JP4318056B1 - 画像認識装置および操作判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操作者102の画像を抽出し(S403)、操作判定部304は、操作入力システムのマーカ101のビデオカメラ201から見て奥側に立つ操作者102とマーカ101との相対関係を用い(S404)、操作者102の一部が操作面のビデオカメラ201から見て手前に来ると、操作が開始されたと判断し(S405)、各部の形状(手を開いている、あるいは指を2本立てているなど)や動きから、その形状、動きが予め想定されたいずれの操作であるかを判定する(S406)。
【選択図】図7
Description
図1は、本実施形態の操作面形成基準であるマーカ101を床面に表した操作入力システムの一例を示す図である。本実施形態のマーカ101は、操作者とモニタ111との間に配置され、操作者102は、このマーカ101から表示画面側に出た部分の動き、形状が操作判定の対象になることを意識して操作入力システムに対し操作を行うことができる。モニタ111には、本システムが目的とする様々なアプリケーション用の種々の映像が表示されるが、これに加え後述するように操作入力を支援、すなわち例えば対象となる操作者102の部位などを画面の隅の方に表示して、操作者102に、現時点で操作として判定されうる動作を認識させることができる。操作者102の動きはビデオカメラ201により撮影され、撮影された映像はコンピュータ110で処理され、操作者102のマーカ101を出た部分のジェスチャがどのような操作を意味するかを判定する。コンピュータ110は、ビデオカメラ201から得られたデータから、操作者102の立体画像を作成するとともに、マーカ101により形成される仮想操作面の位置を算出し、仮想操作面を基準に操作者102の手指などがビデオカメラ201側に出ているか否かを決定し、その部分を操作の対象として操作内容を判定する。
本実施形態では、図8に示すように、ビデオカメラ201で撮影されたマーカ101を基準に、同じく撮影した操作者102の位置を定めるとともに、マーカ101の上方に操作面701が形成されていると仮想して、仮想的な操作面701と操作者102との位置関係を算出する処理を行う。本実施形態では、このような処理を行う前提として、本技術分野で知られた初期設定、例えば本実施形態の画像認識装置が新たに設置された場合を想定すると、事前準備として利用するビデオカメラ201の利用レンズの歪み、マーカ102とレンズとの距離等の情報を装置に入力しておく必要がある。さらに閾値設定等を予め調整しておく。システムの初期設定が終了すると、本実施形態の処理を行うこととなるが、この処理については図4を参照して以下に説明する。
以上説明したように、単に三次元ビデオカメラおよびマーカ101のような操作面形成基準を設けるだけで、操作者は空間上にタッチパネルのような操作面を知覚、想定することができ、この操作面に対し、種々の操作を行うことにより、身体の全部または一部を用いた操作入力が可能となるが、さらに仮想的な操作面に対する操作者の映像をモニタ111に表示する等、操作入力を支援することにより、より容易に本実施形態のシステムを活用することができる。
本実施形態は、基本的に上述の第1実施形態のシステム構成と同様であるが、より具体的な使用状況に基づくものである。すなわち、本実施形態では、第1実施形態のシステムおよび処理を踏まえ、一定の立体物、例えば図21に示す机状の立体物1901にマーカ1902、1903を付して操作面形成基準とすることにより仮想操作面701を形成し、これに対し例えば指601等で操作を行うことで、入力操作を可能とする。本実施形態では立体物の例として以下、リビングのテーブルを用い、家庭内などのソファ等に着席して操作する場合を想定して説明するがこれに限られず演題、置き台、あるいは図17に示すバー1702のようなガードなど種々の用途のものを使用することができる。ここで、モニタ111は、家庭のリビング等に置かれた大画面テレビなどを想定する。
本実施形態は、基本的に上述の第1実施形態のシステム構成と同様であるが、より具体的な使用状況に基づく、第2実施形態とは異なるシステムを対象とする。すなわち、本実施形態では、第2実施形態と異なり、例えば図11に示すように病院内などのベッド等に寝て操作する場合を想定する。ここで、モニタ111は、病室に置かれたテレビなどを想定する。
本実施形態では、上述の第1実施形態に加えて、補助的な入力手法を組み合わせることにより、さらに操作が直感的に認識しやすい装置を提供するものである。すなわち、上述の第1実施形態の画像認識装置に床マットセンサを接続し、床マットで動作モードを指示しつつ三次元撮像装置を用いた画像認識装置によって、ジェスチャなどの操作者の操作をより確実に認識する。具体的には、例えば図17に示すような床マット1701上のLまたはRを踏むと操作モードに入って操作者の動作をジェスチャであるとして認識処理を実行し、それ以外のときは操作者の動作は対象外として処理を行わない。この場合に仮想操作面はバー1702、1703を基準に形成される。
本実施形態では、上述の第1実施形態とは基本的な概念としては一致するが、異なる手法により同様の効果を得る発明を使用する。すなわち、本実施形態も操作者が空間上に仮想的に形成された仮想操作面を基準に、そこにあたかもタッチパネルのような入力機器が存在するかのように操作することにより、その操作内容を確実に判定しようとするものであるが、第1実施形態とは異なり、操作者が知覚できる操作面形成基準、例えば図1のマーカ101などを使用することなく操作の判定を行うものである。このために、本実施形態では上述の第4実施形態で用いたような補助的な入力手法を組み合わせることにより、操作者が自己の操作をシステムでどのように認識しているかを直感的に認識しやすい装置を提供する。
本実施形態は、上述の第1ないし5実施形態のいずれの実施形態を基本としても用いることができるが、特に第4及び5実施形態において実施することが有効である。本実施形態は、基本的に上述の実施形態と同じ構成、配置のシステムを用いることができる。操作者の部位の検出や仮想操作面との位置関係の算出も同様である。すなわち、第4実施形態を基本とすれば、操作者は例えばマーカを基準に仮想操作面の位置を認識してその仮想操作面に対して種々の動作を行うことによって一定の操作と判定する。また第5実施形態を基本とする場合、マーカ等の基準を使用せずモニタ画面のアイコン等の動きにより操作者が自己の動きがどのように操作として判定されているかを認識して動作することにより、操作が判定されるが、いずれの実施形態でも、必ずしも限定してはいないが、操作者の1つの部位によりシステムにアクセスする例についてのみ説明した。本実施形態では、図31に示すように、操作者は1つの部位だけでなく複数の部位、例えば両手や、複数の指などを用いて同時にシステムアクセスする。
102 操作者
110 コンピュータ
111 モニタ
112 キーボード
201 ビデオカメラ
210 CPU
211 ROM
212 RAM
501、1003、1004、1103 補助マーカ
601 指
701 仮想的操作面
1001、1102 テーブル
Claims (16)
- 操作者の少なくとも一部の像を読取って立体画像データを生成する三次元撮像手段と、
前記操作者が所定の空間上の仮想操作面を把握するよう設けられた、該操作者に知覚可能および前記三次元撮像手段により読取り可能な、前記撮像手段の撮像範囲内に予め配置された操作面形成基準と、
前記三次元撮像手段により読取られた前記操作面形成基準によって、前記仮想操作面を
形成し、当該形成された仮想操作面に対する操作者の動作を、前記三次元撮像手段で読取
って、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて、前記操作者の一部が前記仮想操作面よりも前記三次元撮像手段側にあるとき該動作が操作であると判定する操作判定手段と、
前記操作判定手段により認識される、前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段の反対側における前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係から当該距離を算出して該距離に応じ変化する標示を前記仮想操作面の対応付けられた位置に表示させ、前記操作者の一部が前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段側にあるときは該標示の変化を停止させて判定される操作を示す、前記操作者が視認可能な画像表示手段と、
前記動作が操作であると判定されると所定の信号を出力する信号出力手段と
を備えたことを特徴とする画像認識装置。 - 前記仮想操作面は、前記操作面形成基準から上方に投射した面であることを特徴とする請求項1に記載の画像認識装置。
- 前記操作判定手段は、前記操作者の一部の、前記仮想操作面よりも前記三次元撮像手段側にある部分の形状または動きによりいずれの操作が行われているかを判定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像認識装置。
- 前記操作判定手段は、予め操作者の一部の形状または動きと対応付けた操作内容を格納する記憶手段を検索して、合致する形状または動きに対応する操作を、入力する操作と判定することを特徴とする請求項3に記載の画像認識装置。
- 前記操作面形成基準は、操作者が載る床面に示されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像認識装置。
- 操作者と前記三次元撮像手段との間に配置された立体物をさらに備え、
前記操作面形成基準は、前記立体物の所定の外縁であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像認識装置。 - 前記立体物は、テーブルであることを特徴とする請求項6に記載の画像認識装置。
- 前記操作面形成基準は、読取られた画像からの抽出が容易になるように前記三次元撮像手段に撮像される所定の面にマーカを有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記標示は、前記操作者の一部の、前記仮想操作面との距離が近づくごとに小さくなることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記標示は、前記操作者の一部の、前記仮想操作面との距離が近づくごとに色相が変化することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記標示は、前記操作者の一部の、前記仮想操作面との距離が近づくごとに透明度が低くなることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記操作者の一部の、前記仮想操作面との距離が近づくごとに、前記標示と前記画像表示手段に表示されている操作対象画像とのコントラストが大きくなることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記標示は、前記操作者の一部の、前記仮想操作面との距離が近づくごとに形状が変化することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像認識装置。
- 前記操作者の一部は複数あり、前記標示は、前記複数の操作者の部位の各々に対応して複数表示されることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の画像認識装置。
- 画像認識装置によって、操作者の画像を認識して操作内容を判定する操作判定方法であって、
前記操作者が所定の空間上の仮想操作面を把握するよう設けられた、該操作者に知覚可能および前記三次元撮像手段により読取り可能な、所定の撮像手段の撮像範囲内に予め配置された操作面形成基準、および該所定の撮像手段の撮像範囲内の操作者の少なくとも一部の像を読取って立体画像を生成する三次元撮像ステップと、
前記三次元撮像ステップにおいて読取られた操作面形成基準によって前記仮想操作面を形成し、当該形成された仮想操作面に対する、前記三次元撮像手段で読取られた操作者の動作が、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて前記操作者の一部が前記仮想操作面よりも前記三次元撮像手段側にあるとき該動作が操作であると判定する操作判定ステップと、
前記操作判定ステップにおいて認識される、前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段の反対側における前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係から当該距離を算出して該距離に応じ変化する標示を前記仮想操作面の対応付けられた位置に表示させ、前記操作者の一部が前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段側にあるときは該標示の変化を停止させて判定される操作を示す画像表示ステップと、
前記動作が操作であると判定されると所定の信号を出力する信号出力ステップと
を備えたことを特徴とする操作判定方法。 - 画像認識装置に、操作者の画像を認識して操作内容を判定する操作判定方法を実行させるプログラムであって、該操作判定方法は、
前記操作者が所定の空間上の仮想操作面を把握するよう設けられた、該操作者に知覚可能および前記三次元撮像手段により読取り可能な、所定の撮像手段の撮像範囲内に予め配置された操作面形成基準、および該所定の撮像手段の撮像範囲内の操作者の少なくとも一部の像を読取って立体画像を生成する三次元撮像ステップと、
前記三次元撮像ステップにおいて読取られた操作面形成基準によって前記仮想操作面を形成し、当該形成された仮想操作面に対する、前記三次元撮像手段で読取られた操作者の動作が、前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係に基づいて前記操作者の一部が前記仮想操作面よりも前記三次元撮像手段側にあるとき該動作が操作であると判定する操作判定ステップと、
前記操作判定ステップにおいて認識される、前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段の反対側における前記操作者の一部と前記仮想操作面との位置関係から当該距離を算出して該距離に応じ変化する標示を前記仮想操作面の対応付けられた位置に表示させ、前記操作者の一部が前記仮想操作面に対し前記三次元撮像手段側にあるときは該標示の変化を停止させて判定される操作を示す画像表示ステップと、
前記動作が操作であると判定されると所定の信号を出力する信号出力ステップと
を備えたことを特徴とするプログラム。
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