JP2011039673A - 位置検出装置および位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空間内の検出対象に対して1または2以上の種類の照射光により構成される光群である照射パターン200を照射する照射部101と、検出対象を撮像して画像を取得する撮像部104と、照射部101が照射パターン200を照射する照射タイミングに基づいて撮像部104の撮像タイミングを制御する撮像制御部103と、撮像部104により取得された画像に基づいて照射パターン200が照射されている検出対象の照射部分を抽出し、検出対象と照射パターン200との位置関係を解析する解析部と、解析部により解析された検出対象と照射パターン200との位置関係に基づいて、照射パターン200が検出対象を照射するように、照射パターン200の照射位置を移動させる移動処理部とを備える。
【選択図】図1
Description
1.位置検出装置の概要
2.位置検出装置の具体的構成例
[位置検出装置の構成例]
まず、図1に基づいて、本発明の実施形態にかかる位置検出装置の構成例について説明する。なお、図1は、本実施形態にかかる位置検出装置の一構成例を示す説明図である。
本実施形態にかかる位置検出装置100は、図2に示すように、照射部110と、検出部120と、撮像制御部130と、撮像部140と、情報処理部150とからなる。
次に、図3に基づいて、本実施形態にかかる位置検出装置100による検出対象の位置検出方法の概略を説明する。
続いて、以下に、本実施形態にかかる位置検出装置100を用いた検出対象の位置検出方法について、具体例を示す。なお、以下の具体例では、照射パターン200が出力される空間にユーザが存在すると想定し、位置検出装置100による検出対象をユーザの指Fの指先とする。位置検出装置100は、照射パターン200の照射位置をユーザの指先に合わせるように、照射パターン200を移動させる。
まず、第1の具体例として、図4A〜図10に基づいて、2色の光からなる照射パターン200を用いた位置検出方法について説明する。本例において、2色の光からなる照射パターン200とは、波長の異なる2つの可視光により構成された光のパターンをいう。以下では、照射パターン200の一例として、膜状の緑色(G)の光と赤色(R)の光とを、緑、赤、緑の順に3層に積層させた照射パターンを用いる。
まず、図4A〜図6に基づいて、検出対象である指先と照射パターン200との位置関係を検出するために用いる、照射パターン200が照射された指先の照射部分を撮像部140により取得した画像から抽出する差分画像を生成する処理について説明する。
撮像部140により取得された画像から差分画像を生成し、所定の光が照射されている部分を抽出する上述の画像処理方法を用いて、本例では、図7に示すような、2色の光からなる照射パターン200を検出対象に照射することで検出対象の位置を認識する。本例の照射パターン200は、例えば2つの緑色(G)の光202、206と、これらの光202、206の間に配置された赤色(R)の光204とから構成される。照射パターン202は、図1に示すように、空間内に3つの膜状の光が空間に照射される。照射パターン200を構成する光層202、204、206は、検出対象である指先の移動方向(図7のy方向)に積層して配置される。
図10(a)に撮像部140による撮像画像から生成された差分画像を示し、図10(b)に照射部110を視点とした照射画像を示す。ここで、撮像部140により撮像される画像は、空間における高さ方向(z方向)に対して直交する方向から空間をみたときの画像であり、照射部110を視点とした照射画像は、空間を高さ方向からみたときの画像である。本例では、照射部110と撮像部140との位置関係を、エピポーラ幾何として知られている方法によりキャリブレーションする。エピポーラ幾何を用いることにより、三次元空間において2つの視点から同一の1点を見たときの対応関係を取得することができる。
次に、図11に基づいて、1種類の光からなる照射パターンを用いた検出対象の位置検出方法について説明する。なお、図11は、1種類の光からなる照射パターン210を用いたときの、照射パターン210および検出対象の位置関係と、それに基づく照射パターン210の移動方向を示す説明図である。
このように取得された検出対象の三次元位置情報は、種々のジェスチャインタフェースに用いることか可能となる。例えば、指先を二次元あるは三次元のマウスポインタとして利用することができる。あるいは、複数の指先によるジェスチャを認識して、入力情報として用いることができる。例えば親指と人差し指との間隔の調整により画像のスケールを制御したり、手全体を回転させて画像をスクロールさせたりすることができる。また、両手による操作、例えば両手で照射パターンを奥側に押したり手前に引いたりする等の操作で、三次元空間を前後に移動させることもできる。さらには、照射パターンの方向によって三次元ナビゲーションを行うことも可能となる。
110 照射部
120 検出部
130 撮像制御部
140 撮像部
150 情報処理部
200、210 照射パターン
202、212 第1の光層
204、214 第2の光層
206 第3の光層
Claims (13)
- 空間内の検出対象に対して、1または2以上の種類の照射光により構成される光群である照射パターンを照射する照射部と、
前記検出対象を撮像して画像を取得する撮像部と、
前記照射部が前記照射パターンを照射する照射タイミングに基づいて、前記撮像部の撮像タイミングを制御する撮像制御部と、
前記撮像部により取得された画像に基づいて、前記照射パターンが照射されている前記検出対象の照射部分を抽出し、前記検出対象と前記照射パターンとの位置関係を解析する解析部と、
前記解析部により解析された前記検出対象と前記照射パターンとの位置関係に基づいて、前記照射パターンが前記検出対象を照射するように、前記照射パターンの照射位置を移動させる移動処理部と、
を備える、位置検出装置。 - 前記照射パターンは、異なるタイミングで照射される、少なくとも第1の照射パターンと第2の照射パターンとを含んでなり、
前記撮像制御部は、前記第1の照射パターンおよび前記第2の照射パターンが照射される照射タイミングで前記撮像部に画像を取得させ、
前記解析部は、前記第1の照射パターンが照射されたときに取得された第1の画像と前記第2の光が照射されたときに取得された第2の画像とを比較して、前記検出対象に対する前記第1の照射パターンおよび前記第2の照射パターンの照射位置をそれぞれ認識し、
前記移動処理部は、前記検出対象に対する前記第1の照射パターンおよび前記第2の照射パターンの照射位置に基づいて、前記照射パターンの照射位置を移動させる、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記照射パターンは、前記照射パターンの移動方向に隣接する第1の光層および第3の光層とからなる前記第1の照射パターンと、前記第1の光層および前記第3の光層との間に位置する第2の光層からなる前記第2の照射パターンとを含み、
前記解析部は、前記検出対象に前記第1の光層および前記第2の光層が照射されているとき、前記照射パターンが前記検出対象を照射していると判定する、請求項2に記載の位置検出装置。 - 前記移動処理部は、
前記検出対象に前記第1の光層のみが照射されているとき、前記検出対象にさらに第2の光層が照射されるように前記照射パターンを移動させ、
前記検出対象に前記第1の光層、前記第2の光層および前記第3の光層が照射されているとき、前記検出対象に前記第1の光層および第2の光層のみが照射されるように前記照射パターンを移動させる、請求項3に記載の位置検出装置。 - 前記照射パターンは、前記照射パターンの移動方向に所定距離を有して隣接し、同一の照射タイミングで照射される第1の光層と第2の光層とからなり、
前記撮像制御部は、前記照射パターンの照射タイミングで前記撮像部に画像を取得させ、
前記解析部は、前記撮像部により取得された画像から、前記検出対象に対する前記第1の光層および前記第2の光層の照射位置をそれぞれ認識し、
前記移動処理部は、前記検出対象に対する前記第1の光層および前記第2の光層の照射位置に基づいて、前記照射パターンの照射位置を移動させる、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記解析部は、前記検出対象に前記第1の光層のみが照射されているとき、前記照射パターンが前記検出対象を照射していると判定する、請求項5に記載の位置検出装置。
- 前記移動処理部は、
前記検出対象に前記照射パターンが照射されていないとき、前記検出対象に第1の光層が照射されるように前記照射パターンを移動させ、
前記検出対象に前記第1の光層および前記第2の光層が照射されているとき、前記検出対象に前記第1の光層のみが照射されるように前記照射パターンを移動させる、請求項6に記載の位置検出装置。 - 前記解析部は、複数の前記検出対象について前記照射パターンとの位置関係を解析可能であり、
前記移動処理部は、前記各検出対象と前記照射パターンとの位置関係に基づいて、前記照射パターンの照射位置を移動させる、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記照射パターンは、平面の膜状に形成され、
前記移動処理部は、前記空間内に含まれる複数の検出対象を含むように前記照射パターンを移動させる、請求項8に記載の位置検出装置。 - 前記照射パターンは、前記空間内を区分して形成された所定領域毎に設けられ、
前記移動処理部は、前記照射パターンが照射する前記領域内に含まれる検出対象を照射するように、前記照射パターンの照射位置をそれぞれ移動させる、請求項8に記載の位置検出装置。 - 前記検出対象の位置を算出する位置算出部をさらに備え、
前記位置算出部は、前記撮像部により取得された画像と前記照射部の視点による照射画像とに基づいて、前記空間における前記検出対象の三次元位置を算出する、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記位置検出部は、エピポーラ幾何を用いて前記空間における前記検出対象の三次元位置を算出する、請求項11に記載の位置検出装置。
- 空間内の検出対象に対して、1または2以上の種類の照射光により構成される光群である照射パターンを照射部から照射するステップと、
前記照射部が前記照射パターンを照射する照射タイミングに基づいて、検出対象を撮像する撮像部の撮像タイミングを制御するステップと、
前記撮像タイミングに基づいて、前記撮像部により画像を取得するステップと、
前記撮像部により取得された画像に基づいて、前記照射パターンが照射されている前記検出対象の照射部分を抽出し、前記検出対象と前記照射パターンとの位置関係を解析するステップと、
前記検出対象と前記照射パターンとの位置関係に基づいて、前記照射パターンが前記検出対象を照射するように、前記照射パターンの照射位置を移動させるステップと、
を含む、位置検出方法。
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