JP2017158184A - Optional viewpoint video composite display system - Google Patents

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JP2017158184A
JP2017158184A JP2017037579A JP2017037579A JP2017158184A JP 2017158184 A JP2017158184 A JP 2017158184A JP 2017037579 A JP2017037579 A JP 2017037579A JP 2017037579 A JP2017037579 A JP 2017037579A JP 2017158184 A JP2017158184 A JP 2017158184A
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posture
practitioner
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JP2017037579A
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一輝 鈴木
Kazuteru Suzuki
一輝 鈴木
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: cost reduction in a conventional motion training supporting system using an imaging apparatus causes an inappropriate display of a result on a trainer.SOLUTION: An image of a trainer is picked up by an imaging apparatus and posture data of the trainer is developed from the picked-up image. On the basis of the posture data, a posture model is created and the posture model is converted into a visual field image at an optional viewpoint to display the image on the trainer. A difference from another posture data which is a comparative object to the posture data of the trainer is displayed on the trainer.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、スポーツなどの練習におけるフォーム確認に用いる装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus used for form confirmation in exercises such as sports.

スポーツなどの練習において、練習者以外の視点で練習者のフォームを確認することは熟達する上で大変有用であり、この観点に立った先行技術が幾つかあり、一例を先行技術文献の特許文献1として示す。
また、カメラで直接撮影できていない領域を人体の構造に基づいて推定する技術がある(非特許文献1)。
In practice such as sports, checking the form of the practitioner from a viewpoint other than the practitioner is very useful for mastering, and there are several prior arts based on this viewpoint. Shown as 1.
In addition, there is a technique for estimating an area that cannot be directly captured by a camera based on the structure of a human body (Non-Patent Document 1).

特開2011−152333号公報JP 2011-152333 A 「人体の構造に基づいた単一画像からの姿勢推定手法」御厨隆志,吉次信也,尾下真樹(九州大学)(http://www.cg.ces.kyutech.ac.jp/paper/miru07.pdf)“Posture Estimation Method from Single Image Based on Human Structure” Takashi Mitake, Shinya Yoshiji, Masaki Oshita (Kyushu University) (http://www.cg.ces.kyutech.ac.jp/paper/miru07 .pdf)

(アングル問題)
従来の方式ではカメラで撮影したアングルでしかフォームの検討ができないため、カメラを複数用意するか、必要に応じて都度カメラの設置位置を変えなくてはならなかった。すなわち、カメラを複数用意するとコストが上昇し、都度カメラの設置位置を変えるのであると使い勝手が悪く煩雑である、といった課題があった。
(Angle problem)
In the conventional method, the form can be examined only at the angle taken by the camera, so it was necessary to prepare multiple cameras or change the installation position of the camera as needed. That is, when a plurality of cameras are prepared, the cost increases, and there is a problem that if the installation position of the camera is changed each time, it is not convenient and complicated.

(理解容易性問題)
また、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)や練習者の周辺に立設した大型パネルディスプレイに練習者に撮影した映像を見せる際、左右逆転処理をするなどの設定が必要となり使いやすい方式では無い。また、練習者自身の視点での映像とならないので、動作の方向が主観的に一致せず、直感的に解かり易いとは言えない、といった課題もあった。
(Ease of understanding)
In addition, when an image taken by a practitioner is displayed on a large panel display standing around the HMD (head-mounted display) or the practitioner, settings such as left-right reversal processing are required, and this is not an easy-to-use method. In addition, since the video does not come from the practitioner's own viewpoint, the direction of motion does not coincide subjectively and it cannot be said that it is easy to understand intuitively.

そこで本願発明者はこれらの問題を解決すべく、本願発明を成した。 Therefore, the present inventor made the present invention in order to solve these problems.

本発明の練習支援システムは、
「練習者を撮影する撮影装置と、
撮影装置が撮影した練習者の映像に基づいて練習者の姿勢を推定する姿勢推定部と、
姿勢推定部が推定した姿勢データに基づき姿勢モデルを生成する姿勢モデル生成部と、
姿勢モデル生成部が生成した姿勢モデルを任意の視点からの映像として練習者に表示する姿勢モデル表示部と、を具備する」
ことを特徴としている。
The practice support system of the present invention includes:
“With a photographic device to shoot the practitioner,
A posture estimation unit that estimates the posture of the trainee based on the video of the trainee photographed by the photographing device;
A posture model generation unit that generates a posture model based on the posture data estimated by the posture estimation unit;
A posture model display unit that displays the posture model generated by the posture model generation unit to the practitioner as an image from an arbitrary viewpoint. "
It is characterized by that.

更に本発明の練習支援システムは、
「前述の練習支援システムにさらに、
練習者が自身との比較するための時系列姿勢データ群である参照モーションデータを保持する参照モーションデータ保持部と、姿勢比較部と、を具備し、
姿勢比較部は、姿勢推定部が推定した姿勢データと、参照モーションデータ保持部に保持されている参照モーションデータの姿勢データと、を比較し、比較結果を姿勢モデル表示部に重畳して表示する」
ことを特徴としている。
Furthermore, the practice support system of the present invention provides:
“In addition to the practice support system described above,
A reference motion data holding unit that holds reference motion data that is a time-series posture data group for a practitioner to compare with herself, and a posture comparison unit,
The posture comparison unit compares the posture data estimated by the posture estimation unit with the posture data of the reference motion data held in the reference motion data holding unit, and displays the comparison result superimposed on the posture model display unit. "
It is characterized by that.

本発明により、前述のアングル問題と理解容易性問題が解決でき、必要最低限のカメラで練習支援システムを構築することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to solve the angle problem and the ease of understanding problem described above, and it is possible to construct a practice support system with a minimum number of cameras.

本発明システムの撮影装置と練習者を示す図である。It is a figure which shows the imaging device and practice person of this invention system. 図1の撮影装置が撮影した練習者の画像である。It is an image of the practitioner image | photographed with the imaging device of FIG. 本発明システムの撮影装置と練習者を示す図である。It is a figure which shows the imaging device and practice person of this invention system. 図2の撮影装置が撮影した練習者の画像である。It is an image of the practitioner image | photographed with the imaging device of FIG. カメラ画像と自己視点での視野を比較する図である。It is a figure which compares a camera image and the visual field by a self viewpoint. 本発明システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of this invention system. 本発明システムのデータ処理の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the data processing of this invention system. 本発明システムの出力する映像の例の示す図である。It is a figure which shows the example of the image | video which this invention system outputs.

(実施例1)
本発明のシステムでは、まず練習者がスポーツのフォーム練習を行う場所に撮影装置を設置する。設営装置は具体的にはビデオカメラである。練習者がフォーム練習を行う際の一連の動作中にビデオカメラの視野から練習者が出てしまわない程度の位置に設置する。
Example 1
In the system of the present invention, first, a photographing apparatus is installed at a place where a practitioner performs sports form practice. The setting device is specifically a video camera. Install the practitioner so that the practitioner does not leave the field of view of the video camera during a series of actions when the practitioner performs the form exercise.

練習者は本システムを稼働させる。前述の撮影装置が撮影を開始し、撮影した映像に基づいて加工したものを練習者が装着した表示部へ表示する。表示部の具体的な例としてはHMDである。
撮像装置と練習者との関係は、図1や図3に示す通りであり、撮像装置は練習者の周囲に配置される。
撮影装置が撮影した映像は、例えば図2や図4のように、設置された場所と練習者との相対的な位置関係によって決定される。この状態でも練習者は自身のフォームを客観的に観察することは可能であるが、前述の課題に記載した通り、異なる視野でのフォーム確認は簡単にできない。
The practitioner operates the system. The above-described photographing apparatus starts photographing, and displays the image processed based on the photographed image on the display unit worn by the practitioner. A specific example of the display unit is an HMD.
The relationship between the imaging device and the practitioner is as shown in FIGS. 1 and 3, and the imaging device is arranged around the practitioner.
The video imaged by the imaging device is determined by the relative positional relationship between the place where it is installed and the practitioner, for example, as shown in FIGS. Even in this state, the practitioner can objectively observe his / her own form, but as described in the above-mentioned problem, it is not easy to confirm the form with a different field of view.

図5は、撮像装置が撮像する画像と練習者の自己視野との違いを比較したものである。
撮像装置の画像は練習者の外部から練習者に向かう視線に基づくものであり、自己視野は練習者の頭部にある眼より外部へ向かう視線に基づくものである。すなわち、撮像装置の画像と練習者の自己視野とは本質的にベクトルが真逆であり、相互置換えが困難な情報である。
FIG. 5 compares the difference between the image captured by the imaging apparatus and the practitioner's own visual field.
The image of the imaging device is based on the line of sight from the outside of the practitioner toward the practitioner, and the self-view is based on the line of sight going outward from the eyes on the practitioner's head. That is, the image of the image pickup device and the practitioner's self-view are essentially the opposite vectors and are difficult to replace each other.

図6は、本発明システムの構成を示す図である。この図に基づいて本発明システムの処理について説明する。
まず、撮影部(=撮像装置)により練習者を映像として捉える。データ収集部は映像以外の練習者情報を収集するものであり、例えば肢体の特定箇所にモーションセンサーを取り付けている場合やマイクロフォンなどの音声収集機器である。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the system of the present invention. The processing of the system of the present invention will be described based on this figure.
First, the practitioner is captured as an image by the photographing unit (= imaging device). The data collection unit collects practitioner information other than video, and is, for example, a voice collection device such as a microphone when a motion sensor is attached to a specific part of the limb.

姿勢推定部は、撮影部が捉えた映像(およびデータ収集部が収集した練習者情報)に基づいて、練習者の姿勢を推定し姿勢データを生成する。
3D人体モデル生成部は、姿勢データに基づいて練習者の姿勢と同じになるような立体の人体モデルのモデルデータを生成する。このモデルデータはモデリングによって生成されるので、姿勢以外の外見については実際の練習者と差異を生じる場合がある。
The posture estimation unit estimates the posture of the practitioner and generates posture data based on the video captured by the photographing unit (and the practitioner information collected by the data collection unit).
The 3D human body model generation unit generates model data of a three-dimensional human body model that is the same as the posture of the practitioner based on the posture data. Since this model data is generated by modeling, the appearance other than the posture may differ from the actual practitioner.

仮想カメラ配置設定部は、前述の3D人体モデル生成部が生成したモデルデータを実際の可視画像とする際の視線情報(原点および方向)を定義する。本実施例では練習者の眼の位置を視線原点とし、視線方向は予め設定した注目したい部位(例えば腕)とする。但し、他の実施例ではこれに限定されない。
設定視点画像合成部は、前述のモデルデータと視線情報に基づいて、練習者に見せる画像である自己視点画像を合成する。
表示部は、前述の自己視点画像を表示する。これにより、練習者自身に撮像装置を取り付けなくても、練習者は自身の姿勢についてモデル化された画像を視認することが可能となる。
The virtual camera arrangement setting unit defines line-of-sight information (origin and direction) when the model data generated by the 3D human body model generation unit described above is used as an actual visible image. In the present embodiment, the position of the practitioner's eyes is set as the line-of-sight origin, and the direction of the line-of-sight is set as a predetermined part of interest (for example, an arm). However, other embodiments are not limited to this.
The set viewpoint image synthesis unit synthesizes a self-viewpoint image that is an image to be shown to the practitioner based on the above-described model data and line-of-sight information.
The display unit displays the aforementioned self-viewpoint image. Thereby, even without attaching an imaging device to the practitioner himself / herself, the practitioner can visually recognize an image modeled with respect to his / her posture.

練習者は図示しない指示部を通じて視野変更を指示し、好みの任意原点から任意方向への視野を表示部に表示させることもできる。指示部と指示の方法は、具体的には専用の小型リモコンであっても良いし、音声認識システムを採用して練習者が音声にて指示をしても良い。指示部と指示の方法について、本発明では特に限定しない。 The practitioner can instruct to change the field of view through an instruction unit (not shown), and can display a field of view from a desired arbitrary origin in an arbitrary direction on the display unit. Specifically, the instruction unit and the instruction method may be a dedicated small remote controller, or a voice recognition system may be used to give an instruction by a practitioner. The instruction unit and the instruction method are not particularly limited in the present invention.

(実施例2)
次に、参照モーションとの比較について説明する。
参照モーションとは練習者自身のフォームと比較する対象のことで、例えばお手本である。具体的にはプロフェッショナルの選手や指導者のフォームをモーションデータとして取りこんだものである。参照モーションは自身の過去のフォームであっても良い。本実施例では自身の過去のフォームとする。
練習者は、図示しない参照モーションデータの保持部に保持されている参照モーションデータのなかから任意のものを一つ選択し、自身のフォームとの比較を開始する。
(Example 2)
Next, comparison with reference motion will be described.
The reference motion is an object to be compared with the trainee's own form, for example, a model. Specifically, it takes in the form of professional athletes and instructors as motion data. The reference motion may be its own past form. In this embodiment, it is assumed to be a past form of itself.
The practitioner selects one of the reference motion data held in the reference motion data holding unit (not shown), and starts comparison with his / her own form.

図7は、過去のフォームのモデルデータと今現在の自身のフォームとを比較する手順を示している。
また、図6の記録部は、実施例1では使用しなかったが、一連のフォームのモデルデータを記録しておき、連続した動作であるモーションとしての挙動を把握可能とする。これに基づいて軌跡計算部が練習者の動きのある部位の移動方向と速度を計算する。この計算結果は練習者に対し表示部を介して通知するようにもできる。
FIG. 7 shows a procedure for comparing the model data of the past form with the current form of the present.
The recording unit in FIG. 6 is not used in the first embodiment, but records a series of model data of a form so that a behavior as a motion that is a continuous operation can be grasped. Based on this, the trajectory calculation unit calculates the moving direction and speed of the part where the practitioner moves. This calculation result can be notified to the practitioner via the display unit.

図8は、参照モーションデータ(自身の過去のフォーム)と現在のフォームとの差異を右腕について比較したものを、表示部において表示される態様の例である。練習者はこの差異を観察しながらフォームの練習を繰返し、差異が無くなるように自身のフォームを修正する。この結果、自身の過去のフォームを改めて習得することになる。
なお、参照モーションデータとしては他にもお手本となるプロフェッショナル選手や指導者のものを用いて、新たなるフォームを習得するなどしても良い。
FIG. 8 is an example of a mode in which the difference between the reference motion data (its past form) and the current form is compared on the right arm and displayed on the display unit. The practitioner repeats the practice of the form while observing this difference, and corrects his form so that the difference disappears. As a result, you will learn your past forms anew.
In addition, as the reference motion data, a new form may be acquired by using a professional player or instructor as a model.

本発明のシステムは、撮影装置は1台だけでも良いが、複数であっても良い。複数であった方がより精度の高い姿勢モデルを生成可能となる。
また、撮影装置が1台だけであっても、練習者が事前に撮影装置の前で立位のまま水平に一回転するなどすれば姿勢モデルの生成に必要な画像情報が得られるので、より精度の高いものとなる。
The system of the present invention may have only one photographing apparatus, but may have a plurality. A more accurate posture model can be generated if there are a plurality of posture models.
Also, even if there is only one shooting device, if the practitioner makes a single horizontal rotation while standing in front of the shooting device in advance, the image information necessary for generating the posture model can be obtained. High accuracy.

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない限り多くの改変を施すことが可能であるのは勿論である。 The present invention has been described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Of course.

量産可能な撮影装置や電子機器を用いてモーション練習支援システムを実現することができ、最低1台の撮影装置で良いので低コスト化が可能で、更には撮影した映像から生成した姿勢モデルの表示によって効率的に練習が可能となり、練習者の工数・時間を節約できるなどの効果を有している。

A motion training support system can be realized using mass-produced imaging devices and electronic equipment, and at least one imaging device can be used, so it is possible to reduce the cost and display the posture model generated from the captured video This makes it possible to practice efficiently and saves the man-hours and time of the practitioner.

Claims (2)

練習者のモーションを練習者が確認する練習支援システムであって、
練習者を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した練習者の映像に基づいて練習者の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記姿勢推定部が推定した姿勢データに基づき姿勢モデルを生成する姿勢モデル生成部と、
前記姿勢モデル生成部が生成した姿勢モデルを任意の視点からの映像として練習者に表示する姿勢モデル表示部と、
を具備することを特徴とする練習支援システム。
A practice support system in which a practitioner confirms the motion of a practitioner,
A photographing device for photographing a practitioner;
A posture estimation unit that estimates the posture of the practitioner based on the video of the practitioner photographed by the photographing device;
A posture model generation unit that generates a posture model based on the posture data estimated by the posture estimation unit;
A posture model display unit that displays the posture model generated by the posture model generation unit to the practitioner as a video from an arbitrary viewpoint;
A practice support system characterized by comprising:
請求項1に記載の練習支援システムであって、
さらに、
練習者が自身との比較するための時系列姿勢データ群である参照モーションデータを保持する参照モーションデータ保持部と、
姿勢比較部と、
を具備し、
前記姿勢比較部は、
前記姿勢推定部が推定した姿勢データと、前記参照モーションデータ保持部に保持されている参照モーションデータの姿勢データと、を比較し、
比較結果を前記姿勢モデル表示部に重畳して表示する
ことを特徴とする練習支援システム。

The practice support system according to claim 1,
further,
A reference motion data holding unit for holding reference motion data, which is a time-series posture data group for the practitioner to compare with himself,
A posture comparison unit;
Comprising
The posture comparison unit
Comparing the posture data estimated by the posture estimation unit with the posture data of the reference motion data held in the reference motion data holding unit;
A practice support system, wherein the comparison result is displayed superimposed on the posture model display unit.

JP2017037579A 2016-02-29 2017-02-28 Optional viewpoint video composite display system Pending JP2017158184A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023242981A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 マクセル株式会社 Head-mounted display, head-mounted display system, and display method for head-mounted display

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WO2023242981A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 マクセル株式会社 Head-mounted display, head-mounted display system, and display method for head-mounted display

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