JP2011175623A - 画像認識装置および操作判定方法並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操作者102は、その右目504と左目503とにより三次元ディスプレイ111上に表示された画像502及び仮想操作面画像501とを見るが、仮想操作面画像501は、それぞれ右目504及び左目503で見ることにより三次元ディスプレイ111から操作者の前面にあるように立体表示される。この仮想操作面が立体表示される位置を、上述のビデオカメラ201で撮影した操作者の像や位置から決定して三次元ディスプレイ111に表示する。仮想操作面と、操作者102との相対関係を用い、操作者102の一部が操作面のビデオカメラ201から見て手前に来ると、操作が開始されたと判断し、各部の形状や動きから、その形状、動きが予め想定されたいずれの操作であるかを判定する。
【選択図】図5
Description
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の操作入力システムの一例を示す図である。本実施形態の立体表示三次元ディスプレイ111は、操作者102の前面に配置され、操作者102は、三次元ディスプレイ111との間の一定の位置に立体表示された仮想的な操作面に対し、指などの形状が操作判定の対象になることを意識して操作を行うことができる。三次元ディスプレイ111には、本システムが目的とする様々なアプリケーション用の種々の映像が表示されるが、これに加え後述するように操作入力を支援、すなわち例えば対象となる操作者102の部位などを画面の隅の方に表示して、操作者102に、現時点で操作として判定されうる動作を認識させることができる。
また、図7及び8は、本実施形態の使用例であるテレビ表示装置における仮想的な操作面の様子を示す図であるが、図7及び8に示すように複数の視聴者に対し各々仮想操作面を生成して、個別に操作することもできるし、いずれかの視聴者の指示を優先的に受付けるようにするなど、様々な設定を行うことができる。しかし、通常は複数の視聴者の各々異なる操作による混乱を回避するため、何らかの方法で1人の視聴者を決定してその視聴者だけに操作入力を認めるようにする。ここで、図7または8に示すような複数の視聴者は、装置に対する操作の権限を有する操作者となる候補者であることから、操作候補者と呼び、以下複数の操作候補者がいる場合の操作者の決定、操作者決定後の処理について説明する。したがって、操作候補者には、図7または8に示すような視聴者を含め、本発明の対象である操作者の候補者、例えばゲーム機の複数のプレイヤや、プレゼンテーションの発表者などが含まれる。なお、本実施形態のシステムでは、操作者の対象となる者はシステムが対象として認識できるものに限られるので、操作候補者は、例えばビデオカメラ201の撮像範囲に存在するものに限られる。
本実施形態では、図10に示すように、ビデオカメラ201で撮影された操作者102の像に基づいて仮想操作面を立体画像として形成し、同じく撮影した操作者102の一部である手や指の位置を定めるとともに、仮想的な操作面701と操作者102の手指601との位置関係を算出する処理を行う。本実施形態では、このような処理を行う前提として、本技術分野で知られた初期設定、例えば本実施形態の画像認識装置が新たに設置された場合を想定すると、事前準備として利用するビデオカメラ201の利用レンズの歪み、三次元ディスプレイ111とレンズとの距離等の情報を装置に入力しておく必要がある。さらに閾値設定等を予め調整しておく。システムの初期設定が終了すると、本実施形態の処理を行うこととなるが、この処理については図4を参照して以下に説明する。
以上説明したように、三次元ビデオカメラにより仮想操作面を立体表示することにより、操作者は空間上にあたかもタッチパネルのような操作面が存在するように認識することができ、この操作面に対し、種々の操作を行うことにより、身体の全部または一部を用いた操作入力が可能となるが、さらに仮想的な操作面に対する操作者の映像を三次元ディスプレイ111に表示する等、操作入力を支援することにより、より容易に本実施形態のシステムを活用することができる。
本実施形態では、操作者が空間上に仮想的に立体表示された仮想操作面を基準に、そこにあたかもタッチパネルのような入力機器が存在するかのように操作することにより、その操作内容を確実に判定しようとするものであるが、このようにして判定された操作の内容を仮想操作面から奥側方向である、操作者から離れる方向への仮想操作面と操作者の手等の身体の一部あるいは身につけた物体の位置関係で決定する。例えば、操作者から離れる方向であるz軸方向に2層あるいは3層に操作領域を仮想操作階層として設定し、操作者の手がどの層に入っているかにより操作の種別を決定して、その層内での手の動きにより操作内容を決定する。この際、操作者が視認している表示画面上に手の位置や操作の種別などを表示させれば、より操作者は操作の認識を容易にすることができる。なお、操作者の一部と各階層を分割する面とのz方向の距離は、上述した形成された仮想操作面と操作者の一部との距離を算出する手法によって取得することができる。
本実施形態は、上述の第1実施形態で立体表示した仮想操作面を予め操作者に指定させることにより設定する点で異なるが、第1実施形態のシステム構成および仮想操作面に対して操作者が行った動作をどのように操作として認識するか等の処理は同様である。すなわち、本実施形態では、後述するように操作者が操作を行う場合は先ず、仮想操作面をどこに設定するか一定の操作で指示させ、その指示に従って仮想操作面を形成する。したがって、第1実施形態のシステムのように三次元ディスプレイにより仮想操作面を立体表示させなくても操作者はどこにどのような操作面が存在しているかを予め認識することができるので、仮想操作面を必ずしも立体表示する必要はなく、通常の二次元ディスプレイを使用することもできる。ただし、仮想操作面の認識をより確実にするため、三次元ディスプレイを用いて立体表示させることもできる。以上の通り、本実施形態は、仮想操作面を操作者の指示に応じて形成した後の処理は基本的に第1実施形態と同様なので、以下おもに仮想操作面の設定処理について説明する。
図32は、本実施形態にかかる操作者のジェスチャにより操作面の位置を設定する領域を判定するため撮影した画像を示す図である。図32に示す例のように、三次元カメラ201で撮影された操作者の画像3210の手3202及び3203により操作面の形状(大きさ、ディスプレイに対する角度を含む)が決定され、z方向の距離データ画像3211のディスプレイから手3202及び3203までの距離、ディスプレイから胴3204までの距離により仮想操作面3201の位置を決定する。具体的には、図33に示すように三次元カメラ201により撮影された操作者の画像データから奥行きを把握することができる。図33は、本実施形態にかかる指定された操作面の位置の抽出を説明するための図であり、操作者の像を奥行き方向(z方向)で示したものである。図33を参照すると、操作者が手3202で示した位置に操作面3201を形成すれば良いことが理解される。
本実施形態では、操作者が空間上に仮想的に立体表示された仮想操作面を基準に、そこにあたかもタッチパネルのような入力機器が存在するかのように操作することにより、その操作内容を確実に判定しようとするものであるが、特に上述の第1実施形態のように仮想操作面を立体表示しない場合、操作者の一部である手または指などが仮想操作面に至るまで、つまり操作者が何らかの操作を実行しようと手または指を動かし始めてから、仮想操作面を押下するまでの間も操作支援することにより、さらに操作入力を容易に、より高精度に行うようにすることができる。
本実施形態は、基本的に上述の第1および第2実施形態で共通に用いることができるものであり、従ってシステム構成や仮想操作面の設定などの処理は同様であるが、操作の判定処理を改良したものである。すなわち、本実施形態では、第1および2実施形態とその処理は基本的に同じであるが、例えば仮想操作面を使用してアイコンを選択するときなど、特に小さいアイコンの場合指の押し込み方向を誤ると、適切にアイコンを指定できなかったり、別のアイコンを指定してしまったりするおそれがあるため、アイコンの周辺にグリッドを設定してグリッド吸着させ、所望のアイコンを指定しやすくするというものである。本発明のように仮想的に操作面を設定して操作の基準とする場合、第1及び2実施形態のように操作面の認識を確実にする様々な処理を盛り込んだとしても、操作者は常に正確な位置指定ができるわけではない。本実施形態では、操作者が多少誤った位置や方向でアイコンを指定、例えば図15に示す例のような場合に、操作面の傾きや位置などの調整がされていないときでも的確に所望のアイコンを選択できるようにすることができる。
Claims (15)
- 操作者の像を読取って立体画像データを生成する三次元撮像手段と、
前記三次元撮像手段により読取られた操作者の像及び位置に基づいた形状及び位置で仮想操作面を形成する操作面形成手段と、
前記形成された仮想操作面に対する操作者の少なくとも一部の像の動きを、前記三次元撮像手段で読取って、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて該動きが操作であるか否かを判定する操作判定手段と、
前記動きが操作であると判定されると、所定の信号を出力する信号出力手段と
を備えたことを特徴とする画像認識装置。 - 前記仮想操作面の位置は、前記操作者と前記三次元撮像手段との間にあることを特徴とする請求項1に記載の画像認識装置。
- 前記仮想操作面の操作者側の所定の位置に配置され、該仮想操作面上での操作位置を決定するための位置決定面をさらに備え、
前記操作判定手段は、前記操作者の一部が前記位置決定面から前記仮想操作面へ移動する一連の動作において前記仮想操作面を横切る際、前記位置決定面上の前記操作者の一部が横切った位置に対応する前記仮想操作面上の位置を、該操作者の一部が横切ったものとして前記操作者の操作を判定することを特徴とする請求項2に記載の画像認識装置。 - 前記仮想操作面の形状および位置は、前記読取られた操作者の像から腕および顔の位置を抽出し、当該抽出した腕および顔の位置に基づいて決定することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記三次元撮像手段が複数の操作候補者を読み取った場合、予め定められた特定の動きをする操作候補者を前記操作者と判定することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記三次元撮像手段が読み取った複数の操作候補者の画像の示す、前記操作者と判定された操作候補者が現在の操作者と、他の操作候補者との位置関係を表示する操作者表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の画像認識装置。
- 前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係から当該距離を算出して該距離に応じた位置に、前記操作者の一部の前記仮想操作面に対する位置関係を示す所定の標示を立体表示することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記操作面形成手段は、前記三次元撮像手段により読取られた操作者の像、及び前記操作者の予め定められた特定の動きに基づいて定められる形状および位置で、仮想操作面を形成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像認識装置。
- 操作者の像を読取って立体画像データを生成する三次元撮像手段と、
前記三次元撮像手段により読取られた操作者の予め定められた特定の動きに基づいた形状及び位置で仮想操作面を形成する操作面形成手段と、
前記形成された仮想操作面に対する操作者の少なくとも一部の像の動きを、前記三次元撮像手段で読取って、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて該動きが操作であるか否かを判定する操作判定手段と、
前記動きが操作であると判定されると、所定の信号を出力する信号出力手段と
を備えたことを特徴とする画像認識装置。 - 操作者の像を読取って立体画像データを生成する三次元撮像ステップと、
前記三次元撮像ステップにおいて読取られた操作者の像及び位置に基づいた形状及び位置で仮想操作面を形成する操作面形成ステップと、
前記形成された仮想操作面に対する操作者の少なくとも一部の像の動きを、前記三次元撮像手段で読取って、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて該動きが操作であるか否かを判定する操作判定ステップと、
前記動きが操作であると判定されると、所定の信号を出力する信号出力ステップと
を備えたことを特徴とする操作判定方法。 - 前記操作判定ステップは、前記操作者の一部が前記仮想操作面の操作者側の所定の位置に配置され、該仮想操作面上での操作位置を決定するための位置決定面から前記仮想操作面へ移動する一連の動作において前記仮想操作面を横切る際、前記位置決定面上の前記操作者の一部が横切った位置に対応する前記仮想操作面上の位置を横切ったものとして前記操作者の操作を判定することを特徴とする請求項10に記載の操作判定方法。
- 画像認識装置に、操作者の画像を認識して操作内容を判定する操作判定方法を実行させるプログラムであって、該操作判定方法は、
操作者の像を読取って立体画像データを生成する三次元撮像ステップと、
前記三次元撮像ステップにおいて読取られた操作者の像及び位置に基づいた形状及び位置で仮想操作面を形成する操作面形成ステップと、
前記形成された仮想操作面に対する操作者の少なくとも一部の像の動きを、前記三次元撮像手段で読取って、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて該動きが操作であるか否かを判定する操作判定ステップと、
前記動きが操作であると判定されると、所定の信号を出力する信号出力ステップと
を備えたことを特徴とするプログラム。 - 前記操作判定ステップは、前記操作者の一部が前記仮想操作面の操作者側の所定の位置に配置され、該仮想操作面上での操作位置を決定するための位置決定面から前記仮想操作面へ移動する一連の動作において前記仮想操作面を横切る際、前記位置決定面上の前記操作者の一部が横切った位置に対応する前記仮想操作面上の位置を横切ったものとして前記操作者の操作を判定することを特徴とする請求項12に記載のプログラム。
- 前記操作面形成手段は、前記三次元撮像手段により読取られた操作者の像、及び前記操作者の予め定められた特定の動きに基づいて定められる角度で、仮想操作面を形成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記操作面形成手段は、前記三次元撮像手段により読取られた操作者の像及び位置に基づいた定められる角度で、仮想操作面を形成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像認識装置。
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