JPH06301477A

JPH06301477A - ３次元空間に対する指示位置の入力装置

Info

Publication number: JPH06301477A
Application number: JP5113812A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Henmi; 一男辺見; Tetsuji Ono; 哲治小野
Original assignee: Kyoto Densoku KK
Current assignee: Kyoto Densoku KK
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡単な構成でリアルタイム処理が可能で、加
えて３次元空間に対して直接操作しているという臨場感
を得ることができる３次元空間の指示位置を入力する装
置及びこれを用いた脳機能の診断、テスト、訓練若しく
は回復のための装置又は遊戯装置を提供する。【構成】３次元空間に対する指示位置の入力装置１
は、３次元空間２内の位置３を指示する円筒体４、３次
元空間２内を撮像手段５、撮像された画像を記憶する記
憶手段８、記憶手段８に記憶された画像に基づいて、３
次元空間内の円筒体４の位置を、３次元空間に対応する
視平面内の位置に変換するコンピュータ１１、及びコン
ピュータ１１によって変換された円筒体４の位置を、視
平面の表示内の該当箇所にカーソルでもって表示するデ
ィスプレイ装置１３とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元空間に対する指
示位置の入力装置及びこれを用いた脳機能の診断、テス
ト、訓練若しくは回復又は遊戯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、３次元空間の現象をコンピュータ
により処理することが要求されており、３次元空間内の
対象を３次元空間との関連でコンピュータに入力する入
力装置としては、キーボード、マウス、デジタイザ等に
代わって、例えば３次元マウスやデータグローブ等が提
案されている。また視覚情報を用いて非接触で３次元空
間内の対象を入力するコンピュータの入力装置では、２
台もしくはそれ以上のカメラを用いる両眼立体視法又は
光源を制御する光投影法によって３次元空間の対象を認
識するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の３次元
マウスやデータグローブ等の３次元空間内の対象の入力
装置では、構成が複雑であり、装着に時間を要したり、
他の入力装置との併用を考える場合に問題が生じ、ま
た、手の画像からその特徴を割り出して３次元空間の座
標を求めることは、リアルタイム処理を困難とする。

【０００４】一方、視覚情報を用いて非接触で３次元空
間内の対象を入力する場合、両眼立体視法や光投影法の
場合には、精密なキャリブレーションや複雑な処理が必
要となり、扱う視覚情報も増加し、そのためリアルタイ
ムで処理することが困難となる。

【０００５】本発明は、前記諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、簡単な構成でリアル
タイム処理が可能で、加えて３次元空間に対して直接操
作しているという臨場感を得ることができる３次元空間
の指示位置を入力する装置及びこれを用いた脳機能の診
断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、３次元空間内の位置を指示する指示具と、３次元空
間内を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像
された３次元空間内の画像を記憶する記憶手段と、この
記憶手段に記憶された画像に基づいて、３次元空間内の
支持具の位置を、３次元空間に対応する視平面の位置に
変換する変換手段と、この変換手段によって変換された
指示具の位置を、視平面の表示内の該当箇所に表示する
表示手段とを具備する３次元空間に対する指示位置の入
力装置によって達成される。

【０００７】また本発明によれば、３次元空間内の位置
を指示する指示具と、３次元空間内を撮像する撮像手段
と、この撮像手段によって撮像された３次元空間内の画
像を記憶する記憶手段と、指示具によって指示されるべ
き目標体の信号を発生すると共に記憶手段に記憶された
画像に基づいて、指示具によって指示された３次元空間
内の位置を算出する発生、算出手段と、発生、算出手段
によって発生された目標体に基づいて、３次元空間に対
応する視平面の所定位置に目標体を表示する表示手段と
を具備しており、発生、算出手段は、表示手段に表示さ
れた目標体が、３次元空間内で仮想的に指示具によって
指示されたかどうかを、記憶手段に記憶された画像及び
発生した目標体に基づいて判定するようになっている脳
機能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置に
よって前記目的が達成される。

【０００８】本発明においては、指示具としては人の指
に着脱自在な円筒体であってもよく、また人の指に着脱
自在な粘着テープ又は人手により操作自在な棒状体であ
っても、更には円板、球体、長方形体若しくは直方体で
あってもよく、要は識別し得るものであればいずれのも
のであってもよい。また指示具としては一つでもよい
が、これに代えて箸又は５本の指全部に円筒体を装着し
た場合のように、複数個であってもよい。更に撮像手段
をテレビカメラ等で具体化する場合には、指示具自体を
発光体で形成すると、ノイズ等の影響を受けにくくなり
好ましい場合がある。撮像手段は、一つの好ましい例で
は上述のテレビカメラからなる。

【０００９】変換手段又は発生、算出手段は、撮像手段
によって撮像された画像から指示具の画像領域を検出
し、この検出した画像領域からその重心を抽出すると共
にその面積を求めて、指示具によって指示された３次元
空間内の位置において、撮像手段の視軸に直交するＸ−
Ｙ方向の位置を算出すると共に撮像手段の視軸に沿うＺ
方向の位置を算出し、このようにして算出された指示具
の３次元空間内のＸ、Ｙ及びＺ位置を、視平面の位置に
変換するようになっていてもよく、ここで記憶手段に記
憶された画像を二値化処理し、この二値化処理された画
像に基づいて指示具の画像領域を検出すると共に指示具
の画像領域の面積を求めるようになっていてもよい。な
お、このように指示具の画像領域の重心と面積とからＸ
−Ｙ−Ｚ方向の位置を算出する代わりに、例えば指示具
を長方形体のもので具体化した場合、その角部又は辺の
中央位置等と短辺若しくは長辺の長さ又は対角線の長さ
等とから指示具のＸ−Ｙ−Ｚ方向の位置を算出してもよ
く、要は指示具の形態の特徴との関連で適宜の算出方法
を用いて指示具のＸ−Ｙ−Ｚ方向の位置を算出してもよ
い。更に、一つの好ましい例では、変換手段又は発生、
算出手段は二値化処理された画像において一つの注目画
素とこの注目画素の周りの複数画素とが同一の二値化値
である場合に、これら注目画素及びこの注目画素の周り
の複数画素を含む領域を指示具の画像領域として検出す
るようになっている。なお、得られた画像において指示
具であるかどうかを判別するためには、二値化処理で行
う代わり、一定の輝度差があることにより又は面積が一
定であることにより行ってもよいのはもちろんである。

【００１０】脳機能の診断、テスト、訓練若しくは回復
又は遊戯装置において、発生、算出手段は、更に、指示
具によって指示された３次元空間内の位置を、撮像手段
によって撮像された指示具の画像に基づいて３次元空間
に対応する視平面の位置に変換するようになっており、
且つ、変換した指示具の位置を、表示手段の表示内の該
当箇所に表示させるべく、表示手段に連結されていると
よく、また表示手段に表示された目標体を３次元空間内
で仮想的に指示具によって指示したという判定を得た場
合、表示手段に表示された目標体を表示手段の画面から
消失させるようになっていてもよい。

【００１１】なお、本発明における３次元空間として
は、空気中は勿論、水中、真空中等をも含むのである。

【００１２】

【作用】本発明の３次元空間に対する指示位置の入力装
置では、人手等により指示具が操作されて３次元空間内
の位置を指示する。この際、３次元空間内の位置を指示
する指示具が撮像手段によって撮像される。撮像中、変
換手段は、撮像手段によって撮像された指示具の画像に
基づいて、指示具によって指示された３次元空間内の位
置を、３次元空間に対応する視平面の位置に変換する。
表示手段は、変換手段によって変換された指示具の位置
を、視平面の表示内の該当箇所に表示する。

【００１３】次に本発明を、図に示す好ましい具体例に
基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら具
体例に何等限定されないのである。

【００１４】

【具体例】図１から図３において、本具体例の３次元空
間に対する指示位置の入力装置１は、Ｘ、Ｙ及びＺ軸で
規定される３次元空間２内の位置３を指示する指示具と
しての円筒体４と、３次元空間２内を撮像する撮像手段
としての白黒テレビカメラ５と、テレビカメラ５によっ
て撮像された画像を記憶する記憶手段８と、記憶手段８
に記憶された画像に基づいて、３次元空間２内の円筒体
４の位置３を、３次元空間２に対応する視平面９内の位
置１０に変換する変換手段としてのコンピュータ１１
と、コンピュータ１１によって変換された円筒体４の位
置１０を、視平面９の表示１２内の該当箇所１０のまわ
りを丸円マークのカーソル１４でもって表示する表示手
段としてのＣＲＴディスプレイ装置１３（以下ディスプ
レイ装置１３という）とを具備している。

【００１５】本例では、人の指への着脱が容易で装着し
たままキーボードやマウスなどの他の入力装置も操作可
能な円筒体４で指示具が構成されており、本円筒体４は
周囲環境と識別容易とすべく白色に着色されており、指
示操作においては人の指に装着される。

【００１６】テレビカメラ５により撮像される３次元空
間２は、本例では、Ｘ軸、Ｙ軸を床面２６上に、Ｚ軸を
テレビカメラ５の視軸上であって視軸と逆方向に設定し
てなる。テレビカメラ５は一例として床面２６（Ｘ−Ｙ
平面）から高さＨ＝６０ｃｍの位置に固定されている。
なお、図２に示すようにテレビカメラ５では、その視野
は角錘状となるため、テレビカメラ５の近傍では、Ｘ、
Ｙ軸方向の撮像範囲は狭くなり、したがって全方向に対
して均一に指示できるように、撮像範囲、すなわち指示
可能範囲は実線で示す３次元空間２に設定されている。
本例では具体的には、３次元空間２はＸ＝−１１ｃｍ〜
１１ｃｍ、Ｙ＝−９ｃｍ〜９ｃｍ及びＺ＝０ｃｍ〜２０
ｃｍである。また、テレビカメラ５で撮像された円筒体
４のコントラストを強調するため床面２６は黒色に着色
されている。ここでテレビカメラ５で取り込んだ画像上
の円筒体４の像は、指先の傾きにより長方形等の種々の
形状となり、このように円筒体４の像が種々異なると位
置検出が正確に行えなくなる虞があるため、本例では円
筒体４を装着した指先の３次元空間２内への配置は床面
２６に平行な方向とすることが好ましい。

【００１７】本例の記憶手段８は、Ａ／Ｄ（アナログ・
デジタル）変換器３１とデュアルポートＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）３２とからなり、Ａ／Ｄ変換器３１
はテレビカメラ５からの一フィールド分のアナログ画像
を６０ｍｓｅｃ毎にサンプリングして、このサンプリン
グした一フィールド分のアナログ画像を横２５６ドット
×縦２５０ドット、２５６階調（８ビット）のデジタル
信号に変換し、デュアルポートＲＡＭ３２はＡ／Ｄ変換
器３１からのデジタル信号を記憶する。

【００１８】コンピュータ１１は、本例では、パーソナ
ルコンピュータ（ＮＥＣＰＣ９８０１ＲＡ２０ＭＨ
Ｚ）からなり、図４に示すフローチャートに従う予め記
憶されたプログラムによって作動するようになってい
る。

【００１９】なおコンピュータ１１は、図４に示すフロ
ーチャートに従う動作を行う前にまず、テレビカメラ５
より得られた画像からノイズを除去するために、経験的
なしきい値を設定し、しきい値によりデュアルポートＲ
ＡＭ３２から読み出した画像を二値化処理する。この結
果、円筒体４を白色に床面２６を黒色とすることより円
筒体４の画像領域は明点となる。

【００２０】以下コンピュータ１１の動作を図４から図
１２を参照して説明する。ステップ４１で図５に示すよ
うにデュアルポートＲＡＭ３２から読み出されて二値化
処理された画像の画面６の全体から円筒体４の画像領域
を検出する。ここで前述の二値化処理ではノイズを完全
に除去されない場合があるので、２値化後の円筒体４の
画像領域がノイズ画像に比べて十分大きいことを利用し
て、本検出時の注目点とそのまわりの８個の近傍画素が
すべてが明点であるとき円筒体４の画像領域とし、それ
以外はノイズとして処理する。そして図５に示すように
一画面６の水平方向３３に明点を探索し、検出した明点
に対して円筒体４の画像領域であるか、ノイズであるか
どうか調べて、ノイズであれば次点を探索する。なお、
高速化を計るために水平、垂直各方向について例えば５
ドット（画素）ごと探索してもよい。このように本例の
コンピュータ１１は、二値化処理された画像において、
一つの注目画素とこの注目画素の周りの複数画素とが同
一の二値化値である場合に、これら注目画素及びこの注
目画素の周りの複数画素を含む領域を指示具の画像領域
として検出するようになっている。

【００２１】ステップ４２では、ステップ４１で円筒体
４の画像領域が検出されたか否かを判断し、検出されて
いない場合には、ステップ４１の動作を繰り返し、検出
された場合には、ステップ４３で検出した画像領域から
その重心を抽出する。

【００２２】ステップ４３の重心抽出では、図６に示す
ように、検出した円筒体４の画像領域４４において、探
索開始画素４５から右、左方向３４に明点がなくなるま
で探索して右、左方向３４の画素列の中点を求め、この
求めた中点から下、上方向３５に明点がなくなるまで探
索して下、上方向３５の画素列の中点を求め、求めた
下、上方向３５の中点から左下、右上方向３６に明点が
なくなるまで探索して左下、右上方向３６の画素列の中
点を求め、最後に、求めた左下、右上方向３６の中点か
ら右下、左上方向３７に明点がなくなるまで探索して右
下、左上方向３７の画素列の中点４６を求める。この最
後の中点４６を円筒体４の画像領域４４の重心位置と
し、この重心位置を円筒体４のテレビカメラ５の撮像画
面６上でのＸ−Ｙ方向の位置Ｍ（Ｕｍ，Ｖｍ）とする。
なお、探索開始画素４５としては画像領域４４の中から
任意の画素を選択すればよい。

【００２３】次にステップ５１で円筒体４のテレビカメ
ラ５からのＺ軸方向の距離Ｄを求める。距離Ｄはテレビ
カメラ５の撮像画面６上での円筒体４の画像領域４４の
画素数（面積）Ｓの関数として式（１）で表わすこと
ができる。ただし、Ｈは床面２６からテレビカメラ５までの距離で
あり、Ｃは円筒体４が床面２６に配置された場合のテレ
ビカメラ５の撮像画面６上での円筒体４の画像領域４４
の画素数（面積）である。なお、画素数Ｃは床面２６に
配した円筒体４をテレビカメラ５で撮像して予め求めて
おく。

【００２４】以上で得られた距離Ｄと円筒体４のテレビ
カメラ５の撮像画面６上でのＸ−Ｙ方向の位置Ｍ（Ｕ
ｍ，Ｖｍ）とから円筒体４の３次元空間２の位置Ｐ（Ｘ
ｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）をステップ５２で求める。ここで図７
に示すようにテレビカメラ５の画像６は焦点距離ｆを隔
てたＵ−Ｖ平面上に得られることにより、円筒体４の位
置Ｍ（Ｕｍ，Ｖｍ）を床面２６での位置Ｆ（Ｘｆ，Ｙ
ｆ）にまず変換する。その変換は式（２）を用いて行う
ことができる。Ｘｆ＝ＳＵ・Ｕｍ（２）Ｙｆ＝ＳＶ・ＶｍここでＳＵ及びＳＶは、床面２６でのＵ、Ｖ方向の１画
素あたりの幅であって、テレビカメラ５の焦点距離ｆ及
び床面２６からテレビカメラ５までの距離Ｈから予め求
めておく。そして、図７に示すように３次元空間２内の
位置Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）がテレビカメラ５から距離
Ｄを隔てた平面上にあるとすると、位置Ｐと位置Ｆには
次式（３）の関係があり、この式（３）より円筒体４の
３次元空間２の位置を算出して求める。

【００２５】次にステップ５３で、３次元空間２を視平
面９に表示するために、視線の向きと３次元空間２を投
影するための平面を設定する。この設定は、下記の視野
変換式（４）により３次元空間２の座標系の点（Ｘｐ，
Ｙｐ，Ｚｐ）を視平面９の座標系の点（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚ
ｖ）に変換して行う。［Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ，１］＝［Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ，１］Ｔｖ（４）ただし、 γ４１＝−Ｘ２ cosα−Ｚ２ sinα γ４２＝−Ｘ２ sinα sinβ−Ｙ２ cosβ＋Ｚ２ cosα
sinβ γ４３＝Ｘ２ sinα cosβ−Ｙ２ sinβ−Ｚ２ cosα c
osβ ｄ０＝｜｛（Ｘ２−Ｘ１）² ＋（Ｙ２−Ｙ１）² ＋（Ｚ
２−Ｚ１）² ｝^1/2｜ｄ１＝｜（Ｘ２−Ｘ１）² ＋（Ｚ２−Ｚ１）² ｝^1/2 ｜である。そして図８に示すように視線の方向は、参照点
Ｒ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と視平面座標系の原点Ｏ（Ｘ
２，Ｙ２，Ｚ２）を任意に定めることにより決定され
る。視線の方向に垂直な面を視平面９といい、この視平
面９に、３次元空間２を人間がある距離から眺めた形で
描写される透視変換を用いて投影する。透視投影の場
合、図９及び図１０に示すように、視点が座標Ｃ（Ｘ
ｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）にあるとすると、視平面座標系の３次
元位置Ｐ（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）、その投影点、すなわち
ディスプレイ装置１３の画面７２上の点（Ｘｄ，Ｚｄ）
及び視点Ｃの関係より式（５）で示される比例関係が存
在する。（Ｙｖ＋｜Ｙｃ｜）：（Ｘｖ−Ｘｃ）＝｜Ｙｃ｜：（Ｘｄ−Ｘｃ）（５）（Ｙｖ＋｜Ｙｃ｜）：（Ｚｖ−Ｚｃ）＝｜Ｙｃ｜：（Ｚｄ−Ｚｃ）式（５）よりがえられ、これによりコンピュータ１１はディスプレイ
装置１３の画面７２の表示１２においてこの位置１０
（Ｘｄ，Ｚｄ）に、Ｙｐ（奥行き座標）に対応する径の
カーソル１４が表示されるようにディスプレイ装置１３
に指示すると共に次にステップ５４の動作を行う。

【００２６】ステップ５４では、図１１に示すように画
像６の一部の範囲７１から円筒体４の画像領域を検出す
る。すなわち短時間での３次元空間２内の円筒体４の移
動距離は短いと推定することができ、現在の円筒体４は
前地点７２の周辺にあると考えられるので、探索範囲を
円筒体４の前地点７２の周辺とし、その範囲７１を図１
２に示すように前地点７２から右、左方向の順でステッ
プ４１と同様に上下を交互に探索する。すなわち図１２
において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）・・
・・の順で探索する。本具体例では範囲７１は４０ドッ
ト（画素）×４０ドット（画素）である。次にステップ
４２では、ステップ５４での円筒体４の画像領域が検出
されたかどうか判断して、検出された場合にはステップ
４３の動作を、検出されない場合にはステップ４１の動
作をそれぞれ行わせるようにする。このようにステップ
５４で探索範囲を限定することにより高速化を計ること
ができる。

【００２７】以上のようにして本例のコンピュータ１１
は、デュアルポートＲＡＭ３２に記憶された画像に基づ
いて、円筒体４によって指示された３次元空間２内の位
置３を、３次元空間２に対応する視平面９内の位置１０
に変換する。

【００２８】ディスプレイ装置１３は、コンピュータ１
１からの信号に基づいてその表示画面７２に図３に示す
ように視平面９の表示１２及びカーソル１４を表示す
る。表示手段としては、ＣＲＴディスプレイ装置に代え
て、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置
等その他の表示手段を用いてもよい。

【００２９】以上のように形成された入力装置１では、
人手等により円筒体４が操作されて３次元空間２内の位
置が順次指示されると、これに対応してディスプレイ装
置１３の表示画面７２の視平面９の表示１２に重ね合わ
されてカーソル１４が表示され、而して３次元空間の指
示位置をリアルタイム処理で入力が可能で、加えて操作
者は丸円のカーソル１４で指先の位置を認識でき、３次
元空間に対して直接操作しているという臨場感を得るこ
とができる。

【００３０】なお、本例では図１に示すようにテレビカ
メラ５からの画像を監視するモニターテレビ８１を設け
て、テレビカメラ５の絞り調整を行うときに使用するよ
うにしている。また円筒体４が３次元空間２の外に出た
とき発信音で知らせるようにしてもよい。更に前記投影
動作においては透視投影を用いたが、これに代えて平行
投影を用いてもよい。

【００３１】更に、図１３に示すようにコンピュータ１
１に、一つ以上の目標体を発生させてこれを図１４に示
すように視平面９の表示１２の種々の位置に丸円の目標
体マーク９１として表示させるステップ９２と、３次元
空間２において円筒体４が目標体マーク９１の表示位置
に対応する位置を指示したかどうかを、換言すれば３次
元空間２において円筒体４が目標体に仮想的に接触した
かどうかを判断するステップ９３とを設けてもよい。す
なわち、コンピュータ１１が、円筒体４によって指示さ
れるべき目標体の信号を発生し、この発生した目標体を
ディスプレイ装置１３に表示させ、ディスプレイ装置１
３に表示された目標体を、３次元空間２内で仮想的に円
筒体４によって指示したかどうかを、デュアルポートＲ
ＡＭ３２からの画像及び発生した目標体の信号に基づい
て判定する発生、算出手段として構成されていてもよ
い。この場合、円筒体４が目標体に仮想的に接触した場
合には、該当する目標体マーク９１が表示画面７２から
消失するようにしてもよく、一方、目標体マーク９１の
色が変わるようにしてもよく、更には同時に音がでるよ
うにしてもよく、その他操作者にその接触を感知させる
手段を設けてもよい。また図１３に示すようにコンピュ
ータ１１に、ステップ９２とステップ９３とを設ける場
合、円筒体４に対応するカーソル１４を表示画面７２に
表示させないようにしてもよい。なお、目標体マーク９
１は表示画面７２上で常に表示させても又は静止させて
もよいが、これを一定の順序で若しくはランダムに、表
示、消滅を一定の時間間隔で若しくはランダムな時間間
隔で繰り返させても又は動かせてもよい。

【００３２】以上の具体例では入力装置１として説明し
たが、本入力装置１を脳機能の診断、テスト、訓練若し
くは回復又は遊戯装置として用いてもよい。特に図１３
に示す発生、算出手段として動作を行うコンピュータ１
１を具備した場合には、所定時間内における多数の目標
体マーク９１への指示回数を計測し又は競うことによ
り、脳機能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯
装置として好ましく用いることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単な構
成でリアルタイム処理が可能で、加えて３次元空間に対
して直接操作しているという臨場感を得ることができる
３次元空間の指示位置を入力する装置及びこれを用いた
脳機能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい一つの具体例のブロック図で
ある。

【図２】図１に示すテレビカメラと３次元空間との関係
の説明図である。

【図３】図１に示すディスプレイ装置の表示画面の説明
図である。

【図４】図１に示すコンピュータの動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図５】図１に示すコンピュータの動作説明図である。

【図６】図１に示すコンピュータの動作説明図である。

【図７】図１に示すコンピュータの動作説明図である。

【図８】図１に示すコンピュータの動作説明図である。

【図９】図１に示すコンピュータの動作説明図である。

【図１０】図１に示すコンピュータの動作説明図であ
る。

【図１１】図１に示すコンピュータの動作説明図であ
る。

【図１２】図１に示すコンピュータの動作説明図であ
る。

【図１３】図１に示すコンピュータの他の例の動作を説
明するフローチャートである。

【図１４】図１３に示すコンピュータの動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１入力装置、２３次元空間４円筒体５テレビカメラ８記憶手段１１コンピュータ１３ディスプレイ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元空間内の位置を指示する指示具
と、３次元空間内を撮像する撮像手段と、この撮像手段
によって撮像された３次元空間内の画像を記憶する記憶
手段と、この記憶手段に記憶された画像に基づいて、３
次元空間内の指示具の位置を、３次元空間に対応する視
平面の位置に変換する変換手段と、この変換手段によっ
て変換された指示具の位置を、視平面の表示内の該当箇
所に表示する表示手段とを具備する３次元空間に対する
指示位置の入力装置。
【請求項２】指示具が人の指に着脱自在な円筒体であ
る請求項１に記載の３次元空間の指示位置を表示する装
置。
【請求項３】指示具が人の指に着脱自在な粘着テープ
である請求項１に記載の３次元空間に対する指示位置の
入力装置。
【請求項４】指示具が人手により操作自在な棒状体で
ある請求項１に記載の３次元空間に対する指示位置の入
力装置。
【請求項５】撮像手段がテレビカメラからなる請求項
１から４のいずれか一項に記載の３次元空間に対する指
示位置の入力装置。
【請求項６】変換手段は、記憶手段に記憶された画像
から指示具の画像領域を検出し、この検出した画像領域
からその重心を抽出すると共にその面積を求めて、指示
具によって指示された３次元空間内の位置において、撮
像手段の視軸に直交するＸ−Ｙ方向の位置を算出すると
共に撮像手段の視軸に沿うＺ方向の位置を算出し、この
ようにして算出された指示具の３次元空間内のＸ、Ｙ及
びＺ位置を、視平面の位置に変換するようになっている
請求項１から５のいずれか一項に記載の３次元空間に対
する指示位置の入力装置。
【請求項７】変換手段は、記憶手段に記憶された画像
を二値化処理し、この二値化処理された画像に基づいて
指示具の画像領域を検出すると共に指示具の画像領域の
面積を求めるようになっている請求項６に記載の３次元
空間に対する指示位置の入力装置。
【請求項８】変換手段は、二値化処理された画像にお
いて、一つの注目画素とこの注目画素の周りの複数画素
とが同一の二値化値である場合に、これら注目画素及び
この注目画素の周りの複数画素を含む領域を指示具の画
像領域として検出するようになっている請求項７に記載
の３次元空間に対する指示位置の入力装置。
【請求項９】３次元空間内の位置を指示する指示具
と、３次元空間内を撮像する撮像手段と、この撮像手段
によって撮像された３次元空間内の画像を記憶する記憶
手段と、指示具によって指示されるべき目標体を発生す
ると共に記憶手段に記憶された画像に基づいて、指示具
によって指示された３次元空間内の位置を算出する発
生、算出手段と、発生、算出手段によって発生された目
標体に基づいて、３次元空間に対応する視平面の所定位
置に目標体を表示する表示手段とを具備しており、発
生、算出手段は、表示手段に表示された目標体が３次元
空間内で仮想的に指示具によって指示されたかどうか
を、記憶手段に記憶された画像及び発生した目標体に基
づいて判定するようになっている脳機能の診断、テス
ト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１０】発生、算出手段は更に、指示具によっ
て指示された３次元空間内の位置を、記憶手段に記憶さ
れた画像に基づいて３次元空間に対応する視平面の位置
に変換するようになっており、且つ変換した指示具の位
置を表示手段の表示内の該当箇所に表示させるべく、表
示手段に連結されている請求項９に記載の脳機能の診
断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１１】発生、算出手段は、表示手段に表示さ
れた目標体を３次元空間内で仮想的に指示具によって指
示したという判定を得た場合、表示手段に表示された目
標体を表示手段の画面から消失させるようになっている
請求項９又は１０に記載の脳機能の診断、テスト、訓練
若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１２】指示具が人の指に着脱自在な円筒体で
ある請求項９から１１のいずれか一項に記載の脳機能の
診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１３】指示具が人の指に着脱自在な粘着テー
プである請求項９から１１のいずれか一項に記載の脳機
能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１４】指示具が人手により操作自在な棒状体
である請求項９から１１のいずれか一項に記載の脳機能
の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１５】撮像手段がテレビカメラからなる請求
項９から１４のいずれか一項に記載の脳機能の診断、テ
スト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１６】発生、算出手段は、記憶手段に記憶さ
れた画像から指示具の画像領域を検出し、この検出した
画像領域からその重心を抽出すると共にその面積を求め
て、指示具によって指示された３次元空間内の位置にお
いて、撮像手段の視軸に直交するＸ−Ｙ方向の位置を算
出すると共に撮像手段の視軸に沿うＺ方向の位置を算出
し、このようにして算出された指示具の３次元空間内の
Ｘ、Ｙ及びＺ位置を、視平面の位置に変換するようにな
っている請求項９から１５のいずれか一項に記載の脳機
能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯装置。
【請求項１７】発生、算出手段は、記憶手段に記憶さ
れた画像を二値化処理し、この二値化処理された画像に
基づいて指示具の画像領域を検出すると共に指示具の画
像領域の面積を求めるようになっている請求項１６に記
載の脳機能の診断、テスト、訓練若しくは回復又は遊戯
装置。
【請求項１８】発生、算出手段は、二値化処理された
画像において、一つの注目画素とこの注目画素の周りの
複数画素とが同一の二値化値である場合に、これら注目
画素及びこの注目画素の周りの複数画素を含む領域を指
示具の画像領域として検出するようになっている請求項
１７に記載の脳機能の診断、テスト、訓練若しくは回復
又は遊戯装置。