JP6062621B2 - 物理モデルに基づくジェスチャ認識 - Google Patents
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Description
しかし、統計解析は通常、例えば、ビデオゴルフゲームと対話するコントローラを使用する場合、ゴルフクラブを振るときの動作などの単一種類の動作に特化していることが、1つの欠点である。
この機器は、シミュレートした物理系と、物理系の監視によって決まる状態遷移を有する状態機械とを含む。各状態は、認識したジェスチャに対応させてもよく、認識したジェスチャに基づいて触覚効果を生成してもよい。
機器50は、ユーザーと、機器50において実行するソフトウェアアプリケーションとを相互作用させることが可能なユーザインタフェース(UI)60を含む。さらに、機器50は、手55を使って機器50を操作するなどの意味のある方法で、ユーザーと機器50及びUI60が相互作用することが可能なジェスチャ認識システム(図示せず)を含み、以下に、さらに詳細を開示する。
システム10は、図1のモバイル機器50の一部であり、ジェスチャ認識機能を提供する。システム10の機能は、単一のシステムとして示しているが、分散システムとして実装することもできる。システム10は、情報を通信するためのバス12または他の通信機構と、バス12に接続され、情報を処理するためのプロセッサ22とを含む。プロセッサ22は、あらゆる種類の一般目的用または特定目的用のプロセッサであってよい。さらに、システム10は、情報と、プロセッサ22によって実行される命令とを保存するメモリ14を含む。メモリ14は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、磁気ディスクもしくは光ディスクなどの静的記憶装置または他のあらゆる種類のコンピュータ可読媒体のあらゆる組み合わせから成ることができる。
この例では、ジェスチャ認識システム10は、UI60に画像で示す壁面スイッチなどの「スイッチ」が上/オンまたは下/オフであるかを判定するために、ジェスチャを認識する。本実施例では、シミュレートした物理的実体は、チューブまたはコンテナ106に入ったボール102である。ボール102は、ボール102がスライド上にあるかのように、矢印104で示す上下運動に制限される。ボール102は、常に、軸x(x)と速度(v)、即ち(x,v)に関する位置によって特徴付けられる。
力が加わっていない場合、ボール102は、線105で示すコンテナ106の中心に留まっている。ポテンシャル関数U(x)の空間導関数によって表されるように、一定のバックグラウンド力がボール102に加わる。図4に示すポテンシャルでは、コンテナ106の中心に正味ゼロのバックグラウンド力がある。シミュレートした物理系では、下向き方向に加わる力によって、ポテンシャルU(x)の勾配に従い、ボール102がコンテナ106の底部に摺動する。同じように、力が上向き方向に加わると、ボール102はコンテナ106の上部に摺動する。加わる力は、ポテンシャル関数U(x)の導関数d/dxとして特徴付けることができ、これは、各xで実体102に加わる力であり、xは実体の空間位置である。この力は、図4の例のように線形であってよく、周期多様体(例えば、xが角度の場合)、あらゆる他の関数U(x)、または、パラメータ化された群の関数U(x,p)(式中、pはパラメータ)であってもよい。バックグラウンド力の特定は、アルゴリズムが捕らえるジェスチャの種類を判定するのに有用である。
図3及び4の例に関しては、加速度計がY軸(軸110)方向の加速度を測定するのは、これがUI60に示すスイッチをオンまたはオフに軽打するジェスチャに関係している方向であるからである。加速度は、「ay」で示す。
本実施例では、図6の有限状態機械600の機能及び図8のフローチャートは、メモリまたは他のコンピュータ可読媒体もしくは有形媒体に保存され、プロセッサによって実行されるソフトウェアによって実施される。
他の実施形態では、機能は、ハードウェア(例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブルゲートアレイ(PGA)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などの使用による)またはハードウェアとソフトウェアのあらゆる組み合わせによって実行することができる。
get sensor data()
convert sensors to forces()
apply forces to object()
time step physics()
if(collision),play haptic effect
observe physical state()
上記の擬似コードは、センサ28からセンサデータを得て、シミュレートした物理的実体102の力または衝撃にセンサデータをマッピングし、数値積分器を使用して、力または衝撃をシミュレートし(time step physics)、実体の位置と速度軌道を算出する。力によって、実体102がコンテナ106の端部に衝突する場合、本実施例では、衝突を知らせる振動などの触覚効果を生成する。以下に、上記の擬似コードの機能の実装例をいくつか示す。
本実施例では、加速度値ayは、一連の増分閾値に対して値を比較することによって、速度衝撃にマッピングされる。特定の閾値を超えていて、次に高い閾値未満の加速度であれば、シミュレートした物理的実体102の衝撃(速度の不連続変化)を生成することになる。
本実施例では、力は、ニュートンの運動の法則を使用して力の和に加算される。
本実施例では、シミュレートした物理的実体の位置及び速度を算出するために、前進オイラー法、ルンゲクッタ法または後退微分公式(BDF(登録商標))などの標準の数値積分法が使用される。
実体の衝突は、シミュレーションコンテナ106の及ぶ範囲に対する位置を監視することによって算出される。実体のx値が、シミュレートしたコンテナの端部からシミュレートした円の半径未満である場合は、実体は境界に衝突したと考えられる。この衝突により、実体がシミュレートしたコンテナの物理的限界を超えて運動しないように、必要に応じてさらに力または衝撃が生成される。いくつかの実施形態では、境界との衝突または対象とする他の位置または速度に応じて、モバイル機器が内部に実体を含む印象をユーザーに与える触覚フィードバックを誘発してもよい。
最後に、各状態は実体に加わる力である関数U(x)を変更してもよく、あるいは、他の変化を物理系に導入してもよい。例えば、装置の傾斜角を用いてパラメータ化された群の関数U(x)から関数を選択することが可能である。得られる結果は、複雑な統計解析に依存せず、アプリケーションに特異的に適合しないジェスチャ認識のための一般的なフレームワークである。
55 手
60 ユーザインタフェース
102 ボール
104 矢印
105 線
106 コンテナ
110 軸
600 有限状態機械
Claims (16)
- コンピュータで可読な媒体であって、その中に命令が保存されていて、その命令は、プロセッサによって実行されると、そのプロセッサにモバイル機器においてジェスチャ認識を実行させる命令である構成において、
ジェスチャ認識が、
シミュレートした物理的実体を作製し、
モバイル機器において、感知したジェスチャに応じてセンサデータを受信し、そのセンサデータには、力または衝撃を含み、
その力または衝撃を、シミュレートした物理的実体に加え、
加えた力または衝撃に応じて、シミュレートした物理的実体の状態を監視し、ここで、監視された状態は、前記シミュレートした物理的実体に対応する物理的実体に加えられた力や衝撃への物理的な反応のシミュレーションに基づいており、
シミュレートした物理的実体の監視状態に少なくとも基づいた入力を、アプリケーションに供する、ここで、前記アプリケーションへの前記入力は、前記感知したジェスチャの決定を含んでおり、前記決定は、前記感知したジェスチャに対応する動きの種類を含んでおり、前記監視状態および前記アプリケーションに基づいた前記決定は、前記入力に応答して、触覚効果を生成する、
ことを特徴とするコンピュータ可読媒体。 - アプリケーションへの入力が、ユーザインタフェースとの対話を含む
請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。 - ユーザインタフェースが、シミュレートした物理的実体に実質的に類似する画像を表示する
請求項2に記載のコンピュータ可読媒体。 - ユーザインタフェースが、対話に応じて変更される画像を表示し、その画像が、押ボタン、スライダまたはスクロールリストの少なくとも1つを含む
請求項2に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記ジェスチャが、スイッチがオンであるかオフであるかを決定する
請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。 - 触覚効果が、シミュレートした物理的実体の監視状態のフィードバックを含む
請求項5に記載のコンピュータ可読媒体。 - 触覚効果が、シミュレートした物理的実体の物理状態のフィードバックを含む
請求項5に記載のコンピュータ可読媒体。 - 触覚効果が、モバイル機器において、アクチュエータによって生成される振動を含む
請求項5に記載のコンピュータ可読媒体。 - シミュレートした物理的実体が、コンテナ内のボールであり、1次元運動に拘束される
請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。 - 力または衝撃が、加速度計によって感知される
請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。 - コンピュータに実装され、モバイル機器においてジェスチャ認識を実行する方法であって、
シミュレートした物理的実体を作製し、
モバイル機器において、感知したジェスチャに応じてセンサデータを受信し、そのセンサデータには、力または衝撃を含み、
その力または衝撃を、シミュレートした物理的実体に加え、
加えた力または衝撃に応じて、シミュレートした物理的実体の状態を監視し、ここで、監視された状態は、前記シミュレートした物理的実体に対応する物理的実体に加えられた力や衝撃への物理的な反応のシミュレーションに基づいており、
シミュレートした物理的実体の監視状態に少なくとも基づいた入力を、アプリケーションに供する、ここで、前記アプリケーションへの前記入力は、前記感知したジェスチャの決定を含んでおり、前記決定は、前記感知したジェスチャに対応する動きの種類を含んでおり、前記監視状態および前記アプリケーションに基づいた前記決定は、前記入力に応答して、触覚効果を生成する、
ことを特徴とするコンピュータ実装方法。 - 前記ジェスチャが、スイッチがオンであるかオフであるかを決定する
請求項11に記載のコンピュータ実装方法。 - シミュレートした物理的実体が、コンテナ内のボールであり、1次元運動に拘束される
請求項11に記載のコンピュータ実装方法。 - プロセッサと、プロセッサに接続されるメモリと、プロセッサに接続されジェスチャを感知するセンサとを備えたシステムであって、
メモリが、命令を含み、その命令がプロセッサによって実行されると、
シミュレートした物理的実体を作製し、
ジェスチャに応じてセンサから力を受信し、
その力を、シミュレートした物理的実体に加え、
加えた力に応じて、シミュレートした物理的実体の状態を監視し、ここで、監視された状態は、前記シミュレートした物理的実体に対応する物理的実体に加えられた力や衝撃への物理的な反応のシミュレーションに基づいており、
シミュレートした物理的実体の監視状態に少なくとも基づいた入力を、アプリケーションに供する、ここで、前記アプリケーションへの前記入力は、前記感知したジェスチャの決定を含んでおり、前記決定は、前記感知したジェスチャに対応する動きの種類を含んでおり、前記監視状態および前記アプリケーションに基づいた前記決定は、前記入力に応答して、触覚効果を生成する、
ことを特徴とするシステム。 - 前記ジェスチャが、スイッチがオンであるかオフであるかを決定する
請求項14に記載のシステム。 - シミュレートした物理的実体が、コンテナ内のボールであり、1次元運動に拘束される
請求項14に記載のシステム。
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