JP2021122736A5

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Publication number: JP2021122736A5
Application number: JP2021013016A
Authority: JP
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2024-01-18

Claims

ユーザ（ＵＳＲ）の上肢または下肢の２つの骨または骨のセットをつなげる関節の回転中心（Ｐｃ’）を見つけるための方法であって、
ａ）前記ユーザ（ＵＳＲ）によって、前記関節の周りの前記骨または骨のセットの１つをスイープする一連の繰り返し動作を実行し、同時に、当該一連の繰り返し動作の間に前記骨または骨のセットの３Ｄ位置を取得し、そうすることによって３Ｄ点群（Ｐ）を取得するステップと、
ｂ）他の骨または骨のセットの末端の３Ｄ位置を含む３Ｄ探索空間において、中心点（Ｐｃ）と称される点を算出するステップであって、前記中心点は、前記３Ｄ探索空間の探索点と前記３Ｄ点群の各点との間の距離のセットを考慮して、標準偏差が最も低い探索点である、ステップと、
ｃ）前記３Ｄ点群（Ｐ）を平面に変換するステップと、
ｄ）前記中心点を前記平面に投影し、そうすることによって前記関節の前記回転中心（Ｐｃ’）を取得するステップと
を含むことを特徴とする方法。
前記方法は、２つのハンドヘルドトラッカー（ＲＴ、ＭＴ）を提供する予備ステップを含み、
ステップａ）では、前記他の骨または骨のセットの前記末端に対して維持されている、モバイルトラッカー（ＭＴ）と称されるハンドヘルドトラッカー、及び、リファレンストラッカー（ＲＴ）と称されるもう一方のハンドヘルドトラッカーのうちの１つを保持している間に、前記一連の繰り返し動作が実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
ステップｂ）は、
ｂ１）前記３Ｄ探索空間を、事前定義されたエッジ長の立方体（ＣＵＢ）として定義するステップであって、前記立方体（ＣＵＢ）は、参照点（Ｐｏｒｇ）と称される、前記リファレンストラッカー（ＲＴ）の前記３Ｄ位置を中心とする、ステップと、
ｂ２）前記ユーザから、前記参照点（Ｐｏｒｇ）と共に探索点（Ｐｓ）のセットを構成する前記立方体（ＣＵＢ）の点のセットを識別する入力を受け取るステップと、
ｂ３）各探索点（Ｐｓ）について、前記探索点（Ｐｓ）と前記３Ｄ点群（Ｐ）の各点との間の前記距離を算出し、各探索点（Ｐｓ）の標準偏差を導出するステップと、
ｂ４）前記探索点（Ｐｓ）のセットの中から、標準偏差が最も低い少なくとも１つの探索点（Ｐｓ）を識別するステップと、
ｂ５）前記立方体の前記エッジ長が事前定義された閾値以下になるまで、前記立方体（ＣＵＢ）の前記エッジ長を半分にし、前記識別された探索点を中心に前記立方体を配置することによって、ステップｂ１）、ｂ２）、ｂ３）、及びｂ４）を繰り返すステップであって、そのとき、前記中心点（Ｐｃ）は前記識別された探索点に対応する、ステップと
によって、前記３Ｄ探索空間を再帰的に細分割するサブステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
ステップｂ２）において、前記立方体（ＣＵＢ）は８つのより小さい立方体（ＳＣＵＢ）に細分割され、前記探索点（Ｐｓ）のセットは、前記参照点（Ｐｏｒｇ）または前記識別された探索点、小さい立方体の中心、隣接する２つのより小さい立方体（ＳＣＵＢ）の正方形の中心、隣接する２つのより小さい立方体（ＳＣＵＢ）のエッジの中間点を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
ステップｃ）は、
ｃ１）前記３Ｄ点群（Ｐ）の点の共分散行列を算出するサブステップと、
ｃ２）前記共分散行列の固有値と固有ベクトルを算出するサブステップと、
ｃ３）前記３Ｄ点群（Ｐ）を取り囲む矩形の境界ボックス、前記固有ベクトルに対応する前記境界ボックスの方向、前記固有値に対応する前記境界ボックスの寸法を作成するステップと、
ｃ４）前記境界ボックスのジオメトリ中心を算出するサブステップと、
ｃ５）最大の固有値を有する２つの前記固有ベクトルによって定義され、前記境界ボックスの前記ジオメトリ中心を通過する前記平面を作成するサブステップと
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
ステップａ）において、前記取得された３Ｄ位置はフレームに格納され、各フレームは、事前定義された数の３Ｄ位置を含み、ステップｂ）、ｃ）、及びｄ）は、新しいフレームが取得されていると常に、すべての前記フレームに対して実施されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
ステップａ）、ｂ）、ｃ）、及びｄ）の実行ごとに、前記リファレンストラッカーの前記３Ｄ位置を保存するステップと、
前記リファレンストラッカーの前記３Ｄ位置の平均を算出するステップと、
前記リファレンストラッカーの前記３Ｄ位置が、前記リファレンストラッカーの前記保存された３Ｄ位置の前記平均から、事前定義された値を超えて異なる場合、対応するフレームを破棄するステップと
を含むことを特徴とする、請求項２に従属する場合の請求項６に記載の方法。
ステップｃ２）において、他のものよりも小さい単一の固有値がないと判定された場合に、フレームを破棄するステップを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
最小標準偏差の指示を前記ユーザにリアルタイムで送信するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
ユーザの上肢の寸法を推定するための方法であって、
Ｓ１：請求項１乃至９のいずれかによる方法で算出された手首の回転中心の位置と、モバイルトラッカー（ＭＴ）の原点の位置との間の距離に基づいて手の長さ（Ｌ１）を算出するステップと、
Ｓ２：請求項１乃至９のいずれかによる方法で算出された前記手首の前記回転中心の位置と、請求項１乃至９のいずれかによる方法で算出された肘の回転中心の位置との間の距離に基づいて前腕の長さ（Ｌ２）を算出するステップと、
Ｓ３：請求項１乃至９のいずれかによる方法で算出された前記手首の前記回転中心の位置と、請求項１乃至９のいずれかによる方法で算出された肩の回転中心の位置との間の距離に基づいて、上腕及び前腕の長さ（Ｌ３）を算出するステップと、
Ｓ４：前記上腕及び前腕の長さ（Ｌ３）、前記手の長さ（Ｌ１）、並びにリファレンストラッカー（ＲＴ）と前記モバイルトラッカー（ＭＴ）とがそれぞれ前記ユーザ（ＵＳＲ）の異なる手で保持されていて、腕を伸ばした状態で前記ユーザの前額面で振った場合の前記リファレンストラッカー（ＲＴ）と前記モバイルトラッカー（ＭＴ）との間の最大距離に基づいて、左右の肩の間の長さを算出するステップと
を含むことを特徴とする方法。
コンピュータシステムに請求項１乃至１０のいずれかによる方法を実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含む、非一時的なコンピュータ読み取り可能データ記憶媒体（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）に記憶されたコンピュータプログラム。
コンピュータシステムに請求項１乃至１０のいずれかによる方法を実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含む非一時的なコンピュータ読み取り可能データ記憶媒体（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）。
２つのハンドヘルドトラッカー（ＲＴ、ＭＴ）と、非一時的なメモリ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）に結合されたプロセッサ（ＣＰＵ）と、スクリーン（ＤＹ）とを備え、前記メモリは、コンピュータシステムに請求項１乃至１０のいずれかによる方法を実行させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶するコンピュータシステム。