JP6390260B2 - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、一つの実施形態による画像処理装置1の機能ブロック図である。画像処理装置1は、撮像部2、記憶部4、表示部8、ならびに処理部9を有する。処理部9は、取得部3、認識部5、算出部6ならびに制御部7を有する。
(数1)
TX変化量101=TX101−TX100
TY変化量101=TY101−TY100
(数2)
HX変化量N=(HXN−TXN)−(HXN−1−TXN−1)
HY変化量N=(HYN−TYN)−(HYN−1−TYN−1)
(数3)
手指の移動方向N=arctan(HX変化量N/HY変化量N)
認識対象物の位置方向N=arctan((TXN−HXN)/(TYN−HYN))
(数4)
方向差=|手指の移動方向N−認識対象物の位置方向N|
制御部7は、認識部5が認識した認識対象物の画像上の外縁の長さに基づいて、付加情報画像の外縁を規定する。制御部7は、例えば、付加情報画像の外縁の長さを、画像上の認識対象物の外縁の長さに一致させれば良い。これにより、ユーザが視認する実世界の認識対象物に付加情報画像を重畳表示させることが出来る。制御部7は、付加情報画像に対する焦点距離と、ユーザの中心視野に基づいて規定される、ユーザの中心窩の垂線(視線と称しても良い)に対する角度の正接に基づいた長さを、付加情報画像の外縁から付加情報画像を内包する方向に延伸させることにより拡張画像の外縁を規定する。図9は、ユーザの中心視野の概念図である。図9には、例えば、付加情報画像が表示される焦点距離(例えば、1.0(m))の平面上に規定される中心視野と、ユーザの眼を構成する中心窩に対する垂線が示されている。なお、当該垂線をユーザの視線方向と見做しても良い。一般的に、中心視野の範囲は、当該垂線に対する角度が5〜10°であるとされている為、付加情報画像に対する焦点距離に応じて規定される半径の円として取扱うことが出来る。中心窩に対する垂線に対する角度をa°(例えば、a=5°)とし、付加情報画像の焦点距離をLs(例えば、Ls=1.0(m))とした場合、付加情報画像を表示する平面上における中心視野の半径Csは次式で表現することが出来る。
(数5)
Cs=tan(a°)×Ls
上述の(数5)において、Csを2倍した値が中心視野となる為、制御部7は、Csを2倍した値を、付加情報画像の外縁から付加情報画像を内包する方向に延伸させることにより拡張画像の外縁を規定することが出来る。なお、制御部7は、Csを2倍した値よりも大きい値を付加情報画像の外縁から付加情報画像を内包する方向に延伸させることにより拡張画像の外縁を規定しても良い。
制御部7は、ユーザの中心窩から実世界の認識対象物までの距離Loを取得する。なお、距離Loは、例えば、実世界における認識対象物の大きさを、予め記憶部4に記憶させておき、第1画像上の認識対象物の大きさと、撮像部2の撮像の焦点距離を用いることで算出することが出来る。また、撮像部2を複数個用いる場合は、所謂ステレオ法を用いて距離Loを算出することが出来る。また、当該距離Loは、実世界の認識対象物に対する焦点距離と見做すことが出来る。ここで、実世界の認識対象物の上面を正方形の平面と仮定し、当該平面の1辺の長さをPoとする場合、実世界の認識対象物に重畳表示させる付加情報画像の1辺の長さPsは、次式の通り表現することが出来る。
(数6)
Ps=Po×Ls/Lo
なお、上述の(数6)において、Poは例えば記憶部4に予め記憶されているものとする。また、Lsは、付加情報画像に対する焦点距離である。
(数7)
ph=(Ps/2)×rh/(2×tan(dh)×Ls)
pv=(Ps/2)×rv/(2×tan(dv)×Ls)
制御部7は、上述の(数7)に基づいて、ユーザが視認する実世界の認識対象物に対する付加情報画像を表示させる平面の座標値を規定することが出来る。なお、中心視野を、付加情報画像を表示させる平面の座標値で表現すると、次式で表現される座標(Cx、Cy)で表現される円となる。
(数8)
Cx=(Cs×rh/(2×tan(dh)×Ls))×cosθ+xo
Cy=(Cs×rv/(2×tan(dv)×Ls))×sinθ+yo
なお、上述の(数8)において、xoとyoは、付加情報画像を表示する平面上の原点(中心座標)であり、θは0〜2πである。なお、Csは上述の(数5)に基づいて、規定することが出来る。
(数9)
Y1(Y2)=(0.298912×R+0.586611×G+0.114478×B)
(数10)
ST=α×SOT
SL=α×SOL
SB=α×SOB
SR=α×SOR
(数11)
LT=ST+SB=95
LL=SR+SL=20
なお、上述の(数11)において、単位は画素となる。制御部7は、距離LLが最小距離となる為、距離LLの条件を満たす領域位置を、付加情報画像と拡張画像の表示位置として制御する。制御部7は、表示位置を制御した付加情報画像を表示部8へ出力する。
実施例1においては、画像処理装置1は、ユーザの動作部位を1箇所として画像処理を実施するが、実施例2においては、複数の動作部位を対象とした画像処理について説明する。実施例2においては、例えば、図10や図11(c)に例示した右手指の移動方向に応じた位置に付加情報画像と拡張画像を表示した後に、認識対象物に対するユーザの作業に応じて、左手指が撮像部2の撮像する画像に含まれる場合を想定する。
図13は、一つの実施形態による画像処理装置1として機能するコンピュータのハードウェア構成図である。図13に示す通り、画像処理装置1は、コンピュータ100、およびコンピュータ100に接続する入出力装置(周辺機器)を含んで構成される。
(付記1)
実世界の認識対象物を含む第1画像を取得する取得部と、
前記第1画像から前記認識対象物を認識する認識部と、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁に内接して形成され、かつ、前記第2画像に対する前記ユーザの中心視野の全体を覆う第3画像
の表示を制御する制御部と、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示する表示部
を備えることを特徴とする画像処理装置。
(付記2)
前記制御部は、前記第2画像に対するユーザの焦点距離と、前記ユーザの中心視野に基づいて規定される、前記ユーザの中心窩の垂線に対する角度に基づいて、前記第3画像の外縁を制御することを特徴とする付記1記載の画像処理装置。
(付記3)
前記制御部は、前記第3画像の輝度が前記実世界の前記認識対象物の輝度より大きくなる様に、または、テクスチャ特徴量を有さない様に制御することを特徴とする付記1または付記2記載の画像処理装置。
(付記4)
前記制御部は、
前記第1画像における前記認識対象物の外縁の長さに基づいて、前記第2画像の前記外縁を規定し、
前記焦点距離と前記角度の正接に基づいた長さを、前記第2画像の前記外縁から前記第2画像を内包する方向に延伸させることにより前記第3画像の外縁を規定することを特徴とする付記1ないし付記3の何れか一つに記載の画像処理装置。
(付記5)
前記認識部は、前記認識対象物に対応し、予め抽出される第1特徴点を記憶する記憶部にアクセス可能であり、
前記画像から第2特徴点を抽出し、前記第1特徴点と前記第2特徴点を対応付けることによって、前記第1画像に含まれる前記認識対象物を認識することを特徴とする付記1ないし付記4記載の何れか一つに画像処理装置。
(付記6)
前記画像は、前記ユーザの動作部位を更に含み、
前記認識部は、前記第1画像から前記動作部位を更に認識し、
前記画像処理装置は、複数の前記画像から前記動作部位の動きベクトルを算出する算出部を更に備え、
前記制御部は、前記認識対象物の位置と前記動きベクトルに基づいて、前記第2画像と前記第3画像の表示位置を制御することを特徴とする付記1ないし付記4記載の何れか一つに記載の画像処理装置。
(付記7)
前記制御部は、前記動きベクトルが第1閾値未満の場合は、前記第2画像の前記表示位置を、前記認識対象物に重畳する位置に制御することを特徴とする付記6記載の画像処理装置。
(付記8)
前記制御部は、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の前記表示位置を、
前記認識対象物が前記動きベクトルと前記第2画像と前記第3画像に介在する位置、かつ、前記認識対象物の基準位置と前記第2画像の基準位置の距離が最小距離となる位置に制御することを特徴とする付記6記載の画像処理装置。
(付記9)
前記制御部は、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の表示を停止させることを特徴とする付記6記載の画像処理装置。
(付記10)
実世界の認識対象物を含む第1画像を取得し、
前記第1画像から前記認識対象物を認識し、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁に内接して形成され、かつ、前記第2画像に対する前記ユーザの中心視野の全体を覆う第3画像
の表示を制御し、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示すること
を含むことを特徴とする画像処理方法。
(付記11)
前記制御することは、前記第2画像に対するユーザの焦点距離と、前記ユーザの中心視野に基づいて規定される、前記ユーザの中心窩の垂線に対する角度に基づいて、前記第3画像の外縁を制御することを特徴とする付記10記載の画像処理方法。
(付記12)
前記制御することは、前記第3画像の輝度が前記実世界の前記認識対象物の輝度より大きくなる様に、または、テクスチャ特徴量を有さない様に制御することを特徴とする付記10または付記11記載の画像処理方法。
(付記13)
前記制御することは、
前記第1画像における前記認識対象物の外縁の長さに基づいて、前記第2画像の前記外縁を規定し、
前記焦点距離と前記角度の正接に基づいた長さを、前記第2画像の前記外縁から前記第2画像を内包する方向に延伸させることにより前記第3画像の外縁を規定することを特徴とする付記10ないし付記12の何れか一つに記載の画像処理方法。
(付記14)
前記認識することは、前記認識対象物に対応し、予め抽出される第1特徴点を記憶する記憶部にアクセス可能であり、
前記画像から第2特徴点を抽出し、前記第1特徴点と前記第2特徴点を対応付けることによって、前記第1画像に含まれる前記認識対象物を認識することを特徴とする付記10ないし付記13記載の何れか一つに記載の画像処理方法。
(付記15)
前記画像は、前記ユーザの動作部位を更に含み、
前記認識することは、前記第1画像から前記動作部位を更に認識し、
前記画像処理装置は、複数の前記画像から前記動作部位の動きベクトルを算出することを更に含み、
前記制御することは、前記認識対象物の位置と前記動きベクトルに基づいて、前記第2画像と前記第3画像の表示位置を制御することを特徴とする付記10ないし付記13記載の何れか一つに記載の画像処理方法。
(付記16)
前記制御することは、前記動きベクトルが第1閾値未満の場合は、前記第2画像の前記表示位置を、前記認識対象物に重畳する位置に制御することを特徴とする付記15記載の画像処理方法。
(付記17)
前記制御することは、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の前記表示位置を、
前記認識対象物が前記動きベクトルと前記第2画像と前記第3画像に介在する位置、かつ、前記認識対象物の基準位置と前記第2画像の基準位置の距離が最小距離となる位置に制御することを特徴とする付記15記載の画像処理方法。
(付記18)
前記制御することは、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の表示を停止させることを特徴とする付記15記載の画像処理方法。
(付記19)
コンピュータに、
実世界の認識対象物を含む第1画像を取得し、
前記第1画像から前記認識対象物を認識し、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁に内接して形成され、かつ、前記第2画像に対する前記ユーザの中心視野の全体を覆う第3画像
の表示を制御し、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示すること
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
2 撮像部
3 取得部
4 記憶部
5 認識部
6 算出部
7 制御部
8 表示部
9 処理部
Claims (11)
- 実世界の認識対象物を含む第1画像を取得する取得部と、
前記第1画像から前記認識対象物を認識する認識部と、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁よりも外側に形成されて前記外縁と接する境界を有し、かつ、前記第2画像に対するユーザの中心視野を覆う第3画像
の表示を制御する制御部と、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示する表示部
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記制御部は、前記第2画像に対する前記ユーザの焦点距離と、前記ユーザの中心視野に基づいて規定される、前記ユーザの中心窩の垂線に対する角度に基づいて、前記第3画像の外縁を制御することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記制御部は、前記第3画像の輝度が前記実世界の前記認識対象物の輝度より大きくなる様に、または、テクスチャ特徴量を有さない様に制御することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理装置。
- 前記制御部は、
前記第1画像における前記認識対象物の外縁の長さに基づいて、前記第2画像の前記外縁を規定し、
前記焦点距離と前記角度の正接に基づいた長さを、前記第2画像の前記外縁から前記第2画像を内包する方向に延伸させることにより前記第3画像の外縁を規定することを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記認識部は、前記認識対象物に対応し、予め抽出される第1特徴点を記憶する記憶部にアクセス可能であり、
前記第1画像から第2特徴点を抽出し、前記第1特徴点と前記第2特徴点を対応付けることによって、前記第1画像に含まれる前記認識対象物を認識することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか一項に画像処理装置。 - 前記第1画像は、前記ユーザの動作部位を更に含み、
前記認識部は、前記第1画像から前記動作部位を更に認識し、
前記画像処理装置は、複数の前記第1画像から前記動作部位の動きベクトルを算出する算出部を更に備え、
前記制御部は、前記認識対象物の位置と前記動きベクトルに基づいて、前記第2画像と前記第3画像の表示位置を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記制御部は、前記動きベクトルが第1閾値未満の場合は、前記第2画像の前記表示位置を、前記認識対象物に重畳する位置に制御することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 前記制御部は、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の前記表示位置を、
前記認識対象物が前記動きベクトルと前記第2画像と前記第3画像に介在する位置、かつ、前記認識対象物の基準位置と前記第2画像の基準位置の距離が最小距離となる位置に制御することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。 - 前記制御部は、前記動きベクトルが前記第1閾値以上の場合は、前記第2画像と前記第3画像の表示を停止させることを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 実世界の認識対象物を含む第1画像を取得し、
前記第1画像から前記認識対象物を認識し、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁よりも外側に形成されて前記外縁と接する境界を有し、かつ、前記第2画像に対するユーザの中心視野を覆う第3画像
の表示を制御し、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示すること
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータに、
実世界の認識対象物を含む第1画像を取得し、
前記第1画像から前記認識対象物を認識し、
前記第1画像における前記認識対象物に対応する情報を含む第2画像と、
前記第2画像の外縁よりも外側に形成されて前記外縁と接する境界を有し、かつ、前記第2画像に対するユーザの中心視野を覆う第3画像
の表示を制御し、
前記実世界の前記認識対象物を前記ユーザが光の透過により直接視認する状態で、前記第2画像と前記第3画像を前記光の反射により前記実世界の前記認識対象物の位置に対応させて前記ユーザに対して表示すること
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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