

図1および上記データ取得手段の説明では、簡単のため、レシーバ1が1つの形態を例示したが、手指の関節位置を推定する際には、手指の長手方向において、関節の両側にそれぞれレシーバ1を設置し、その2つのレシーバ1から得られる動作データを用いる。   In the description of FIG. 1 and the above-described data acquisition means, for simplicity, one form of the receiver 1 is illustrated. However, when estimating the joint position of the finger, the receiver 1 is provided on each side of the joint in the longitudinal direction of the finger. And the operation data obtained from the two receivers 1 are used.

<解析手段>
位置を推定したい関節の両側に設置されたレシーバ1から得られた動作データを用いて、その関節の位置を推定する手段について、以下に説明する。
<Analysis means>
A means for estimating the position of the joint using the operation data obtained from the receiver 1 installed on both sides of the joint whose position is to be estimated will be described below.

(レシーバ1の位置および姿勢)
まず、レシーバ1の位置および姿勢が定量的に捉えられる原理について説明する。
(Position and posture of receiver 1)
First, the principle by which the position and orientation of the receiver 1 can be grasped quantitatively will be described.

トランスミッタ3から発せられるパルス磁場はトランスミッタ3からの距離の3乗に反比例する。そのため、検出回路5で検出したレシーバ1に発生する起電力の大きさをコンピュータおよび解析用ソフトウェア6を介してデジタライズすることによって、レシーバ1とトランスミッタ3との間の距離を求めることができる。また、レシーバ1を構成する各コイルには、レシーバ1のトランスミッタ3に対する相対的な姿勢に比例した起電力が発生する。そのため、レシーバ1を構成する各コイルからの情報をコンピュータおよび解析用ソフトウェア6で解析することによって、レシーバ1のトランスミッタ3に対する相対的な姿勢を求めることができる。このようにして、検出回路5で取得されたレシーバ1の動作データを用いて、レシーバ1の位置および姿勢を定量的に捉えることができる。   The pulse magnetic field emitted from the transmitter 3 is inversely proportional to the cube of the distance from the transmitter 3. Therefore, the distance between the receiver 1 and the transmitter 3 can be obtained by digitizing the magnitude of the electromotive force generated in the receiver 1 detected by the detection circuit 5 via the computer and the analysis software 6. In addition, an electromotive force proportional to the relative posture of the receiver 1 with respect to the transmitter 3 is generated in each coil constituting the receiver 1. Therefore, by analyzing the information from each coil constituting the receiver 1 by the computer and the analysis software 6, the relative attitude of the receiver 1 with respect to the transmitter 3 can be obtained. In this manner, the position and orientation of the receiver 1 can be quantitatively captured using the operation data of the receiver 1 acquired by the detection circuit 5.

(関節位置の推定)
次に、レシーバ1の動作データから関節の位置が推定される過程について、簡単のため、図2に示したモデルを用いて説明する。
(Joint position estimation)
Next, the process of estimating the joint position from the operation data of the receiver 1 will be described using the model shown in FIG. 2 for simplicity.

図2に示すモデル20は、2つの剛体(上位セグメント22および下位セグメント23)をそれぞれ指骨に見立て、一本の棒(ジョイント21)を関節に見立てたものである。上位セグメント22および下位セグメント23(以下、上位セグメント22および下位セグメント23をまとめて「セグメント22、23」ということがある。)は、ジョイント21によって接続されており、ジョイント21を関節軸として動かすことができる。上位セグメント22および下位セグメント23の上には、上述したレシーバ1がそれぞれ設置されている。レシーバ1、1は、上位セグメント22および/または下位セグメント23の動作中に衝突することを避けるため傾けて設置されている。以下の本発明の説明において、上位セグメント22の上に設置されたレシーバ1と下位セグメント23の上に設置されたレシーバ1を区別して、それぞれ上位レシーバ1a、下位レシーバ1bということがある。   In the model 20 shown in FIG. 2, two rigid bodies (upper segment 22 and lower segment 23) are regarded as phalanges, and one bar (joint 21) is regarded as a joint. The upper segment 22 and the lower segment 23 (hereinafter, the upper segment 22 and the lower segment 23 may be collectively referred to as “segments 22, 23”) are connected by the joint 21, and the joint 21 is moved as a joint axis. Can do. On the upper segment 22 and the lower segment 23, the receivers 1 described above are respectively installed. The receivers 1 and 1 are installed at an angle to avoid collision during operation of the upper segment 22 and / or the lower segment 23. In the following description of the present invention, the receiver 1 installed on the upper segment 22 and the receiver 1 installed on the lower segment 23 are distinguished from each other and may be referred to as an upper receiver 1a and a lower receiver 1b, respectively.

上述した方法で上位レシーバ1aおよび下位レシーバ1bの動作データを得ることによって、上位レシーバ1aおよび下位レシーバ1bのそれぞれの中心11a、11bを原点としたローカル座標系(以下、ローカル座標系を「LC」という。)を設定することができ、それらのLCの変化を捉えることもできる。   By obtaining the operation data of the upper receiver 1a and the lower receiver 1b by the above-described method, a local coordinate system (hereinafter, the local coordinate system is referred to as “LC”) with the centers 11a and 11b of the upper receiver 1a and the lower receiver 1b as origins. Can be set, and the change of those LCs can also be captured.

原点11a、11bからジョイント21までの位置ベクトル12a、12bは、上位セグメント22および/または下位セグメント23が動作中でも変化しない。したがって、ジョイント21の座標(関節位置)の推定過程を以下に説明する最適化問題として扱えられると考えられる。   The position vectors 12a and 12b from the origins 11a and 11b to the joint 21 do not change even when the upper segment 22 and / or the lower segment 23 are operating. Therefore, it is considered that the estimation process of the coordinates (joint position) of the joint 21 can be treated as an optimization problem described below.

上位レシーバ1aのLCから任意の位置ベクトルVUP(xUP、yUP、zUP)で示される点Pを設定した場合を考える。上位セグメント22および/または下位セグメント23が動作中でも、VUPの大きさは変化しない。このとき、動作中の第iフレームにおいて、下位レシーバ1bのLCから点Pまでの位置ベクトルVLP(xLP、yLP、zLP)の大きさ|VLP(i)|は、下記式1のように表される。 Consider a case where a point P indicated by an arbitrary position vector V UP (x UP , y UP , z UP ) is set from the LC of the higher-order receiver 1a. Even when the upper segment 22 and / or the lower segment 23 are operating, the magnitude of V UP does not change. At this time, the magnitude | V LP (i) | of the position vector V LP (x LP , y LP , z LP ) from the LC of the lower receiver 1b to the point P in the i-th frame in operation is It is expressed as

上位セグメント22および/または下位セグメント23が動作中において、上記|VLP(i)|は、ばらつきを生じる。つまり、動作データの全フレームにおける|VLP(i)|の分散sは、下記式2のようになる。 While the upper segment 22 and / or the lower segment 23 are in operation, the above | V LP (i) | varies. That is, the variance s 2 of | V LP (i) | in all frames of the operation data is expressed by the following equation 2.

(ただし、|VLP:全フレームにおける|VLP|の平均) (However, | V LP | m : average of | V LP | in all frames)

上記式2において、sが0であれば点Pがジョイント21の位置に重なるため、このときのVUPの座標がジョイント21の位置であるといえる。つまり、sが最小になるようなVLPを求めることによって、ジョイント21の位置を推定することができる。 In the above formula 2, if s 2 is 0, the point P overlaps with the position of the joint 21, and thus it can be said that the V UP coordinate at this time is the position of the joint 21. That is, the position of the joint 21 can be estimated by obtaining V LP that minimizes s 2 .

しかし、関節位置の推定過程をこのような最適化問題として取り扱った場合、ジョイント21の実際の位置と推定される位置との間のずれが大きかった。そのため、本発明では、ジョイント21の位置として推定される領域を三次元から二次元にする制約を加え、推定精度の向上を図ることを考えた。   However, when the joint position estimation process is handled as such an optimization problem, the deviation between the actual position of the joint 21 and the estimated position is large. Therefore, in the present invention, it was considered to improve the estimation accuracy by adding a restriction to change the region estimated as the position of the joint 21 from three dimensions to two dimensions.

以下に、推定領域を二次元に制約した場合の関節位置の推定方法を説明する。   Hereinafter, a method for estimating the joint position when the estimation region is constrained to two dimensions will be described.

空間における平面の式は、方程式型で表すと以下のようになる。
ax+by+cz+d=0 (式3)
The expression of the plane in the space is expressed as the following equation type.
ax + by + cz + d = 0 (Formula 3)

3次元空間を考えるため、任意のx、yの値について必ず1つのzが存在する。平面の式を求めるためには、図3に示すように面上の3点(P,P,P)の位置座標が分かれば、連立一次方程式により係数a、b、cを求めることができる。なお、(a,b,c)は法線ベクトルであり平面に垂直なベクトルを表す。また、空間における平面を媒介変数t、sによりパラメータ型であらわすと以下のようになる。 In order to consider a three-dimensional space, there is always one z for any value of x and y. In order to obtain the plane equation, as shown in FIG. 3, if the position coordinates of three points (P 1 , P 2 , P 3 ) on the surface are known, the coefficients a, b, and c are obtained by simultaneous linear equations. Can do. Note that (a, b, c) is a normal vector and represents a vector perpendicular to the plane. Further, when the plane in the space is represented by the parameter type by the parameters t and s, the following is obtained.

ただし、 However,

空間における平面は、平面上の2つの異なるベクトルによりパラメータ型で定義できる。つまり、点Pは平面上のある点の座標を表し、v21(v21x,v21y,v21z)、v31(v31x,v31y,v31z)は平面上の2つのベクトルを表す。なおnは法線ベクトルを示す。 A plane in space can be defined in parameter form by two different vectors on the plane. That is, the point P 1 represents the coordinates of a certain point on the plane, and v 21 (v 21x , v 21y , v 21z ), v 31 (v 31x , v 31y , v 31z ) represent two vectors on the plane. . Note that n represents a normal vector.

式4より法線ベクトル(a,b,c)は、平面がx軸、y軸、z軸と交わるそれぞれの座標から導くことができる。例えばx軸と交わる座標は、y=0、z=0を満たすs、tを求めれば算出できる。したがって、算出したx座標の逆数が法線ベクトルにおけるx成分のaとなる。b、cにおいても同様に計算できる。また、法線ベクトルは以下のようにv21とv31の外積をとることで、同様に算出できる。 From equation 4, the normal vector (a, b, c) can be derived from the coordinates at which the plane intersects the x-axis, y-axis, and z-axis. For example, the coordinates intersecting the x axis can be calculated by obtaining s and t satisfying y = 0 and z = 0. Accordingly, the reciprocal of the calculated x coordinate becomes a of the x component in the normal vector. The same calculation can be performed for b and c. The normal vector can be calculated in the same manner by taking the outer product of v 21 and v 31 as follows.

外積により求まった法線ベクトルは、平面の式の法線ベクトル(a,b,c)と方向は同じであるが大きさは異なる。したがって、法線ベクトルの始点である点Pを面の式に代入し、外積で求まった法線ベクトルの大きさを調整する必要がある。 The normal vector obtained by the outer product has the same direction as the normal vector (a, b, c) of the plane formula, but a different size. Therefore, by substituting the point P 1 is the starting point of the normal vector to the expression of the surface, it is necessary to adjust the magnitude of the normal vectors Motoma' outer product.

推定領域を平面に制約した場合、以下に示す最適化問題を解くことになる。   When the estimation area is constrained to a plane, the following optimization problem is solved.

「3次元空間において任意の平面を作成し、その面内においてある目的関数を最小にするような説明変数を求める」   “Create an arbitrary plane in a three-dimensional space and find an explanatory variable that minimizes an objective function within that plane.”

以下に、その条件式を示す。   The conditional expressions are shown below.

ここで、 here,

上記の最適化問題を、例えば、シンプレックス法により解くことで、関節位置の推定位置を求められる(他にも最小二乗法等、様々な解き方がある)。なお、上記の条件式は上位レシーバ1aのLCから任意の位置ベクトルVUPで示される点Pを設定し、関節位置を推定する場合の条件式である。下位レシーバ1bのLCから点Pを設定し、関節位置を推定する場合も同様の条件式となる。 The estimated position of the joint position can be obtained by solving the above optimization problem by, for example, the simplex method (other methods such as the least square method are available). The above condition is a condition in the case of setting the point P indicated by LC upper receiver 1a at an arbitrary position vector V UP, estimates the joint position. The same conditional expression applies when the point P is set from the LC of the lower receiver 1b and the joint position is estimated.

初期値の設定方法を以下に示す。   The initial value setting method is shown below.

図4のように任意の位置に配置した点VからP、PおよびPで構成した平面に垂線を下ろす。垂線と平面の交点を点Pとする。式4より法線ベクトルの成分(a,b,c)が求まる。平面の方程式である式3における係数dを求めるため、式3にPを代入すると以下のようになる。 As shown in FIG. 4, a perpendicular is drawn from the point V arranged at an arbitrary position to the plane constituted by P 1 , P 2 and P 3 . Let the point P be the intersection of the perpendicular and the plane. From equation 4, the components (a, b, c) of the normal vector are obtained. Substituting P 1 into Equation 3 to obtain the coefficient d in Equation 3 which is a plane equation is as follows.

ただし、 However,

また、点Vから点Pまでの距離lは以下のようになる。   Further, the distance l from the point V to the point P is as follows.

以上の結果を利用し、ベクトルVPは以下のように表すことができる。   Using the above results, the vector VP can be expressed as follows.

式8を展開すると点Pは以下のように表現できる。   When Expression 8 is expanded, the point P can be expressed as follows.

式9で算出した点Pの位置がシンプレックス法の初期値となる。   The position of the point P calculated by Equation 9 is the initial value of the simplex method.

平面上に初期値を定義した後、点Pを式3に代入し媒介変数sおよびtを算出する際、場合分けが必要となる。条件は以下のようになる。
1.構成した平面がyz平面と平行である場合→y,z成分の連立方程式を解く
2.構成した平面がxz平面と平行である場合→x,z成分の連立方程式を解く
3.構成した平面がxy平面と平行である場合→x,y成分の連立方程式を解く
After defining the initial value on the plane, when substituting the point P into Equation 3 and calculating the parametric variables s and t, case classification is required. The conditions are as follows.
1. 1. When the constructed plane is parallel to the yz plane → Solve simultaneous equations of y and z components 2. When the constructed plane is parallel to the xz plane → Solve simultaneous equations of x and z components When the constructed plane is parallel to the xy plane → Solve simultaneous equations of x and y components

なお、シンプレックス法とは、目的関数の変数の個数により多面体(n変数の場合、n+1の頂点で多面体を作成)を決定し、この多面体(シンプレックス)の頂点での目的関数値を評価し、目的関数値が一番よくない点(最小化を行うため、最大値となる目的関数値)に対して、シンプレックスの頂点の並び替え、反射、拡張、縮小、収縮を繰り返すことで最適解を求める手法である。シンプレックス法の手順を以下に示す。
1.頂点の並び替え(n+1の頂点における値の並び替え)
2.反射(reflect)
3.拡張(expand)
4.縮小(constract)
外部縮小(outside constract)
内部縮小(inside constract)
5.収縮(shrink)
6.見極め
このようにして頂点を変更し、繰り返し処理をすることで最小値を求める。
In the simplex method, a polyhedron is determined by the number of objective function variables (in the case of n variables, a polyhedron is created with n + 1 vertices), the objective function value at the vertex of this polyhedron (simplex) is evaluated, A method for finding the optimal solution by repeating the simplex vertex rearrangement, reflection, expansion, reduction, and contraction for the point with the worst function value (the objective function value that is the maximum value for minimization) It is. The procedure of the simplex method is shown below.
1. Rearrange vertices (reorder values at n + 1 vertices)
2. Reflection
3. Expand
4). Contraction
Outside contract
Inside contract
5). Shrink
6). Determine the minimum value by changing the vertex in this way and repeating the process.

上記のような最適化問題を数値的に解く方法は特に限定されず、公知の方法を用いれば良い。   A method for numerically solving the above optimization problem is not particularly limited, and a known method may be used.

このようにして、上位レシーバ1aのLCから任意のベクトルVUPで示される点Pを設定して推定した関節位置を、以降Pと呼ぶ。下位レシーバ1bのLCから任意のベクトルで示される点を設定して関節位置を推定することも同様にでき、この場合に推定される関節位置を、以降Pと呼ぶ。 In this way, the joint position estimated by setting the point P indicated by LC upper receiver 1a in any vector V UP, hereinafter referred to as a P U. Set the point indicated by the arbitrary vector from LC lower receiver 1b made it similarly to estimate the joint position, joint positions estimated in this case, hereinafter referred to as a P L.

(関節軸の変動)
図2に示したモデル20のように、1軸性の関節(ジョイント21)を有していれば、上位セグメント22および/または下位セグメント23の動作中に、関節軸の向きが一定であるため、関節位置を推定する際には関節軸の変動を考慮せず、上述した最適化問題を解けば良いと考えられる。一方、手指の関節の場合は、手指の動作中に関節軸が変動するため、手指の関節位置を推定するには、関節軸の変動を考慮する必要があると考えられる。本発明では、Axis−angleを用いて手指の関節軸の変動を定量的に捉える。
(Joint axis fluctuation)
If the uniaxial joint (joint 21) is provided as in the model 20 shown in FIG. 2, the orientation of the joint axis is constant during the operation of the upper segment 22 and / or the lower segment 23. When estimating the joint position, it is considered that the optimization problem described above should be solved without considering the fluctuation of the joint axis. On the other hand, in the case of a finger joint, the joint axis fluctuates during the movement of the finger. Therefore, it is considered that the fluctuation of the joint axis needs to be taken into account in order to estimate the joint position of the finger. In the present invention, the variation of the joint axis of the finger is quantitatively captured using Axis-angle.

図5を参照しつつ、Axis−angleを用いて関節軸の変動を定量的に捉える方法について説明する。図5において、図2と同様の構成をとるものには同符号を付し、説明を適宜省略する。   With reference to FIG. 5, a method for quantitatively grasping joint axis fluctuations using Axis-angle will be described. 5, components having the same configuration as in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図5(a)に示すように、上位セグメント22および下位セグメント23にLCを設定する。上位セグメント22は剛体であるため、上位セグメント22のLCの原点は上位セグメント22内であればどの位置に設定してもよい。下位セグメント23についても同様である。この性質を利用し、図5(b)に示すように、セグメント22、23のLCをジョイント21の位置まで平行移動した状態を考える。モデル20の場合、ジョイント21は1軸性の関節であるため、上位セグメント22および/または下位セグメント23が動作中でも、セグメント22、23のLCのy軸とジョイント21の向き(長手方向)は一致する。   As shown in FIG. 5A, LCs are set for the upper segment 22 and the lower segment 23. Since the upper segment 22 is a rigid body, the LC origin of the upper segment 22 may be set at any position within the upper segment 22. The same applies to the lower segment 23. Using this property, let us consider a state in which the LCs of the segments 22 and 23 are translated to the position of the joint 21 as shown in FIG. In the case of the model 20, since the joint 21 is a uniaxial joint, the LC y-axis of the segments 22 and 23 and the direction (longitudinal direction) of the joint 21 coincide even when the upper segment 22 and / or the lower segment 23 are operating. To do.

上位セグメント22および/または下位セグメント23の動作中、上位セグメント22のLCと下位セグメント23のLCはy軸が一致しているため、上位セグメント22のLCのx軸と下位セグメント23のLCのx軸の間の角度θは、関節の屈曲角度であるといえる。さらに、モデル20では、上位セグメント22のLCに対する下位セグメント23のLCの変動をAxis−angleで表した場合、Axis−angleのベクトルの方位はジョイント21の向きとほぼ一致する。   During the operation of the upper segment 22 and / or the lower segment 23, the LC of the upper segment 22 and the LC of the lower segment 23 have the same y-axis, so the x axis of the LC of the upper segment 22 and the x of the LC of the lower segment 23 It can be said that the angle θ between the axes is the bending angle of the joint. Further, in the model 20, when the variation of the LC of the lower segment 23 with respect to the LC of the upper segment 22 is expressed by Axis-angle, the direction of the Axis-angle vector substantially coincides with the direction of the joint 21.

一方、実際の関節はモデル20のように完全な1軸性の関節ではない。そのため、位置を推定したい関節を介して存在する指骨について、モデル20の上位セグメント22および下位セグメント23と同様にLCを設定し、一方の指骨に設定されたLCに対する他方の指骨に設定されたLCの変動をAxis−angleで表すと、Axis−angleのベクトルの方位がばらつくと考えられる。   On the other hand, the actual joint is not a perfect uniaxial joint like the model 20. Therefore, LC is set for the phalange existing through the joint whose position is to be estimated, similarly to the upper segment 22 and the lower segment 23 of the model 20, and the LC set for the other phalange with respect to the LC set for one phalange. When the change of Axis is represented by Axis-angle, it is considered that the orientation of the Axis-angle vector varies.

手指、及び手指を模擬した1軸性の関節を有する模型(以下、「モック」という。)について、動作中の関節軸の変動をAxis−angleに変換し、Axis−angleのy成分について動作データを分類したグラフを図11に示す。図11(a)は、Axis−angleのy成分(x軸)が0〜1のグラフで、図11(b)は、Axis−angleのy成分(x軸)が0.9〜1のグラフである。計測条件については、実施例にて詳述する。   For a finger and a model having a uniaxial joint that simulates a finger (hereinafter referred to as “mock”), the movement of the joint axis during operation is converted into Axis-angle, and the motion data for the y component of Axis-angle FIG. 11 shows a graph in which these are classified. 11A is a graph in which the y component (x axis) of Axis-angle is 0 to 1, and FIG. 11B is a graph in which the y component (x axis) of Axis-angle is 0.9 to 1. It is. The measurement conditions will be described in detail in the examples.

図11からわかるように、モックの場合はAxis−angleのベクトルの方位がばらつかずにy軸とほぼ平行であるのに対して、手指の場合はAxis−angleのベクトルの方位にばらつきが見られる。   As can be seen from FIG. 11, in the case of mock, the orientation of the Axis-angle vector does not vary and is almost parallel to the y-axis, whereas in the case of a finger, the orientation of the Axis-angle vector varies. It is done.

このようにして、Axis−angleを用いて手指の関節軸の変動を定量的に捉えることによって、手指の動作中において、関節軸がほぼ一定であるときの動きを特定することが可能となる。そして、関節軸がほぼ一定であるときの動作データのみを用いて関節の位置を推定することにより、関節位置の推定精度の向上を図ることができると考えられる。   In this way, it is possible to identify the movement when the joint axis is substantially constant during the movement of the finger by quantitatively capturing the fluctuation of the joint axis of the finger using Axis-angle. Then, it is considered that the joint position estimation accuracy can be improved by estimating the joint position using only the motion data when the joint axis is substantially constant.

以下に、レシーバ1、1から得られる動作データを用いて、上位セグメント22のLCに対する下位セグメント23のLCの変動をAxis−angleで表す方法を具体的に説明する。   Hereinafter, a method of expressing the variation of the LC of the lower segment 23 with respect to the LC of the upper segment 22 by Axis-angle using the operation data obtained from the receivers 1 and 1 will be specifically described.

まず、任意の場所に固定したトランスミッタ(不図示)のLCとセグメント22、23のLCの対応関係を明らかにし、静止した状態(以下、トランスミッタのLCとセグメント22、23のLCの対応関係を明らかにし、静止した状態を「標準状態」という。)において、数秒間データを取得する。上位レシーバ1aおよび下位レシーバ1bの姿勢データを平均し、それぞれxyz型の回転行列RUR(0)およびRLR(0)に変換する。 First, the correspondence between the LC of the transmitter (not shown) fixed in an arbitrary location and the LC of the segments 22 and 23 is clarified, and the correspondence between the LC of the transmitter and the LC of the segments 22 and 23 is clarified (hereinafter, the correspondence between the LC of the transmitter and the LC of the segments 22 and 23). In this case, the stationary state is referred to as “standard state”), and data is acquired for several seconds. The attitude data of the upper receiver 1a and the lower receiver 1b are averaged and converted into xyz type rotation matrices R UR (0) and R LR (0), respectively.

標準状態におけるセグメント22、23の回転行列は単位行列とし、動作中の第iフレームにおける上位セグメント22の回転行列RUS(i)および下位セグメント23の回転行列RLS(i)を、下記式10および式11から求める。 The rotation matrix of the segments 22 and 23 in the standard state is a unit matrix, and the rotation matrix R US (i) of the upper segment 22 and the rotation matrix R LS (i) of the lower segment 23 in the i-th frame in operation are And from Equation 11.

LS(i)=RLR(i)・RLRS (式10)
(ただし、RLRS=RLR(i)−1・RLS(0))
R LS (i) = R LR (i) · R LRS (Formula 10)
(However, R LRS = R LR (i) −1 · R LS (0))

US(i)=RUR(i)・RURS (式11)
(ただし、RURS=RUR(i)−1・RLS(0))
R US (i) = R UR (i) · R URS (Formula 11)
(However, R URS = R UR (i) −1 · R LS (0))

上位セグメント22に対する下位セグメント23の姿勢変化RULS(i)を、下記式12から求める。 The posture change R ULS (i) of the lower segment 23 with respect to the upper segment 22 is obtained from the following equation 12.

ULS(i)=RUS(i)−1・RLS(i) (式12) R ULS (i) = R US (i) −1 · R LS (i) (Formula 12)

全フレームにおけるRULS(i)を算出し、Axis−angleに変換する。なお、ある姿勢に対しAxis−angleの解は二つ存在するため、算出したベクトルのy成分がすべて正となるように設定する。 R ULS (i) in all frames is calculated and converted to Axis-angle. Since there are two Axis-angle solutions for a certain posture, the y component of the calculated vector is set to be positive.

手指の場合についても同様にして、関節軸の変化をAxis−angleを用いて表すことができ、Axis−angleに変換されたデータをy成分について複数区間に分類する。Axis−angleに変換されたデータをy成分について分類することによって、手指の動作中に関節軸の向きがほぼ一定であるときを特定できる。そして、最もデータ数の多い区間に含まれる変換データのもととなった動作データを用い、上述した最適化問題を解いて関節の位置を推定することにより、関節位置の推定精度を向上させることができる。   Similarly, in the case of the finger, the change of the joint axis can be expressed using Axis-angle, and the data converted into Axis-angle is classified into a plurality of sections with respect to the y component. By classifying the data converted to Axis-angle with respect to the y component, it is possible to specify when the direction of the joint axis is substantially constant during the movement of the finger. Then, using the motion data that is the basis of the conversion data included in the section with the largest number of data, the joint position estimation accuracy is improved by solving the above optimization problem and estimating the joint position. Can do.

以下に、実施例にて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples.

以下に説明する計測に使用した本発明の手指関節位置推定装置の構成物ついて説明する。   The components of the finger joint position estimation apparatus of the present invention used for the measurement described below will be described.

<計測端子>
3軸直交コイルを計測端子(レシーバ)として使用した。既存の3軸直交コイルはコイル部が大きくケーブルが太かったため、国立大学法人秋田大学とPOLHEMUS社とで、コイル部を小型化してケーブルを細線化したレシーバを作製した。作製したレシーバのコイル部はteardrop形状になっており、その大きさは、長さ9.6mm×幅9.6mm×高さ9.6mmで、指先にも十分装着可能な大きさである。ケーブルの太さは直径2mm程度であり、指の動作にほぼ影響しない。さらに、手指への装着を容易にするため、レシーバをフリープラスチックでモールドした。
<Measurement terminal>
A 3-axis orthogonal coil was used as a measurement terminal (receiver). Since the existing triaxial orthogonal coil has a large coil part and a thick cable, a receiver in which the coil part is miniaturized and the cable is thinned by Akita University and POLHEMUS. The coil portion of the manufactured receiver has a teardrop shape, and the size is 9.6 mm long × 9.6 mm wide × 9.6 mm high, and can be sufficiently mounted on the fingertip. The thickness of the cable is about 2 mm in diameter and does not substantially affect the movement of the finger. Furthermore, the receiver was molded with free plastic in order to facilitate attachment to fingers.

<計測部位>
計測部位には、図1で例示したものと同様に、トランスミッタ、駆動回路、検出回路、ならびに、コンピュータおよび解析用ソフトウェアを備えるものを使用した。
<Measurement site>
As the measurement site, a transmitter, a drive circuit, a detection circuit, and a computer equipped with a computer and analysis software were used in the same manner as illustrated in FIG.

(トランスミッタ)
トランスミッタには、Polhemus社製のトランスミッタ(TX−1)を使用した。TX−1の大きさは、長さ22.9mm×幅27.9mm×高さ15.2mmであった。TX−1の測定範囲は半径約200mmの半円上である。また、TX−1のケーブルの太さは直径4.2mm程度であるが、手首に固定するため手指動作の妨げにはならない。手指への装着を容易にするため、TX−1の背面にベロクロを付けた。
(Transmitter)
The transmitter (TX-1) manufactured by Polhemus was used as the transmitter. The size of TX-1 was length 22.9 mm × width 27.9 mm × height 15.2 mm. The measurement range of TX-1 is on a semicircle with a radius of about 200 mm. Moreover, although the thickness of the cable of TX-1 is about 4.2 mm in diameter, since it fixes to a wrist, it does not interfere with finger operation. In order to make it easy to attach to fingers, Velcro was attached to the back of TX-1.

(駆動回路、検出回路、コンピュータおよび解析用ソフトウェア)
駆動回路、検出回路、ならびに、コンピュータおよび解析用ソフトウェアとして、Polhemus社製のLibertyを使用した。Libertyは、1つのレシーバあたりのサンプリングレートが240Hzであり、高速で動作データを計測可能である。また、サンプリングレートは120Hzにも変更できる。さらに、コンピュータにLibertyをUSB接続することでLibertyの制御、計測データの保存をできる。Libertyの制御、動作データの計測および保存は、Polhemus社が提供しているPiMgrを用いた。
(Drive circuit, detection circuit, computer and analysis software)
Liberty manufactured by Polhemus was used as the drive circuit, detection circuit, computer and analysis software. Liberty has a sampling rate of 240 Hz per receiver and can measure operation data at high speed. In addition, the sampling rate can be changed to 120 Hz. Furthermore, the Liberty can be controlled and the measurement data can be stored by connecting the Liberty to the computer via USB. For the control of Liberty and the measurement and storage of operation data, PiMgr provided by Polhemus was used.

上述した本発明の手指関節位置推定装置を用いて、本発明の手指関節位置推定方法の妥当性の検討を行った。   The validity of the finger joint position estimation method of the present invention was examined using the above-described finger joint position estimation apparatus of the present invention.

<モックによる本発明の手指関節位置推定方法の妥当性の検討>
本発明の手指関節位置推定方法で手指の関節位置を推定する前に、モックの関節位置を推定し、推定結果を検討することで本発明の手指関節位置推定方法の妥当性を検証した。
<Examination of validity of finger joint position estimation method of the present invention by mock>
Prior to estimating the finger joint position by the finger joint position estimation method of the present invention, the joint position of the mock was estimated, and the validity of the finger joint position estimation method of the present invention was verified by examining the estimation results.

図6に、作製したモック40の構成を概略的に示す。モック40は磁場を乱さない木材を用いて作製した。直径4mmの円柱で2本のジョイント(関節軸)41a、41bを作製し、そのジョイント41a、41bで3つのセグメント42、43、44を接続した。2本のジョイント41a、41bの名をそれぞれDIP関節41b、PIP関節41aとし、DIP関節41bに接続した2つのセグメント43、44の名を上位セグメント43および下位セグメント44とした。   FIG. 6 schematically shows the configuration of the produced mock 40. The mock 40 was made of wood that did not disturb the magnetic field. Two joints (joint shafts) 41a and 41b were made of a cylinder having a diameter of 4 mm, and the three segments 42, 43 and 44 were connected by the joints 41a and 41b. The names of the two joints 41a and 41b are DIP joint 41b and PIP joint 41a, respectively, and the names of the two segments 43 and 44 connected to the DIP joint 41b are upper segment 43 and lower segment 44, respectively.

図7に示すように、下位セグメント44および上位セグメント43上には、Libertyに接続した下位レシーバ1bおよび上位レシーバ1aを配置し、残りのセグメント42上にはLibertyに接続したトランスミッタ(TX−1)3を配置した。下位レシーバ1bおよび上位レシーバ1aは、上位セグメント43および/または下位セグメント44の動作中に衝突することを避けるため傾けて設置した。動作計測時にはトランスミッタ3を乗せたセグメント42を、土台となる木枠にしっかりと固定した。そして、計測範囲内に磁場を乱す物体がないように計測環境を設定した。   As shown in FIG. 7, the lower receiver 1b and the upper receiver 1a connected to the Liberty are arranged on the lower segment 44 and the upper segment 43, and the transmitter (TX-1) connected to the Liberty on the remaining segment 42 3 was placed. The lower receiver 1b and the upper receiver 1a are installed at an angle in order to avoid collision during the operation of the upper segment 43 and / or the lower segment 44. At the time of measuring the movement, the segment 42 on which the transmitter 3 was placed was firmly fixed to a wooden frame as a base. The measurement environment was set so that there was no object that disturbed the magnetic field in the measurement range.

上記のように計測環境を整えた後、手指が屈曲/伸展する動きのようにモック40の下位セグメント44を手で15秒〜30秒程度動かした。計測した動作データはPolhemus社が提供しているPiMgrを用いて記録した。以上の過程を5回繰り返し、5つの動作データを取得した。そして、上述した最適化問題を解くことで、DIP関節41bの位置(PおよびP)を推定した。 After preparing the measurement environment as described above, the lower segment 44 of the mock 40 was moved by hand for about 15 to 30 seconds like the movement of fingers flexing / extending. The measured operation data was recorded using PiMgr provided by Polhemus. The above process was repeated five times to obtain five motion data. And the position (P L and P U ) of the DIP joint 41b was estimated by solving the optimization problem described above.

<手指による本発明の手指関節位置推定方法の妥当性の検討>
2つのレシーバをLibertyに接続し、その2つのレシーバのうち1つを人差し指末節骨上に設置してそれを下位レシーバとし、もう1つを人差し指中節骨上に設置して上位レシーバとした。隣接するレシーバ同士の接触、関節運動の妨げにならないよう、各指骨上に配置するレシーバは指骨の中央に配置した。そして、計測範囲内に磁場を乱す物体がないように計測環境を設定した。Libertyに接続したトランスミッタ(TX−1)は手首に配置した。
<Examination of validity of finger joint position estimation method of the present invention using fingers>
Two receivers were connected to the Liberty, one of the two receivers was placed on the index finger phalanx as a lower receiver, and the other was placed on the middle phalanx of the index finger to be an upper receiver. The receiver placed on each phalange was placed at the center of the phalange so as not to interfere with contact between adjacent receivers and articulation. The measurement environment was set so that there was no object that disturbed the magnetic field in the measurement range. A transmitter (TX-1) connected to the Liberty was placed on the wrist.

上記のように計測環境を整えた後、手指の屈曲/伸展を15秒〜30秒程度繰り返した。計測した動作データはPolhemus社が提供しているPiMgrを用いて記録した。以上の過程を5回繰り返し、5つの動作データを取得した。そして、上述した最適化問題を解くことで、末節骨と中節骨間の関節(DIP関節)の位置(PおよびP)を推定した。 After preparing the measurement environment as described above, bending / extending of fingers was repeated for about 15 seconds to 30 seconds. The measured operation data was recorded using PiMgr provided by Polhemus. The above process was repeated five times to obtain five motion data. And the position (P L and P U ) of the joint (DIP joint) between the distal phalanx and the middle phalanx was estimated by solving the optimization problem described above.

<推定結果>
関節位置推定結果の妥当性を、PとPの間の距離を算出することで検討した。推定された関節位置が実際の関節位置に近い程、PとPの距離は小さくなると考えられる。
<Estimation result>
The validity of the joint position estimation result was examined by calculating the distance between the P L and P U. As estimated joint position is closer to the actual joint position, the distance of the P L and P U are considered to be small.

図8に、モック40および手指におけるPとPの距離の比較を示す。図8からわかるように、モック40でDIP関節41bの位置を推定した場合のPとPの距離が約2mmであるのに対し、人差し指のDIP関節の位置を推定した場合のPとPの距離の距離は約8mmとなっており、妥当な位置に関節位置を推定できていない。これは、モック40および手指の関節構造の違いによるものだと考えた。モック40のセグメント43、44は1本の軸41bで接続されており、回転中心が存在する。それに対し、手指の関節には回転中心が存在せず、屈曲/伸展運動において下位の指骨は腱に引っ張られ、上位の指骨末端関節面を滑りながら運動するため、関節軸が変動していると考え、この関節軸の変動が関節位置の推定精度に大きく影響していると推測した。 Figure 8 shows a comparison of the distance of the P L and P U in mock 40 and fingers. As it can be seen from FIG. 8, while the distance between P L and P U in the case of estimating the position of the DIP joint 41b is about 2mm mock 40, and P L in the case of estimating the position of the index finger of the DIP joints distance distance P U is is about 8 mm, not able to estimate the joint positions in a reasonable position. This was thought to be due to the difference in the joint structure between the mock 40 and the fingers. The segments 43 and 44 of the mock 40 are connected by a single shaft 41b and have a center of rotation. On the other hand, there is no center of rotation in the finger joint, and the lower phalange is pulled by the tendon in the flexion / extension movement, and the joint axis changes because the upper phalange end joint surface moves while sliding. As a result, it was speculated that the fluctuation of the joint axis had a great influence on the accuracy of joint position estimation.

本発明では、上述したように、関節軸の変動を考慮して関節位置を推定するため、Axis−angleを用いて関節軸の変動を定量的に捉えた。   In the present invention, as described above, in order to estimate the joint position in consideration of the fluctuation of the joint axis, the fluctuation of the joint axis is quantitatively captured using Axis-angle.

モック40の場合、図7に示すように、下位セグメント44および上位セグメント43にLCを設定すると、それらのLCのy軸方向はDIP関節41bと一致している。モック40と同様に手指の関節が完全な1軸性関節であれば、指骨が動いている場合でもAxis−angleのベクトルがy軸に一致するはずである。そこで、モック40および手指の姿勢データをAxis−angleに変換し、モック40と手指においてAxis−angleのベクトルの変化を検討することで、モック40と手指の関節における関節軸の変動を算出した。前述したように、モック40および手指の動作データをそれぞれ5回ずつ計測した。ここでは計測した5つの動作データを結合し、1つのデータとして扱った。   In the case of the mock 40, as shown in FIG. 7, when LCs are set in the lower segment 44 and the upper segment 43, the y-axis directions of these LCs coincide with the DIP joint 41b. As with the mock 40, if the finger joint is a perfect uniaxial joint, the Axis-angle vector should match the y-axis even when the phalange is moving. Therefore, the posture data of the mock 40 and the finger are converted into Axis-angle, and the change of the axis-angle vector in the mock 40 and the finger is examined, thereby calculating the variation of the joint axis at the joint of the mock 40 and the finger. As described above, the motion data of the mock 40 and the fingers were measured 5 times each. Here, the five motion data measured were combined and handled as one data.

上述した手法により算出したモック40および手指のDIP関節のAxis−angleを算出した。算出したAxis−angleのベクトルを3次元空間にプロットすると、図9のようになった。なお、ある姿勢に対しAxis−angleの解は2つ存在する。そのため、算出したベクトルのy成分がすべて正となるように設定した。また、図10にAxis−angleのベクトル成分と回転成分(角度)の関係を示す。Axis−angleのベクトルは単位ベクトルであることから、y成分に大きく依存していることがわかる。   The Axis-angle of the mock 40 and finger DIP joint calculated by the above-described method was calculated. The calculated Axis-angle vector is plotted in the three-dimensional space as shown in FIG. There are two Axis-angle solutions for a certain posture. For this reason, the y component of the calculated vector is set to be positive. FIG. 10 shows the relationship between the Axis-angle vector component and the rotation component (angle). Since the Axis-angle vector is a unit vector, it can be seen that it greatly depends on the y component.

以上の結果より、y成分の値について動作データを十等分して分類したグラフを図11(a)に示す。モックと手指のどちらの場合においてもy成分が0.9〜1の範囲に90%以上存在することがわかる。y成分が0.9〜1の区間の動作データ分布をさらに十等分して分類したグラフを図11(b)に示す。モックは0.99〜1の区間にデータが70%以上存在しており、関節軸がばらつかずに座標系のy軸とほぼ平行の状態を維持していると考える。一方、手指のデータ分布に着目すると、0.96〜1の区間にデータのばらつきがある。手指の動作中にy成分の値がばらつくということは、関節軸が変動していることを示し、これが関節位置推定結果を悪化させる原因であると考えた。そこで、データのばらつきが生じている0.96〜1の区間において、最もデータ数の多い0.97〜0.98の区間の動作データを用いて関節位置の推定を試みた。   From the above results, FIG. 11A shows a graph obtained by classifying the operation data with respect to the y component value. It can be seen that in both cases of mock and fingers, the y component is present in the range of 0.9 to 1 in an amount of 90% or more. FIG. 11B shows a graph obtained by further classifying the motion data distribution in the section where the y component is 0.9 to 1 into 10 equal parts. Mock considers that 70% or more of the data exists in the interval from 0.99 to 1, and the joint axis does not vary and is maintained substantially parallel to the y-axis of the coordinate system. On the other hand, when attention is paid to the data distribution of fingers, there is a variation in data in the section of 0.96 to 1. The fact that the value of the y component varies during the movement of the finger indicates that the joint axis is fluctuating, and this is considered to be a cause of deteriorating the joint position estimation result. Therefore, an attempt was made to estimate the joint position using the motion data in the section 0.97 to 0.98 having the largest number of data in the section 0.96 to 1 in which data variation occurred.

Axis−angleのy成分が0.97〜0.98の区間における動作データを用いて推定したPおよびPの距離を図12に示す。全ての動作データを用いた場合(A)のPおよびPの距離が7.09mmであるのに対し、分類したデータを用いて推定した場合(B)のPおよびPの距離が4.21mmとなり、関節位置の推定精度が向上した。 The distance of P L and P U y component of Axis-angle is estimated using the operation data in the interval of 0.97 to 0.98 is shown in FIG. 12. To a distance of P L and P U in the case (A) with all the operation data that is 7.09Mm, distance P L and P U in the case estimated using the classification data (B) is The accuracy of joint position estimation was improved to 4.21 mm.

以上の結果より、手指の動作データをAxis−angleのy成分で分類し、最もデータ分布が多い区間のデータを用いて関節位置を推定した場合、関節位置推定精度が向上すると考えられる。   From the above results, it is considered that when the motion data of fingers is classified by the y component of Axis-angle and the joint position is estimated using the data of the section with the largest data distribution, the joint position estimation accuracy is improved.

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う手指関節位置推定装置および関節位置推定方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   While the present invention has been described in connection with embodiments that are presently the most practical and preferred, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. Rather, the finger joint position estimation device and the joint position estimation method can be changed as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Should be understood as being included in the scope.

本発明の手指関節位置推定装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the finger joint position estimation apparatus of this invention. 関節位置が推定される原理について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle by which a joint position is estimated. 平面を構成する3点を示す図である。It is a figure which shows three points which comprise a plane. 初期位置設定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the initial position setting method. 関節軸の変動を考慮した関節位置の推定方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the estimation method of the joint position in consideration of the fluctuation | variation of a joint axis. モックの構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows the structure of a mock schematically. モックにレシーバおよびトランスミッタの配置した様子を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a mode that the receiver and the transmitter were arrange | positioned at the mock. モックおよび手指におけるPとPの距離の比較を示す図である。It shows a comparison of the distance of the P L and P U in mock and fingers. Axis−angleのベクトル分布を示す図である。It is a figure which shows the vector distribution of Axis-angle. Axis−angleのベクトル分布と角度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an Axis-angle vector distribution and an angle. 動作データの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of operation data. 全ての動作データを用いた場合と選択した特定の動作データを用いた場合での、手指におけるPとPの距離の比較を示す図である。In the case of using a specific operation data selected with the case of using all the operation data, it shows a comparison of the distance of the P L and P U in hand.

符号の説明Explanation of symbols

1 レシーバ(計測端子)
2 計測部位
3 トランスミッタ
4 駆動回路
5 検出回路
6 コンピュータおよび解析用ソフトウェア
21 ジョイント
22 上位セグメント
23 下位セグメント
1 Receiver (measurement terminal)
2 Measurement site 3 Transmitter 4 Drive circuit 5 Detection circuit 6 Computer and analysis software 21 Joint 22 Upper segment 23 Lower segment

Claims (10)

手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ配置される計測端子、及び、前記計測端子から動作データを取得して解析することによって前記関節の位置を推定できる計測部位、を備えてなる、手指関節位置推定装置。 A measurement terminal disposed on the phalange on the distal end side and the phalange on the base side of the finger joint across the joint of the finger, and by obtaining and analyzing operation data from the measurement terminal, A finger joint position estimation device comprising: a measurement site capable of estimating a position. 前記計測端子が3軸直交コイルである、請求項1に記載の手指関節位置推定装置。 The finger joint position estimation apparatus according to claim 1, wherein the measurement terminal is a three-axis orthogonal coil. 前記計測端子が3つ以上の光学式センサの群である、請求項1に記載の手指関節位置推定装置。 The finger joint position estimation apparatus according to claim 1, wherein the measurement terminal is a group of three or more optical sensors. 前記計測部位が、
前記計測端子から動作データを取得する、データ取得手段と、
前記関節の両側にある前記指骨に前記手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、前記動作データを用いて前記関節の両側にある前記指骨のうち一方の前記指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の前記指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis−angleに変換した変換データを作成し、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて前記関節の位置を推定する、解析手段と、
を備えてなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の手指関節位置推定装置。
The measurement site is
Data acquisition means for acquiring operation data from the measurement terminal;
A local coordinate system having an axis parallel to the width direction of the finger is set on the phalanges on both sides of the joint, and the phalanges of one of the phalanges on both sides of the joint are set using the motion data. A conversion data obtained by converting a variation of the local coordinate system set in the other phalange to an Axis-angle with respect to the local coordinate system set in the axis is generated, and the converted data is converted into an axial component in a direction parallel to the finger width direction. Analyzing means for estimating the joint position using motion data based on the conversion data included in the section with the largest number of conversion data,
The finger joint position estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記解析手段において、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類する際、前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について百等分する、請求項4に記載の手指関節位置推定装置。 In the analysis means, when the conversion data is classified into a plurality of sections for the axial component in the direction parallel to the finger width direction, the value of the axial component in the direction parallel to the finger width direction is divided into 100 parts. Item 5. The finger joint position estimation apparatus according to Item 4. 手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ計測端子を配置するとともに、計測部位によって前記計測端子から動作データを取得して解析することにより、前記関節の位置を推定する、手指関節位置推定方法。 By placing measurement terminals on the phalange on the distal side and the phalange on the base side of the finger across the joint of the finger, and obtaining and analyzing operation data from the measurement terminal by the measurement site, A finger joint position estimation method for estimating a position of the joint. 前記計測端子が3軸直交コイルである、請求項6に記載の手指関節位置推定方法。 The finger joint position estimation method according to claim 6, wherein the measurement terminal is a three-axis orthogonal coil. 前記計測端子が3つ以上の光学式センサの群である、請求項6に記載の手指関節位置推定方法。 The finger joint position estimation method according to claim 6, wherein the measurement terminal is a group of three or more optical sensors. 前記計測部位において、
前記計測端子から動作データを取得する、データ取得工程と、
前記関節の両側にある前記指骨に前記手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、前記動作データを用いて前記関節の両側にある前記指骨のうち一方の前記指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の前記指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis−angleに変換した変換データを作成し、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて前記関節の位置を推定する、解析工程と、
を備えてなる、請求項6〜8のいずれか一項に記載の手指関節位置推定方法。
In the measurement site,
Acquiring operation data from the measurement terminal, a data acquisition step,
A local coordinate system having an axis parallel to the width direction of the finger is set on the phalanges on both sides of the joint, and the phalanges of one of the phalanges on both sides of the joint are set using the motion data. A conversion data obtained by converting a variation of the local coordinate system set in the other phalange to an Axis-angle with respect to the local coordinate system set in the axis is generated, and the converted data is converted into an axial component in a direction parallel to the finger width direction. An analysis step of classifying into a plurality of sections and estimating the position of the joint using motion data based on the conversion data included in the section with the largest number of conversion data;
The finger joint position estimation method according to any one of claims 6 to 8, comprising:
前記解析工程において、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類する際、前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について百等分する、請求項9に記載の手指関節位置推定方法。 In the analysis step, when the conversion data is classified into a plurality of sections with respect to an axial component in a direction parallel to the finger width direction, the axial component value in a direction parallel to the finger width direction is divided into 100 parts. Item 10. The finger joint position estimation method according to Item 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010014712A (en) * 2008-06-30 2010-01-21 Samsung Electronics Co Ltd Motion capture device and motion capture method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6244827A (en) * 1985-08-20 1987-02-26 ブィ・ピィ・エル・リサーチ・インコーポレイテッド Apparatus and method for generating control signal accordingto action and position of hand
JP2002065641A (en) * 2000-09-04 2002-03-05 Univ Kansai System for measuring finger movement
JP2004157850A (en) * 2002-11-07 2004-06-03 Olympus Corp Motion detector
JP2006020780A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Nec Tokin Corp Limb training device
JP2008017947A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Osaka Univ Sleeping posture monitoring system and spacial position measuring system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6244827A (en) * 1985-08-20 1987-02-26 ブィ・ピィ・エル・リサーチ・インコーポレイテッド Apparatus and method for generating control signal accordingto action and position of hand
JP2002065641A (en) * 2000-09-04 2002-03-05 Univ Kansai System for measuring finger movement
JP2004157850A (en) * 2002-11-07 2004-06-03 Olympus Corp Motion detector
JP2006020780A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Nec Tokin Corp Limb training device
JP2008017947A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Osaka Univ Sleeping posture monitoring system and spacial position measuring system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
佐藤潤、水戸部一孝、三浦武、吉村昇: "手指用磁気式モーションキャプチャ装置の開発とキャリブレーション手法", 電子情報通信学会技術研究報告, vol. 106, no. 591, JPN6013010704, 8 March 2007 (2007-03-08), JP, pages 1 - 4, ISSN: 0002476113 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010014712A (en) * 2008-06-30 2010-01-21 Samsung Electronics Co Ltd Motion capture device and motion capture method
US8988438B2 (en) 2008-06-30 2015-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion capture apparatus and method

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