JP2013142980A - Gesture recognition device and program therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばテレビジョン受信機や録画再生装置に対し離れた場所からチャネル情報や制御情報等を入力するために用いる、指又は腕の動き又は形状によるジェスチャを認識するジェスチャ認識装置及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a gesture recognition device for recognizing a gesture based on the movement or shape of a finger or arm and a program thereof used for inputting channel information, control information, etc. from a remote location, for example, to a television receiver or a recording / playback device. About.
テレビジョン受信機に取り付け可能なカメラや赤外線距離センサを備える電子機器が安価に簡単に手に入るようになり、リモートコントローラを使わずに、手もしくは指のジェスチャによってテレビジョン受信機のメニュー項目を選択する方式が提案されている。このジェスチャ入力方式は、例えばユーザの指の動きをカメラを用いて撮像し、この撮像された画像データから指の動作軌跡を図形として検出して、この検出された図形を認識するものとなっている。 Electronic devices equipped with cameras and infrared distance sensors that can be attached to television receivers can be obtained easily and inexpensively, and menu items for television receivers can be accessed by hand or finger gestures without using a remote controller. A method of selecting has been proposed. In this gesture input method, for example, the movement of the user's finger is imaged using a camera, and the movement locus of the finger is detected as a graphic from the captured image data, and the detected graphic is recognized. Yes.
ジェスチャを認識するための手法には様々あるが、その1つとして一筆書きジェスチャ入力方式が提案されている。この一筆書きジェスチャ入力方式は、入力対象のメニュー項目に対し予め対応付けられたジェスチャを一筆書き操作により入力するもので、直感的で自然な動きによってジェスチャ入力できる利点がある(例えば、非特許文献1を参照)。 There are various methods for recognizing gestures, and one stroke writing gesture input method has been proposed as one of them. This one-stroke gesture input method inputs a gesture previously associated with a menu item to be input by a one-stroke operation, and has an advantage that a gesture can be input by an intuitive and natural movement (for example, non-patent literature). 1).
一筆書きジェスチャ入力方式は、人の手もしくは指によって描かれた一筆書き直線と円のみの図形を識別しているが、実際にテレビジョン受信機の操作メニューの項目数は多く、より多種類の図形の識別を可能にする必要がある。ジェスチャ認識アルゴリズムとしては、一般に“Hidden Markov Machine”が使用されている。しかし、このアルゴリズムは計算量が大きく、リアルタイム性が求められるテレビジョン受信機のメニュー操作には適さない。 The single-stroke gesture input method identifies single-stroke straight lines and circles drawn by a human hand or finger, but there are actually a large number of items in the operation menu of the television receiver. It is necessary to be able to identify the figure. “Hidden Markov Machine” is generally used as a gesture recognition algorithm. However, this algorithm requires a large amount of calculation and is not suitable for menu operation of a television receiver that requires real-time performance.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ジェスチャにより入力された多種類の図形を簡単なアルゴリズムで短時間に認識できるようにし、これによりリアルタイム性の向上を図ったジェスチャ認識装置及びそのプログラムを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is to make it possible to recognize various types of figures input by gestures in a short time with a simple algorithm, thereby improving real-time characteristics. The object is to provide a gesture recognition apparatus and a program thereof.
上記目的を達成するためにこの発明の1つの観点は、ジェスチャにより空間に図形を描く動きを撮像してその画像データを出力する撮像装置と、上記撮像装置から出力された画像データをもとに上記ジェスチャにより描かれた図形を認識する機能を有するジェスチャ認識装置とを具備するシステムで使用される上記ジェスチャ認識装置にあって、
上記撮像装置から出力された画像データを所定の周期で取り込む手段と、上記画像データが取り込まれるごとに当該画像データから上記ジェスチャによる描画点の位置情報を検出し、この検出された描画点の位置情報を記憶手段に格納する手段と、上記記憶手段に格納された描画点の位置情報の集合をもとに上記ジェスチャによる描画軌跡を表す情報を作成する手段と、図形認識手段とを具備する。そして、この図形認識手段により、上記作成された描画軌跡を表す情報をもとに、当該描画軌跡の中心点又は重心点を求めると共に、この求められた中心点又は重心点から上記描画軌跡までの距離を所定の角度間隔で求め、この求められた距離の集合をもとに上記描画軌跡の形状を識別して、この識別された描画軌跡の形状をもとに上記描画軌跡により表される図形を認識する処理を行うようにしたものである。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is based on an imaging device that captures a motion of drawing a figure in a space by a gesture and outputs the image data, and image data output from the imaging device. In the gesture recognition device used in a system comprising a gesture recognition device having a function of recognizing a figure drawn by the gesture,
Means for capturing image data output from the imaging device at a predetermined cycle, and each time the image data is captured, position information of the drawing point by the gesture is detected from the image data, and the position of the detected drawing point is detected. Means for storing information in the storage means, means for creating information representing the drawing trajectory by the gesture based on a set of drawing point position information stored in the storage means, and figure recognition means. Then, the graphic recognition means obtains the center point or centroid point of the drawing locus based on the information representing the created drawing locus, and from the obtained center point or centroid point to the drawing locus. The distance is obtained at a predetermined angular interval, the shape of the drawing trajectory is identified based on the obtained set of distances, and the figure represented by the drawing trajectory based on the identified shape of the drawing trajectory The process which recognizes is performed.
またこの発明の1つの観点は、上記図形認識手段が、上記求められた中心点又は重心点を中心に描画軌跡方向に対し複数の角度範囲を設定し、この設定された複数の角度範囲の各々について、上記中心点又は重心点から上記描画軌跡までの距離を所定の角度間隔で求めて、この求められた距離の集合をもとに上記描画軌跡の部分形状を識別し、この識別された描画軌跡の部分形状をもとに上記描画軌跡により表される図形を推測する処理を、上記描画軌跡により表される図形が認識されるまで、上記複数の角度範囲を順に選択して繰り返し実行することも特徴とする。 One aspect of the present invention is that the graphic recognizing means sets a plurality of angle ranges with respect to the drawing trajectory direction around the obtained center point or center of gravity, and each of the set plurality of angle ranges. The distance from the center point or the barycentric point to the drawing trajectory is obtained at a predetermined angular interval, the partial shape of the drawing trajectory is identified based on the obtained set of distances, and the identified drawing The process of inferring the figure represented by the drawing trajectory based on the partial shape of the trajectory is repeatedly executed by sequentially selecting the plurality of angle ranges until the figure represented by the drawing trajectory is recognized. Also features.
したがってこの発明の1つの観点によれば、描画点の軌跡からジェスチャの図形を認識する際に、描画軌跡の中心点又は重心点から描画軌跡までの距離から描画軌跡の形状を識別して、この識別された形状をもとにジェスチャ図形を認識するようにしている。このため、ジェスチャ認識アルゴリズムとして“Hidden Markov Machine”を使用する場合や、従来の“SVM using DtB ”をそのまま使用した場合、さらには描画軌跡を正規化する際に用いた矩形枠の4辺から描画軌跡までの距離(4辺DtB 情報)を用いる場合に比べ、少ない計算処理量でジェスチャ図形を認識することが可能となり、これにより図形認識処理に要する時間を短縮することが可能となる。 Therefore, according to one aspect of the present invention, when recognizing a gesture figure from the locus of the drawing point, the shape of the drawing locus is identified from the distance from the center point or the center of gravity of the drawing locus to the drawing locus. A gesture figure is recognized based on the identified shape. For this reason, when “Hidden Markov Machine” is used as the gesture recognition algorithm or when the conventional “SVM using DtB” is used as it is, drawing is performed from the four sides of the rectangular frame used for normalizing the drawing trajectory. Compared to the case where the distance to the locus (4-side DtB information) is used, it is possible to recognize the gesture figure with a small amount of calculation processing, thereby shortening the time required for the figure recognition process.
しかも、描画点の軌跡から描画図形を認識する際に描画軌跡を中心に複数の角度範囲が設定され、上記求められた距離の集合をもとに上記描画軌跡の部分形状を識別してその識別結果をもとに上記描画軌跡により表される図形を推測する処理が、上記描画軌跡により表される図形が認識されるまで、上記複数の角度範囲を順に選択して繰り返し実行される。すなわち、描画軌跡を中心に設定された角度範囲ごとに、描画図形の認識処理が段階的に絞り込みながら行われる。このため、常に全ての角度範囲について描画軌跡の中心点又は重心点から当該描画軌跡までの距離を求めて描画図形の認識処理を行う場合に比べ、図形認識処理に要する時間を短縮することが可能となる。 In addition, when recognizing a drawing figure from the locus of drawing points, a plurality of angle ranges are set around the drawing locus, and the partial shape of the drawing locus is identified based on the set of distances obtained and identified. Based on the result, the process of estimating the graphic represented by the drawing trajectory is repeatedly executed by selecting the plurality of angle ranges in order until the graphic represented by the drawing trajectory is recognized. That is, for each angle range set around the drawing trajectory, the drawing figure recognition processing is performed while narrowing down in stages. For this reason, it is possible to reduce the time required for the graphic recognition processing compared to the case where the distance from the center point or the center of gravity of the drawing trajectory to the drawing trajectory is always obtained for all angle ranges and the recognition processing of the drawing graphic is performed. It becomes.
すなわちこの発明によれば、ジェスチャにより入力された多種類の図形を簡単なアルゴリズムで短時間に認識できるようになり、これによりリアルタイム性の向上を図ったジェスチャ認識装置を提供することができる。 In other words, according to the present invention, it is possible to recognize various types of figures input by gestures in a short time with a simple algorithm, thereby providing a gesture recognition device that improves real-time characteristics.
以下、図面を参照してこの発明に係わる一実施形態を説明する。
[構成]
図1は、この発明の一実施形態に係わるジェスチャ認識装置を用いた操作情報入力システムの概略構成図である。このシステムは、テレビジョン受信機2にカメラ4を装着すると共に、テレビジョン受信機2に情報処理装置3を接続したものとなっている。カメラ4は、ユーザ1の指の動きを用いたジェスチャを撮像し、その撮像画像データをUSBケーブルを介してテレビジョン受信機2へ出力する。なお、ユーザ1の指先には、指先の動きをより認識し易くするために例えばLED(Light Emitting Diode)を用いた発光マーカ6が装着される。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Constitution]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an operation information input system using a gesture recognition device according to an embodiment of the present invention. In this system, a
情報処理装置3は、ジェスチャ認識装置としての機能を備えたもので、以下のように構成される。図2は、情報処理装置3の機能構成を示すブロック図である。情報処理装置3は、ジェスチャ認識処理を行うために必要な機能として、指の位置検出ユニット10と、データベース20と、一筆書きジェスチャ認識処理ユニット30と、リアルタイム処理発生ユニット40と、表示画面処理ユニット50を備えている。
The
データベース20は、記憶媒体として例えばハードディスク又はNAND型フラッシュメモリを使用したもので、この発明を実施するために必要な記憶領域として、カメラ画像蓄積部21と、一筆書き図形蓄積部22と、操作内容蓄積部23と、表示画像・映像蓄積部24と、指位置蓄積部25と、SVM学習データ蓄積部26を有している。
The
カメラ画像蓄積部21は、指の位置検出ユニット10によりカメラ4から取得された画像データを記憶するために用いられる。指位置蓄積部25は、カメラ画像蓄積部21に蓄積された画像データから検出された指の指示位置と、当該画像データを撮像した時刻とを関連付けて格納するために用いられる。一筆書き図形蓄積部22には、一筆書き図形の認識に用いる一筆書き図形のモデルが予め格納されている。操作内容蓄積部23には、認識されたジェスチャの種類と方向に対応する操作内容を表す情報が予め格納されている。表示画像・映像蓄積部24には、上記操作内容データベース23に格納された操作内容を表す情報に対応付けて、表示画面に表示する画像や映像のデータが予め格納されている。SVM学習データ蓄積部26には、SVM学習モードにおいて切り出し枠の辺ごとに得られた距離情報と、この距離情報をもとに上記辺ごとに作成されたSVMモデルが格納される。
The camera image storage unit 21 is used to store image data acquired from the
リアルタイム処理発生ユニット40は、タイマを使用して、例えば33msecごとにイベント信号を発行する機能を有する。
撮像画像取得ユニット10はカメラ画像取得部11を備え、上記リアルタイム発生ユニットによりイベント信号が発行されるごとに、カメラ4から画像データを取得して、この画像データを上記カメラ画像蓄積部21に記憶させる機能を有する。
The real-time
The captured
一筆書きジェスチャ認識処理ユニット30は、一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部310と、一筆書きジェスチャ認識処理部320を備えている。
このうち、先ず一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部310は、指位置検出部311と、一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF判断・切替部312を有する。指位置検出部311は、上記カメラ画像蓄積部21に格納された画像データからマーカ5の描画点の位置座標、つまりユーザの指の指示位置を検出し、この検出された描画点の位置座標を上記指位置蓄積部25に格納する。
The one-stroke writing gesture
Among these, the one-stroke writing gesture recognition function ON /
一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF判断・切替部312は、以下の処理機能を有している。
(1) 一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能がOFFに設定されている状態で、カメラ4による撮像範囲、つまりジェスチャの認識領域内に、ジェスチャの始点判定領域(ジェスチャ開始領域)を設定する。そして、上記指位置検出部311により検出された発光マーカ5の描画点が上記ジェスチャ開始領域内に存在するか否かを判定し、存在すると判定された場合に上記一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能をONに設定すると共に、ジェスチャの終点を検出するための検出ゾーン(Detection zone)を上記ジェスチャの認識領域内に設定する機能。
The one-stroke gesture recognition function ON / OFF determination / switching
(1) With the function of the one-stroke writing gesture
(2) ジェスチャ認識処理部320の機能がONに設定されている状態で、上記指位置検出部311により検出された発光マーカ5の描画点が上記ジェスチャ認識領域の外に出たか否かを判定し、ジェスチャ認識領域の外に出たことが検出された場合に、上記一筆書きジェスチャ認識処理部の機能をONからOFFに遷移させる機能。
(2) In a state where the function of the gesture
次に一筆書きジェスチャ認識処理部320は、一筆書きジェスチャ入力判断部321と、一筆書き図形の方向識別部322と、一筆書き図形識別部323を有している。
一筆書きジェスチャ入力判断部321は、一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能がONの状態で、上記画像データから検出される描画点が上記ジェスチャ開始領域内に入ったことが検出されたときの位置座標をジェスチャの開始点として検出する。また、上記描画点がジェスチャ開始領域外に出たのち上記検出ゾーン内に戻ったとき、このときの描画点の位置座標をジェスチャの終了点として検出する。
Next, the one-stroke writing gesture
The one-stroke gesture
一筆書き図形の方向識別部322は、上記ジェスチャの終了点が検出された場合に、当該ジェスチャによる描画点がジェスチャ開始領域外に出たのち上記検出ゾーン内に戻るまでの軌跡を表す位置座標の集合をもとに当該描画軌跡の重心位置座標を求め、この描画軌跡の重心位置座標とジェスチャの描画開始点との関係をもとに、当該描画開始点に対する描画方向を識別する。
When the end point of the gesture is detected, the one-stroke figure
一筆書き図形識別部323は、“Support Vector Machine using Distance to Boarders”(以下、SVM using DtB と称する)を応用した本発明特有の認識アルゴリズムを用いて上記ジェスチャによる描画図形を認識するものである。そして、この図形認識処理に必要な機能として、図形作成機能3231と、図形領域抽出機能3232と、抽出画像正規化機能3233と、中心点DtB情報抽出機能3234と、モード識別機能3235と、学習データ蓄積機能3236と、SVMモデル作成機能3237と、図形認識機能3238を有している。
The one-stroke
なお、SVM using DtB それ自体は既知の技術であり、以下の文献に述べられている。
Lafuente-Arroyo, S.; Gil-Jimenez, P.; Maldonado-Bascon, R.; Lopez-Ferreras, F.; Maldonado-Bascon, S.; “traffic sign shape classification evaluation I: SVM using distance to borders”
SVM using DtB itself is a known technique and is described in the following documents.
Lafuente-Arroyo, S .; Gil-Jimenez, P .; Maldonado-Bascon, R .; Lopez-Ferreras, F .; Maldonado-Bascon, S .; “traffic sign shape classification evaluation I: SVM using distance to borders”
図形作成機能3231は、指位置蓄積部25に格納されているジェスチャの開始から終了までの間の描画点の位置座標の集合をもとに描画軌跡を表す画像を、つまり指によって描かれた図形を表す画像を作成する処理を行う。
The
図形領域抽出機能3232は、4辺により構成される矩形の枠パターンを用いて、上記図形作成機能3231により作成された描画軌跡を表す画像から、当該描画軌跡を含む最小面積の矩形領域を切り取る処理を行う。
The graphic
抽出画像正規化機能3233は、上記図形領域抽出機能3232により切り取られた描画軌跡を含む最小面積の矩形領域の画像サイズを、予め定められたサイズに応じて正規化処理する。
The extracted
中心点DtB情報抽出機能3234は、上記抽出画像正規化機能3233により正規化された描画軌跡を含む矩形領域の画像について、その描画軌跡の中心点又は重心点等の代表点(以後中心点を例にとって説明する)を求め、この求められた中心点から上記描画図形までの距離情報(中心点DtB 情報)を抽出する処理を行う。
The center point DtB
モード識別機能3235は、一筆書き図形識別部323の処理モードが学習モードに設定されているか或いは認識モードに設定されているかを判定する。
The
学習データ蓄積機能3236は、学習モードが設定されている状態において、上記中心点DtB情報抽出機能3234により抽出された、描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を、学習データとしてSVM学習データ蓄積部26に格納する処理を行う。
The learning
SVMモデル作成機能3237は、上記SVM学習データ蓄積部26に格納された学習データをもとに、描画軌跡の中心点から所定の角度範囲ごとにSVMモデルを作成する。例えば、描画軌跡の中心点から上記正方形の矩形枠の上辺、下辺、左辺及び右辺の各方向に対応する角度範囲(90度)についてSVMモデルを作成する。そして、この作成されたSVMモデルをSVM学習データ蓄積部26に格納する処理を行う。
The SVM
図形認識機能3238は、認識モードが設定されている状態で以下の処理を実行する機能を有する。
(1) 描画軌跡の中心点から上辺、下辺、左辺及び右辺の各方向(それぞれ90度の角度範囲)を順に選択し、この選択された方向ごとに、上記中心点DtB情報抽出機能3234により抽出された、描画軌跡の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を、上記SVM学習データ蓄積部26に格納された該当する方向のSVMモデルに入力し、これにより上記描画軌跡の上記選択された方向に含まれる部位の形状を識別する処理。
The
(1) From the center point of the drawing trajectory, the upper side, the lower side, the left side, and the right side are selected in order (each 90 degree angle range) and extracted by the center point DtB
(2) (1) の識別処理により、描画図形の中心点から上記選択された1つの方向への描画軌跡の部分形状が識別されるごとに、当該部分形状をもとに上記描画軌跡の全体形状、つまりジェスチャにより描かれた一筆書き図形の形状を識別する。そして、この識別された図形の形状を、上記一筆書き図形蓄積部22に記憶された一筆書き図形モデルと照合することで、上記一筆書き図形の種類を認識する処理。 (2) Every time the partial shape of the drawing trajectory in the one selected direction from the center point of the drawing figure is identified by the identification processing of (1), the entire drawing trajectory is based on the partial shape. Identify the shape, that is, the shape of the one-stroke drawing drawn by the gesture. A process of recognizing the type of the one-stroke figure by comparing the shape of the identified figure with the one-stroke figure model stored in the one-stroke figure storage unit 22.
表示画面処理ユニット50は表示画面処理部51を有する。表示画面処理部51は、上記一筆書き図形の方向識別部322及び一筆書き図形識別部323によりそれぞれ識別されたジェスチャ図形の描画方向と図形の種類をもとに、操作内容蓄積部23から対応する操作内容を表す情報を読出す。そして、この読み出された操作内容を表す情報をもとに、表示画像・映像蓄積部24から対応する画像や映像の表示データを読出し、この表示データをもとにテレビジョン受信機2の表示画面を更新する。
The display screen processing unit 50 includes a display
なお、上記撮像画像取得ユニット10、一筆書きジェスチャ認識処理ユニット30、リアルタイム処理発生ユニット40及び表示画面処理ユニット50の各処理機能は、図示しないプログラムメモリに格納されたアプリケーション・プログラムを中央処理ユニット(Central Processing Unit:CPU)に実行させることにより実現される。
Note that each processing function of the captured
[動作]
次に、以上のように構成された情報処理装置3による、ジェスチャを用いた入力情報の認識動作を説明する。
図3は、その全体の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。なお、ここではテレビジョン受信機2のディスプレイに電子番組案内(Electronic Program Guide:EPG)情報を表示させ、このEPG情報に対しユーザ1がジェスチャにより番組の選択操作を行う場合を例にとって説明する。
[Operation]
Next, an operation of recognizing input information using a gesture by the
FIG. 3 is a flowchart showing the overall processing procedure and processing contents. Here, a case will be described as an example in which electronic program guide (EPG) information is displayed on the display of the
(1)リアルタイムイベント発生処理
ジェスチャ入力モードが設定されると、ステップS10によりリアルタイム処理発生ユニット40が起動し、タイマの計時時間Tが予め設定された時間、例えば33msecになるごとにステップS11においてイベント信号が発生される。すなわち、ジェスチァ入力モードでは33msec周期でイベント信号が発生される。なお、タイマの計時時間Tはイベント信号が発生されるごとにステップS12でリセットされる。
(1) Real-time event generation processing When the gesture input mode is set, the real-time
(2)カメラ画像の取得及び指位置の検出処理
上記リアルタイム処理発生ユニット40からイベント信号が発生されると、先ずステップS20において撮像画像取得ユニット10が起動し、そのカメラ画像取得部11の制御の下で、カメラ4により撮像されたユーザ1の画像データが取り込まれてカメラ画像蓄積部21に記憶される。
(2) Camera Image Acquisition and Finger Position Detection Processing When an event signal is generated from the real-time
そして、上記カメラ画像蓄積部21に新たな画像データが記憶されると、図4に示すステップS311において、上記画像データ中から発光マーカ5の輝点画像を検出する処理が行われる。そして、この検出された輝点画像の画像データ中の重心位置を示す座標が、ユーザ1の指の位置を表す描画点として指位置蓄積部25に記憶される。以上の処理は上記33msec周期で繰り返し行われ、この結果上記指位置蓄積部25にはユーザ1の指の位置を表す描画点の位置座標の集合が、ユーザ1がジェスチャにより描いた図形を示すデータとして記憶される。なお、このときカメラ4の絞り値(F値)を大きく設定して受光光量を制限することで、発光マーカ5の光のみを検出しやすくするとよい。
When new image data is stored in the camera image storage unit 21, processing for detecting a bright spot image of the
(3)一筆書きジェスチャ認識機能のON/OFF切替処理
上記指位置蓄積部25に新たな指位置座標が記憶されるごとに、ステップS30のステップS31において一筆書きジェスチャ認識処理ユニット30の一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部310が起動され、この一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部310の制御の下で以下のような処理が実行される。図4中のステップS312はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(3) ON / OFF switching process of single-stroke gesture recognition function Each time a new finger position coordinate is stored in the finger position storage unit 25, a single-stroke gesture of the single-stroke gesture
(3−1)一筆書きジェスチャ認識機能をONする場合
先ずステップS3121により一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能がONであるか否かが判定される。そして、ここではまだONになっていないのでステップS3125に移行し、カメラ4による撮像範囲、つまりジェスチャの認識領域内に、ジェスチャの始点判定領域(ジェスチャ開始領域)を設定する。例えば図5(a)に示すように、ジェスチャの認識領域Cの中央にジェスチャ開始領域E1を設定する。そして、上記指位置検出処理(ステップS311)により検出された発光マーカ5の描画点の位置座標が上記ジェスチャ開始領域E1内に存在するか否かを判定する。
(3-1) When the one-stroke writing gesture recognition function is turned ON First, it is determined in step S3121 whether or not the function of the one-stroke writing gesture
この状態で、ユーザ1が指の位置を動かし、これにより図5(a)に示すように描画点の位置座標P0が破線L1のように上記ジェスチャ開始領域E0内に入ると、ステップS3126により上記一筆書きジェスチャ認識部320の機能をONに設定する。またそれと共に、ステップS3127により図5(b)に示すようにジェスチャの終点を検出するための検出ゾーン(Detection zone)E2を上記ジェスチャの認識領域C内に設定する。
In this state, the
このとき、検出ゾーンE2のサイズはジェスチャ開始領域E1より大きなサイズに設定される。このようにすると、ユーザ1によるユーザの指の位置が検出ゾーンE2内に戻った後に、震えなどにより当該検出ゾーンE2の境界付近で位置ずれを起こしたとしても、このときの指の位置座標、つまり終点の位置を、終点判定領域としての検出ゾーンE2内に安定的に留めることが可能となる。このため、検出ゾーンE2の境界上でいわゆるチャタリングのような現象が発生しても、これにより後述する描画の終了判定(入力判定)において誤認識が発生しないようにすることができる。
At this time, the size of the detection zone E2 is set to be larger than the gesture start area E1. In this way, even if the position of the user's finger by the
(3−2)一筆書きジェスチャ認識機能をOFFする場合
上記一筆書きジェスチャ認識機能がONとなった状態で、ユーザ1がジェスチャによるテレビジョン受信機2の操作を一旦中止するべく、指の位置を例えば図6(a)のL2に示すようにカメラ4の撮像範囲外、つまりジェスチャの認識領域Cの外へ移動させたとする。そうすると、一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部310は、ステップS3121により一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能がONであるか否かを判定し、ここではONになっているのでステップS3122に移行する。そして、指位置検出処理(ステップS311)により検出された発光マーカ5の描画点の位置座標が、上記ジェスチャの認識領域Cの外に出たか否かを判定する。
(3-2) When the one-stroke writing gesture recognition function is turned off With the one-stroke writing gesture recognition function turned on, the
この判定の結果、図6(a)のL2に示すように、発光マーカ5の描画点の位置座標が上記ジェスチャの認識領域Cの外に出ると、ステップS3123により一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能をOFFに遷移させる。かくして、ユーザ1は指の位置をカメラ4の撮像範囲外へ移動させるだけで、一筆書きジェスチャ認識機能をOFFに戻すことが可能となる。
As a result of this determination, as shown by L2 in FIG. 6A, when the position coordinate of the drawing point of the
なお、一筆書きジェスチャ認識機能がOFFに復帰すると、次のイベント信号発生(33msec)時に、ステップS3125において図6(b)に示すようにジェスチャの認識領域C内にジェスチャ開始領域E1が設定される。すなわち、一筆書きジェスチャ認識機能がOFFになると、消去された検出ゾーンE2の代わりにそれよりも小さいジェスチャ開始領域E1が再設定される。 When the one-stroke gesture recognition function returns to OFF, when the next event signal is generated (33 msec), a gesture start area E1 is set in the gesture recognition area C as shown in FIG. 6B in step S3125. . That is, when the one-stroke gesture recognition function is turned off, a smaller gesture start area E1 is reset instead of the erased detection zone E2.
(4)一筆書きジェスチャ認識処理
上記一筆書きジェスチャ認識機能がONとなった状態で、一筆書きジェスチャ認識処理部320は以下のようにジェスチャの認識処理を実行する。図7はその全体の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(4) Single-stroke gesture recognition processing With the single-stroke gesture recognition function turned on, the single-stroke gesture
すなわち、先ずステップS321において一筆書きジェスチャ入力判断部321が起動し、この一筆書きジェスチャ入力判断部321の制御の下で、ユーザ1の指に装着された発光マーカ5による描画点が上記検出ゾーンE2内に入ったか否かをステップS3211により判定する。そして、描画点が上記検出ゾーンE2内に入っていなければ、ステップS3214によりジェスチャ入力中か否かを示すジェスチャフラグ(Gesture Flag)を“TRUE”に設定し、以後イベントが発生するごとに描画点が検出ゾーンE2内に入るか否かを監視する処理を繰り返す。
That is, first, in step S321, the one-stroke writing gesture
(4−1)一筆書き図形の方向識別処理
さて、この状態でユーザ1の指に装着された発光マーカ5による描画点が上記検出ゾーンE2内に入ったことが検出されたとする。そうすると、ステップS3212によりジェスチャフラグが“TRUE”になっていることを確認した後、先ずステップS322により一筆書き図形の方向識別処理を実行する。
(4-1) One-stroke drawing direction identification processing Now, it is assumed that a drawing point by the
この一筆書き図形の方向識別処理は以下のように行われる。すなわち、先ず指位置蓄積部25に記憶された指位置座標の集合を読み出し、この指位置座標の集合により表される指の描画軌跡を表す画像をもとに当該描画軌跡を表す画像の重心位置座標を算出する。そして、この算出された描画軌跡画像の重心位置座標と描画開始点における座標との関係から、当該描画開始点に対する上記描画軌跡の描画方向が上下左右の何れであるかを識別することにより行われる。 This one-stroke drawing direction identification process is performed as follows. That is, first, a set of finger position coordinates stored in the finger position accumulation unit 25 is read, and the barycentric position of the image representing the drawing locus based on the image representing the drawing locus of the finger represented by the set of finger position coordinates. Calculate the coordinates. Then, based on the relationship between the calculated gravity center position coordinates of the drawing trajectory image and the coordinates at the drawing start point, the drawing direction of the drawing trajectory with respect to the drawing start point is identified as up, down, left and right. .
(4−2)一筆書き図形識別処理
次にステップS323により一筆書き図形識別処理を以下のように実行する。図8はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
すなわち、先ずステップS3231により、指位置蓄積部25に格納されているジェスチャの開始から終了までの間の描画点の位置座標の集合を読出し、この読み出された描画点の位置座標の集合をもとに描画軌跡を表す画像を、つまり指に装着された発光マーカ5によって描かれた図形を表す画像を作成する。
(4-2) One-stroke Drawing Graphic Identification Processing Next, one-stroke writing graphic identification processing is executed as follows in step S323. FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure and processing contents.
That is, first, in step S3231, a set of drawing point position coordinates from the start to the end of the gesture stored in the finger position accumulating unit 25 is read, and this read drawing point position coordinate set is also stored. Then, an image representing the drawing trajectory, that is, an image representing the figure drawn by the
次にステップS3232において、4辺により構成される矩形の枠パターンを用いて、上記図形作成機能3231により作成された描画軌跡を含む画像データから、当該描画軌跡を含む最小面積の矩形領域を切り取る。例えば、描画軌跡が「円」又はそれに近い「楕円」であれば、図9(a)に示すように当該描画軌跡を含む画像データCから、描画軌跡Vを含む最小面積の矩形領域、つまり描画軌跡Vに4辺が接する矩形の領域を、枠パターンWにより図9(b)に示すように切り取る。
In step S3232, a rectangular area having the minimum area including the drawing locus is cut out from the image data including the drawing locus created by the
続いてステップS3233において、上記図形領域抽出機能3232により切り取られた描画軌跡Vを含む最小面積の矩形領域の画像サイズを、予め定められたサイズに応じて正規化する。例えば図9(c)に示すように、上記切り取られた描画軌跡Vとこの描画軌跡Vの切り取りに使用した枠パターンWの画像サイズを、それぞれ100pixels×100pixelsからなる「真円」及び「正方形」に正規化する。
In
次にステップS3234において、上記正規化された描画軌跡V′の画像について、先ず当該描画軌跡V′の座標値からその中心点を求める。なお、中心点の代わりに、先に(4−1)の一筆書き図形の方向識別処理において算出された重心位置座標を用いてもよい。次に、この求められた中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を、描画軌跡の座標値をもとに所定の角度ごとに算出する。例えば、正規化された描画軌跡V′が「円」の場合には、図10に示すように当該円の中心から描画軌跡V′までの距離dを一定の角度おきに算出する。 Next, in step S3234, the center point of the normalized image of the drawing locus V ′ is first obtained from the coordinate value of the drawing locus V ′. Instead of the center point, the center-of-gravity position coordinates previously calculated in the (4-1) one-stroke figure direction identification process may be used. Next, distance information (center point DtB information) from the obtained center point to the drawing locus is calculated for each predetermined angle based on the coordinate value of the drawing locus. For example, when the normalized drawing trajectory V ′ is “circle”, as shown in FIG. 10, the distance d from the center of the circle to the drawing trajectory V ′ is calculated at a constant angle.
続いて、一筆書き図形識別部323の処理モードが「学習モード」に設定されているか或いは「認識モード」に設定されているかを、ステップS3235により判定する。この判定の結果、「学習モード」が設定されていれば、ステップS3237により上記ステップS3234により抽出された、描画軌跡を含む画像の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を、学習データとしてSVM学習データ蓄積部26に格納する。図10は、描画軌跡が「円」の場合のその中心から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)の例を示すものである。そして、ステップS3238により、上記SVM学習データ蓄積部26に格納された学習データから、描画軌跡の中心点から上辺、下辺、左辺及び右辺に向かう各方向(90度の角度範囲)ごとに順にSVMモデルを作成し、この作成されたSVMモデルをSVM学習データ蓄積部26に格納する。
Subsequently, it is determined in step S3235 whether the processing mode of the one-stroke drawing
すなわち、「学習モード」においては、テレビジョン受信機2の操作に使用する全て或いは代表的な一筆書き図形を実際にジェスチャにより描くことで、その描画軌跡について枠パターンにより切り出された描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)が抽出され、さらにこの距離情報(中心点DtB 情報)をもとに、描画軌跡の中心点から上辺、下辺、左辺及び右辺の各方向(90度の角度範囲)に対応するSVMモデルが作成されて、SVM学習データ蓄積部26に蓄積される。
In other words, in the “learning mode”, all or representative one-stroke figures used for the operation of the
一方、一筆書き図形識別部323の処理モードが「認識モード」に設定されている場合には、次のように図形認識処理が行われる。すなわち、先ず上記ステップS3233により正規化された描画軌跡を含む画像について、その中心点から上辺、下辺、左辺及び右辺の各方向(90度の角度範囲)のうちの1つを選択する。次にステップS3234において、上記選択された角度範囲における描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を一定の角度間隔で算出する。続いてステップS3236において、この算出された距離情報(中心点DtB 情報)の集合を、上記SVM学習データ蓄積部26に格納された該当する角度範囲のSVMモデルに入力し、これにより上記描画軌跡の上記選択された角度範囲に含まれる部位の形状を識別する。そして、この識別結果をもとに描画軌跡全体の形状、つまりジェスチャにより描かれた図形を識別し、この図形と形状が一致する図形が予め記憶された認識対象の一筆書き図形に存在すれば、この一筆書き図形を認識結果とする。
On the other hand, when the processing mode of the one-stroke
例えば、いま認識対象の一筆書き図形として図11の(1)〜(8)に示す8種類の図形パターン情報が記憶されていたとする。この場合、描画軌跡を含む画像の中心点から上辺方向の角度範囲(90度)を先ず選択し、この上辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を一定の角度間隔で算出する。そして、この算出された上辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を、対応するSVMモデルに入力する。これにより、図11の(2)及び(4)以外の一筆書き図形を認識することが可能である。 For example, assume that eight types of graphic pattern information shown in (1) to (8) of FIG. In this case, an angle range (90 degrees) in the upper side direction from the center point of the image including the drawing locus is first selected, and distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing locus to the drawing locus in the angle range in the upper side direction. ) At regular angular intervals. Then, distance information (center point DtB information) in the calculated angle range in the upper side direction is input to the corresponding SVM model. As a result, it is possible to recognize one-stroke figures other than (2) and (4) in FIG.
一方、上記図11の(2)及び(4)に示した一筆書き図形のように、上辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)だけでは一筆書き図形を認識できなかったとする。この場合には、次に下辺方向の角度範囲(90度)を選択する。そして、この選択された下辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を一定の角度間隔で算出する。そして、この算出された下辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を、対応するSVMモデルに入力して、上記描画軌跡の形状、つまりジェスチャにより描かれた一筆書き図形を識別する。この識別の結果、この描画軌跡により表される図形と形状が一致する一筆書き図形が予め記憶された認識対象の一筆書き図形の中に存在すれば、この一筆書き図形を認識結果とする。かくして、矩形領域画像の上辺からでは認識できなかった図11の(2)及び(4)に示すような一筆書き図形についても認識することができる。 On the other hand, it is assumed that the one-stroke drawing figure cannot be recognized only by the distance information (center point DtB information) in the angle range in the upper side direction like the one-stroke drawing figures shown in FIGS. 11 (2) and (4). In this case, the angle range (90 degrees) in the lower side direction is then selected. Then, distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing locus to the drawing locus in the selected angle range in the lower side direction is calculated at a constant angular interval. Then, the calculated distance information (center point DtB information) in the angle range in the lower side direction is input to the corresponding SVM model to identify the shape of the drawing trajectory, that is, the one-stroke figure drawn by the gesture. If, as a result of this identification, a one-stroke drawing figure whose shape matches the figure represented by the drawing locus is present in the one-stroke drawing figure to be recognized that has been stored in advance, this one-stroke drawing figure is taken as the recognition result. Thus, it is also possible to recognize a one-stroke drawing figure as shown in (2) and (4) of FIG. 11 that could not be recognized from the upper side of the rectangular area image.
また、上記下辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を参照しても一筆書き図形を認識できなければ、今度は右辺方向の角度範囲を選択して、この右辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を一定の角度間隔で算出する。そして、この算出された右辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を対応するSVMモデルに入力して、描画軌跡により表される図形の認識を試みる。さらに、この右辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を参照しても一筆書き図形を認識できなければ、最後に左辺方向の角度範囲を選択し、この左辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を一定の角度間隔で算出する。そして、この算出された左辺方向の角度範囲における距離情報(中心点DtB 情報)を対応するSVMモデルに入力して、描画軌跡により表される図形の認識を試みる。 Also, if you cannot recognize a single stroke figure by referring to the distance information (center point DtB information) in the angle range in the lower side direction, select the angle range in the right side direction, and then select the angle range in the right side direction. Distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing locus to the drawing locus is calculated at a constant angular interval. Then, the calculated distance information (center point DtB information) in the angle range in the right side direction is input to the corresponding SVM model, and recognition of the figure represented by the drawing locus is attempted. Furthermore, if a stroke is not recognized by referring to the distance information (center point DtB information) in the right-side angle range, the left-side angle range is selected last, and drawing is performed in this left-side angle range. The distance information (center point DtB information) from the center point of the locus to the drawing locus is calculated at a constant angular interval. Then, the calculated distance information (center point DtB information) in the angle range in the left-side direction is input to the corresponding SVM model to attempt to recognize the figure represented by the drawing locus.
すなわち、描画軌跡により表される図形に対応する一筆書き図形を認識できるまで、描画軌跡の中心位置から上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲を順に選択して、段階的に上記描画軌跡により表される図形の認識処理を行う。 That is, until the one-stroke figure corresponding to the figure represented by the drawing trajectory can be recognized, the angle range in each direction of the upper side, the lower side, the right side, and the left side is sequentially selected from the center position of the drawing trajectory, and the above drawing is performed step by step Recognition processing of the figure represented by the locus is performed.
(5)表示画面の更新処理
上記一筆書きジェスチャの認識処理が終了すると、ステップS40において表示画像処理ユニット50が起動され、この表示画像処理ユニット50の制御の下で、表示画像の更新処理が以下のように行われる。
(5) Display Screen Update Processing When the one-stroke gesture recognition processing is completed, the display image processing unit 50 is activated in step S40. Under the control of the display image processing unit 50, the display image update processing is as follows. It is done as follows.
すなわち、上記一筆書き図形の方向識別部322及び一筆書き図形識別部323によりそれぞれ識別されたジェスチャ図形の描画方向及び図形の種類をもとに、操作内容データベース23から対応する操作内容を表す情報が読出される。そして、この読み出された操作内容を表す情報をもとに、表示画像・映像蓄積部24から対応する画像や映像の表示データが読出され、この表示データをもとにテレビジョン受信機2の表示画面が更新される。
That is, information representing the corresponding operation content from the operation content database 23 based on the drawing direction of the gesture graphic and the type of the graphic identified by the
(6)一筆書き図形識別処理の具体例
ここでは、描画軌跡の中心位置から上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲のうち、先ず上辺(Top border)方向の角度範囲を選択して描画図形の識別処理を行い、この上辺方向の角度範囲による図形識別が不可能な場合に、次に下辺(Bottom border)方向の角度範囲を選択して描画図形の識別処理を行う場合を例にとって説明する。
(6) Specific example of one-stroke figure identification processing Here, the angle range in the top border direction is first selected from the angle ranges in the directions of the upper side, the lower side, the right side and the left side from the center position of the drawing trajectory. In the case of performing the identification process of the drawn figure, and when the figure identification by the angle range in the upper side direction is impossible, the case of performing the identification process of the drawn figure by selecting the angle range in the bottom side direction is taken as an example explain.
(6−1)ハート形図形を識別する場合
先ず12に示すように、上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲のうち上辺方向の角度範囲を選択し、この上辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を算出して、対応する上辺方向の角度範囲におけるSVMモデルに入力する。このとき、上辺方向の角度範囲におけるSVMモデルとして図13に示すような複数の上辺図形モデルが設定されているとすれば、これらの上辺図形モデルのうち“heart”と形状が一致する。したがって、上記一筆書き描画図形は“heart”であると認識する。
(6-1) When identifying a heart-shaped figure First, as shown in FIG. 12, the angle range in the upper side direction is selected from the angle ranges in the respective directions of the upper side, the lower side, the right side, and the left side. The distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing trajectory to the drawing trajectory is calculated and input to the SVM model in the corresponding angular range in the upper side direction. At this time, if a plurality of upper side graphic models as shown in FIG. 13 are set as the SVM model in the angle range in the upper side direction, the shape matches the “heart” of these upper side graphic models. Therefore, the one-stroke drawing figure is recognized as “heart”.
(6−2)逆三角形図形を識別する場合
先ず14に示すように、上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲のうち上辺方向の角度範囲を選択し、この上辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を算出して、対応する上辺方向の角度範囲におけるSVMモデルに入力する。このとき、上辺方向の角度範囲におけるSVMモデルとして、図15に示したような複数の上辺図形モデルが設定されているものとすると、これらの上辺図形モデルの中には上記描画図形の上辺形状と一致するものは存在しない。
(6-2) When identifying an inverted triangle figure First, as shown in 14, an angle range in the upper side direction is selected from the angle ranges in the upper side, the lower side, the right side, and the left side, and the angle range in the upper side direction is selected. The distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing trajectory to the drawing trajectory is calculated and input to the SVM model in the corresponding angular range in the upper side direction. At this time, assuming that a plurality of upper side figure models as shown in FIG. 15 are set as the SVM model in the angle range in the upper side direction, the upper side shape model includes the upper side shape of the drawing figure. There is no match.
そこで、次に下辺方向の角度範囲を選択し、この下辺方向の角度範囲において描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を算出して、対応する下辺方向の角度範囲におけるSVMモデルに入力する。このとき、下辺SVMモデルとして図16に示したような複数の下辺図形モデルが設定されているものとすると、これらの下辺図形モデルのうち“Upside-down triangle” と形状が一致する。したがって、上記一筆書き描画図形は“Upside-down triangle”と認識する。 Then, select the angle range in the lower side direction, calculate the distance information (center point DtB information) from the center point of the drawing locus to the drawing locus in this angle range in the lower side direction, and the corresponding angle in the lower side direction Fill in the SVM model in range. At this time, assuming that a plurality of lower-side graphic models as shown in FIG. 16 are set as the lower-side SVM model, the shape matches the “Upside-down triangle” among these lower-side graphic models. Therefore, the one-stroke drawing figure is recognized as “Upside-down triangle”.
以上のように上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲のうち上辺方向の角度範囲を順に選択して、描画図形の識別処理を段階的に行うようにしているので、常に4方向の角度範囲の全てについて識別処理を行う場合に比べ、識別処理のための計算量を減らして識別処理時間の短縮を図ることができる。 As described above, the angle range in the upper side direction is sequentially selected from the angle ranges in the respective directions of the upper side, the lower side, the right side, and the left side, so that the drawing graphic identification process is performed step by step. Compared to the case where the identification process is performed for all of the angle ranges, the amount of calculation for the identification process can be reduced to shorten the identification process time.
以上詳述したようにこの実施形態では、指位置蓄積部25に格納されたジェスチャの開始から終了までの間の描画点の位置座標の集合をもとに描画軌跡を表す画像を作成し、この描画軌跡を表す画像を含む最小の矩形領域を枠パターンを用いて切り取る。そして、この切り取られた描画軌跡を含む最小面積の矩形領域画像のサイズを正規化したのち、この矩形領域画像をもとに“SVM using DtB ”を応用した認識アルゴリズムを用いて上記描画軌跡により表される図形を認識する。このとき、図形の認識処理は、描画軌跡の中心点に対し上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲を順に選択し、選択された角度範囲において描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離情報(中心点DtB 情報)を算出してこれを対応するSVMモデルに入力することにより上記描画軌跡により表される図形を識別する処理を、該当する図形が認識できるまで繰り返すことで行われる。 As described in detail above, in this embodiment, an image representing a drawing trajectory is created based on a set of drawing point position coordinates from the start to the end of the gesture stored in the finger position storage unit 25. A minimum rectangular area including an image representing a drawing locus is cut out using a frame pattern. Then, after normalizing the size of the rectangular area image of the minimum area including the cut drawing trajectory, it is represented by the drawing trajectory using a recognition algorithm applying “SVM using DtB” based on the rectangular area image. Recognize the shape to be used. At this time, the recognition processing of the figure selects the upper side, the lower side, the right side, and the left side in an angle range in order with respect to the center point of the drawing locus, and from the center point of the drawing locus to the drawing locus in the selected angle range. The distance information (center point DtB information) is calculated and input to the corresponding SVM model to identify the figure represented by the drawing trajectory until the corresponding figure can be recognized. .
したがって、描画点の軌跡からジェスチャの図形を認識する際に、描画軌跡の中心点から当該描画軌跡までの距離から描画軌跡の部分形状を識別して、この識別された部分形状をもとにジェスチャ図形を認識する処理が、描画軌跡の中心点に対し上辺、下辺、右辺及び左辺の各方向の角度範囲を順に選択しながらジェスチャ図形が認識されるまで段階的に行われる。このため、ジェスチャ認識アルゴリズムとして“Hidden Markov Machine”を使用する場合や、従来の“SVM using DtB ”をそのまま使用した場合、さらには描画軌跡を正規化する際に用いた矩形枠の4辺から描画軌跡までの距離(4辺DtB情報)を用いる場合に比べ、少ない計算処理量でジェスチャ図形を認識することが可能となり、これにより図形認識処理に要する時間を短縮することが可能となる。 Therefore, when recognizing a gesture figure from the locus of the drawing point, the partial shape of the drawing locus is identified from the distance from the center point of the drawing locus to the drawing locus, and the gesture is based on the identified partial shape. The process of recognizing the graphic is performed in stages until the gesture graphic is recognized while sequentially selecting the angle ranges in the respective directions of the upper side, the lower side, the right side, and the left side with respect to the center point of the drawing locus. For this reason, when “Hidden Markov Machine” is used as the gesture recognition algorithm or when the conventional “SVM using DtB” is used as it is, drawing is performed from the four sides of the rectangular frame used for normalizing the drawing trajectory. Compared to the case where the distance to the locus (4-side DtB information) is used, it is possible to recognize the gesture figure with a small amount of calculation processing, thereby shortening the time required for the figure recognition process.
また、上記図形認識処理に先立ち、描画軌跡と枠型パターンのサイズを正規化するようにしているので、描画点の検出や描画軌跡の作成において誤差が発生しても、これらの誤差を吸収して図形認識処理を効率良く行うことができ、これにより図形認識処理に要する時間をさらに短縮することが可能となる。 In addition, since the drawing trajectory and the frame pattern size are normalized prior to the graphic recognition process, even if errors occur in the detection of drawing points or the creation of the drawing trajectory, these errors are absorbed. Thus, the figure recognition process can be performed efficiently, and the time required for the figure recognition process can be further shortened.
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では指の動きによって空間に描かれた一筆書き図形を認識する場合を例にとって説明したが、図形の郭枠形状を認識するようにしてもよい。例えば、ユーザがジェスチャとしてピースサインやOKサインを行ったときの指の輪郭形状を認識するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case of recognizing a one-stroke drawing figure drawn in space by the movement of a finger has been described as an example. However, the outline shape of the figure may be recognized. For example, the contour shape of the finger when the user performs a peace sign or an OK sign as a gesture may be recognized.
また、ジェスチャ認識領域Cをカメラ4の視野範囲に設定したが、カメラ4の視野範囲が大きい場合にはこのカメラ4の視野範囲内に当該視野範囲より小さいジェスチャ認識領域Cを設定するようにしてもよい。この場合のジェスチャ認識領域Cの大きさや形状は任意に設定可能である。
In addition, the gesture recognition area C is set as the visual field range of the
さらに、指の描画点が予め設定された時間以上連続して非検出となった場合に、一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能を強制的にOFF状態に遷移させるようにした。しかしそれに限らず、指位置蓄積部25に記憶された指位置の軌跡を表す集合のうち、その一部が予め決められた長さ以上欠損していた場合に、一筆書きジェスチャ認識処理部320の機能を強制的にOFF状態に遷移させるようにしてもよい。
Furthermore, the function of the one-stroke writing gesture
さらに、前記実施形態では本発明に係るジェスチャ認識装置の機能を情報処理装置に設けた場合を例に説明したが、同機能をテレビジョン受信機に設けてもよいし、セットトップボックスやビデオレーダなどに設けてもよい。その他、ジェスチャ認識装置の種類や構成、処理手順と処理内容などについても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the function of the gesture recognition device according to the present invention is provided in the information processing device has been described as an example. However, the same function may be provided in a television receiver, a set-top box or a video radar. May be provided. In addition, the gesture recognition apparatus can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…ユーザ、2…テレビジョン受信機、3…情報処理装置、4…カメラ、5…発光マーカ、10…撮像画像取得ユニット、11…カメラ画像取得部、20…データベース、21…カメラ画像蓄積部、22…一筆書き図形蓄積部、23…操作内容蓄積部、24…表示画像・映像蓄積部、25…指位置蓄積部、26…SVM学習データ蓄積部、30…一筆書きジェスチャ認識処理ユニット、310…一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF切替部、311…指位置検出部、312…一筆書きジェスチャ認識機能ON/OFF判断・切替部、320…一筆書きジェスチャ認識処理部、321…一筆書きジェスチャ入力判断部、322…一筆書き図形の方向識別部、323…一筆書き図形識別部、3231…図形作成機能、3232…図形領域抽出機能、3233…抽出画像正規化機能、3234…中心点DtB情報抽出機能、3235…モード識別機能、3236…学習データ蓄積機能、3237…SVMモデル作成機能、3238…図形認識機能、40…リアルタイム処理発生ユニット、50…表示画面処理ユニット、51…表示画面処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記撮像装置から出力された画像データを所定の周期で取り込む手段と、
前記画像データが取り込まれるごとに当該画像データから前記ジェスチャによる描画点の位置情報を検出し、この検出された描画点の位置情報を記憶手段に格納する手段と、
前記記憶手段に格納された描画点の位置情報の集合をもとに前記ジェスチャによる描画軌跡を表す情報を作成する手段と、
前記作成された描画軌跡を表す情報をもとに、当該描画軌跡の中心点又は重心点を求めると共に、この求められた中心点又は重心点から前記描画軌跡までの距離を所定の角度間隔で求め、この求められた距離の集合をもとに前記描画軌跡の形状を識別して、この識別された描画軌跡の形状をもとに前記描画軌跡により表される図形を認識する処理を行う図形認識手段と
を具備することを特徴とするジェスチャ認識装置。 An imaging apparatus that captures a motion of drawing a figure in a space by a gesture and outputs the image data, and a gesture recognition having a function of recognizing the figure drawn by the gesture based on the image data output from the imaging apparatus A gesture recognition device for use in a system comprising the device,
Means for capturing image data output from the imaging device at a predetermined period;
Means for detecting position information of a drawing point by the gesture from the image data each time the image data is captured, and storing the position information of the detected drawing point in a storage means;
Means for creating information representing a drawing trajectory by the gesture based on a set of drawing point position information stored in the storage means;
Based on the information representing the created drawing trajectory, the center point or centroid point of the drawing trajectory is obtained, and the distance from the obtained center point or centroid point to the drawing trajectory is obtained at a predetermined angular interval. The graphic recognition for identifying the shape of the drawing trajectory based on the set of the obtained distances and performing the process of recognizing the graphic represented by the drawing trajectory based on the identified shape of the drawing trajectory And a gesture recognition device.
前記求められた中心点又は重心点を中心に描画軌跡方向に対し複数の角度範囲を設定する手段と、
前記設定された複数の角度範囲の各々について、前記中心点又は重心点から前記描画軌跡までの距離を所定の角度間隔で求めて、この求められた距離の集合をもとに前記描画軌跡の部分形状を識別し、この識別された描画軌跡の部分形状をもとに前記描画軌跡により表される図形を推測する処理を、前記描画軌跡により表される図形が認識されるまで、前記複数の角度範囲を順に選択して繰り返し実行する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載のジェスチャ認識装置。 The graphic recognition means
Means for setting a plurality of angle ranges with respect to the drawing trajectory direction around the obtained center point or center of gravity;
For each of the set angular ranges, a distance from the center point or the center of gravity to the drawing locus is obtained at a predetermined angular interval, and a portion of the drawing locus is obtained based on the set of obtained distances. The process of identifying the shape and inferring the figure represented by the drawing locus based on the partial shape of the identified drawing locus until the figure represented by the drawing locus is recognized. The gesture recognition apparatus according to claim 1, further comprising a unit that sequentially selects and executes a range.
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