JP4962467B2 - Input device and input method - Google Patents

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Description

本発明は、ユーザが機器に対して命令等を入力するための入力装置および入力方法に関し、より特定的には、ユーザがディスプレイ等に表示された情報に基づいて手等の身体部分を用いて、命令等を入力することのできる入力装置および入力方法に関する。   The present invention relates to an input device and an input method for a user to input a command or the like to a device, and more specifically, using a body part such as a hand based on information displayed on a display or the like by a user. The present invention relates to an input device and an input method capable of inputting commands and the like.

近年の情報機器端末の多機能化に伴って、ユーザがより使い易いユーザインターフェイスが求められている。使い易いユーザインターフェイスの一例として、タッチパネルディスプレイがある。タッチパネルディスプレイは、ディスプレイに表示されるGUI(Graphical User Interface)パーツを押す操作をすることによって、ユーザが命令等を情報機器端末等に入力する装置である。このことから、タッチパネルディスプレイは、初心者でも直感的に操作できるインターフェイスと言える。   With the recent increase in functionality of information equipment terminals, user interfaces that are easier for users to use are required. An example of an easy-to-use user interface is a touch panel display. The touch panel display is a device in which a user inputs a command or the like to an information device terminal or the like by pressing a GUI (Graphical User Interface) part displayed on the display. From this, it can be said that the touch panel display is an interface that even a beginner can operate intuitively.

しかし、タッチパネルディスプレイにおいては、タッチを検知するデバイス(以下、操作部という)と表示部とが一体であるので、当該タッチパネルディスプレイがユーザの手元にないと操作できないという課題があった。   However, in a touch panel display, since a device for detecting a touch (hereinafter referred to as an operation unit) and a display unit are integrated, there is a problem that the touch panel display cannot be operated unless the user has it.

この課題を解決するために、特許文献1の技術は、操作部と表示部とを分離し、操作部に置かれた操作者の手を検知し、コンピュータグラフィック(以下、CGという)の手形状モデル(以下、単に、手モデルという)を、表示部に表示されるGUIに重畳して表示する。このことによって、ユーザは、表示部から離れている場合でも、タッチパネルディスプレイの直感的な操作感を維持した操作を行うことができる。
特開2006−72854号公報
In order to solve this problem, the technique of Patent Document 1 separates an operation unit and a display unit, detects an operator's hand placed on the operation unit, and forms a computer graphic (hereinafter referred to as CG) hand shape. A model (hereinafter simply referred to as a hand model) is displayed superimposed on a GUI displayed on the display unit. Thus, even when the user is away from the display unit, the user can perform an operation while maintaining an intuitive operational feeling of the touch panel display.
JP 2006-72854 A

しかしながら、上記した従来の技術は、操作者であるユーザの指の曲りを算出できないので、ユーザが指を曲げて操作を行った場合には、ユーザの手形状と大幅に異なる形状の
手モデルを表示部に表示する。この結果として、操作中にユーザが違和感を感じるという問題があった。
However, since the above-described conventional technology cannot calculate the bending of the finger of the user who is an operator, when the user performs an operation by bending his / her finger, a hand model having a shape significantly different from the shape of the user's hand is used. Display on the display. As a result, there is a problem that the user feels uncomfortable during the operation.

本発明の第1の局面は、操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力装置であって、操作面と手との複数の接触領域を検知する接触領域検知部と、手の指を伸ばした初期状態からの接触領域の移動量を算出する移動量算出部と、初期状態からの接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出部と、各指先位置の指曲げによる移動量に基づいてCGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出部と、初期状態からの接触領域の移動量と各指先位置の指曲げによる移動量とに基づいて、CGモデルの平行移動量を算出する平行移動量算出部と、CGモデルの平行移動量および各指関節の曲り角度に基づいて、CGモデルの位置および変形形状を決定するモデル形状決定部と、機器に対するコマンドを割り当てたGUIパーツを保持するGUIパーツ保持部と、モデル形状決定部で形状が決定されたCGモデルとGUIパーツ保持部に保持されたGUIパーツとを重畳した画像を作成して表示部に表示させる重畳画像作成部と、GUIパーツとCGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定部と、衝突判定部によって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを機器に送信するコマンド送信部とを備える。   A first aspect of the present invention is an input device that operates a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit, and detects a plurality of contact areas between the operation surface and a hand. An area detection unit, a movement amount calculation unit for calculating the movement amount of the contact area from the initial state where the finger of the hand is extended, and movement of each fingertip position by finger bending based on a change in the area of the contact area from the initial state A finger bending movement amount calculating unit for calculating the amount, a finger bending angle calculating unit for calculating a bending angle of each finger joint of the CG model based on a moving amount by finger bending of each fingertip position, and a contact region from an initial state Based on the amount of movement and the amount of movement by finger bending of each fingertip position, based on the amount of translation of the CG model, the amount of translation of the CG model, and the bending angle of each finger joint, Model that determines the position and deformation shape of the CG model An image obtained by superimposing a shape determining unit, a GUI part holding unit that holds a GUI part to which a command for a device is assigned, a CG model whose shape is determined by the model shape determining unit, and a GUI part held in the GUI part holding unit Is generated and displayed on the display unit, a collision determination unit that determines a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model, and when the collision is determined by the collision determination unit, the collision is determined. A command transmission unit that transmits a command assigned to the GUI part to the device.

本発明の第2の局面は、操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力装置であって、操作面と手との複数の接触領域を検知する接触領域検知部と、初期状態からの接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出部と、各指先位置の指曲げによる移動量に基づいてCGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出部と、CGモデルの各指関節の曲り角度に基づいて、CGモデルの変形形状を決定し、当該形状が決定されたCGモデルの各指先位置が複数の接触領域に合うように移動させる位置を決定するモデル形状決定部と、機器に対するコマンドを割り当てたGUIパーツを保持するGUIパーツ保持部と、モデル形状決定部で形状が決定されたCGモデルとGUIパーツ保持部に保持されたGUIパーツとを重畳した画像を作成して表示部に表示させる重畳画像作成部と、GUIパーツとCGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定部と、衝突判定部によって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを機器に送信するコマンド送信部とを備える。   A second aspect of the present invention is an input device that operates a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit, and detects a plurality of contact areas between the operation surface and the hand. Based on the area detection unit, the finger bending movement amount calculation unit that calculates the movement amount of each fingertip position by finger bending based on the change in the area of the contact area from the initial state, and the movement amount of each fingertip position by finger bending The deformed shape of the CG model is determined based on the bending angle of each finger joint of the CG model and the bending angle calculation unit that calculates the bending angle of each finger joint of the CG model. The shape is determined by a model shape determining unit that determines a position to move each fingertip position to fit a plurality of contact areas, a GUI part holding unit that holds a GUI part to which a command for the device is assigned, and a model shape determining unit. CG model A superimposed image creating unit that creates an image in which a GUI part and a GUI part held in the GUI part holding unit are superimposed and displayed on the display unit, a collision determination unit that determines a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model, When a collision is determined by the collision determination unit, a command transmission unit that transmits a command assigned to the GUI part determined to have the collision to the device is provided.

本発明の第3の局面は、操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力方法に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の入力方法は、操作面と手との複数の接触領域を検知する接触領域検知ステップと、手の指を伸ばした初期状態からの接触領域の移動量を算出する移動量算出ステップと、初期状態からの接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出ステップと、各指先位置の指曲げによる移動量に基づいてCGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出ステップと、初期状態からの接触領域の移動量と各指先位置の指曲げによる移動量とに基づいて、CGモデルの平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、CGモデルの平行移動量および各指関節の曲り角度に基づいて、CGモデルの位置および変形形状を決定するモデル形状決定ステップと、モデル形状決定ステップで形状が決定された前記CGモデルと、機器に対するコマンドを割り当てた予め保持されているGUIパーツとを重畳した画像を作成して表示部に表示させる重畳画像作成ステップと、GUIパーツとCGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定ステップと、衝突判定ステップによって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを前記機器に送信するコマンド送信ステップとを備える。   The third aspect of the present invention is directed to an input method for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit. In order to achieve the above object, the input method of the present invention includes a contact region detection step for detecting a plurality of contact regions between the operation surface and the hand, and movement of the contact region from the initial state where the finger of the hand is extended. A movement amount calculating step for calculating the amount, a finger bending movement amount calculating step for calculating a movement amount by finger bending of each fingertip position based on a change in the area of the contact area from the initial state, and by finger bending of each fingertip position Based on the finger bending angle calculating step for calculating the bending angle of each finger joint of the CG model based on the moving amount, the moving amount of the contact area from the initial state, and the moving amount by finger bending of each fingertip position, the CG model A parallel movement amount calculating step for calculating the parallel movement amount of the CG model, and a model shape determination step for determining the position and deformation shape of the CG model based on the parallel movement amount of the CG model and the bending angle of each finger joint. A superimposed image creating step of creating an image by superimposing the CG model whose shape has been determined in the model shape determining step and a GUI part held in advance, to which a command for the device is assigned, and displaying the superimposed image on a display unit; A collision determination step for determining a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model, and a command transmission for transmitting a command assigned to the GUI part for which the collision is determined to the device when the collision is determined by the collision determination step. Steps.

本発明の第4の局面は、操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力方法に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の入力方法は、操作面と手との複数の接触領域を検知する接触領域検知ステップと、初期状態からの接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出ステップと、各指先位置の指曲げによる移動量に基づいてCGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出ステップと、CGモデルの各指関節の曲り角度に基づいて、CGモデルの変形形状を決定し、当該形状が決定されたCGモデルの各指先位置が複数の接触領域に合うように移動させる位置を決定するモデル形状決定ステップと、モデル形状決定ステップで形状が決定されたCGモデルと、機器に対するコマンドを割り当てた予め保持されているGUIパーツとを重畳した画像を作成して表示部に表示させる重畳画像作成ステップと、GUIパーツとCGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定ステップと、衝突判定ステップによって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを機器に送信するコマンド送信ステップとを備える
これら本発明の第1〜4の局面の入力装置、入力方法によれば、操作者の手の動きをCGモデルに反映させることができ、更に、操作者の各指の動きまでもCGモデルに反映させることができる。
The fourth aspect of the present invention is directed to an input method for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit. And in order to achieve the said objective, the input method of this invention is based on the contact area detection step which detects the some contact area of an operation surface and a hand, and each change of the area of the contact area from an initial state. A finger bending movement amount calculating step for calculating a movement amount by finger bending of the fingertip position; a finger bending angle calculating step for calculating a bending angle of each finger joint of the CG model based on the movement amount by finger bending of each fingertip position; A model that determines a deformed shape of the CG model based on a bending angle of each finger joint of the CG model, and determines a position to be moved so that each fingertip position of the CG model for which the shape is determined fits a plurality of contact areas. Creates an image in which the shape determination step, the CG model whose shape has been determined in the model shape determination step, and the GUI parts that are stored in advance and assigned commands to the device are superimposed A superimposed image creation step to be displayed on the display unit, a collision determination step for determining a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model, and when the collision is determined by the collision determination step, the GUI part for which the collision is determined is displayed. According to the input device and the input method of the first to fourth aspects of the present invention, the movement of the operator's hand can be reflected in the CG model. Furthermore, the movement of each finger of the operator can be reflected in the CG model.

本発明の入力装置および入力方法によれば、ユーザが指を曲げて操作した場合であっても、ユーザの手形状を手モデルに忠実に反映できる。この結果として、本発明の入力装置および入力方法によれば、ユーザは、違和感を感じることなく操作を行うことができる。   According to the input device and the input method of the present invention, even when the user operates by bending a finger, the user's hand shape can be accurately reflected in the hand model. As a result, according to the input device and the input method of the present invention, the user can perform an operation without feeling uncomfortable.

図1は、本発明の実施形態に係る入力装置100の動作の概要を説明するための図である。以下では、図1を用いて、入力装置100の動作について簡単に説明する。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the operation of the input device 100 according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation of the input device 100 will be briefly described with reference to FIG.

図1に示す通り、入力装置100は、接触領域検知部1と演算部2とを備える。接触領域検知部1は、当該接触領域検知部1の操作面上に置いたユーザ(以下、操作者という)の手が接触した領域を検出し、検出した接触領域の情報(以下、単に、接触領域情報という)を演算部2に出力する。接触領域検知部1は、例えば、多点で接触を検知するタッチパッドである。なお、接触領域検知部1は、複数点の接触を検知できればよく、光学式、静電容量方式、感圧方式、抵抗膜方式等を用いる一般的なデバイスでよい。   As shown in FIG. 1, the input device 100 includes a contact area detection unit 1 and a calculation unit 2. The contact area detection unit 1 detects an area touched by a user (hereinafter referred to as an operator) placed on the operation surface of the contact area detection unit 1 and detects information on the detected contact area (hereinafter simply referred to as contact). (Referred to as region information) is output to the calculation unit 2. The contact area detection unit 1 is, for example, a touch pad that detects contact at multiple points. The contact area detection unit 1 may be a general device that uses an optical method, a capacitance method, a pressure-sensitive method, a resistance film method, or the like as long as it can detect contact at a plurality of points.

演算部2は、接触領域検知部1が検知した接触領域情報を用いて表示データを作成して表示部3に出力する。具体的には、演算部2は、接触領域情報を用いてCGの手モデルを作成し、当該手モデルをGUIに重畳した表示データを作成して表示部3に出力する。また、演算部2は、作成した手モデルとGUIパーツとの位置関係を用いて操作者が意図するコマンドを決定し、決定したコマンドを情報端末機器等である操作対象機器4に出力する。なお、演算部2は、一般的なパーソナルコンピュータ(以下、PCという)でもよいし、専用のグラフィックIC等を組み込んだ汎用性のない専用機でもよい。また、演算部2は、接触領域検知部1から入力される信号を受信するインターフェイスと、CPU、ROM、RAMと、各モジュール間を結ぶバスと、計算結果を映像として出力するインターフェイスとを含む。   The calculation unit 2 creates display data using the contact area information detected by the contact area detection unit 1 and outputs the display data to the display unit 3. Specifically, the calculation unit 2 creates a CG hand model using the contact area information, creates display data in which the hand model is superimposed on the GUI, and outputs the display data to the display unit 3. Further, the calculation unit 2 determines a command intended by the operator using the positional relationship between the created hand model and the GUI part, and outputs the determined command to the operation target device 4 such as an information terminal device. Note that the arithmetic unit 2 may be a general personal computer (hereinafter referred to as a PC), or may be a general-purpose dedicated machine incorporating a dedicated graphic IC or the like. The calculation unit 2 includes an interface that receives a signal input from the contact area detection unit 1, a CPU, a ROM, and a RAM, a bus that connects the modules, and an interface that outputs a calculation result as an image.

表示部3は、演算部2から入力された表示データを用いて表示を行う。表示部3は、例えば、液晶ディスプレイやCRT等のディスプレイである。操作対象機器4は、演算部2から入力されたコマンドを実行する。   The display unit 3 performs display using the display data input from the calculation unit 2. The display unit 3 is a display such as a liquid crystal display or a CRT, for example. The operation target device 4 executes the command input from the calculation unit 2.

以上の構成によって、操作者は、表示部3に表示されたGUIパーツ上に重畳された手モデルを目視しながら、接触領域検知部1の操作面上の手を動かして手モデルを操作することによって、操作対象機器4を操作することができる。   With the above configuration, the operator operates the hand model by moving the hand on the operation surface of the contact area detection unit 1 while visually observing the hand model superimposed on the GUI part displayed on the display unit 3. Thus, the operation target device 4 can be operated.

以下では、入力装置100の構成および動作について詳しく説明する。図2は、入力装置100の構成例を示す図である。図2に示すように、入力装置100は、接触領域検知部1と演算部2とを備える。演算部2は、移動量算出部12と、指曲げ移動量算出部13と、指曲り角度算出部14と、平行移動量算出部15と、モデル保持部16と、モデル形状決定部17と、GUIパーツ保持部18と、重畳画像作成部19と、衝突判定部20と、コマンド送信部21とを含む。   Hereinafter, the configuration and operation of the input device 100 will be described in detail. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the input device 100. As illustrated in FIG. 2, the input device 100 includes a contact area detection unit 1 and a calculation unit 2. The calculation unit 2 includes a movement amount calculation unit 12, a finger bending movement amount calculation unit 13, a finger bending angle calculation unit 14, a parallel movement amount calculation unit 15, a model holding unit 16, a model shape determination unit 17, A GUI parts holding unit 18, a superimposed image creation unit 19, a collision determination unit 20, and a command transmission unit 21 are included.

図3は、入力装置100の動作を説明するためのフローチャートである。操作者等によってスタートスイッチがオンにされると、入力装置100は動作を開始する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the input device 100. When the start switch is turned on by an operator or the like, the input device 100 starts operating.

まず、ステップS101において、接触領域検知部1は、当該接触領域検知部1の操作面上に操作者の手が置かれているか否かを判定する。操作者の手が置かれていない場合、接触領域検知部1は、処理待ち状態となり、操作者の手が置かれると、ステップS102に移る。なお、ステップS101における判定は、接触が検知されたか否かによって行うことができる。   First, in step S <b> 101, the contact area detection unit 1 determines whether or not the operator's hand is placed on the operation surface of the contact area detection unit 1. When the operator's hand is not placed, the contact area detection unit 1 enters a process waiting state, and when the operator's hand is placed, the process proceeds to step S102. Note that the determination in step S101 can be made based on whether or not contact is detected.

次に、ステップS102において、接触領域検知部1は、操作者の手が当該接触領域検知部1に接触している領域を点群(以下、接触点群という)として検知し、検知した接触点群のデータを移動量算出部12に出力する。移動量算出部12は、入力された接触点群のデータを用いて、操作者の4つの指先の位置を示す点(以下、指先位置点という)と接触面積を取得する。なお、4つの指先位置点と接触面積を取得する方法は、後に詳細に説明する。   Next, in step S102, the contact area detection unit 1 detects an area where the operator's hand is in contact with the contact area detection unit 1 as a point group (hereinafter referred to as a contact point group), and detects the detected contact point. The group data is output to the movement amount calculation unit 12. The movement amount calculation unit 12 acquires a point indicating the position of the operator's four fingertips (hereinafter referred to as a fingertip position point) and a contact area using the input contact point group data. The method for acquiring the four fingertip position points and the contact area will be described in detail later.

次に、ステップS103において、移動量算出部12は、4つの指先位置点を取得するまで待機し、取得するとステップS104に移る。   Next, in step S103, the movement amount calculation unit 12 waits until four fingertip position points are acquired, and when acquired, the process proceeds to step S104.

ステップS104において、移動量算出部12は、操作者が手を開いた状態(指を伸ばした状態)の指先位置点である初期位置点と基準接触面積が取得済みか否かを判定する。初期位置点と基準接触面積が取得済みの場合は、ステップS106に移る。初期位置点と基準接触面積が取得済みでない場合は、ステップS105に移る。ここで、初期位置点と基準接触面積が取得済みか否かの判定は、入力装置100が今回起動した後に初期位置点と基準接触面積を取得したか否かを判定するものである。   In step S <b> 104, the movement amount calculation unit 12 determines whether or not the initial position point that is the fingertip position point and the reference contact area in a state where the operator has opened his hand (a state where the finger is extended) have been acquired. If the initial position point and the reference contact area have been acquired, the process proceeds to step S106. If the initial position point and the reference contact area have not been acquired, the process proceeds to step S105. Here, the determination of whether or not the initial position point and the reference contact area have been acquired is to determine whether or not the initial position point and the reference contact area have been acquired after the input device 100 has been activated this time.

ステップS105において、移動量算出部12は、操作者に接触領域検知部1に置いた手を開くように促すメッセージを通知して初期位置点と基準接触面積を取得する。このメッセージは、例えば、表示部3に表示されて操作者に通知される。その後、移動量算出部12は、取得した初期位置点を用いて操作者が手を開いた状態の手モデル(以下、初期手モデルという)を作成する。ステップS105で取得された初期位置点、基準接触面積および初期手モデルのデータは、モデル保持部16に保存される。その後、ステップS102に戻る。つまり、入力装置100は、起動後最初に操作者が手を接触領域検知部1に置いた時点で、初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを取得する。初期位置点、基準接触面積および初期手モデルの取得方法は、後に詳細に説明する。   In step S <b> 105, the movement amount calculation unit 12 notifies a message prompting the operator to open the hand placed on the contact area detection unit 1 and acquires the initial position point and the reference contact area. This message is displayed on the display unit 3 and notified to the operator, for example. Thereafter, the movement amount calculation unit 12 creates a hand model (hereinafter referred to as an initial hand model) in which the operator has opened his / her hand using the acquired initial position point. The initial position point, the reference contact area, and the initial hand model data acquired in step S105 are stored in the model holding unit 16. Thereafter, the process returns to step S102. That is, the input device 100 acquires the initial position point, the reference contact area, and the initial hand model when the operator places the hand on the contact area detection unit 1 for the first time after activation. The method for acquiring the initial position point, the reference contact area, and the initial hand model will be described in detail later.

なお、操作者が交代した場合や、操作者の左右の手が入れ替わった場合には、既に取得済みの初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを破棄し、ステップS105の動作を再度行うことで初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを更新してもよい。また、初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを起動毎に取得せず、操作者の指示に応答してステップS105の動作を行うことによって、初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを新たに取得してもよい。また、ステップS101において接触領域検知部1が所定期間手の接触を検知しない場合には、既に取得済みの初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを破棄し、ステップS105の動作を再度行って新たな初期位置点、基準接触面積および初期手モデルを取得してもよい。   When the operator changes or when the left and right hands of the operator are switched, the already acquired initial position point, reference contact area, and initial hand model are discarded, and the operation of step S105 is performed again. The initial position point, the reference contact area, and the initial hand model may be updated. In addition, the initial position point, the reference contact area, and the initial hand model are not acquired every time the activation is performed, and the operation of step S105 is performed in response to an instruction from the operator, thereby obtaining the initial position point, the reference contact area, and the initial hand model. You may acquire newly. If the contact area detector 1 does not detect a hand contact for a predetermined period in step S101, the already acquired initial position point, reference contact area, and initial hand model are discarded, and the operation in step S105 is performed again. A new initial position point, reference contact area, and initial hand model may be acquired.

ステップS106において、移動量算出部12は、指先位置点の初期位置点からの移動量と、現在の接触面積の基準接触面積からの変化量とをそれぞれ取得する。このステップS106の処理については、後に詳細に説明する。   In step S106, the movement amount calculation unit 12 acquires the movement amount of the fingertip position point from the initial position point and the change amount of the current contact area from the reference contact area, respectively. The processing in step S106 will be described in detail later.

次に、ステップS107において、指曲げ移動量算出部13は、ステップS106で取得した接触面積の変化量を用いて、指曲げによる各指先位置点の移動量を算出する。そして、指曲り角度算出部14は、算出された指曲げによる各指先位置点の移動量を用いて、手モデルの各指関節の曲り角度を算出する。このステップS107の処理については、後に詳細に説明する。   Next, in step S107, the finger bending movement amount calculation unit 13 calculates the movement amount of each fingertip position point by finger bending using the contact area change amount acquired in step S106. Then, the finger bending angle calculation unit 14 calculates the bending angle of each finger joint of the hand model using the calculated movement amount of each fingertip position point due to finger bending. The processing in step S107 will be described in detail later.

次に、ステップS108において、平行移動量算出部15は、ステップS106で取得した指先位置点の初期位置点からの移動量と、ステップS107で取得した指曲げによる各指先位置点の移動量とに基づいて、手モデルの平行移動量を決定する。この平行移動量を決定する方法については、後に詳細に説明する。   Next, in step S108, the parallel movement amount calculation unit 15 determines the movement amount from the initial position point of the fingertip position point acquired in step S106 and the movement amount of each fingertip position point by finger bending acquired in step S107. Based on this, the amount of translation of the hand model is determined. A method for determining the parallel movement amount will be described later in detail.

次に、ステップS109において、モデル形状決定部17は、ステップS107およびS108で決定された手モデルの各指関節の曲り角度、平行移動量を用いて、モデル保持部16に保持された手モデルを読出して変形を反映させる。ここで、モデル保持部16に初期手モデルが保持されている場合には、当該初期手モデルを読出して変形を反映させる。   Next, in step S109, the model shape determining unit 17 uses the bending angle and the parallel movement amount of each finger joint of the hand model determined in steps S107 and S108 to determine the hand model held in the model holding unit 16. Read to reflect the deformation. Here, when the initial hand model is held in the model holding unit 16, the initial hand model is read to reflect the deformation.

なお、モデル保持部16に保持される手モデルは、一般的な骨格(以下、ボーン構造という)を持つCG(Computer Graphics)モデルであることが好ましい。モデル保持部16が保持する手モデルの一例を図4に示す。図4に示す手モデルは、複数のポリゴンとボーン構造を示すラインとから構成される。また、手モデルをモデル保持部16に保持するファイル形式は、一般的な形式でよい。一例として、ポリゴンの頂点座標を格納したファイル形式が挙げられる。また、手モデルは、併せてテクスチャ情報も保持し、手モデルの現実感を増幅させてもよい。   The hand model held by the model holding unit 16 is preferably a CG (Computer Graphics) model having a general skeleton (hereinafter referred to as a bone structure). An example of a hand model held by the model holding unit 16 is shown in FIG. The hand model shown in FIG. 4 includes a plurality of polygons and lines indicating bone structures. The file format for holding the hand model in the model holding unit 16 may be a general format. As an example, there is a file format that stores the vertex coordinates of a polygon. The hand model may also hold texture information and amplify the realism of the hand model.

次に、ステップS110において、重畳画像作成部19は、GUIパーツ保持部18が予め保持しているGUIパーツを読み出し、読出したGUIパーツを配置した操作画像を作成する。ここで、GUIパーツとは、表示部3に表示される制御命令を割り当てたボタン等である。なお、GUIパーツおよびその配置方法は、一般的なものでよい。その後、重畳画像作成部19は、ステップS109で変形を反映された手モデルと、GUIパーツが配置された操作画像とを重畳して重畳画像を作成し、当該重畳画像を表示部3に表示する。   Next, in step S110, the superimposed image creating unit 19 reads the GUI parts previously held by the GUI parts holding unit 18 and creates an operation image in which the read GUI parts are arranged. Here, the GUI part is a button or the like to which a control command displayed on the display unit 3 is assigned. The GUI parts and the arrangement method thereof may be general. Thereafter, the superimposed image creating unit 19 creates a superimposed image by superimposing the hand model reflected in the deformation in step S109 and the operation image on which the GUI parts are arranged, and displays the superimposed image on the display unit 3. .

次に、ステップS111において、衝突判定部20は、GUIパーツと手モデルの指先位置点との衝突の有無を判定する。この衝突判定の詳細は、後述する。衝突がないと判定されている場合は、ステップS101〜S111の処理が繰り返されて、操作者の手の動きに応じて重畳画像内の手モデルが変形する。衝突が有ると判定されると、衝突判定部20は、衝突が有ったGUIパーツに割当てられたコマンドをコマンド送信部21に通知し、ステップS112に移る。   Next, in step S111, the collision determination unit 20 determines whether or not there is a collision between the GUI part and the fingertip position point of the hand model. Details of the collision determination will be described later. If it is determined that there is no collision, the processes in steps S101 to S111 are repeated, and the hand model in the superimposed image is deformed according to the movement of the operator's hand. If it is determined that there is a collision, the collision determination unit 20 notifies the command transmission unit 21 of the command assigned to the GUI part with the collision, and the process proceeds to step S112.

ステップS112において、コマンド送信部21は、通知されたコマンドを操作対象機器4に送信し、ステップS101に戻る。操作対象機器4は、送信されたコマンドを受信して実行する。以上の処理が繰り返されることによって、入力装置100は、コマンドの送信を繰り返して操作対象機器4を操作する。なお、操作者等によってスタートスイッチがオフにされると処理は終了する。   In step S112, the command transmission unit 21 transmits the notified command to the operation target device 4, and the process returns to step S101. The operation target device 4 receives and executes the transmitted command. By repeating the above processing, the input device 100 operates the operation target device 4 by repeatedly transmitting a command. Note that the processing ends when the start switch is turned off by an operator or the like.

以上に説明した動作によって、操作者は、表示部3に表示された重畳画像を目視しながら手を動かすことによって、重畳画像内の手モデルを操作できる。そして、操作者は、手モデルを操作して指先の位置をGUIパーツに重ね合わせることによって、操作対象機器4を操作できることとなる。   By the operation described above, the operator can operate the hand model in the superimposed image by moving his / her hand while viewing the superimposed image displayed on the display unit 3. Then, the operator can operate the operation target device 4 by operating the hand model and superimposing the position of the fingertip on the GUI part.

以下では、図3を用いて説明した各ステップについて、詳細に説明する。   Below, each step demonstrated using FIG. 3 is demonstrated in detail.

図5は、図3のステップS101およびS102における接触領域検知部1の動作について説明するための図である。図5(a)は、接触領域検知部1の操作面に操作者の手が置かれた状態の一例を示す。図5(b)は、接触領域検知部1が検知した接触点群を黒丸群で表した図である。図5に示すように、接触領域検知部1は、図3のステップS101およびS102において、接触点(接触点群)を検知することによって、手の接触領域を検知する。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the contact area detector 1 in steps S101 and S102 of FIG. FIG. 5A shows an example of a state where the operator's hand is placed on the operation surface of the contact area detection unit 1. FIG. 5B is a diagram showing the contact point group detected by the contact area detection unit 1 as a black circle group. As shown in FIG. 5, the contact area detection unit 1 detects a contact area of the hand by detecting a contact point (contact point group) in steps S <b> 101 and S <b> 102 of FIG. 3.

図6は、図3のステップS102を詳細に説明するためのフローチャートである。図7は、図3のステップS102で取得される指先位置点の算出方法について説明するための図ある。以下、図6および図7を用いて、図3のステップS102の処理を詳細に説明する。   FIG. 6 is a flowchart for explaining step S102 of FIG. 3 in detail. FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation method of the fingertip position point acquired in step S102 of FIG. Hereinafter, the process of step S102 of FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS.

まず、S102−1において、移動量算出部12は、接触領域検知部1から図5(b)を用いて説明した接触点群を示すデータを取得する。   First, in S102-1, the movement amount calculation unit 12 acquires data indicating the contact point group described with reference to FIG.

次に、ステップS102−2において、移動量算出部12は、接触点の位置関係に基づいて、図7の楕円で示す複数の領域を算出する。S102−2において複数の領域を算出する方法は、一般的な方法でよい。例えば、接触点の近傍に他の接触点が存在する場合はこれらの接触点を同一の領域とみなすことによって、複数の領域に区分する方法がある。   Next, in step S102-2, the movement amount calculation unit 12 calculates a plurality of regions indicated by ellipses in FIG. 7 based on the positional relationship between the contact points. A general method may be used as a method of calculating a plurality of regions in S102-2. For example, when there are other contact points in the vicinity of the contact point, there is a method of dividing these contact points into a plurality of regions by regarding them as the same region.

次に、ステップS102−3において、移動量算出部12は、ステップS102−2で算出した各領域に対して、楕円フィッティング処理を行う。ステップS102−3において、移動量算出部12は、図7(a)の楕円Aで示すように指の接触点群を楕円で囲む。その後、移動量算出部12は、例えば、楕円Aの中心を指先位置点とする(図7(b)を参照)。なお、指先位置点は、他の方法を用い、また、他の位置に決定してもよい。   Next, in step S102-3, the movement amount calculation unit 12 performs an ellipse fitting process on each region calculated in step S102-2. In step S102-3, the movement amount calculation unit 12 encloses the contact point group of the finger with an ellipse as indicated by an ellipse A in FIG. Thereafter, the movement amount calculation unit 12 sets, for example, the center of the ellipse A as the fingertip position point (see FIG. 7B). It should be noted that the fingertip position point may be determined by using another method or another position.

指先位置点を決定した後、各指先位置点について接触面積を求める。接触面積は、各指先が操作面に接触している面積で、例えば、上記の様に指先位置点を楕円フィッティングで求めた場合には楕円の面積を計算することで求めることができる。また、各領域内にある接触点の数を接触面積とすることもできる。   After determining the fingertip position points, the contact area is obtained for each fingertip position point. The contact area is an area where each fingertip is in contact with the operation surface. For example, when the fingertip position point is obtained by ellipse fitting as described above, it can be obtained by calculating the area of the ellipse. Further, the number of contact points in each region can be used as the contact area.

次に、ステップS102−4において、移動量算出部12は、ステップS102−3で取得した指先位置点の位置と接触面積をRAM(図2には図示せず)に保存する。図8は、図6のステップS102−3で取得された指先位置点の位置の一例を示す図である。図8において、黒丸は指先位置点801、点線の楕円802は接触面積の領域を示している。   Next, in step S102-4, the movement amount calculation unit 12 stores the position of the fingertip position point and the contact area acquired in step S102-3 in a RAM (not shown in FIG. 2). FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the position of the fingertip position point acquired in step S102-3 in FIG. In FIG. 8, a black circle indicates a fingertip position point 801, and a dotted ellipse 802 indicates a contact area region.

図9は、図3のステップS105の処理を詳しく説明するためのフローチャートである。まず、ステップS105−1において、移動量算出部12は、操作者に接触領域検知部1の操作面上の手を開くように促すメッセージを通知して4つの初期位置点および基準接触面積を取得する。この基準接触面積は、操作者の手が開いている状態の接触面積であり、このとき接触領域検知部1の操作面に指の腹が接触している。そのため接触面積は最大となる。この接触面積が最大となるものを基準接触面積としてRAM(図2には図示せず)に保存する。ただし、予め設定した閾値以上の面積を検知した場合は、ノイズ、もしくは誤入力とし、基準接触面積を取得しなおす。後述する様に、操作者が指を曲げていくと、接触部分は指の腹から爪先の方に移っていくため、接触面積は徐々に小さくなっていく。   FIG. 9 is a flowchart for explaining in detail the processing in step S105 in FIG. First, in step S105-1, the movement amount calculation unit 12 notifies the operator to open a hand on the operation surface of the contact area detection unit 1, and obtains four initial position points and a reference contact area. To do. The reference contact area is a contact area in a state where the operator's hand is open, and at this time, the finger pad is in contact with the operation surface of the contact area detection unit 1. Therefore, the contact area is maximized. The one having the maximum contact area is stored in the RAM (not shown in FIG. 2) as a reference contact area. However, if an area that is equal to or greater than a preset threshold value is detected, noise or an erroneous input is assumed and the reference contact area is acquired again. As will be described later, when the operator bends the finger, the contact portion moves from the belly of the finger toward the toe, and the contact area gradually decreases.

次に、ステップS105−2において、移動量算出部12は、ステップS105−1で取得した初期位置点(指先位置点)と、モデル保持部16が当初から保持しているひな形であるひな形手モデルの対応する指先位置点とが重なるように、当該ひな形手モデルを変形して初期手モデルを作成する。ここで、4つの初期位置点は、それぞれ小指、薬指、中指、人差し指に対応する。操作者の操作が左手に限定される場合には、左手のひな形手モデルを使用して、左から小指、薬指、中指、人差し指の順番に初期位置点とが重なるように、当該ひな形手モデルを変形して初期手モデルを作成する。   Next, in step S105-2, the movement amount calculation unit 12 uses the initial position point (fingertip position point) acquired in step S105-1 and the model that is the model that the model holding unit 16 holds from the beginning. The initial model is created by deforming the model hand model so that the corresponding fingertip position point of the hand model overlaps. Here, the four initial position points correspond to the little finger, ring finger, middle finger, and index finger, respectively. If the operator's operation is limited to the left hand, use the left hand model hand model so that the initial position point overlaps with the little finger, ring finger, middle finger, and index finger in that order from the left. Deform the model to create an initial hand model.

ここで、初期手モデルを作成する際には、接触領域検知部1に対して操作者がどの方向から手を進入させたかを知る必要がある。逆方向から手を進入させた場合には、同じ4つの初期位置点であっても、初期手モデルが反対向きに作成されてしまう。そのため、接触領域検知部1に対して操作者がどの方向から手を進入させるかは、予め分っているものとする。   Here, when creating the initial hand model, it is necessary to know from which direction the operator has entered the hand with respect to the contact area detection unit 1. When the hand is entered from the opposite direction, the initial hand model is created in the opposite direction even if the same four initial position points are used. Therefore, it is assumed in advance which direction the operator enters the hand with respect to the contact area detection unit 1.

図10は接触領域検知部1の車への設置位置の例を示している。図10(a)は車両のセンターコンソールに取り付けられた場合の一例を示す図である。図10(b)は、接触領域検知部1が車両のドアの操作部に取り付けられた場合の一例を示す図である。図10(c)は、接触領域検知部1が車両のハンドルに取り付けられた場合の一例を示す図である。図10(a)に示すような車両の位置に、接触領域検知部1を取り付けることで、ドライバである操作者は接触領域検知部1に対して左手を矢印1001の方向に進入させることは予め分る。また、図10(b)に示すような車両の位置に、接触領域検知部1を取り付けることで、ドライバである操作者は接触領域検知部1に対して右手を矢印1002の方向に進入させることは予め分る。図10(c)の場合には、ドライバである操作者は接触領域検知部1に対して手を矢印1003の方向に進入させることは予め分る。ただ、この場合には、操作者が右手で操作するか左手で操作するかは分らないため、事前に操作者の好みで右手もしくは左手で操作するかの情報を入力できる様にしておけばよい。   FIG. 10 shows an example of the position where the contact area detector 1 is installed in the vehicle. FIG. 10A is a diagram showing an example when the vehicle is attached to the center console of the vehicle. FIG.10 (b) is a figure which shows an example at the time of the contact area detection part 1 being attached to the operation part of the door of a vehicle. FIG.10 (c) is a figure which shows an example at the time of the contact area detection part 1 being attached to the steering wheel of a vehicle. By attaching the contact area detection unit 1 to the position of the vehicle as shown in FIG. 10A, an operator as a driver may advance the left hand in the direction of the arrow 1001 with respect to the contact area detection unit 1 in advance. I understand. Further, by attaching the contact area detection unit 1 to the position of the vehicle as shown in FIG. 10B, the operator as a driver causes the right hand to enter the direction of the arrow 1002 with respect to the contact area detection unit 1. Is known in advance. In the case of FIG. 10C, it is known in advance that the operator who is a driver causes his / her hand to enter the contact area detection unit 1 in the direction of the arrow 1003. However, in this case, since the operator does not know whether to operate with the right hand or the left hand, it is only necessary to be able to input information on whether to operate with the right hand or the left hand according to the operator's preference in advance. .

また、操作者が右手もしくは左手で操作する場合には、通常は小指は他の指と比較して小さく、操作面との接触面積も小さいため、ステップS102で取得した接触面積が最も小さい領域を小指と判断し、他の領域との位置関係から右手か左手かを特定することもできる。すなわち、小指と特定された領域が他の3つの領域より、最も左側に存在すれば左手と判断し、左手のひな形手モデルを変形する。逆に、小指と特定された領域が他の3つの領域より、最も右側に存在すれば右手と判断し、右手のひな形手モデルを変形する。   Further, when the operator operates with the right hand or the left hand, the little finger is usually smaller than the other fingers and the contact area with the operation surface is also small, so the region with the smallest contact area acquired in step S102 is selected. It can be determined as a little finger, and the right hand or the left hand can be specified from the positional relationship with other regions. That is, if the region specified as the little finger is located on the leftmost side from the other three regions, it is determined as the left hand, and the left hand template hand model is deformed. Conversely, if the region identified as the little finger is located on the rightmost side from the other three regions, it is determined as the right hand, and the model hand model of the right hand is deformed.

図9に戻り、その後、移動量算出部12は、作成した初期手モデルを、表示部3に表示する。この処理によって、移動量算出部12は、操作者の手の大きさを反映した初期手モデルを作成し、表示部3に表示できる。   Returning to FIG. 9, thereafter, the movement amount calculation unit 12 displays the created initial hand model on the display unit 3. By this processing, the movement amount calculation unit 12 can create an initial hand model reflecting the size of the operator's hand and display it on the display unit 3.

次に、ステップS105−3において、移動量算出部12は、ステップS105−1で取得した初期位置点の位置、基準接触面積と、ステップS105−2で作成した初期手モデルとをモデル保持部16に保存し、ステップS102に戻る(図3を参照)。   Next, in step S105-3, the movement amount calculation unit 12 uses the model holding unit 16 to store the position of the initial position point, the reference contact area acquired in step S105-1, and the initial hand model created in step S105-2. And return to step S102 (see FIG. 3).

図11は、図3のステップS106の処理を説明するためのフローチャートである。図11において、ステップS106−1において、移動量算出部12は、現在の指先位置点の初期位置点からの移動量を算出する。ここで、各点の移動量を取得するために、移動後の各点と初期位置の各点との対応をとる方法は、一般的な手法でよい。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the process of step S106 of FIG. In FIG. 11, in step S106-1, the movement amount calculation unit 12 calculates the movement amount of the current fingertip position point from the initial position point. Here, in order to acquire the movement amount of each point, a general method may be used as a method of taking correspondence between each point after movement and each point at the initial position.

図12は、操作者が指を曲げたときの各指先位置の接触領域の変化を示しており、図12(a)は初期状態の場合を示しており、図12(b)は操作者が手全体は動かさずに4つの指を曲げた場合を示している。ここで、各指先位置の接触領域を黒の楕円で示している。指を曲げることにより操作面と指との接触位置が、各指の腹の部分から、爪の方に移動するため、接触面積は小さくなる。逆に、指を曲げた状態から伸ばすと、その接触面積は大きくなる。ここで、移動量算出部12が算出する現在の指先位置点の初期位置点からの移動量は、図12(b)の矢印で示ように、対応する指の各座標値から算出することができる。   FIG. 12 shows the change of the contact area at each fingertip position when the operator bends the finger. FIG. 12A shows the case of the initial state, and FIG. This shows a case where four fingers are bent without moving the entire hand. Here, the contact area of each fingertip position is indicated by a black ellipse. By bending the finger, the contact position between the operation surface and the finger moves from the belly portion of each finger toward the nail, so the contact area is reduced. Conversely, when the finger is extended from the bent state, the contact area increases. Here, the movement amount from the initial position point of the current fingertip position point calculated by the movement amount calculation unit 12 can be calculated from each coordinate value of the corresponding finger as shown by the arrow in FIG. it can.

次に、ステップS106−2において、移動量算出部12は、現在の接触面積の基準接触面積からの変化量を算出する。現在の接触面積の基準接触面積からの変化量は、図12に示すように、対応する指の各接触面積から算出することができる。ここで、接触面積は操作者の指の大きさなどにより個人差があるため、接触面積の変化量は、変化率として算出する方が好ましい。   Next, in step S106-2, the movement amount calculation unit 12 calculates a change amount of the current contact area from the reference contact area. The amount of change from the reference contact area of the current contact area can be calculated from each contact area of the corresponding finger as shown in FIG. Here, since the contact area varies depending on the size of the operator's finger or the like, it is preferable to calculate the amount of change in the contact area as the rate of change.

次に、ステップS106−3において、移動量算出部12は、ステップS106−1で取得した指先位置点の移動量と、ステップS106−2で算出した接触面積の変化量をRAM(図2に図示せず)に保存し、ステップS107に進む(図3を参照)。   Next, in step S106-3, the movement amount calculator 12 stores the movement amount of the fingertip position point acquired in step S106-1 and the change amount of the contact area calculated in step S106-2 in the RAM (see FIG. 2). The process proceeds to step S107 (see FIG. 3).

次に、図3のステップS107の処理について詳細に説明する。ステップS107において、指曲げ移動量算出部13は、ステップS106で取得した接触面積の変化量を用いて、手モデルの指曲げによる各指先位置点の移動量を決定する。   Next, the process of step S107 in FIG. 3 will be described in detail. In step S107, the finger bending movement amount calculation unit 13 determines the movement amount of each fingertip position point by bending the finger of the hand model using the contact area change amount acquired in step S106.

図13は、図12に示したのと同様に、操作者が初期状態から指を徐々に曲げた場合の各指先位置の接触面積の変化率の一例を示す図である。図13において、表の下側の図は、各状態での操作面上に置いた指を側面から見た様子を表している。左端の図は初期状態で、前述したように手を開いて操作面上に置いた状態を表している。このときの接触面積は、基準接触面積となり最大である。指を曲げることにより操作面と指との接触位置が、各指の腹の部分から、爪の方に移動するため、接触面積は小さくなる。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the rate of change of the contact area at each fingertip position when the operator gradually bends the finger from the initial state, as illustrated in FIG. 12. In FIG. 13, the lower diagram of the table shows a state where the finger placed on the operation surface in each state is viewed from the side. The figure at the left end shows the initial state in which the hand is opened and placed on the operation surface as described above. The contact area at this time is the maximum as the reference contact area. By bending the finger, the contact position between the operation surface and the finger moves from the belly portion of each finger toward the nail, so the contact area is reduced.

図13の右端の図は、指を曲げて指先に最も近い関節(遠位指節間関節)と、指先位置点を結ぶ直線が操作面に対して垂直な状態(以下、対操作面垂直状態という)を表している。図13の真中の図は、両者の中間状態を表している。ここで、図13の初期状態の指先位置点(初期位置点)をゼロ点とし、対操作面垂直状態の指先位置点への移動量をAとすると、中間状態の指先位置点への移動量はA/2である。   The rightmost diagram in FIG. 13 shows a state in which a straight line connecting a joint (distal interphalangeal joint) closest to the fingertip by bending the finger and a fingertip position point is perpendicular to the operation surface (hereinafter, a state perpendicular to the operation surface) It represents). The middle diagram in FIG. 13 shows an intermediate state between the two. Here, assuming that the fingertip position point (initial position point) in the initial state in FIG. 13 is the zero point and the movement amount to the fingertip position point in the vertical state with respect to the operation surface is A, the movement amount to the fingertip position point in the intermediate state Is A / 2.

図13の表の各数値は、各指について初期状態の基準接触面積を基準にした、各状態での接触面積の変化率を表している。図13に示すように、指先位置点の移動量(初期位置点が0)に対して、接触面積の変化率は線形には変化していない。図13の様な表を用いて、もしくはそれから求めた近似関数を用いることにより、指先位置での接触面積の変化率が分れば、指曲げによる指先位置点の移動量は算出できる。   Each numerical value in the table of FIG. 13 represents the rate of change of the contact area in each state based on the reference contact area in the initial state for each finger. As shown in FIG. 13, the rate of change of the contact area does not change linearly with respect to the amount of movement of the fingertip position point (initial position point is 0). If the rate of change of the contact area at the fingertip position is known by using a table as shown in FIG. 13 or an approximate function obtained therefrom, the amount of movement of the fingertip position point due to finger bending can be calculated.

ここで、各指先位置の接触面積の変化率は、操作者によるばらつきも考えられるため、複数人の実験値から平均値を求め、予め図13の様な表として、もしくは平均値から算出される近似関数として、モデル保持部16に記憶しておくこともできる。   Here, since the change rate of the contact area at each fingertip position is considered to vary depending on the operator, an average value is obtained from experimental values of a plurality of persons, and is calculated in advance as a table as shown in FIG. 13 or from the average value. It can also be stored in the model holding unit 16 as an approximate function.

また、図3のステップS105で初期位置点と基準接触面積を取得する際に、図13に示すように、操作者に指を曲げるように促すメッセージを通知して、初期位置点、基準接触面積と共に、各状態での指先位置点と接触面積を取得してもよい。そのようにすることで、操作者に合わせた各指先位置の接触面積の変化率が取得できるため、ユーザの手形状を手モデルにより忠実に反映できる。   Further, when the initial position point and the reference contact area are acquired in step S105 of FIG. 3, a message prompting the operator to bend the finger is notified as shown in FIG. In addition, the fingertip position point and the contact area in each state may be acquired. By doing so, the change rate of the contact area of each fingertip position according to the operator can be acquired, so that the hand shape of the user can be faithfully reflected in the hand model.

なお、操作面への指の押し付け方により、接触面積は多少変化することが考えられるため、一定時間内の接触面積の変化について所定の閾値を予め設定しておき、接触面積の変化率の絶対値が所定の閾値より大きい場合に接触面積が変化したと判断しても良い。そのため、ある一定の閾値以下の変化率であった場合は、指曲げによる指先位置点の移動量の算出を行わず、面積変化無しとして処理することが考えられる。また、予め設定した時間内の接触面積の変化率の絶対値が、所定の閾値より小さいが接触面積が増加、もしくは減少し続けている場合は、操作者が意図的に指曲げを行っていると判断し、予め設定した時間後に指曲げによる指先位置点の移動量を決定してもよい。   Note that the contact area may change slightly depending on how the finger is pressed against the operation surface. Therefore, a predetermined threshold is set in advance for the change of the contact area within a certain time, and the absolute change rate of the contact area is determined. If the value is larger than a predetermined threshold value, it may be determined that the contact area has changed. For this reason, when the rate of change is equal to or less than a certain threshold value, it is conceivable that the amount of movement of the fingertip position point due to finger bending is not calculated, and processing is performed with no area change. Further, when the absolute value of the rate of change of the contact area within a preset time is smaller than a predetermined threshold but the contact area continues to increase or decrease, the operator intentionally bends the finger. The amount of movement of the fingertip position point by finger bending may be determined after a preset time.

以上の様に求めた各指の指曲げによる指先位置点の移動量を用いて、指曲り角度算出部14は、各指の各関節の曲り角度を決定する。ここで、指先の変位から指関節の曲り角度を求める方法として、ロボット工学分野等で周知であるインバースキネマティクス(以下、IKという)技術がある。IK技術は、複数の可動部を持つアームの先端を目的位置に移動させるために用いられる。そして、アームが複数の可動部を持つ場合、IK技術を用いて目的位置にアームの先端を移動させるためには、可動部の曲り角度には複数の解が存在する。   The finger bending angle calculation unit 14 determines the bending angle of each joint of each finger by using the movement amount of the fingertip position point due to the bending of each finger obtained as described above. Here, there is an inverse kinematics (hereinafter referred to as IK) technique known in the robot engineering field or the like as a method for obtaining the bending angle of the finger joint from the displacement of the fingertip. The IK technique is used to move the tip of an arm having a plurality of movable parts to a target position. When the arm has a plurality of movable parts, there are a plurality of solutions for the bending angle of the movable part in order to move the tip of the arm to the target position using the IK technique.

本発明においても、指には複数の関節があるので、指関節の曲り角度には複数の解が存在する。このため、本発明では、一例として、操作者の掌および指先は操作面上(同一平面上)に存在するという拘束条件と、各指関節の曲り角度は等しいという拘束条件とを用いて、解を一意に求める。   Also in the present invention, since the finger has a plurality of joints, there are a plurality of solutions for the bending angles of the finger joints. For this reason, in the present invention, as an example, using the constraint condition that the palm and fingertip of the operator exist on the operation surface (on the same plane) and the constraint condition that the bending angles of the finger joints are equal, Is uniquely determined.

図14(a)は、一例として、人差し指を曲げた場合の指先位置点の変位を示している。図14(b)は、図14(a)に示す曲げた状態の人差し指1400の手モデルを側面から見た図である。図14から分るように、通常、指を曲げると3つの指関節は同時に曲がるので、各指関節の曲り角度1401〜1403は等しいという拘束条件を用いて手モデルを変形すると、操作者は違和感無く操作を行うことができる。また、この様な拘束条件を用いて手モデルを変形すると、演算量が大幅に低減できるので、操作者の手の動きに瞬時に応答する手モデルの変形が可能である。   FIG. 14A shows the displacement of the fingertip position point when the index finger is bent as an example. FIG. 14B is a side view of the hand model of the index finger 1400 in the bent state shown in FIG. As can be seen from FIG. 14, normally, when the finger is bent, the three finger joints bend at the same time. Therefore, when the hand model is deformed using the constraint that the bending angles 1401 to 1403 of each finger joint are equal, the operator feels uncomfortable. The operation can be performed without. Further, when the hand model is deformed using such a constraint condition, the amount of calculation can be greatly reduced, and therefore the hand model that responds instantaneously to the movement of the operator's hand can be deformed.

なお、指関節の曲り角度を算出するための拘束条件は、これには限定されず、解を一意に求めらる拘束条件であればよい。しかし、上記したように、指関節の曲り角度を算出するための拘束条件は、操作者が違和感を感じない手モデルとなる拘束条件が好ましく、操作者の操作行為が自然に行える手モデルとなる拘束条件が好ましい。また、IK技術において目的位置からアーム可動部の曲り角度を求める方法として、ヤコビ行列を用いて繰り返し計算を行う方法や幾何学的に算出する方法等が知られているが、本発明においてはいずれを用いてもよい。   Note that the constraint condition for calculating the bending angle of the finger joint is not limited to this, and may be a constraint condition for uniquely obtaining a solution. However, as described above, the constraint condition for calculating the bending angle of the finger joint is preferably a constraint condition that is a hand model that does not cause the operator to feel uncomfortable, and is a hand model that allows the operator to act naturally. Restraint conditions are preferred. In addition, as a method for obtaining the bending angle of the arm movable portion from the target position in the IK technique, a method of repeatedly calculating using a Jacobian matrix, a method of calculating geometrically, and the like are known. May be used.

以上に説明した図3のステップS107の処理を行い、指曲げ移動量算出部13は指曲げによる各指先位置点の移動量を算出し、指曲り角度算出部14は各指関節の曲り角度を算出する。そして、指曲げ移動量算出部13および指曲り角度算出部14は、算出した手モデルの各指先位置点の移動量および各指関節の曲り角度をRAM(図2に図示せず)に保存する。   3 described above is performed, the finger bending movement amount calculation unit 13 calculates the movement amount of each fingertip position point by finger bending, and the finger bending angle calculation unit 14 determines the bending angle of each finger joint. calculate. Then, the finger bending movement amount calculation unit 13 and the finger bending angle calculation unit 14 store the calculated movement amount of each fingertip position point of the hand model and the bending angle of each finger joint in a RAM (not shown in FIG. 2). .

次に、図3のステップS108の処理について詳細に説明する。ステップS108において、平行移動量算出部15は、ステップS106で取得した指先位置点の初期位置点からの移動量と、ステップS107で取得した指曲げによる各指先位置点の移動量とに基づいて、手モデルの平行移動量を算出する。操作者が指を曲げずに手全体を動かして操作面上を平行移動させた場合、指先位置点は変化するが、指先位置での接触面積は変化しない。そのため、平行移動量算出部15は、ステップS106で取得した指先位置点の初期位置点からの移動量と、ステップS107で取得した指曲げによる各指先位置点の移動量をRAMから読み出す。そして、読み出した指先位置点の初期位置点からの移動量から、指曲げによる各指先位置点の移動量を引くことで、手モデルの平行移動量を算出し、RAM(図2に図示せず)に保存する。   Next, the process of step S108 in FIG. 3 will be described in detail. In step S108, the parallel movement amount calculation unit 15 calculates the movement amount from the initial position point of the fingertip position point acquired in step S106 and the movement amount of each fingertip position point by finger bending acquired in step S107. Calculate the amount of translation of the hand model. When the operator moves the entire hand without moving the finger and translates it on the operation surface, the fingertip position point changes, but the contact area at the fingertip position does not change. Therefore, the parallel movement amount calculation unit 15 reads the movement amount from the initial position point of the fingertip position point acquired in step S106 and the movement amount of each fingertip position point by finger bending acquired in step S107 from the RAM. The parallel movement amount of the hand model is calculated by subtracting the movement amount of each fingertip position point by finger bending from the movement amount of the read fingertip position point from the initial position point, and RAM (not shown in FIG. 2). ).

次に、図3のステップS109の処理について詳細に説明する。図15は、図3のステップS109の処理を説明するためのフローチャートである。図15のフローチャートの処理によって、ステップS107およびS108で決定された各値を用いて手モデルの変形形状が決定される。以下では、図15を参照して、図3のステップS109処理について詳しく説明する。   Next, the process of step S109 in FIG. 3 will be described in detail. FIG. 15 is a flowchart for explaining the process of step S109 of FIG. By the processing of the flowchart of FIG. 15, the deformed shape of the hand model is determined using each value determined in steps S107 and S108. Hereinafter, with reference to FIG. 15, step S109 in FIG. 3 will be described in detail.

まず、ステップS109−1において、モデル形状決定部17は、ステップS108で決定された手モデルの平行移動量をRAMから読み出して、手モデルの位置を決定する。   First, in step S109-1, the model shape determination unit 17 reads the parallel movement amount of the hand model determined in step S108 from the RAM, and determines the position of the hand model.

次に、ステップS109−2において、モデル形状決定部17は、ステップS107で決定された各指関節の曲り角度をRAMから読み出して、手モデルの変形形状を決定する。その後、ステップS110に移る。   Next, in step S109-2, the model shape determination unit 17 reads the bending angle of each finger joint determined in step S107 from the RAM, and determines the deformed shape of the hand model. Thereafter, the process proceeds to step S110.

図16は、図3のステップS109における手モデルの変形の具体例を示す図である。図16(a)は、初期位置点(操作者が手を開いた状態の指先位置点)を示す。図16(b)は、図16(a)に示す初期位置点を用いて描画された初期手モデルである。図16(c)は、一例として、操作者が人差し指を曲げた場合の指先位置点を示す。図16(d)は、図16(c)に示す指先位置点を用いて変形された手モデルである。図17(a)、(b)はそれぞれ、図16(b)および(d)に示した手モデルを側面から見た図である。図16および図17に示すように、図3のステップS109において、手モデルは、操作者の手の変形に応じてリアルに変形する。   FIG. 16 is a diagram showing a specific example of the deformation of the hand model in step S109 of FIG. FIG. 16A shows an initial position point (a fingertip position point in a state where the operator opens his hand). FIG. 16B is an initial hand model drawn using the initial position points shown in FIG. FIG. 16C shows a fingertip position point when the operator bends the index finger as an example. FIG. 16D is a hand model deformed using the fingertip position points shown in FIG. FIGS. 17A and 17B are views of the hand model shown in FIGS. 16B and 16D as viewed from the side. As shown in FIGS. 16 and 17, in step S109 of FIG. 3, the hand model is deformed realistically according to the deformation of the operator's hand.

図18は、図3のステップS110の処理を説明するための図である。図18に示す通り、ステップS110において、重畳画像作成部19は、GUIパーツ1801を配置した操作画像1800と、変形された手モデル1810とを重畳して、重畳画像1820を作成し、表示部3に表示する。なお、重畳画像1820を作成する際、手モデルと重なるGUIパーツを視認し易くするために、手モデルを半透過等にしてもよい。   FIG. 18 is a diagram for explaining the process of step S110 of FIG. As shown in FIG. 18, in step S110, the superimposed image creating unit 19 creates a superimposed image 1820 by superimposing the operation image 1800 on which the GUI part 1801 is arranged and the deformed hand model 1810, and the display unit 3 To display. Note that when the superimposed image 1820 is created, the hand model may be made semi-transparent or the like in order to make it easy to visually recognize the GUI part that overlaps the hand model.

図19は、図3のステップS111の処理について説明するための図である。衝突判定部20は、重畳画像においてGUIパーツ1901〜1904と手モデル1910の指先位置点とが重なった場合には、当該GUIパーツと手モデル1910の指先位置点とが衝突したと判定する。図19の場合には、衝突判定部20は、矢印1920で示す衝突が判定されたGUIパーツ1902に割当てられたコマンドをコマンド送信部21に通知する。   FIG. 19 is a diagram for explaining the processing in step S111 in FIG. When the GUI parts 1901 to 1904 and the fingertip position point of the hand model 1910 overlap in the superimposed image, the collision determination unit 20 determines that the GUI part and the fingertip position point of the hand model 1910 have collided. In the case of FIG. 19, the collision determination unit 20 notifies the command transmission unit 21 of the command assigned to the GUI part 1902 for which the collision indicated by the arrow 1920 is determined.

その後、ステップS112でコマンドが操作対象装置4に送信される。操作対象装置4は、受信したコマンドを実行する。   Thereafter, the command is transmitted to the operation target device 4 in step S112. The operation target device 4 executes the received command.

以上に説明したように、本発明に係る入力装置100によれば、操作者は、表示部3から離れている場合でも、タッチパネルディスプレイの直感的な操作感を維持した操作を行うことができる。また、本発明に係る入力装置100は、操作者の指の動きを忠実に再現した手モデルを表示部3に表示することができる。この結果として、本発明に係る入力装置100は、操作者に違和感の無い快適な操作感覚を提供することができる。   As described above, according to the input device 100 according to the present invention, even when the operator is away from the display unit 3, the operator can perform an operation while maintaining an intuitive operational feeling of the touch panel display. Further, the input device 100 according to the present invention can display a hand model that faithfully reproduces the movement of the operator's finger on the display unit 3. As a result, the input device 100 according to the present invention can provide the operator with a comfortable operation feeling without a sense of incongruity.

なお、本実施形態の図3のステップS108において、ステップS106で取得した指先位置点の初期位置点からの移動量と、ステップS107で取得した指曲げによる各指先位置点の移動量とに基づいて、手モデルの平行移動量を算出した。この平行移動については、ステップS107における各指関節の曲り角度が算出できれば、手モデルを変形させた形状は決るので、その変形させた手モデルの指先位置点が、現在の操作面上で検出している指先位置点に合うように移動させる方法でも可能である。この場合、移動量算出部12は初期状態からの指先位置点の移動量を算出する必要はなく、モデル形状決定部17は、手モデルの各指関節の曲り角度に基づいて、手モデルの変形形状を決定し、当該形状が決定された手モデルの各指先位置が、現在検出している各指先位置点に合うように、変形させた手モデルを移動させる位置を決定する
また、本実施形態の図3のステップS103においては、4つの指先位置点と接触面積を取得することとしたが、4つに限られることはない。右手か左手かが分っており、接触する指が特定できる場合には(例えば、人差し指で接触)、手の進入方向が分っていれば手モデルの位置を決定できるため、1〜3つの指先位置点と接触面積を取得することにしてもよい。
In step S108 of FIG. 3 of the present embodiment, based on the movement amount of the fingertip position point acquired from step S106 from the initial position point and the movement amount of each fingertip position point by finger bending acquired in step S107. The amount of translation of the hand model was calculated. For this parallel movement, if the bending angle of each finger joint in step S107 can be calculated, the deformed shape of the hand model is determined. Therefore, the fingertip position point of the deformed hand model is detected on the current operation surface. It is also possible to move it so that it matches the fingertip position point. In this case, the movement amount calculation unit 12 does not need to calculate the movement amount of the fingertip position point from the initial state, and the model shape determination unit 17 deforms the hand model based on the bending angle of each finger joint of the hand model. The shape is determined, and the position to move the deformed hand model is determined so that each fingertip position of the hand model for which the shape is determined matches each fingertip position point that is currently detected. In step S103 in FIG. 3, four fingertip position points and contact areas are acquired, but the number is not limited to four. If the right hand or the left hand is known and the finger touching can be identified (for example, touching with the index finger), the position of the hand model can be determined if the hand approach direction is known. The fingertip position point and the contact area may be acquired.

本発明は、入力装置および入力方法等に利用可能であり、特に、操作者の手のCGモデルを操作者の手の動きに併せてよりリアルに変形させたい場合等に有用である。   The present invention can be used for an input device, an input method, and the like, and is particularly useful when a CG model of an operator's hand is more realistically deformed in accordance with the movement of the operator's hand.

本発明の実施形態に係る入力装置100の動作の概要を説明するための図The figure for demonstrating the outline | summary of operation | movement of the input device 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る入力装置100の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the input device 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る入力装置100の動作を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating operation | movement of the input device 100 which concerns on embodiment of this invention. モデル保持部16が保持する手モデルの一例を示す図The figure which shows an example of the hand model which the model holding part 16 hold | maintains 図3のステップS101およびS102における接触領域検知部1の動作について説明するための図で、(a)接触領域検知部1の操作面に操作者の手か置かれた状態の一例を示す図、(b)接触領域検知部1が検知した接触点群を黒丸群で表した図FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the contact area detection unit 1 in steps S101 and S102 of FIG. 3, and FIG. 3A shows an example of a state where an operator's hand is placed on the operation surface of the contact area detection unit 1; (B) The contact point group detected by the contact area detector 1 is represented by a black circle group. 図3のステップS102を詳細に説明するためのフローチャートFlowchart for explaining step S102 in FIG. 3 in detail 図3のステップS102で取得される指先位置点を説明するための図で、(a)接触点群を楕円フィッティング処理した一例を示す図、(b)楕円から指先位置点を決定する一例を示す図FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the fingertip position points acquired in step S102 of FIG. 3, and FIG. 3A shows an example in which a contact point group is subjected to ellipse fitting processing, and FIG. Figure 図6のステップS102−3で取得された指先位置点の位置の一例を示す図The figure which shows an example of the position of the fingertip position point acquired by step S102-3 of FIG. 図3のステップS105の処理を詳しく説明するためのフローチャートFlowchart for explaining in detail the process of step S105 in FIG. 接触領域検知部1の車への設置位置の例を示す図で、(a)車両のセンターコンソールに取り付けられた場合の一例を示す図、(b)車両のドアの操作部に取り付けられた場合の一例を示す図、(c)車両のハンドルに取り付けられた場合の一例を示す図It is a figure which shows the example of the installation position to the vehicle of the contact region detection part 1, (a) A figure which shows an example at the time of being attached to the center console of a vehicle, (b) When it is attached to the operation part of the door of a vehicle The figure which shows an example, (c) The figure which shows an example at the time of attaching to the steering wheel of a vehicle 図3のステップS106の処理を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining the process of step S106 of FIG. 操作者が指を曲げたときの各指先位置の接触領域の変化を示す図で、(a)初期状態を示す図、(b)操作者が手全体は動かさずに4つの指を曲げた状態を示す図It is a figure which shows the change of the contact area | region of each fingertip position when an operator bends a finger | toe, (a) The figure which shows an initial state, (b) The state which the operator bent four fingers, without moving the whole hand Figure showing 操作者が初期状態から指を曲げた場合の各指先位置の接触面積の変化率の一例を示す図The figure which shows an example of the change rate of the contact area of each fingertip position when an operator bends a finger from an initial state. 図3のステップS107において、手モデルの指曲り角度を算出する方法を説明するための図で、(a)人差し指1400を曲げた場合の指先位置点の変位を示す図、(b)曲げた状態の人差し指1400の手モデルを側面から見た図FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating a finger bending angle of a hand model in step S107 of FIG. 3, (a) a diagram showing displacement of a fingertip position point when the index finger 1400 is bent, and (b) a bent state. View of hand model of index finger 1400 from the side 図3のステップS109の処理を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining the process of step S109 of FIG. 図3のステップS109における手モデルの変形の具体例を示す図で、(a)初期位置点を示す図、(b)初期位置点を用いて描画された初期手モデルを示す図、(c)操作者が人差し指を曲げた場合の指先位置点を示す図、(d)人差し指を曲げた時の指先位置点を用いて変形された手モデルを示す図FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a specific example of deformation of the hand model in step S <b> 109 in FIG. 3, (a) a diagram showing an initial position point, (b) a diagram showing an initial hand model drawn using the initial position point, and (c). The figure which shows the fingertip position point when an operator bends the index finger, (d) The figure which shows the hand model deform | transformed using the fingertip position point when the index finger is bent 図16に示した手モデルを側面から見た図で、(a)図16bに示した手モデルを側面から見た図、(b)図16dに示した手モデルを側面から見た図FIG. 17 is a view of the hand model shown in FIG. 16 as viewed from the side, (a) a view of the hand model shown in FIG. 16b as viewed from the side, and (b) a view of the hand model shown in FIG. 図3のステップS110の処理を説明するための図The figure for demonstrating the process of step S110 of FIG. 図3のステップS111の処理について説明するための図The figure for demonstrating the process of step S111 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 接触領域検知部
2 演算部
3 表示部
4 操作対象機器
12 移動量算出部
13 指曲げ移動量算出部
14 指曲り角度算出部
15 平行移動量算出部
16 モデル保持部
17 モデル形状決定部
18 GUIパーツ保持部
19 重畳画像作成部
20 衝突判定部
21 コマンド送信部
100 入力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Contact area | region detection part 2 Calculation part 3 Display part 4 Operation object apparatus 12 Movement amount calculation part 13 Finger bending movement amount calculation part 14 Finger bending angle calculation part 15 Parallel movement amount calculation part 16 Model holding part 17 Model shape determination part 18 GUI Parts holding unit 19 Superposed image creation unit 20 Collision determination unit 21 Command transmission unit 100 Input device

Claims (4)

操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力装置であって、
前記操作面と前記手との複数の接触領域を検知する接触領域検知部と、
前記手の指を伸ばした初期状態からの前記接触領域の移動量を算出する移動量算出部と、
前記初期状態からの前記接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出部と、
前記各指先位置の指曲げによる移動量に基づいて前記CGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出部と、
前記初期状態からの前記接触領域の移動量と前記各指先位置の指曲げによる移動量とに基づいて、前記CGモデルの平行移動量を算出する平行移動量算出部と、
前記CGモデルの平行移動量および各指関節の曲り角度に基づいて、前記CGモデルの位置および変形形状を決定するモデル形状決定部と、
前記機器に対するコマンドを割り当てたGUIパーツを保持するGUIパーツ保持部と、
前記モデル形状決定部で形状が決定された前記CGモデルと前記GUIパーツ保持部に保持されたGUIパーツとを重畳した画像を作成して前記表示部に表示させる重畳画像作成部と、
前記GUIパーツと前記CGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定部と、
前記衝突判定部によって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを前記機器に送信するコマンド送信部とを備える、入力装置。
An input device for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit,
A contact area detector that detects a plurality of contact areas between the operation surface and the hand;
A movement amount calculation unit for calculating a movement amount of the contact area from an initial state in which the finger of the hand is extended;
A finger bending movement amount calculation unit for calculating a movement amount by finger bending of each fingertip position based on a change in the area of the contact region from the initial state;
A finger bending angle calculation unit that calculates a bending angle of each finger joint of the CG model based on a movement amount of the fingertip position by finger bending;
A parallel movement amount calculation unit that calculates a parallel movement amount of the CG model based on a movement amount of the contact area from the initial state and a movement amount of each fingertip position by finger bending;
A model shape determining unit that determines a position and a deformed shape of the CG model based on a parallel movement amount of the CG model and a bending angle of each finger joint;
A GUI parts holding unit for holding GUI parts to which commands for the device are assigned;
A superimposed image creating unit that creates an image in which the CG model whose shape is determined by the model shape determining unit and a GUI part held in the GUI part holding unit are superimposed and displayed on the display unit;
A collision determination unit that determines a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model;
When a collision is determined by the collision determination unit, an input device includes a command transmission unit that transmits a command assigned to the GUI part for which the collision is determined to the device.
操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力装置であって、
前記操作面と前記手との複数の接触領域を検知する接触領域検知部と、
前記初期状態からの前記接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出部と、
前記各指先位置の指曲げによる移動量に基づいて前記CGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出部と、
前記CGモデルの各指関節の曲り角度に基づいて、前記CGモデルの変形形状を決定し、当該形状が決定されたCGモデルの各指先位置が前記複数の接触領域に合うように移動させる位置を決定するモデル形状決定部と、
前記機器に対するコマンドを割り当てたGUIパーツを保持するGUIパーツ保持部と、
前記モデル形状決定部で形状が決定された前記CGモデルと前記GUIパーツ保持部に保持されたGUIパーツとを重畳した画像を作成して前記表示部に表示させる重畳画像作成部と、
前記GUIパーツと前記CGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定部と、
前記衝突判定部によって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを前記機器に送信するコマンド送信部とを備える、入力装置。
An input device for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit,
A contact area detector that detects a plurality of contact areas between the operation surface and the hand;
A finger bending movement amount calculation unit for calculating a movement amount by finger bending of each fingertip position based on a change in the area of the contact region from the initial state;
A finger bending angle calculation unit that calculates a bending angle of each finger joint of the CG model based on a movement amount of the fingertip position by finger bending;
Based on the bending angle of each finger joint of the CG model, a deformed shape of the CG model is determined, and a position to be moved so that each fingertip position of the CG model for which the shape is determined fits the plurality of contact areas. A model shape determining unit to determine;
A GUI parts holding unit for holding GUI parts to which commands for the device are assigned;
A superimposed image creating unit that creates an image in which the CG model whose shape is determined by the model shape determining unit and a GUI part held in the GUI part holding unit are superimposed and displayed on the display unit;
A collision determination unit that determines a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model;
When a collision is determined by the collision determination unit, an input device includes a command transmission unit that transmits a command assigned to the GUI part for which the collision is determined to the device.
操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力方法であって、
前記操作面と前記手との複数の接触領域を検知する接触領域検知ステップと、
前記手の指を伸ばした初期状態からの前記接触領域の移動量を算出する移動量算出ステップと、
前記初期状態からの前記接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出ステップと、
前記各指先位置の指曲げによる移動量に基づいて前記CGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出ステップと、
前記初期状態からの前記接触領域の移動量と前記各指先位置の指曲げによる移動量とに基づいて、前記CGモデルの平行移動量を算出する平行移動量算出ステップと、
前記CGモデルの平行移動量および各指関節の曲り角度に基づいて、前記CGモデルの位置および変形形状を決定するモデル形状決定ステップと、
前記モデル形状決定ステップで形状が決定された前記CGモデルと、前記機器に対するコマンドを割り当てた予め保持されているGUIパーツとを重畳した画像を作成して前記表示部に表示させる重畳画像作成ステップと、
前記GUIパーツと前記CGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定ステップと、
前記衝突判定ステップによって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを前記機器に送信するコマンド送信ステップとを備える、入力方法。
An input method for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit,
A contact area detection step of detecting a plurality of contact areas between the operation surface and the hand;
A movement amount calculating step for calculating a movement amount of the contact area from an initial state in which the finger of the hand is extended;
A finger bending movement amount calculating step of calculating a movement amount by finger bending of each fingertip position based on a change in the area of the contact region from the initial state;
A finger bending angle calculating step of calculating a bending angle of each finger joint of the CG model based on a movement amount by finger bending of each fingertip position;
A parallel movement amount calculating step for calculating a parallel movement amount of the CG model based on a movement amount of the contact area from the initial state and a movement amount of each fingertip position by finger bending;
A model shape determining step for determining a position and a deformed shape of the CG model based on a parallel movement amount of the CG model and a bending angle of each finger joint;
A superimposed image creation step of creating an image in which the CG model whose shape has been determined in the model shape determination step and a GUI part that is held in advance and assigned a command to the device are superimposed and displayed on the display unit; ,
A collision determination step of determining a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model;
When a collision is determined by the collision determination step, a command transmission step of transmitting a command assigned to the GUI part determined to have the collision to the device.
操作面に置かれた手のCGモデルを表示部に表示して機器を操作する入力方法であって、
前記操作面と前記手との複数の接触領域を検知する接触領域検知ステップと、
前記初期状態からの前記接触領域の面積の変化に基づいて各指先位置の指曲げによる移動量を算出する指曲げ移動量算出ステップと、
前記各指先位置の指曲げによる移動量に基づいて前記CGモデルの各指関節の曲り角度を算出する指曲り角度算出ステップと、
前記CGモデルの各指関節の曲り角度に基づいて、前記CGモデルの変形形状を決定し、当該形状が決定されたCGモデルの各指先位置が前記複数の接触領域に合うように移動させる位置を決定するモデル形状決定ステップと、
前記モデル形状決定ステップで形状が決定された前記CGモデルと、前記機器に対するコマンドを割り当てた予め保持されているGUIパーツとを重畳した画像を作成して前記表示部に表示させる重畳画像作成ステップと、
前記GUIパーツと前記CGモデルの指先との衝突を判定する衝突判定ステップと、
前記衝突判定ステップによって衝突が判定されると、当該衝突が判定されたGUIパーツに割当てられたコマンドを前記機器に送信するコマンド送信ステップとを備える、入力方法。
An input method for operating a device by displaying a CG model of a hand placed on an operation surface on a display unit,
A contact area detection step of detecting a plurality of contact areas between the operation surface and the hand;
A finger bending movement amount calculating step of calculating a movement amount by finger bending of each fingertip position based on a change in the area of the contact region from the initial state;
A finger bending angle calculating step of calculating a bending angle of each finger joint of the CG model based on a movement amount by finger bending of each fingertip position;
Based on the bending angle of each finger joint of the CG model, a deformed shape of the CG model is determined, and a position to be moved so that each fingertip position of the CG model for which the shape is determined fits the plurality of contact areas. A model shape determination step to be determined; and
A superimposed image creation step of creating an image in which the CG model whose shape has been determined in the model shape determination step and a GUI part that is held in advance and assigned a command to the device are superimposed and displayed on the display unit; ,
A collision determination step of determining a collision between the GUI part and the fingertip of the CG model;
When a collision is determined by the collision determination step, a command transmission step of transmitting a command assigned to the GUI part determined to have the collision to the device.
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