JP2011192090A - ジェスチャ認識装置、ジェスチャ認識装置の制御方法、および、制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動画に写る認識対象物の動作からジェスチャを認識する、本発明のジェスチャ認識装置100は、動画に写る特定の特徴を有する特定被写体(掌など)を検出する重心追跡部11と、特定被写体の単位時間あたりの移動速度を算出する移動速度判定部12と、特定被写体の移動パターンを抽出する移動パターン抽出部13と、移動速度と移動パターンとが予め定められた条件を満たす場合に、特定被写体の動きを、自装置に対して入力された指示(ジェスチャ認識処理の開始または終了の指示など)として識別する開始終了判断部14とを備えていることを特徴としている。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態について、図面に基づいて説明すると以下の通りである。
図1は、本発明の実施形態におけるジェスチャ認識装置100の要部構成を示すブロック図である。図1に示すとおり、ジェスチャ認識装置100は、制御部1、撮影部2、および、記憶部3を備える構成となっている。さらに、ジェスチャ認識装置100は、利用環境に応じて、ユーザがジェスチャ認識装置100を操作するための操作部、ジェスチャ認識装置100が外部の装置と通信するための通信部、および、ジェスチャ認識装置100が保持する各種情報をユーザに提示するための表示部などを備えていてもよい。
上述のジェスチャ認識装置100が、ジェスチャ認識の開始または終了を指示する処理の流れは、概して以下の通りである。図2は、ジェスチャ認識装置100の開始終了指示処理の概略を示すフローチャートである。
認識指示部10の重心追跡部11は、動画の各フレームから、特定被写体の領域を特定し、特定した領域の重心の座標を算出するものである。本実施形態では、重心追跡部11は、特定被写体としてのユーザの掌を検出し、その掌領域を特定する。掌領域の検出、特定の方法は、従来の技術を適宜採用することが可能である。一例として、非特許文献1に記載されている手の検出方法を採用することができる。この方法によれば、検出されたブロブ特性(blob feature)を掌として定義する。具体的には、図3に示すとおり、重心追跡部11は、肌色の領域の大部分を包含するようにブロブ(円形領域)を定義し、これをそのまま掌領域として特定してもよい。重心追跡部11は、掌領域を円で定義することにより、簡単な計算で掌領域の重心x_cを求めることが可能となる。この方法によれば、複雑な形状の肌色領域を掌領域として検出する場合よりも、計算量を大幅に減らすことができる。あるいは、掌領域は、図3に示すとおり、上記円の外接矩形として定義され、掌領域のサイズh_sizeは、上記外接矩形の面積で定義されてもよい。すなわち、図3に示す例では、掌領域のサイズh_sizeは、w*hで定義される。
図6は、重心追跡部11および移動速度判定部12における移動速度判定処理の流れを示すフローチャートである。
移動量=|(x_c[i]−x_c[i−1])/h_size|
によって求まる。移動速度判定部12は、このようにして求めた移動量を、かかった時間(ここでは、時間間隔t_int)で割ることにより、前回(i−1回目)の検出時点から、今回(i回目)の検出時点までの移動速度v[i−1]を算出する。そして、記憶部3において事前に定義されている速度配列V[i−1](i=1、2、・・・、n)に、上記移動速度v[i−1]を格納する(S110)。なお、ここでは、重心との距離dを正規化するための掌領域のサイズh_sizeを、w*hと定義したが、これに限定されず、例えば、掌領域の幅wと高さhのいずれか値の大きい方のみを正規化に用いることもできる。すなわち、h_sizeを、max(w、h)と定義してもよい。あるいは、距離dのベクトルのx軸方向の長さを掌領域の幅wで、距離dのベクトルのy軸方向の長さを掌領域の高さhで正規化してもよい。
図7は、移動パターン抽出部13および開始終了判断部14における移動パターンマッチング処理の流れを示すフローチャートである。
X_cn[i]=X_c[i]/hr_size
によって求める。ここで、i=0、1、2、・・・、nである。これにより、重心の移動距離のスケールが統一される。
上述の実施形態では、ジェスチャ認識装置100は、2次元画像から検出される特定被写体の2次元の移動距離および移動パターンに基づいて、ジェスチャ認識処理の開始、終了の指示を判定する構成であった。しかし、本発明のジェスチャ認識装置の構成は、これに限定されない。例えば、特定被写体の3次元位置を検出できるキャリブレーション済みの画像システムを使う場合は、特定被写体の移動範囲が一定の3次元空間内に収束することおよび一定以上の移動速度であることを、ジェスチャ認識処理の開始・終了指示として定義することも可能である。
上述の実施形態では、特定被写体の移動速度および移動パターンの判定基準に用いた特定被写体の動きを、本番のジェスチャ認識処理の開始、終了のサインとして用いた。一方、移動速度および移動パターンを判定基準に用いた特定被写体の動きを、本番のジェスチャ認識処理において、アプリケーションでのユーザインタフェースの一種として、すなわち、開始サイン以降、終了サインまでの間に使用されるジェスチャ自体として、取り扱うことも可能である。
2 撮影部
3 記憶部
10 認識指示部
11 重心追跡部(特定被写体検出手段)
12 移動速度判定部(移動速度算出手段)
13 移動パターン抽出部(移動パターン抽出手段)
14 開始終了判断部(入力指示識別手段/開始終了判断手段)
20 ジェスチャ認識部(入力指示識別手段/ジェスチャ認識手段)
100 ジェスチャ認識装置
Claims (13)
- 動画に写る認識対象物の動作からジェスチャを認識するためのジェスチャ認識処理を実行するジェスチャ認識装置において、
上記動画に写る特定の特徴を有する特定被写体を該動画から検出する特定被写体検出手段と、
上記特定被写体の単位時間あたりの移動速度を算出する移動速度算出手段と、
上記特定被写体の移動パターンを抽出する移動パターン抽出手段と、
上記移動速度と上記移動パターンとが予め定められた条件を満たす場合に、上記特定被写体の動きを、自装置に対して入力された指示として識別する入力指示識別手段とを備えていることを特徴とするジェスチャ認識装置。 - 上記入力指示識別手段は、
上記特定被写体の上記移動速度と上記移動パターンとに基づいて、上記特定被写体の動きを、上記ジェスチャ認識処理の開始または終了の指示であると判断する開始終了判断手段であることを特徴とする請求項1に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記特定被写体検出手段は、
ユーザの器官または器官の一部を特定被写体として検出することを特徴とする請求項2に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記特定被写体検出手段は、
ユーザの掌を特定被写体として検出することを特徴とする請求項3に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記動画に写る認識対象物としてのユーザの指姿勢を識別することによりジェスチャ認識処理を実行するジェスチャ認識手段を備え、
上記ジェスチャ認識手段は、上記開始終了判断手段によって判断された開始時点から終了時点までの上記動画のフレームから、上記指姿勢を識別することを特徴とする請求項4に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記特定被写体検出手段は、
上記動画のフレーム上に、上記特定被写体の少なくとも一部を含む特定被写体領域を特定するとともに、該特定被写体領域の重心位置座標を特定することを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記移動速度算出手段は、
上記特定被写体領域の重心の単位時間あたりの移動距離を、該特定被写体領域のサイズで正規化し、正規化によって得られた重心移動量に基づいて移動速度を算出することを特徴とする請求項6に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記移動パターン抽出手段は、
上記動画のうちの複数のフレームについて特定された、上記特定被写体領域の重心について、各重心の重心位置座標の分散を移動パターンとして抽出することを特徴とする請求項6に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記入力指示識別手段は、
上記移動速度算出手段によって算出された移動速度が所定の閾値より大きく、かつ、上記移動パターン抽出手段によって抽出された重心位置座標の分散が、所定の下限閾値から所定の上限閾値までの範囲にある場合に、上記特定被写体の動きを、上記ジェスチャ認識処理の開始または終了の指示として識別することを特徴とする請求項8に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記特定被写体検出手段は、
色または形状に特定の特徴を有するユーザの所持品を特定被写体として検出することを特徴とする請求項1に記載のジェスチャ認識装置。 - 上記入力指示識別手段は、
上記特定被写体の上記移動速度と上記移動パターンとに基づいて、上記特定被写体の動きを、ジェスチャとして認識するジェスチャ認識手段であることを特徴とする請求項1に記載のジェスチャ認識装置。 - 動画に写る認識対象物の動作からジェスチャを認識するためのジェスチャ認識処理を実行するジェスチャ認識装置の制御方法であって、
上記動画に写る特定の特徴を有する特定被写体を該動画から検出する特定被写体検出ステップと、
上記特定被写体の単位時間あたりの移動速度を算出する移動速度算出ステップと、
上記特定被写体の移動パターンを抽出する移動パターン抽出ステップと、
上記移動速度と上記移動パターンとが予め定められた条件を満たす場合に、上記特定被写体の動きを、自装置に対して入力された指示として識別する入力指示識別ステップとを含むことを特徴とするジェスチャ認識装置の制御方法。 - コンピュータに、請求項12に記載のジェスチャ認識装置の制御方法の各ステップを実行させるための制御プログラム。
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