JP2017111724A - Head-mounted display for piping - Google Patents
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Description
本発明は、配管用ヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a head mounted display for piping.
日本国特公平8−31140号公報(特許文献1)には、高速で臨場感のある画像をスクリーン上に表示するようなコンピュータグラフィックス、すなわち高速画像生成表示方法が開示されている。
特許文献1に記載の高速画像生成表示方法においては、立体構造をもつ対象を2次元画面に投影して表示する高速画像生成表示方法であって、対象の構成面は、対象座標系において、領域の大きさを少なくとも1つの要素として階層的に記述され、任意の視点から見た時の該対象の構成面を2次元画面へ投影するに際して、表示基準座標系原点または視点から対象座標系で表される該対象の任意の点までの距離を少なくとも1つのパラメータとして階層度を設定することを特徴とする。
Japanese Patent Publication No. 8-31140 (Patent Document 1) discloses a computer graphics that displays a realistic image on a screen at high speed, that is, a high-speed image generation and display method.
The high-speed image generation and display method described in
日本国特開2004−126902号公報(特許文献2)には、観測者に負担のない立体視映像を効率よく生成する立体視画像生成方法および立体視画像生成装置が開示されている。
特許文献2に記載の立体視画像生成方法は、三次元座標を有するポリゴンで構成されるオブジェクトのうち、平面視表示させるオブジェクトデータを基準カメラを原点とする基準カメラ座標系データに、立体視表示させるオブジェクトのデータを所定の視差角を有する右眼用及び左眼用視差カメラをそれぞれ原点とする右眼用及び左眼用視差カメラ座標系データに変換し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、右眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを右眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、左眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを左眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、ビデオメモリに描画された右眼用画像データと左眼用画像データを合成して、立体視オブジェクトと平面視オブジェクトの混在する画像を立体視表示装置に表示することを特徴とする。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-126902 (Patent Document 2) discloses a stereoscopic image generation method and a stereoscopic image generation apparatus that efficiently generate a stereoscopic video without burden on an observer.
In the stereoscopic image generation method described in
日本国特表2012−533120号公報(特許文献3)には、顔認識及びジェスチャ/体位認識技法を使用する方法が開示されている。
特許文献3に記載の方法は、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するための方法であって、ユーザの視覚表示をレンダリングするステップと、物理的な空間のデータを受信するステップであって、データが、物理的な空間内のユーザを代表しているものと、ユーザの気質を推論するために、少なくとも1つの検出可能な特徴を解析するステップと、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するステップと、を含む。
Japanese National Patent Publication No. 2012-533120 (Patent Document 3) discloses a method of using face recognition and gesture / position recognition techniques.
The method described in
日本国特表2012−528405号公報(特許文献4)においては、空間またはジェスチャ計算システムにマルチモード入力を供給するシステムおよび方法が開示されている。
特許文献4に記載のシステムは、入力デバイスと、プロセッサに結合され、入力デバイスの方位を検出する検出器と、を備えているシステムであって、入力デバイスが、方位に対応する複数のモード方位を有し、複数のモード方位が、ジェスチャ制御システムの複数の入力モードに対応し、検出器が、ジェスチャ制御システムに結合され、方位に応答して、複数の入力モードからの入力モードの選択を自動的に制御する。
Japanese National Patent Publication No. 2012-528405 (Patent Document 4) discloses a system and method for supplying a multimode input to a space or gesture calculation system.
The system disclosed in
日本国特表2012−521039号公報(特許文献5)においては、仮想オブジェクトを操作するためのシステム、方法及びコンピューター読み取り可能な媒体が開示されている。特許文献5に記載の方法は、仮想空間において仮想オブジェクトを操作する方法であって、仮想オブジェクトを操作するためにユーザが利用する少なくとも1つのコントローラーを決定するステップと、コントローラーを仮想空間におけるカーソルにマッピングするステップと、ユーザがカーソルによって仮想オブジェクトを操作することを示すコントローラー入力を決定するステップと、操作の結果を表示するステップとを含む方法。
Japanese National Patent Publication No. 2012-521039 (Patent Document 5) discloses a system, method, and computer-readable medium for manipulating virtual objects. The method described in
日本国特開2012−106005号公報(特許文献6)においては、画像表示装置の観察者が、実際には存在しない立体像に対してあたかも直接的に操作を行なえるかのような感覚を得ることができる画像表示装置、ゲームプログラム、ゲーム制御方法が開示されている。特許文献6に記載の画像表示装置は、表示画面に視差画像を表示する画像表示手段と、視差画像の観察者によって表示画面と観察者との間に認識される立体像の仮想的な空間座標を算出する第1座標算出手段と、観察者の操作対象である操作体の空間座標を算出する第2座標算出手段と、第1座標算出手段によって算出された立体像の少なくとも1点の空間座標と、第2座標算出手段によって算出された操作体の少なくとも1点の空間座標との間の距離が所定の閾値以下になったときに、視差画像、または視差画像以外の表示画面上の画像の少なくとも一方の変化を伴う所定のイベントを発生させるイベント発生手段と、を備える。
In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-106005 (Patent Document 6), an observer of an image display device feels as if he / she can directly operate a stereoscopic image that does not actually exist. An image display device, a game program, and a game control method are disclosed. The image display device described in
近年、海中に配管が設置され、当該配管内に通信ケーブル等が収納されている。経時変化による劣化が生じるために、定期的に海中の配管を点検または溶接する必要性がある。
しかしながら、海中または海底に設置された配管へ、太陽の光が届かないことが多い。
In recent years, piping has been installed in the sea, and communication cables and the like are stored in the piping. Since deterioration due to aging occurs, it is necessary to periodically check or weld the submarine piping.
However, in many cases, sunlight does not reach pipes installed in the sea or on the sea floor.
その結果、配管を点検または溶接する場合、海中へ潜る人は、投光器またはライト等を手に持つ必要性がある。海中へ潜る人は、溶接道具または点検道具にさらに投光器またはライト等を所有する必要が出てくる。
または、ヘッドライトを頭部に設けて作業を行う場合もあるが、ヘッドライトの灯りは、一部分にしか届かず、作業低下が生じやすい。
As a result, when inspecting or welding pipes, a person diving into the sea needs to have a projector or a light in his / her hand. A person who dives into the sea needs to own a projector or a light in addition to the welding tool or the inspection tool.
Alternatively, there is a case where the headlight is provided on the head to perform the work, but the light of the headlight reaches only a part, and the work is likely to be deteriorated.
本発明の主な目的は、配管の点検または溶接を容易に行うことができる配管用ヘッドマウントディスプレイを提供することである。
本発明の他の目的は、太陽の光が届かない配管の点検または溶接を容易に行うことができる配管用ヘッドマウントディスプレイを提供することである。
A main object of the present invention is to provide a head mounted display for piping that can easily inspect or weld the piping.
Another object of the present invention is to provide a head mounted display for piping which can easily perform inspection or welding of piping where sunlight does not reach.
(1)
一局面に従う配管用ヘッドマウントディスプレイは、立体視像を生成可能な表示装置と、対象物までの距離を測定する深度センサと、配管を撮像するための紫外線撮像装置と、深度センサによる対象物の動作に応じて表示装置の表示を制御する制御部と、を含み、制御部は、紫外線撮像装置により配管を表示装置に表示する。
(1)
A head mounted display for piping according to one aspect includes a display device capable of generating a stereoscopic image, a depth sensor for measuring a distance to an object, an ultraviolet imaging device for imaging a pipe, and an object of the object by the depth sensor. A control unit that controls display of the display device according to the operation, and the control unit displays the pipe on the display device by the ultraviolet imaging device.
この場合、制御部は、紫外線撮像装置により撮像された配管を表示装置に表示させることができる。その結果、暗闇の中において溶接をする際に、配管の位置を表示装置に表示させることができるので、確実に点検または作業、溶接等を実施することができる。特に深海等の配管に対しては、太陽の光が届かないため、表示装置の表示を確認して作業を行うことができる。 In this case, the control unit can cause the display device to display the pipe imaged by the ultraviolet imaging device. As a result, when welding is performed in the dark, the position of the pipe can be displayed on the display device, so that inspection, work, welding, or the like can be reliably performed. In particular, pipes in the deep sea or the like do not receive the sunlight, and therefore work can be performed by confirming the display on the display device.
(2)
第2の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイは、一局面に従う配管用ヘッドマウントディスプレイにおいて、制御部は、深度センサによる対象物の動作に応じて配管の点検個所リストおよび配管位置を表示してもよい。
(2)
The head mounted display for piping according to the second aspect of the present invention is the head mounted display for piping according to one aspect, wherein the control unit displays the inspection point list of the piping and the piping position according to the operation of the object by the depth sensor. Good.
この場合、制御部は、配管の点検個所リストおよび配管位置が表示される。その結果、配管用ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザは、対象物の動作に応じて配管の点検個所リストおよび配管位置を表示するので、深海等の暗闇の中でも容易に配管の点検および溶接を実施することができる。 In this case, the control unit displays the pipe inspection location list and the pipe position. As a result, the user wearing the piping head-mounted display displays the piping inspection location list and the piping position according to the operation of the object, so the piping inspection and welding can be easily performed even in the dark, such as in the deep sea. be able to.
(3)
第3の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイは、一局面または第2の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイにおいて、制御部は、深度センサによる対象物の動作に応じて紫外線撮像装置の配管の映像から溶接すべき位置を判定し、配管の溶接位置を前記表示装置に表示してもよい。
(3)
A piping head mounted display according to a third aspect of the present invention is the piping head mounted display according to one aspect or the second aspect of the invention, in which the control unit images the piping of the ultraviolet imaging device according to the operation of the object by the depth sensor. Alternatively, the position to be welded may be determined and the welding position of the pipe may be displayed on the display device.
この場合、制御部は、深度センサによる対象物の動作に応じて紫外線撮像装置の配管の映像から溶接すべき位置を判定し、かつ、配管の溶接位置を表示装置に表示するので、容易に配管の溶接位置を認識することができる。 In this case, the control unit determines the position to be welded from the image of the piping of the ultraviolet imaging device according to the operation of the object by the depth sensor, and displays the welding position of the piping on the display device. The welding position can be recognized.
(4)
第4の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイは、第3の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイにおいて、制御部は、配管自動溶接装置の取り付け位置を配管の表示装置に表示してもよい。
(4)
The piping head mounted display according to the fourth aspect of the present invention is the piping head mounted display according to the third aspect of the present invention, wherein the control unit may display the mounting position of the automatic piping welding device on the piping display device.
この場合、配管用ヘッドマウントディスプレイを装着した作業者は、容易に配管自動溶接装置の取り付け位置を認識することができる。すなわち、深海等の暗闇においても、確実に配管自動溶接装置を設置することができる。 In this case, the operator wearing the piping head mounted display can easily recognize the mounting position of the automatic piping welding apparatus. That is, the automatic pipe welding apparatus can be installed reliably even in the dark, such as in the deep sea.
(5)
第5の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイは、一局面から第4の発明にかかる配管用ヘッドマウントディスプレイにおいて、対象物は、少なくとも人体の指、掌、手、腕、またはグローブ装着の手であってもよい。
(5)
A piping head mounted display according to a fifth aspect of the present invention is the piping head mounted display according to the fourth aspect of the present invention, wherein the object is at least a human body finger, palm, hand, arm, or gloved hand. There may be.
この場合、対象物は、人体の指、掌、手、腕またはグローブを装着した手であるので、特別な対象物を持たずに表示装置の表示を操作することができる。
また、グローブ等を装着した場合でも、制御部は、深度カメラにより確実に認識することができる。
なお、グローブを例示したが、これに限定されず、手袋等、任意の保護道具を用いてもよい。
In this case, since the object is a human hand, palm, hand, arm, or hand wearing a glove, the display on the display device can be operated without a special object.
Even when a glove or the like is worn, the control unit can reliably recognize the depth camera.
In addition, although the glove was illustrated, it is not limited to this, You may use arbitrary protective tools, such as a glove.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
また、本発明は、以下に説明する眼鏡表示装置に限定されるものではなく、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ、プロジェクタ等にも適用することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
The present invention is not limited to the eyeglass display device described below, but can be applied to other input / output devices, display devices, televisions, monitors, projectors, and the like.
(眼鏡表示装置の構成概略)
図1は、一実施の形態にかかる眼鏡表示装置100の基本構成の一例を示す模式的外観正面図であり、図2は、眼鏡表示装置100の一例を示す模式的外観斜視図である。
(Outline of configuration of eyeglass display device)
FIG. 1 is a schematic external front view showing an example of the basic configuration of a
図1または図2に示すように、眼鏡表示装置100は、眼鏡型の表示装置である。当該眼鏡表示装置100は、後述するように、ユーザの顔に装着して使用される。
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the
図1および図2に示すように、眼鏡表示装置100は、主に、眼鏡ユニット200、通信システム300および操作システム400からなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(眼鏡ユニット200)
図1および図2に示すように、眼鏡ユニット200は、眼鏡フレーム210、一対の半透過ディスプレイ220および一対の表示調整機構600からなる。眼鏡フレーム210は、主にリムユニット211、テンプルユニット212を含む。
眼鏡フレーム210のリムユニット211により一対の半透過ディスプレイ220が支持される。また、リムユニット211には、一対の表示調整機構600が設けられる。さらに、リムユニット211には、赤外線検知ユニット410およびユニット調整機構500が設けられる。ユニット調整機構500の詳細については後述する。
一対の表示調整機構600は、後述するように一対の半透過ディスプレイ220の角度および位置を調整することができる。一対の表示調整機構600の詳細については、後述する。
(Glasses unit 200)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A pair of
The pair of
本実施の形態においては、眼鏡表示装置100には、リムユニット211の一対の表示調整機構600に一対の半透過ディスプレイ220を設けることとしているが、これに限定されず、眼鏡表示装置100のリムユニット211の一対の表示調整機構600に通常のサングラスレンズ、紫外線カットレンズ、または眼鏡レンズなどのレンズ類を設け、別に1個の半透過ディスプレイ220または一対の半透過ディスプレイ220を設けてもよい。
また、当該レンズ類の一部に、半透過ディスプレイ220を埋め込んで設けてもよい。
また、一対の表示調整機構600を半透過ディスプレイ220の側部に設けているが、これに限定されず、半透過ディスプレイ220の周囲または内部に設けてもよい。
In the present embodiment, the pair of
Further, the
Further, although the pair of
さらに、本実施の形態は、眼鏡タイプに限定するものではなく、人体に装着し、装着者の視野に配設できるタイプであれば、帽子タイプその他任意のヘッドマウントディスプレイ装置に使用することができる。 Further, the present embodiment is not limited to the eyeglass type, and can be used for a hat type or any other head mounted display device as long as it is a type that can be worn on the human body and disposed in the field of view of the wearer. .
(通信システム300)
次に、通信システム300について説明を行なう。
通信システム300は、バッテリーユニット301、アンテナモジュール302、カメラユニット303、スピーカユニット304、GPS(Global Positioning System)ユニット307、マイクユニット308、SIM(Subscriber Identity Module Card)ユニット309およびメインユニット310を含む。
なお、カメラユニット303にはCCDセンサが備えられてもよい。スピーカユニット304は、ノーマルイヤホンであってもよいし、骨伝導イヤホンであってもよい。SIMユニット309には、NFC(Near Field Communication:近距離無線通信)ユニットおよび他の接触式ICカードユニット、ならびに非接触式ICカードユニットを含んでもよい。
(Communication system 300)
Next, the
The
The
以上のように、本実施の形態にかかる通信システム300は、少なくとも携帯電話、スマートフォンおよびタブレット端末のいずれかの機能を含むものである。具体的には、電話機能、インターネット機能、ブラウザ機能、メール機能、および撮像機能(録画機能を含む)等を含むものである。
したがって、ユーザは、眼鏡表示装置100を用いて、通信装置、スピーカおよびマイクにより、携帯電話と同様の通話機能を使用することができる。また、眼鏡型であるので、両手を利用せず、通話を行なうことができる。
As described above, the
Therefore, the user can use a call function similar to that of a mobile phone by using the
(操作システム400)
続いて、操作システム400は、赤外線検知ユニット410、ジャイロセンサユニット420、加速度検知ユニット430および制御ユニット450からなる。赤外線検知ユニット410は、主に赤外線照射素子411および赤外線検知カメラ412からなる。
(Operation system 400)
Subsequently, the
(ユニット調整機構500)
図2に示すように、ユニット調整機構500は、赤外線検知ユニット410の角度を調整することができる。具体的には、ユニット調整機構500は、矢印V5の水平軸周り、および、矢印H5の垂直軸周り、に赤外線検知ユニット410の角度を調整可能な構造である。
(Unit adjustment mechanism 500)
As shown in FIG. 2, the
ユニット調整機構500は、制御ユニット450からの指示により矢印V5および矢印H5の方向に移動調整する。
例えば、制御ユニット450により所定のジェスチャを認識した場合に、ユニット調整機構500を所定の角度で動作させてもよい。その場合、ユーザは、所定のジェスチャを行うことにより赤外線検知ユニット410の角度の調整を行うことができる。
For example, when a predetermined gesture is recognized by the
なお、本実施の形態においては制御ユニット450によりユニット調整機構500が動作することとしているが、これに限定されず、手動により図1の調整部520を操作して、矢印V5の方向および矢印H5の方向に移動調整できることとしてもよい。
In the present embodiment, the
続いて、操作システム400の構成、処理の流れおよび概念について説明を行なう。図3は、操作システム400の制御ユニット450の構成の一例を示す模式図である。
Next, the configuration, process flow and concept of the
図3に示すように、制御ユニット450は、イメージセンサ演算ユニット451、デプスマップ演算ユニット452、イメージ処理ユニット453、解剖学的認識ユニット454、ジェスチャデータ記録ユニット455、ジェスチャ識別ユニット456、キャリブレーションデータ記録ユニット457、合成演算ユニット458、アプリケーションソフトユニット459、イベントサービスユニット460、キャリブレーションサービスユニット461、表示サービスユニット462、グラフィック演算ユニット463、ディスプレイ演算ユニット464、および6軸駆動ドライバユニット465を含む。
As shown in FIG. 3, the
なお、制御ユニット450は、上記の全てを含む必要はなく、適宜必要な1または複数のユニットを含んでもよい。たとえば、ジェスチャデータ記録ユニット455およびキャリブレーションデータ記録ユニット457は、クラウド上に配置してもよく、合成演算ユニット458を特に設けなくてもよい。
Note that the
次に、図4は、操作システム400における処理の流れを示すフローチャートであり、図5は図4のフローチャートに応じた概念を示す模式図である。
Next, FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing in the
まず、図4に示すように、赤外線検知ユニット410から対象のデータを取得し、デプスマップ演算ユニット452により深さ演算を行なう(ステップS1)。次に、イメージ処理ユニット453により外形イメージデータを処理する(ステップS2)。
First, as shown in FIG. 4, target data is acquired from the
次いで、解剖学的認識ユニット454により、標準的な人体の構造に基づき、ステップS2において処理された外形イメージデータから、解剖学的特徴を識別する。これにより、外形が認識される(ステップS3)。
The
さらに、ジェスチャ識別ユニット456により、ステップS3で得た解剖学的特徴に基づいてジェスチャを識別する(ステップS4)。
ジェスチャ識別ユニット456は、ジェスチャデータ記録ユニット455に記録されたジェスチャデータを参照し、解剖学的特徴が識別された外形からジェスチャの識別を行なう。なお、ジェスチャ識別ユニット456は、ジェスチャデータ記録ユニット455からのジェスチャデータを参照することとしているが、参照することに限定されず、他の任意のデータを参照してもよく、全く参照することなく処理してもよい。
以上により、図5(a)に示すように、手のジェスチャを認識する。
Further, the
The
As described above, the hand gesture is recognized as shown in FIG.
続いて、アプリケーションソフトユニット459およびイベントサービスユニット460は、ジェスチャ識別ユニット456により判定されたジェスチャに応じて所定のイベントを実施する(ステップS5)。
これによって、図5(b)に示すように、たとえば写真アプリによる画像が表示される。この際、当該画面には、カメラユニット303からの撮像データが表示されてよい。
Subsequently, the
Thereby, as shown in FIG.5 (b), the image by a photography application, for example is displayed. At this time, the image data from the
最後に、表示サービスユニット462、キャリブレーションサービスユニット461、グラフィック演算ユニット463、ディスプレイ演算ユニット464および合成演算ユニット458により、半透過ディスプレイ220に、イメージの表示、またはイメージの仮想表示が行なわれる(ステップS6)。これによって、図5(c)に示すようにジェスチャを示す手のスケルトンの表示が行われ、図5(d)に示すように、当該スケルトンの形状および大きさに写真の形状および大きさが合致するように合成されたイメージが表示される。
Finally, the
なお、6軸駆動ドライバユニット465は、常にジャイロセンサユニット420、加速度検知ユニット430からの信号を検知し、ディスプレイ演算ユニット464に姿勢状況を伝達する。
The 6-axis
眼鏡表示装置100を装着したユーザが眼鏡表示装置100を傾斜させた場合には、6軸駆動ドライバユニット465は、常にジャイロセンサユニット420、加速度検知ユニット430からの信号を受信し、イメージの表示の制御を行なう。当該制御においては、イメージの表示を水平に維持させてもよいし、イメージの表示を傾斜にあわせて調整してもよい。
When the user wearing the
(検知領域と仮想表示領域との一例)
次に、操作システム400の赤外線検知ユニット410の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ220の仮想表示領域との関係について説明を行なう。
図6は、赤外線検知ユニット410の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ220の仮想表示領域とを説明するための模式的斜視図であり、図7は図6の上面図であり、図8は、図6の側面図である。
(Example of detection area and virtual display area)
Next, the relationship between the detection area of the
6 is a schematic perspective view for explaining a detection region of the
以下において、説明の便宜上、図6に示すように、x軸、y軸およびz軸からなる三次元直交座標系が定義される。以下の図におけるx軸の矢印は、水平方向を指す。y軸の矢印は、鉛直方向またはユーザの体の長軸方向を指す。z軸の矢印は、深度方向を指す。z軸正方向は、より大きい深度の方向を指す。それぞれの矢印の向きは、他の図においても同じである。 In the following, for convenience of explanation, as shown in FIG. 6, a three-dimensional orthogonal coordinate system including an x-axis, a y-axis, and a z-axis is defined. The x-axis arrows in the following figures indicate the horizontal direction. The y-axis arrow points in the vertical direction or the long axis direction of the user's body. The z-axis arrow points in the depth direction. The z-axis positive direction refers to the direction of greater depth. The direction of each arrow is the same in other figures.
図6から図8に示すように、眼鏡表示装置100は操作システム400の赤外線検知ユニット410により検知可能な三次元空間検知領域(3Dスペース)4103Dを有する。
三次元空間検知領域4103Dは、赤外線検知ユニット410からの円錐状または角錐状の三次元空間からなる。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
The three-dimensional
すなわち、赤外線検知ユニット410は、赤外線照射素子411から、照射された赤外線を、赤外線検知カメラ412により検知できるので、三次元空間検知領域4103D内のジェスチャを認識することができる。
また、本実施の形態においては、赤外線検知ユニット410を1個設けることとしているが、これに限定されず、赤外線検知ユニット410を複数個設けてもよいし、赤外線照射素子411を1個、赤外線検知カメラ412を複数個設けてもよい。
That is, the
In the present embodiment, one
続いて、図6から図8に示すように一対の半透過ディスプレイ220は、ユーザに、実際に設けられた眼鏡表示装置100の部分ではなく、眼鏡表示装置100から離れた場所となる仮想イメージ表示領域2203Dに、奥行きを持って仮想表示されたものとして視認させる。当該奥行きは、仮想イメージ表示領域2203Dが有する仮想立体形状の深度方向(z軸方向)の厚みに対応する。したがって、当該仮想立体形状の深度方向(z軸方向)の厚みに応じて奥行きが設けられる。
すなわち、実際には眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220に表示されるものの、ユーザは、右目のイメージは右目側の半透過ディスプレイ220を透過し三次元空間領域2203DRで認識し、左目のイメージは左目側の半透過ディスプレイ220を透過し三次元空間領域2203DLで認識する。その結果、認識された両イメージがユーザの脳内で合成されることにより、仮想イメージ表示領域2203Dで仮想イメージとして認識することができる。
Subsequently, as shown in FIGS. 6 to 8, the pair of
That is, although it is actually displayed on the
また、仮想イメージ表示領域2203Dは、フレーム・シーケンシャル方式、偏光方式、直線偏光方式、円偏光方式、トップ・アンド・ボトム方式、サイド・バイ・サイド方式、アナグリフ方式、レンチキュラ方式、パララックス・バリア方式、液晶パララックス・バリア方式、2視差方式および3視差以上を利用する多視差方式のいずれかを利用して表示されてもよい。
The virtual
また、本実施の形態においては、仮想イメージ表示領域2203Dは、三次元空間検知領域4103Dと共有する空間領域を有する。特に、図6および図7に示すように、三次元空間検知領域4103Dの内部に、仮想イメージ表示領域2203Dが存在するため、仮想イメージ表示領域2203Dが共有領域となる。
In the present embodiment, the virtual
なお、仮想イメージ表示領域2203Dの形状およびサイズについては、一対の半透過ディスプレイ220への表示方法により任意に調整することができる。
また、図8に示すように、一対の半透過ディスプレイ220よりも赤外線検知ユニット410が上方(y軸正方向)に配設されている場合について説明しているが、鉛直方向(y軸方向)に対して、赤外線検知ユニット410の配設位置が半透過ディスプレイ220よりも下方(y軸負方向)または半透過ディスプレイ220と同位置であっても、同様に、仮想イメージ表示領域2203Dは、三次元空間検知領域4103Dと共有する空間領域を有する。
The shape and size of the virtual
Moreover, as shown in FIG. 8, although the case where the
(検知領域と仮想表示領域との他の例)
続いて、図9から図11は、図6から図8において示した検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
(Other examples of detection area and virtual display area)
9 to 11 are schematic diagrams illustrating other examples of the detection area and the virtual display area illustrated in FIGS. 6 to 8.
例えば、図9から図11に示すように、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220の代わりに、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ等を用いてもよい。以下、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ、プロジェクタを総称して入出力装置900と略記する。
For example, as shown in FIGS. 9 to 11, other input / output devices, display devices, televisions, monitors, and the like may be used instead of the
図9に示すように、入出力装置900からz軸負方向に仮想イメージ表示領域2203Dが出力され、入出力装置900にz軸方向で対向する位置に配設された赤外線検知ユニット410からz軸正方向に三次元空間検知領域4103Dが形成されてもよい。
この場合、入出力装置900による仮想イメージ表示領域2203Dが、三次元空間検知領域4103Dと共有の空間領域として生じる。
As shown in FIG. 9, the virtual
In this case, a virtual
また、図10に示すように、入出力装置900から仮想イメージ表示領域2203Dが出力され、入出力装置900と同方向(xy平面を基準としていずれもz軸正側の方向)に赤外線検知ユニット410の三次元空間検知領域4103Dが形成されてもよい。
この場合でも、入出力装置900による仮想イメージ表示領域2203Dが、三次元空間検知領域4103Dと共有の空間領域として生じる。
Also, as shown in FIG. 10, a virtual
Even in this case, the virtual
次に、図11に示すように、入出力装置900から鉛直上方向(y軸正方向)に仮想イメージ表示領域2203Dが出力されてもよい。図11においても、図9、図10と同様に、入出力装置900による仮想イメージ表示領域2203Dが、三次元空間検知領域4103Dと共有の空間領域として生じる。
Next, as illustrated in FIG. 11, the virtual image display area 2203 </ b> D may be output from the input /
また、図示していないが、入出力装置900を三次元空間検知領域4103Dより上方側(y軸正方向の側)に配置し、鉛直下方向(y軸負方向)に仮想イメージ表示領域2203Dが出力されてもよく、水平方向(x軸方向)から出力されてもよく、プロジェクタまたは映画館のように、後上方(z軸負方向かつy軸正方向)から出力されてもよい。
Although not shown, the input /
(操作領域とジェスチャ領域)
続いて、検知領域における操作領域とジェスチャ領域とについて説明する。図12および図13は、検知領域における操作領域と、ジェスチャ領域との一例を示す模式図である。
(Operation area and gesture area)
Next, the operation area and the gesture area in the detection area will be described. 12 and 13 are schematic diagrams illustrating examples of the operation area and the gesture area in the detection area.
まず、図12に示すように、一般的に、ユーザは、右肩関節RPおよび左肩関節LPの両肩関節を回転中心として両手を水平移動させるため、両手の移動できる領域は、点線で囲まれた移動領域Lおよび移動領域Rとなる。 First, as shown in FIG. 12, in general, the user horizontally moves both hands around the shoulder joints of the right shoulder joint RP and the left shoulder joint LP, so that the area where both hands can move is surrounded by a dotted line. The moving area L and the moving area R become the same.
また、図13に示すように、一般的に、ユーザは、右肩関節RPおよび左肩関節LPの両肩関節を回転中心として両手を鉛直移動させるため、両手の移動できる領域は、点線で囲まれた移動領域Lおよび移動領域Rとなる。 In addition, as shown in FIG. 13, in general, the user vertically moves both hands around the shoulder joints of the right shoulder joint RP and the left shoulder joint LP, so that the area where both hands can move is surrounded by a dotted line. The moving area L and the moving area R become the same.
すなわち、図12および図13に示すように、ユーザは、両手を右肩関節RPおよび左肩関節LPをそれぞれ回転中心とした欠球状(深度方向に凸のアーチ状曲面を有する)の立体空間内で移動させることができる。 That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the user has a spherical shape (having an arch-shaped curved surface convex in the depth direction) with both hands rotating around the right shoulder joint RP and the left shoulder joint LP, respectively. Can be moved.
次に、赤外線検知ユニット410による三次元空間検知領域4103Dと、仮想イメージ表示領域が存在しうる領域(図12では仮想イメージ表示領域2203Dを例示)と、腕の移動領域Lおよび移動領域Rを合わせた領域との全てが重なる空間領域を、操作領域410cとして設定する。
また、三次元空間検知領域4103D内における操作領域410c以外の部分で、かつ腕の移動領域Lおよび移動領域Rを合わせた領域と重なる部分をジェスチャ領域410gとして設定する。
Next, the three-dimensional
Further, a portion other than the
ここで、操作領域410cが、深度方向に最も遠い面が深度方向(z軸正方向)に凸のアーチ状に湾曲した曲面である立体形状を有することに対し、仮想イメージ表示領域2203Dは、深度方向に最も遠い面が平面である立体形状を有する。このように両領域の間で当該面の形状が異なることに起因し、ユーザは、当該操作において体感的に違和感を覚える。当該違和感を取り除くためにキャリブレーション処理で調整を行なう。また、キャリブレーション処理の詳細については、後述する。
Here, the
(キャリブレーションの説明)
次いで、キャリブレーション処理について説明を行なう。図14は、キャリブレーション処理の説明を行なうためのフローチャートである。
(Description of calibration)
Next, the calibration process will be described. FIG. 14 is a flowchart for explaining the calibration process.
図12および図13に示したように、ユーザが仮想イメージ表示領域2203Dに沿って手を動かそうとすると、補助のない平面に沿って動作させる必要がある。したがって、後述する認識処理により仮想イメージ表示領域2203Dにおいて、操作をし易くするためにキャリブレーション処理を行なう。
また、キャリブレーション処理には、ユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さの調整も行なう。
As shown in FIGS. 12 and 13, when the user tries to move his / her hand along the virtual
In the calibration process, the finger length, hand length, and arm length that are different for each user are also adjusted.
以下、図14を用いて説明を行なう。まず、ユーザが、眼鏡表示装置100を装着し、両腕を最大限に伸張する。その結果、赤外線検知ユニット410が、操作領域410cの最大領域を認識する(ステップS11)。
すなわち、ユーザによりユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さが異なるので、操作領域410cの調整を行なうものである。
Hereinafter, description will be made with reference to FIG. First, the user wears the
That is, since the length of the finger, the length of the hand, and the length of the arm, which are different for each user, are different depending on the user, the
次に、眼鏡表示装置100においては、仮想イメージ表示領域2203Dの表示位置を決定する(ステップS12)。すなわち、仮想イメージ表示領域2203Dを操作領域410cの外側に配置するとユーザによる操作が不可能となるため、操作領域410cの内部に配置する。
Next, in the
続いて、眼鏡表示装置100の赤外線検知ユニット410の三次元空間検知領域4103D内で、かつ仮想イメージ表示領域2203Dの表示位置と重ならない位置に、ジェスチャ領域410gの最大領域を設定する(ステップS13)。
なお、ジェスチャ領域410gは、仮想イメージ表示領域2203Dと重ならないように配置しかつ深さ方向(z軸正方向)に厚みを持たせることが好ましい。
Subsequently, the maximum area of the
The
本実施の形態においては、以上の手法により、操作領域410c、仮想イメージ表示領域2203D、ジェスチャ領域410gが設定される。
In the present embodiment, the
続いて、操作領域410c内における仮想イメージ表示領域2203Dのキャリブレーションについて説明する。
Next, calibration of the virtual
操作領域410c内の仮想イメージ表示領域2203Dの外部周囲にユーザの指、手、または腕が存在すると判定された場合に、あたかも仮想イメージ表示領域2203Dの内部に存在するように、丸め込みを行なう(ステップS14)。
When it is determined that the user's finger, hand, or arm exists outside the virtual
図12および図13に示すように、半透過ディスプレイ220により仮想表示されたイメージの中央部近辺では、両腕を最大限に伸ばした状態にすると、両手先が仮想イメージ表示領域2203D内に留まることなく深さ方向(z軸正方向)の外部へ外れてしまう。また、仮想表示されたイメージの端部においては、両腕を最大限に伸ばさない限り、両手先が仮想イメージ表示領域2203D内に存在すると判定されない。
そのため、赤外線検知ユニット410からの信号を無処理のまま使用すると、ユーザは、手先が仮想イメージ表示領域2203Dから外れたとしても、そのような状態であることを体感しにくい。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the vicinity of the center of the image virtually displayed by the
Therefore, if the signal from the
したがって、本実施の形態におけるステップS14の処理においては、仮想イメージ表示領域2203Dから外部へ突き出た手先が、仮想イメージ表示領域2203D内にあるものとして補正すべく、赤外線検知ユニット410からの信号を処理する。
その結果、ユーザは、両腕を最大限に伸ばした状態、または少し曲げた状態で、奥行きのある平面状の仮想イメージ表示領域2203D内の中央部から端部まで操作することができる。
Therefore, in the process of step S14 in the present embodiment, the signal from the
As a result, the user can operate from the center to the end of the flat virtual
なお、本実施の形態においては、仮想イメージ表示領域2203Dを、深度方向に最も遠い面が平面である三次元空間領域からなることとしているが、これに限定されず、深度方向に最も遠い面領域L,Rの深度方向に最も遠い面に沿った形状の曲面である三次元空間領域からなることとしてもよい。その結果、ユーザは、両腕を最大限に伸ばした状態、または少し曲げた状態で、奥行きのある平面状の仮想イメージ表示領域2203D内の中央部から端部まで操作することができる。
In the present embodiment, the virtual
さらに、半透過ディスプレイ220は、仮想イメージ表示領域2203Dに矩形状の像を表示させる。例えば、図5(b)に示したように、矩形状の像を表示させる(ステップS15)。
続いて、半透過ディスプレイ220に、像の周囲を指で囲んでくださいと、表示を行なう(ステップS16)。ここで、像の近傍に指の形の像を薄く表示してもよいし、半透過ディスプレイ220に表示を行なう代わりにスピーカから音声により指示をユーザに伝えてもよい。
Further, the
Subsequently, display is performed when the periphery of the image is surrounded by a finger on the transflective display 220 (step S16). Here, a finger-shaped image may be displayed lightly in the vicinity of the image, or an instruction may be transmitted from the speaker to the user by voice instead of being displayed on the
ユーザは、指示に従い図5(d)に示すように、指を像の見える部分にあわせる。そして、仮想イメージ表示領域2203Dの表示領域と、赤外線検知ユニット410との相関関係が自動調整される(ステップS17)。
なお、上記においては、指で矩形を形作り、そのように定められた矩形と、像の外縁の矩形にあわせる。このことによって、指により定められた矩形の視認サイズおよび位置と像の外縁の矩形の視認サイズ及び位置とを合わせることとした。しかしながら、指によって形状を定める手法はこれに限定されず、表示された像の外縁を指でなぞる手法、表示された像の外縁上の複数の点を指で指し示す手法等、他の任意の手法であってもよい。また、これらの手法を複数のサイズの像について行ってもよい。
In accordance with the instruction, the user places his / her finger on the portion where the image can be seen as shown in FIG. Then, the correlation between the display area of the virtual
In the above description, a rectangle is formed with a finger, and is matched with the rectangle thus determined and the rectangle of the outer edge of the image. Thus, the rectangular viewing size and position determined by the finger are matched with the rectangular viewing size and position of the outer edge of the image. However, the method of determining the shape with the finger is not limited to this, and any other method such as a method of tracing the outer edge of the displayed image with a finger, a method of pointing a plurality of points on the outer edge of the displayed image with a finger, etc. It may be. Moreover, you may perform these methods about the image of several sizes.
なお、上記のキャリブレーション処理の説明においては、眼鏡表示装置100の場合についてのみ説明を行ったが、入出力装置900の場合には、ステップS11の処理において、像を表示させ、ステップS17の処理の当該像と赤外線検知ユニット410との相関関係を調整してもよい。
In the above description of the calibration process, only the case of the
(指、掌、腕認識)
次いで、指認識について説明を行い、その後掌認識、腕認識の順で説明を行なう。図15は、指認識の一例を示す模式図である。図15において、(A)は指の先端付近の拡大図であり、(B)は指の根元付近の拡大図である。図16は、指認識の処理の一例を示すフローチャートである。
(Finger, palm, arm recognition)
Next, finger recognition will be described, and then palm recognition and arm recognition will be described in this order. FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of finger recognition. 15A is an enlarged view of the vicinity of the tip of the finger, and FIG. 15B is an enlarged view of the vicinity of the base of the finger. FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of finger recognition processing.
図16に示すように、本実施の形態においては、デバイスの初期化を行なう(ステップS21)。次に、赤外線照射素子411から照射され、手に反射した赤外線が、赤外線検知カメラ412により検出される(ステップS22)。
次に、赤外線検知ユニット410により画像データをピクセル単位で距離に置き換える(ステップS23)。この場合、赤外線の明るさは、距離の三乗に反比例する。これを利用し、デプスマップを作成する(ステップS24)。
As shown in FIG. 16, in this embodiment, the device is initialized (step S21). Next, the infrared ray irradiated from the
Next, the image data is replaced with a distance in units of pixels by the infrared detection unit 410 (step S23). In this case, the brightness of infrared rays is inversely proportional to the cube of the distance. Using this, a depth map is created (step S24).
次いで、作成したデプスマップに適切な閾値を設ける。そして、画像データを二値化する(ステップS25)。すなわち、デプスマップのノイズを除去する。
続いて、二値化した画像データから約100個の頂点を持つポリゴンを作成する(ステップS26)。そして、頂点が滑らかになるようにローパスフィルタ(LPF)により、より多くの頂点pnを有する新たな多角形を作成することによって、図15に示す手の外形OFを抽出する(ステップS27)。
なお、本実施の形態においては、ステップS26において二値化したデータからポリゴンを作成するために抽出する頂点の数を約100個としているが、これに限定されず、1000個、その他の任意の個数であってもよい。
Next, an appropriate threshold value is provided for the created depth map. Then, the image data is binarized (step S25). That is, the noise of the depth map is removed.
Subsequently, a polygon having about 100 vertices is created from the binarized image data (step S26). Then, a low-pass filter (LPF) so the vertex becomes smooth, by creating a new polygon having more vertexes p n, it extracts the outline OF hand shown in FIG. 15 (step S27).
In the present embodiment, the number of vertices extracted to create a polygon from the binarized data in step S26 is about 100. However, the number of vertices is not limited to this, and 1000 or any other arbitrary number is used. It may be a number.
ステップS27で作成した新たな多角形の頂点pnの集合から、Convex Hullを用いて、凸包を抽出する(ステップS28)。
その後、ステップS27で作成された新たな多角形と、ステップS28で作成された凸包との共有の頂点p0を抽出する(ステップS29)。このように抽出された共有の頂点p0自体を指の先端点として用いることができる。
さらに、頂点p0の位置に基づいて算出される他の点を指の先端点として用いてもよい。例えば、図15(A)に示すように頂点p0における外形OFの内接円の中心を先端点P0として算出することもできる。
From the set of vertices p n of new polygons created in step S27, using Convex Hull, it extracts the hull (step S28).
Thereafter, a shared vertex p 0 between the new polygon created in step S27 and the convex hull created in step S28 is extracted (step S29). The shared vertex p 0 itself extracted in this way can be used as the finger tip point.
Further, another point calculated based on the position of the vertex p 0 may be used as the tip point of the finger. For example, it is also possible to calculate the center of the inscribed circle of the contour OF as the tip points P0 at the vertex p 0 as shown in FIG. 15 (A).
そして、図15に示すように、頂点p0に隣接する左右一対の頂点p1を通る基準線分PP1のベクトルを算出する。その後、頂点p1と、隣接する頂点p2とを結ぶ辺pp2を選択し、そのベクトルを算出する。同様に、外形OFを構成する頂点pnを用い、辺のベクトルを求める処理を外形OFの外周に沿って繰り返す。各辺の向きと基準線分PP1の向きとを調べ、基準線分PP1と平行に近くなる辺ppkが指の股の位置に存在すると判定する。そして、辺ppkの位置に基づき、指の根元点P1を算出する(ステップS30)。指の先端点P0と指の根元点P1とを直線で結ぶことで、指のスケルトンが得られる(ステップS31)。指のスケルトンを得ることで、指の延在方向を認識することができる。
全ての指について同様の処理を行なうことで、全ての指のスケルトンを得る。これにより、手のポーズを認識することができる。すなわち、親指、人差し指、中指、薬指、小指のいずれの指が広げられ、いずれの指が握られているかを認識することができる。
Then, as shown in FIG. 15, a vector of the reference line segment PP 1 passing through the pair of left and right vertices p 1 adjacent to the vertex p 0 is calculated. Thereafter, the side pp 2 connecting the vertex p 1 and the adjacent vertex p 2 is selected, and its vector is calculated. Similarly, using the vertex p n constituting the outer OF, repeated along the process of obtaining the vector edge to the outer periphery of the outer OF. It examines the respective sides of the orientation and the reference line segment PP 1 orientation determines that the sides pp k comprising parallel close to the reference line segment PP 1 is present at the position of the crotch of the finger. Then, based on the position of the side pp k , the root point P1 of the finger is calculated (step S30). A finger skeleton is obtained by connecting the finger tip point P0 and the finger root point P1 with a straight line (step S31). By obtaining the skeleton of the finger, the extension direction of the finger can be recognized.
By performing the same process for all fingers, skeletons for all fingers are obtained. Thereby, the hand pose can be recognized. That is, it is possible to recognize which of the thumb, the index finger, the middle finger, the ring finger, and the little finger is spread and which finger is gripped.
続いて、直前に実施した数フレームの画像データと比較して、手のポーズの違いを検知する(ステップS32)。すなわち、直前の数フレームの画像データと比較することにより、手の動きを認識することができる。 Subsequently, a difference in hand pose is detected in comparison with the image data of several frames performed immediately before (step S32). That is, the hand movement can be recognized by comparing with the image data of the last several frames.
次いで、認識した手の形状を、ジェスチャデータとしてイベントサービスユニット460へイベント配送する(ステップS33)。
Next, the recognized hand shape is delivered to the
次いで、アプリケーションソフトユニット459によりイベントに応じた振る舞いを実施する(ステップS34)。
Next, the
続いて、表示サービスユニット462により、三次元空間に描画を要求する(ステップS35)。
グラフィック演算ユニット463は、キャリブレーションサービスユニット461を用いてキャリブレーションデータ記録ユニット457を参照し、表示の補正を行なう(ステップS36)。
最後に、ディスプレイ演算ユニット464により半透過ディスプレイ220に表示を行なう(ステップS37)。
Subsequently, the
The
Finally, display is performed on the
なお、本実施の形態においては、ステップS30の処理およびステップS31の処理により指の根元点を検出したが、根元点の検出方法はこれに限定されない。例えば、まず、頂点p0の一方の側と他方の側において隣接する一対の頂点p1を結ぶ基準線分PP1の長さを算出する。次に、当該一方の側と他方の側における一対の頂点p2間を結ぶ線分の長さを算出する。同様に、当該一方の側と他方の側における一対の頂点間を結ぶ線分の長さを、頂点p0により近い位置にある頂点からより遠い位置にある頂点への順で算出していく。このような線分は、外形OF内で交わることなく、互いにおおよそ平行となる。当該線分の両端の頂点が指の部分にある場合は、線分の長さは指の幅に相当するため、その変化量は小さい。一方、線分の両端の頂点の少なくともいずれかが指の股の部分に達した場合は、当該長さの変化量が大きくなる。したがって、当該長さの変化量が所定量を超えずかつ頂点p0から最も遠い線分を検知し、検知された線分上の1点を抽出することによって、根元点を決定することができる。 In the present embodiment, the root point of the finger is detected by the process of step S30 and the process of step S31, but the root point detection method is not limited to this. For example, first, the length of the reference line segment PP 1 that connects a pair of adjacent vertices p 1 on one side and the other side of the vertex p 0 is calculated. Then, to calculate the length of a line connecting between the pair of vertices p 2 at the one side and the other side. Similarly, the length of the line segment connecting the pair of vertices on the one side and the other side is calculated in the order from the vertex located closer to the vertex p 0 to the vertex located further away. Such line segments are approximately parallel to each other without intersecting within the outer shape OF. When the vertices at both ends of the line segment are at the finger portion, the length of the line segment corresponds to the width of the finger, so the amount of change is small. On the other hand, when at least one of the vertices at both ends of the line segment reaches the crotch portion of the finger, the amount of change in the length increases. Therefore, the root point can be determined by detecting the line segment that does not exceed the predetermined amount and the farthest from the apex p 0 and extracts one point on the detected line segment. .
(掌認識)
次いで、図17は、掌認識の一例を示す模式図である。
(Palm recognition)
Next, FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example of palm recognition.
図17に示すように、指認識を実施した後、画像データの外形OFに内接する最大内接円Cを抽出する。当該最大内接円Cの位置が、掌の位置として認識できる。 As shown in FIG. 17, after performing finger recognition, the maximum inscribed circle C inscribed in the outer shape OF of the image data is extracted. The position of the maximum inscribed circle C can be recognized as the palm position.
次いで、図18は、親指認識の一例を示す模式図である。 Next, FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of thumb recognition.
図18に示すように、親指は、人差し指、中指、薬指、および小指の他の4指とは異なる特徴を有する。例えば、掌の位置を示す最大内接円Cの中心と各指の根元点P1とを結ぶ直線が相互になす角度θ1,θ2,θ3,θ4のうち、親指が関与するθ1が最も大きい傾向にある。また、各指の先端点P0と各指の根元点P1とを結んだ直線が相互になす角度θ11,θ12,θ13,θ14のうち、親指が関与するθ11が最も大きい傾向にある。このような傾向に基づき親指の判定を行なう。その結果、右手か左手か、または掌の表か裏かを判定することができる。 As shown in FIG. 18, the thumb has different characteristics from the other four fingers of the index finger, middle finger, ring finger, and little finger. For example, among the angles θ1, θ2, θ3, and θ4 formed by the straight lines connecting the center of the maximum inscribed circle C indicating the palm position and the root point P1 of each finger, θ1 involving the thumb tends to be the largest. is there. Of the angles θ11, θ12, θ13, and θ14 formed by the straight lines connecting the tip point P0 of each finger and the root point P1 of each finger, θ11 involving the thumb tends to be the largest. The thumb is determined based on such a tendency. As a result, it is possible to determine whether it is the right hand or the left hand, or the front or back of the palm.
(腕認識)
次いで、腕認識について説明を行なう。本実施の形態において、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識した後に実施する。なお、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識する前、またはそれらの少なくともいずれかと同時に実施してもよい。
(Arm recognition)
Next, arm recognition will be described. In the present embodiment, arm recognition is performed after any of a finger, palm, and thumb is recognized. Note that the arm recognition may be performed before recognizing any one of the finger, the palm, and the thumb, or at least one of them.
本実施の形態においては、画像データの手の形のポリゴンよりも大きな領域でポリゴンを抽出する。例えば、長さ5cm以上100cm以下の範囲、より好ましくは、10cm以上40cm以下の範囲で、ステップS21からS27の処理を実施し、外形を抽出する。
その後、抽出した外形に外接する四角枠を選定する。本実施の形態においては、当該四角枠は、平行四辺形または長方形からなる。
この場合、平行四辺形または長方形は、対向する長辺を有するので、長辺の延在方向から腕の延在方向を認識することができ、長辺の向きから腕の向きを判定することが出来る。なお、ステップS32の処理と同様に、直前の数フレームの画像データと比較して、腕の動きを検知させてもよい。
In the present embodiment, the polygon is extracted in a larger area than the hand-shaped polygon of the image data. For example, the process of steps S21 to S27 is performed in a range of 5 cm to 100 cm in length, and more preferably in a range of 10 cm to 40 cm to extract the outer shape.
Thereafter, a rectangular frame circumscribing the extracted outer shape is selected. In the present embodiment, the square frame is a parallelogram or a rectangle.
In this case, since the parallelogram or rectangle has long sides facing each other, the arm extending direction can be recognized from the long side extending direction, and the arm direction can be determined from the long side direction. I can do it. Note that, similarly to the process of step S32, the movement of the arm may be detected in comparison with the image data of the previous few frames.
なお、上記の説明においては、2次元像から指、掌、親指、腕を検出することとしているが、上記に限定されず、赤外線検知ユニット410をさらに増設してもよく、赤外線検知カメラ412のみをさらに増設し、2次元像から、3次元像を認識させてもよい。その結果、さらに認識確度を高めることができる。
In the above description, the finger, palm, thumb, and arm are detected from the two-dimensional image. However, the present invention is not limited to the above, and the
(半透過ディスプレイの表示例)
次に、図19は、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220の表示の一例を示す模式図である。
(Example of transflective display)
Next, FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an example of display on the
図19に示すように、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220には、一部には広告221が表示され、さらに一部には地図222が表示され、その他には、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220を透過して風景223が視認され、その他に天気予報224および時刻225が表示される。
As shown in FIG. 19, an
(操作領域410cの詳細)
図20から図23は、図12から図14において説明した操作領域410cの他の例を示す模式図である。
図20および図21は、ユーザを上方から視認した状態を示す模式図であり、図22および図23は、ユーザを側方から視認した状態を示す模式図である。
(Details of
20 to 23 are schematic diagrams illustrating other examples of the
20 and 21 are schematic views showing a state in which the user is visually recognized from above, and FIGS. 22 and 23 are schematic views showing a state in which the user is visually recognized from the side.
図20は、ユーザは、腕arm1、腕arm2および手H1を伸ばし切った場合を示し、この場合の手H1は、右肩関節RPを中心に移動軌跡RL1を通過する。この場合、移動軌跡RL1の曲率半径はrad1である。 FIG. 20 shows a case where the user fully extends the arm arm1, the arm arm2, and the hand H1, and the hand H1 in this case passes through the movement locus RL1 centering on the right shoulder joint RP. In this case, the radius of curvature of the movement locus RL1 is rad1.
一方、図21は、ユーザは、腕arm1および腕arm2を屈曲させた場合を示し、この場合の手H1は、移動軌跡RL2を通過する。
すなわち、図21においては、ユーザが水平方向に手H1を移動させようとしているが、直線に近い移動軌跡RL2を通ることとなる。この場合、移動軌跡RL2の曲率半径はrad2である。ここで、人間工学に基づいて、当然のことながら、曲率半径rad1は、曲率半径rad2よりも小さい値となる。
On the other hand, FIG. 21 shows a case where the user bends the arm arm1 and the arm arm2, and the hand H1 in this case passes through the movement locus RL2.
That is, in FIG. 21, the user is trying to move the hand H1 in the horizontal direction, but will pass through a movement locus RL2 that is close to a straight line. In this case, the radius of curvature of the movement locus RL2 is rad2. Here, of course, based on ergonomics, the radius of curvature rad1 is smaller than the radius of curvature rad2.
この場合、制御ユニット450は、赤外線ユニット410から移動軌跡RL1を検知した場合でも、直線移動であるとキャリブレーションする。同様に、制御ユニット450は、移動軌跡RL2を検知した場合でも、直線移動であるとキャリブレーションする。
In this case, even if the
次いで、図22は、ユーザは、腕arm1、腕arm2および手H1を伸ばし切った場合を示し、この場合の手H1は、右肩関節RPを中心に移動軌跡RL3を通過する。この場合、移動軌跡RL3の曲率半径はrad3である。 Next, FIG. 22 shows a case where the user fully extends the arm arm1, the arm arm2, and the hand H1, and the hand H1 in this case passes through the movement locus RL3 centering on the right shoulder joint RP. In this case, the radius of curvature of the movement locus RL3 is rad3.
一方、図23に示すように、ユーザは、腕arm1および腕arm2を屈曲させた場合を示し、この場合の手H1は、移動軌跡RL4を通過する。
すなわち、図23においては、ユーザが鉛直方向に手H1を移動させようとしているが、直線に近い移動軌跡RL4を通ることとなる。この場合、移動軌跡RL4の曲率半径はrad4である。ここで、人間工学に基づいて、当然のことながら、曲率半径rad3は、曲率半径rad4よりも小さい値となる。
On the other hand, as shown in FIG. 23, the user shows a case where the arm arm1 and the arm arm2 are bent, and the hand H1 in this case passes through the movement locus RL4.
That is, in FIG. 23, the user is trying to move the hand H1 in the vertical direction, but passes the movement locus RL4 that is close to a straight line. In this case, the radius of curvature of the movement locus RL4 is rad4. Here, based on ergonomics, the curvature radius rad3 is naturally smaller than the curvature radius rad4.
この場合、制御ユニット450は、赤外線ユニット410から移動軌跡RL3を検知した場合でも、直線移動であるとキャリブレーションする。同様に、制御ユニット450は、移動軌跡RL4を検知した場合でも、直線移動であるとキャリブレーションする。
In this case, even if the
(配管の点検溶接)
図24は、眼鏡表示装置100を配管の点検溶接に用いた場合の制御ユニット450の動作の一例を示すフローチャートである。
(Piping inspection welding)
FIG. 24 is a flowchart showing an example of the operation of the
まず、本実施の形態においては、深海に配設された配管について例示を行う。具体的には、ネットワークケーブル等を収納する配管、油水等を送る配管等が多数海底に設置されている。 First, in this Embodiment, it illustrates about the piping arrange | positioned in the deep sea. Specifically, a large number of pipes for storing network cables and the like and pipes for sending oil and the like are installed on the seabed.
海底に潜って配管の点検を行うダイバーは、眼鏡表示装置100を装着する。
眼鏡表示装置100の制御ユニット450は、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220にカメラユニット303で撮像された映像を表示する。本実施の形態において、カメラユニット303は、紫外線カメラからなる。
A diver who inspects the piping while diving on the sea floor wears the
The
この場合、ダイバーは、海底に到達した場合、紫外線のカメラユニット303により撮像された配管PIPEを半透過ディスプレイ220により確認することが可能となる。以下、詳細に説明を行う。
In this case, when the diver reaches the seabed, the pipe PIPE imaged by the
図25は、半透過ディスプレイ220の表示の一例を示す模式図である。
制御ユニット450は、半透過ディスプレイ220に、紫外線のカメラユニット303で撮像した配管PIPE(図25参照)を表示する(ステップS71)。ここで、半透過ディスプレイ220に表示されるのは、半透過ディスプレイ220の仮想イメージ表示領域2203Dに表示されている。
FIG. 25 is a schematic diagram illustrating an example of display on the
The
続いて、ダイバーは、操作領域410c内で手袋またはグローブを装着した手H1(以下、単に手H1と呼ぶ。)により操作を行う。それにより、制御ユニット450は、手H1の動作を認識する(ステップS72)。
次いで、制御ユニット450は、ステップS72の処理の手H1の動作に応じて半透過ディスプレイ220の仮想イメージ表示領域2203Dに、点検溶接リストを表示する(ステップS73)。
Subsequently, the diver performs an operation with a hand H1 wearing gloves or a glove in the
Next, the
具体的に、図25に示すように、ダイバーは、位置Aの溶接を実施した後、半透過ディスプレイ220のチェック印の四角枠内に手H1を一定時間移動させる。
例えば、制御ユニット450は、手H1の人差し指の指先が3秒位置させられたと認識した場合(ステップS74)、半透過ディスプレイ220のチェック印の四角枠に、レ点を表示させる(ステップS75)。
Specifically, as shown in FIG. 25, the diver moves the hand H <b> 1 for a certain period of time within the square frame of the check mark of the
For example, when the
なお、本実施の形態においては、手H1の指先を3秒位置させることとしているが、これに限定されず、他の任意の秒数位置させることで、レ点を表示させてもよく、他の手の動作を認識することによりレ点を表示させてもよい。 In the present embodiment, the fingertip of the hand H1 is positioned for 3 seconds. However, the present invention is not limited to this, and the mark can be displayed by positioning for any other number of seconds. The check points may be displayed by recognizing the movement of the hand.
次に、図25に示すように、ダイバーは、位置Bおよび位置Cの点検確認を行った場合、半透過ディスプレイ220のチェック印の四角枠内に手H1を一定時間位置させる。
上記と同様に制御ユニット450は、手H1の人差し指の指先が3秒位置させられたと認識した場合、半透過ディスプレイ220のチェック印の四角枠に、レ点を表示させる。
Next, as shown in FIG. 25, when the diver performs inspection and confirmation of the position B and the position C, the diver positions the hand H <b> 1 within the check mark square frame of the
Similarly to the above, when the
最後に、制御ユニット450は、点検溶接項目の全てのチェック印にレ点が付けられたか否かを判定する(ステップS76)。点検溶接項目の全てのチェック印にレ点が付けられていないと判定した場合、ステップS73の処理からステップS76の処理を繰り返す。一方、点検溶接項目の全てのチェック印にレ点が付けられたと判定した場合、処理を終了する。
Finally, the
続いて、ダイバーが、配管PIPEの位置Dの溶接を行う場合について説明を行う。図26は、図25の半透過ディスプレイ220の表示の拡大状態を示す模式図である。
また、図27は、溶接する場合の制御ユニット450の動作の一例を示すフローチャートである。
Subsequently, a case where the diver performs welding at the position D of the pipe PIPE will be described. FIG. 26 is a schematic diagram showing an enlarged display state of the
FIG. 27 is a flowchart showing an example of the operation of the
図25および図26に示すように、溶接棒が実際にrodAの位置にあり、配管PIPEの位置Dの溶接を行う場合について説明する。
まず、制御ユニット450は、半透過ディスプレイ220に溶接位置Dを表示する(ステップS73a)。次に、制御ユニット450は、カメラユニット303により現実の溶接棒rodAの位置を認識する(ステップS73b)。
As shown in FIGS. 25 and 26, the case where the welding rod is actually at the position of rodA and welding at the position D of the pipe PIPE will be described.
First, the
次に、制御ユニット450は、最適な溶接棒のあるべきrodBの位置を半透過ディスプレイ220に表示する(ステップS73c)。
この場合、図25に示すように、制御ユニット450は、半透過ディスプレイ220に溶接棒をrodBの位置に移動させるように指示する。
その結果、ダイバーは、視界が悪い環境であっても、溶接すべき位置を容易に認識することができる。
Next, the
In this case, as shown in FIG. 25, the
As a result, the diver can easily recognize the position to be welded even in an environment where visibility is poor.
次いで、制御ユニット450は、カメラユニット303を用いて薄肉部を検知する。この場合、図26に示すように、制御ユニット450は、カメラユニット303から距離を認識し、配管PIPEの肉厚が薄い薄肉部を判定する(ステップS73d)。
制御ユニット450は、ステップS73dの処理において、薄肉部があると判定した場合、すなわち、位置Dにおいて他の部分と比較して厚みが薄い薄肉部があると判定した場合、図26に示すように、溶接不足または未溶接部分として表示が行われる。
Next, the
If the
この場合、制御ユニット450は、ステップS73aの処理からステップS73dの処理を繰り返す。
その結果、制御ユニット450は、図26に示すように、配管PIPEの溶接不足の部分を表示する。
In this case, the
As a result, the
ダイバーは、rodAの位置にある溶接棒を、半透過ディスプレイ220の理想の溶接棒位置rodBに移動させて溶接を行う。その結果、ダイバーは、配管PIPEの溶接不足または未溶接部分を無くすことができる。
制御ユニット450は、位置Dに薄肉部がないと判定した場合、処理を終了する。その後、ダイバーは、手H1によりチェック印にレ点を入れて次の点検溶接項目に移行する。
The diver moves the welding rod at the position of rodA to the ideal welding rod position rodB of the
When the
なお、本実施の形態においては、制御ユニット450により配管PIPEの溶接不足または未溶接部分が無いと判定された場合、自動的にチェック印にレ点を入れてもよい。
In the present embodiment, if the
また、本実施の形態においては、配管PIPEの溶接について説明を行ったが、これに限定されず、配管の劣化、特に薄肉化、配管の亀裂等を検知して実施してもよい。 Further, in the present embodiment, the welding of the pipe PIPE has been described. However, the present invention is not limited to this, and it may be performed by detecting pipe deterioration, particularly thinning, pipe cracking, and the like.
(自動溶接装置を適用した場合)
続いて、自動溶接装置ATWを用いて配管PIPEの溶接を行う場合について説明する。図28は、自動溶接装置ATWを設置する位置の表示の一例を示す模式図である。ここで、自動溶接装置ATWとは、自動的に配管PIPEの周囲を移動して溶接を行う装置である。
(When automatic welding equipment is applied)
Next, a case where the pipe PIPE is welded using the automatic welding apparatus ATW will be described. FIG. 28 is a schematic diagram illustrating an example of a display of a position where the automatic welding apparatus ATW is installed. Here, the automatic welding apparatus ATW is an apparatus that automatically moves around the pipe PIPE to perform welding.
ダイバーは、自動溶接装置ATWとともに、海中に移動する。
図28に示すように、ダイバーは、半透過ディスプレイ220に表示された配管PIPEの位置Dに自動溶接装置ATWを配置する。その結果、自動溶接装置ATWにより自動的に配管PIPEの位置Dに溶接が施される。
The diver moves into the sea together with the automatic welding device ATW.
As shown in FIG. 28, the diver arranges the automatic welding apparatus ATW at the position D of the pipe PIPE displayed on the
なお、上記の本実施の形態においては、点検溶接項目をジェスチャデータ記録ユニット455に記録するとしているが、これに限定されず、外部記録装置から受信されていてもよい。また、外部記録装置とは、クラウド等であってもよい。
In the above-described embodiment, the inspection welding item is recorded in the gesture
また、眼鏡表示装置100は、潜水用のヘルメットと一体化してもよい。
The glasses display
以上のように、制御ユニット450は、紫外線のカメラユニット303により撮像された配管PIPEを半透過ディスプレイ220に表示させることができる。その結果、ダイバーが暗闇の中において溶接をする際に、配管PIPEの位置を半透過ディスプレイ220に表示させることができるので、確実に点検または作業、溶接等を実施することができる。特に深海等の配管に対しては、太陽の光が届かないため、半透過ディスプレイ220の表示を確認して作業を行うことができる。
As described above, the
また、制御ユニット450は、配管PIPEの点検溶接リストおよび配管位置A乃至位置D等が表示される。その結果、眼鏡表示装置100を装着したダイバーは、手H1の動作に応じて配管PIPEの点検溶接項目および配管位置を表示することができる。また、制御ユニット450は、溶接すべき位置を判定し、かつ、配管の溶接位置を半透過ディスプレイ220に表示するので、容易に配管の溶接位置を認識することができる。
Further, the
本発明においては、半透過ディスプレイ220が「表示装置」に相当し、赤外線検知ユニット410が「深度センサ」に相当し、カメラユニット303が「紫外線撮像装置」に相当し、手H1、腕arm2、グローブ装着の手H1、潜水服を着た腕arm2が「対象物」に相当し、制御ユニット450が「制御部」に相当し、配管PIPEが「配管」に相当し、配管位置Dが、「配管位置、溶接すべき位置、取り付け位置」に相当し、眼鏡表示装置100が「配管用ヘッドマウントディスプレイ」に相当する。
In the present invention, the
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。 A preferred embodiment of the present invention is as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention.
100 眼鏡表示装置
220 半透過ディスプレイ
2203D 仮想イメージ表示領域(共有領域)
300 通信システム
303 カメラユニット
410 赤外線検知ユニット
410c 操作領域
420 ジャイロセンサユニット
430 加速度検知ユニット
4103D 三次元空間検知領域
450 制御ユニット
454 解剖学的認識ユニット
456 ジェスチャ識別ユニット
460 イベントサービスユニット
461 キャリブレーションサービスユニット
H1 手
RP 右肩関節
LP 左肩関節
100
300
Claims (5)
対象物までの距離を測定する深度センサと、
配管を撮像するための紫外線撮像装置と、
前記深度センサによる前記対象物の動作に応じて前記表示装置の表示を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記紫外線撮像装置により前記配管を前記表示装置に表示する、配管用ヘッドマウントディスプレイ。 A display device capable of generating a stereoscopic image;
A depth sensor that measures the distance to the object;
An ultraviolet imaging device for imaging piping;
A control unit that controls display of the display device in accordance with the operation of the object by the depth sensor,
The said control part is a head mounted display for piping which displays the said piping on the said display apparatus with the said ultraviolet imaging device.
5. The piping head mounted display according to claim 1, wherein the object is at least a human finger, palm, hand, arm, or gloved hand. 6.
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