JPH09206473A

JPH09206473A - 遊戯対戦装置

Info

Publication number: JPH09206473A
Application number: JP4053096A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kato; 輝雄加藤; Masahiko Yoshimura; 礼彦吉村
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】対戦相手の手等その表現動作物体の画像とそ
の背景とのコントラストを強調でき、画像の検出精度に
優れた遊戯対戦装置を提供する。【解決手段】遊戯対戦装置１００は下記の要件を含ん
で構成され、判別された対戦相手の表現形態と、装置側
の表現形態との組合せを判定できるようにする。形態
表現手段９０：装置側の表現形態として、予め定められ
た互いに異なる複数の表現形態のうちのいずれかを示
す。画像検出部２０１、２０２：対戦相手の表現形態
の画像を、該表現形態に使用される表現動作物体からの
反射光に基づいて検出する。入射外乱光遮断手段２０
４、２０５：反射光の画像検出部２０１、２０２への入
射経路に入り込む外乱光の少なくとも一部を遮断するこ
とにより、画像とその背景との間のコントラストを増大
させる。形態判別手段１０２：検出された画像に基づ
いて、対戦相手の表現形態が、装置側の表現形態に対応
する互いに異なる複数の表現形態のうちのいずれである
かを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャンケン等の身
体の一部を用いた遊戯対戦を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述のような遊戯対戦装置とし
て、ジャンケンロボットが知られている。これは、観客
が出したグー、チョキ、パー等の手状態に対し、曲げ伸
ばし可能に構成された複数の指を有する手機構により、
ロボット側の手状態を観客に示してジャンケン対戦を行
う。そして、観客の手状態をカメラにより画像検出し、
その画像に基づいて認識された観客の手状態とロボット
側の手状態との組合せに基づいて勝敗の判定が行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ロボットにおいて
は、観客の手の画像は、例えば照明や太陽からの光を手
の表面で反射させ、その反射光により検出することが行
われている。ところで、この方法においては、検出すべ
き反射光に対して、例えば周囲の配置物等で反射された
外乱光が混入すると、検出すべき手の画像とその背景と
のコントラストが低下して、像の検出精度が劣化する問
題を生ずることがある。一方、検出すべき手の背後の空
間に外乱光が混入して背景が明るくなっていても、同様
に像の検出精度が劣化する。

【０００４】本発明の課題は、対戦相手の手等の表現動
作物体の画像とその背景とのコントラストを強調でき、
画像の検出精度に優れた遊戯対戦装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
第一の構成は、対戦相手との間で、身体の一部又は表現
具等の表現動作物体を用いて形成される、予め定められ
た複数の表現形態のいずれかを互いに出し合うことによ
り遊戯対戦を行う装置に係り、上述の課題を解決するた
めに下記の要件を含んで構成され、それによって判別さ
れた対戦相手の表現形態と、前記装置側の表現形態との
組合せを判定できるようにしたことを特徴とする。形態表現手段：対戦相手に対し、装置側の表現形態と
して、予め定められた互いに異なる複数の表現形態のう
ちのいずれかを示す。画像検出部：対戦相手の表現形態の画像を、該表現形
態に使用される表現動作物体からの反射光に基づいて検
出する。入射外乱光遮断手段：反射光の画像検出部への入射経
路に入り込む外乱光の少なくとも一部を遮断することに
より、前記画像とその背景との間のコントラストを増大
させる。形態判別手段：検出された画像に基づいて、対戦相手
の表現形態が、装置側の表現形態に対応する互いに異な
る複数の表現形態のうちのいずれであるかを判別する。
すなわち、入射外乱光遮断手段が、反射光の入射経路に
入り込む外乱光の少なくとも一部を遮断するので、表現
動作物体の画像とその背景との間のコントラストが増大
し、該表現動作物体の画像の検出精度を高めることがで
きる。

【０００６】一方、本発明の第二の構成は、上記第一の
構成において、その入射外乱光遮断手段に代え、対戦相
手の表現動作物体の背後に入り込む外乱光の少なくとも
一部を遮断することにより、画像とその背景との間のコ
ントラストを増大させる背景外乱光遮断手段が設けられ
たことを特徴とする。この構成によっても同様に、画像
とその背景との間のコントラストが増大し、画像の検出
精度を高めることができる。

【０００７】なお、上記第一及び第二の構成の入射外乱
光遮断手段と背景外乱光遮断手段とを併用する構成とす
れば、画像の検出精度をさらに高めることができる。こ
の場合、入射外乱光遮断手段は、上記反射光の入射経路
の少なくとも一部を覆う覆い部とされ、背景外乱光遮断
手段は、対戦相手の表現動作物体に面する側が開口する
ように、該表現動作物体の背後空間を覆う覆い部とする
ことができる。そして、それら両覆い部の間に対戦相手
の表現動作物体が配置される空隙を形成し、その空隙か
ら採光された光を表現動作物体の表面で反射させて、画
像検出部に入射させるように構成することができる。

【０００８】次に、対戦相手側の表現動作物体を画像検
出部の画像検出領域に存在させない状態で該画像検出部
により画像検出を行い、その検出された画像のデータを
補正画像データとして設定するとともに、画像検出領域
に上記表現動作物体を存在させた状態で検出された画像
のデータと補正画像データとの差に基づいて、表現動作
物体に相当する画像部分のデータを抽出する画像補正手
段を設けることができる。こうすれば、補正画像データ
により、画像背景部のノイズ等をキャンセルすることが
でき、表現形態の画像の背景部に対するコントラストを
さらに高めることができる。

【０００９】一方、画像検出部の各受光素子の検出出力
の総和又は平均値に基づいて、該検出出力を２値化する
ための閾値を設定する閾値設定手段と、各受光素子の検
出出力を上記閾値よりも大きいか否かに基づいて２値化
することにより、対戦相手の表現形態の画像データを２
値画像データとして生成する２値画像データ生成手段と
を設けることができる。こうすれば、背景部も含めた画
像の全体の明るさに応じて２値化の閾値が自動調整さ
れ、表現形態の画像の背景部に対するコントラストが一
層明確となってその検出精度が高められる。

【００１０】本発明の装置が対象とする遊戯対戦は、手
を使用するものとすることができる。この場合、前述の
複数の表現形態は、指の曲げ伸ばしに基づいて表現され
る互いに異なる複数の手形態とすることができる。遊戯
対戦は、より具体的にはジャンケンを例示することがで
きる。この場合、互いに異なる複数の手形態として、全
ての指を伸ばした形態（「パー」ないし「紙」の形
態）、一部の指のみを伸ばした形態（例えば、「チョ
キ」ないし「鋏」の形態）及び全ての指が曲げられた形
態（「グー」ないし「石」の形態）の、少なくとも３形
態を採用することができる。

【００１１】また、形態表現手段は、曲げ伸ばし可能に
構成された複数の指を有する手機構と、手機構の指の曲
げ伸ばしの駆動を制御し、該手機構の形態を、前述の予
め定められた互いに異なる複数の手形態のいずれかのも
のとする手機構制御手段とを備えたものとすることがで
きる。すなわち、人間の手の動作を模写する手機構を備
ることにより、ジャンケン等、手を使用した遊戯行為を
よりリアルに演じることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の遊戯対
戦装置を具体化したロボットシステムの一構成例を示す
ものである。ロボットシステム１００は、ロボット１０
１とロボット制御部１０２を備え、画像検出部としての
ＣＣＤカメラ（以下、単にカメラともいう）２０１及び
２０２が、コントローラ１０３を介してロボット制御部
１０２に接続されている。

【００１３】ロボット１０１は手機構９０を備えてい
る。図２に示すように、手機構９０は掌部を構成する枠
体１０５と、その枠体１０５に取り付けられた５本の指
１０６〜１１０を備える。図３に示すように、各指１０
６〜１１０（以下、人差指１０７で代表させる）は、複
数（例えば３つ）の指骨を形作るリンク１１１〜１１３
が、指関節に相当するピン（回動支点部）１１４及び１
１５により長さ方向に連なるように、かつ互いに回動可
能に接続されている。

【００１４】また、指の付け根の部分に相当するリンク
１１３の後端部には、リンク１１６がピン１１９により
接続され、さらにそのリンク１１６には、枠体１０５上
に固定されたシリンダ１３５により進退駆動させられる
ピストン１４５の先端部が、ピン１２０を用いて回動可
能に取り付けられている。また、リンク１１３の後端部
は、これに近接して枠体１０５に設けられた固定部１２
１に対し、ピン１２２により回動可能に固定されてい
る。

【００１５】一方、リンク１１２の後端部と固定部１２
１との間には、両者をつなぐリンク１２３がピン１２４
及び１２５により回動可能に取り付けられている。ま
た、先端の指骨を形作るリンク１１１の後端部と、リン
ク１１３の先端部との間には、両者をつなぐリンク１２
６がピン１２７及び１２８により回動可能に取り付けら
れている。このようにして構成された指１０７は、ピス
トン１４５が収縮すると（ａ）に示す伸長状態となり、
ピストン１４５が伸長すると（ｂ）に示す屈曲状態とな
る。

【００１６】また、図２に示すように、各指１０６〜１
１０を屈伸させるシリンダ１３１〜１３５のうち、親指
１０６、薬指１０９及び小指１１０に対応するシリンダ
１３１〜１３３は同一のシリンダ駆動制御部１３６に接
続され、各ピストン１４１〜１４３を同時に伸縮させ
る。これにより、親指１０６、薬指１０９及び小指１１
０は同時に曲げ伸ばし駆動される。一方、人差指１０７
と中指１０８に対応するシリンダ１３５及び１３４は、
それぞれ別のシリンダ駆動制御部１３７及び１３８に接
続され、人差指１０７と中指１０８とを互いに独立に曲
げ伸ばし駆動させる。これらシリンダ駆動制御部１３６
〜１３８がロボット制御部１０２とともに手機構制御手
段を構成することとなる。なお、各シリンダ駆動制御部
１３６〜１３８は、ＯＮ状態で対応するシリンダのピス
トンを伸長させ、ＯＦＦ状態でピストンを収縮させるも
のとする。

【００１７】これにより、全てのシリンダ駆動制御部１
３６〜１３８がＯＦＦ状態のときには、全ての指１０６
〜１１０が伸長状態となり、手機構９０は図２に示すよ
うに、ジャンケンの「紙」を表す形態（以下、「パー」
形態という）となる。また、シリンダ駆動制御部１３６
のみがＯＮ状態のときには、人差指１０７と中指１０８
のみが伸長状態となり、手機構９０は図４に示すよう
に、ジャンケンの「鋏」を表す形態（以下、「チョキ」
形態という）となる。そして、全てのシリンダ駆動制御
部１３６〜１３８がＯＮ状態のときには、全ての指１０
６〜１１０が曲げられ、図５に示すように、手機構９０
はジャンケンの「石」を表す形態（以下、「グー」形態
という）となる。ここで、シリンダ駆動制御部１３７の
みをＯＦＦ状態とすれば、人差指１０７のみを伸ばした
形態を作ることもできる。一方、手機構９０を上記３形
態の間でのみ駆動制御する場合は、シリンダ１３４及び
１３５を一つのシリンダ駆動制御部で駆動制御するよう
にしてもよい。

【００１８】次に、ロボット１０１は、図６に示すよう
に、関節機構３１〜３７で互いに接続された下記の骨格
単位を有する骨格１９を備える。・頭部２０：それぞれ駆動可能な目部２０ａと口部２０
ｃを備え、目部２０ａには明滅可能なランプ２０ｂが配
置される。口部２０ｃは開閉駆動可能とされている。こ
こで、図１に示すように、口部２０ｃの開閉駆動は口部
開閉制御部１５３により、ランプ２０ｂの明滅はランプ
点灯制御部１５５によりそれぞれ制御される。また、口
部２０ｃに対応して、ロボット１０２がメッセージ等を
音声出力するためのスピーカ１５６が設けられ、これに
アンプ１５７及び音声合成部１５８が接続されている
（図１）。また、口部２０ｃの開閉は、スピーカ１５６
からの音声出力と同期して制御されるようになってい
る。・肩２１、背骨２２、腰骨２３：これらは、互いに結合
されて胴体部を形成している。・左右の腕部：それぞれ上腕骨２４、下腕骨２５を備え
る。・左右の脚部：それぞれ上肢骨２６、下肢骨２７、足首
３０を備える。そして、左右の腕部のいずれか少なくとも一方に、前述
の手機構９０が接続される。また、各骨格単位は、関節
機構３１〜３７に設けられたパルスモータ、サーボモー
タ、ピストンシリンダ等の骨格アクチュエータ１５０
（図１）により駆動され、その駆動制御は図１の骨格駆
動制御部１５１が行う。

【００１９】次に、図８は、対戦相手の手の画像を検出
するための画像検出部の構成例を示している。すなわ
ち、画像検出部２００は、手前から差し出される対戦相
手の手Ｈを横方向から撮影する第一のカメラ２０１と、
ほぼ真上方向から撮影する第二のカメラ２０２とを備え
ている。第一のカメラ２０１は、例えばロボット１０１
の動作場所である舞台２５０上において、図示しない観
客席に面する側の縁部に沿う向きに配置されている。ま
た、第二のカメラ２０２は、舞台２５０上に立てられた
支持フレーム２０３により、その撮影方向が第一のカメ
ラ２０１の撮影方向とほぼ直交するように、手Ｈの上方
で支持されている。図９に示すように、これらカメラ２
０１及び２０２は、照明あるいは太陽光等の光ＳＬを手
Ｈの表面で反射させ、その反射光ＲＬに基づいて手Ｈの
画像を検出するものとされている。

【００２０】次に、第一のカメラ２０１への手Ｈからの
反射光ＲＬの入射経路に対しては、手Ｈ側が開口し、該
入射経路をカメラ２０１とともに覆う入射外乱光遮断手
段としての入射側覆い部２０４が設けられている。一
方、第二のカメラ２０２に対しても同様の構成の入射側
覆い部２０５が設けられている。これら入射側覆い部２
０４及び２０５は遮光性を有する材料で構成され、手Ｈ
からの反射光ＲＬの入射経路に入り込む外乱光（例えば
舞台２５０の表面など、周囲の配置物からの反射光な
ど）の少なくとも一部を遮断することにより、カメラ２
０１及び２０２により検出される手Ｈの画像とその背景
との間のコントラストを増大させる役割を果たす。

【００２１】一方、手Ｈに関して第一のカメラ２０１の
反対側（すなわち、手Ｈの背後側）には、手Ｈ側に開口
するとともに、カメラ２０１から見た手Ｈの背後空間を
覆う背景外乱光遮断手段として背景側覆い部２０６が設
けられている。また、手Ｈに関して第二のカメラ２０２
の反対側（手Ｈの下側）には、舞台２５０の上面側に開
口し、カメラ２０２から見た手Ｈの背後空間を覆う背景
側覆い部２０７が、舞台２５０の内側下方に入り込む形
で設けられている。これら背景側覆い部２０６及び２０
７は、手Ｈの背後に入り込む外乱光の少なくとも一部を
遮断することにより、カメラ２０１及び２０２により検
出される手Ｈの画像とその背景との間のコントラストを
増大させる役割を果たす。

【００２２】そして、第一のカメラ２０１用の入射側覆
い部２０４と背景側覆い部２０６との間、及び第二のカ
メラ２０２用の入射側覆い部２０５と背景側覆い部２０
７との間には、対戦相手の手Ｈが配置される空隙Ｐが形
成されており、その空隙Ｐから採光された光ＳＬが手Ｈ
の表面で反射されて、各カメラ２０１及び２０２に入射
するようになっている。

【００２３】なお、図８に示すように、第一のカメラ２
０１用の入射側覆い部２０４及び背景側覆い部２０６は
舞台２５０上に置かれ、その外側が、空隙Ｐの対応部分
を切り欠いた装飾用等の補助覆い部２０８により覆われ
ているが、この補助覆い部２０８が十分な遮光性を有し
ている場合には、入射側覆い部２０４及び背景側覆い部
２０６を省略することができる。この場合、補助覆い部
２０８が入射外乱光遮断手段ないし背景外乱光遮断手段
を形成すると見ることができる。一方、舞台２５０内に
配置された第二のカメラ２０２用の背景側覆い部２０７
についても、同様に省略することができ、この場合は舞
台２５０が背景外乱光遮断手段を構成する。

【００２４】なお、外乱光の発生状況を勘案して、入射
側覆い部及び背景側覆い部２０４〜２０７の一部のもの
を省略することができる。例えば図１０は、第一のカメ
ラ２０１側の背景側覆い部２０６を省略し、代わって背
景板２０９を配置した例を示している。また、例えば図
１１に示すように、カメラ２０１（２０２）を入射側覆
い部２０４（２０５）の外側に配置することも可能であ
る。さらに、外乱光の発生状況に応じて、入射側覆い部
２０４（２０５）あるいは背景側覆い部２０６（２０
７）は、カメラ２０１（２０２）の光軸ＬＡの周囲全体
を覆うのではなく、一部のみを覆う構造、例えば図１２
（ａ）及び（ｂ）に示すように、光軸ＬＡに対して側方
部分のみあるいは上下部分のみを覆う構造とすることも
可能である。

【００２５】図１に示すように、各カメラ２０１及び２
０２は２次元ＣＣＤセンサ１０４を備え、図示しないレ
ンズにより手Ｈの画像をそれらＣＣＤセンサ１０４上に
結像するようになっている。各ＣＣＤセンサ１０４は、
シーケンサ１５９、アンプ１６０、Ａ／Ｄ変換器１６
１、比較器１６２を含んで構成されたセンサコントロー
ラ１０３に接続されている（なお、図面において、第一
のカメラ２０１用のコントローラ１０３の内部構成は、
第二のカメラ２０２用のものと全く同じであるので、記
載を省略している）。ＣＣＤセンサ１０４は感光素子が
縦横にマトリクス状に配置された構造を有し、各感光素
子に蓄積された電荷は、シーケンサ１５９によりマトリ
クス配列に従い所定のクロック周波数で順次取り出さ
れ、その取り出された電荷信号がアンプ１６０で増幅さ
れた後、Ａ／Ｄ変換器１６１により手Ｈの画像データを
構成するデジタル信号に変換される。

【００２６】次に、ロボット制御部１０２は、Ｉ／Ｏポ
ート１６３と、これに接続されるＣＰＵ１６４、ＲＡＭ
１６６、ＲＯＭ１６７等を備える。また、Ｉ／Ｏポート
１６３には、コントローラ１０３、手機構９０のシリン
ダ駆動制御部１３６〜１３８、骨格駆動制御部１５１、
口部開閉制御部１５３、ランプ点灯制御部１５５、音声
合成部１５８、タイマー１７０、入力部１７１等がそれ
ぞれ接続される。なお、ＣＰＵ１６４は、形態判別手段
及び手機構制御手段の主体をなす。

【００２７】ＲＯＭ１６７には、以下の各プログラムと
データが格納されている。 (1)ロボット動作プログラム１６７ａ：手機構９０によ
るジャンケン動作の実行と、その判定結果に基づくロボ
ット１０１の駆動を行う。 (2)カメラ設定プログラム１６７ｂ：２台のカメラ２０
１及び２０２からの画像により対戦相手の手形態判別を
行う際に、対戦相手の方向に応じてどちらのカメラの画
像を判別対象画像として設定するかを定める（以下、判
別対象画像が設定される側のカメラを主カメラ（第一の
画像検出部）、他方を従カメラ（第二の画像検出部）と
もいう）。 (3)基準画像設定プログラム１６７ｃ：後述する「最初
はグー」ステップにおいて、「グー」形態（すべての指
が閉じられた形態）の対戦相手の手Ｈの画像を取り込
み、これを基準画像として設定する。

【００２８】(4)ジャンケン判定プログラム１６７ｄ：
対戦相手の手形態の判別結果に基づいて、ジャンケンの
勝敗の判定を行う。 (5)手形態判別プログラム１６７ｅ：検出された手Ｈの
画像の面積、周長、及び円形からの偏差を示すパラメー
タとしての円形度等に基づいて、手形態がすべての指が
曲げられた形態（「グー」形態）、すべての指が伸ばさ
れた形態（「パー」形態）、及び一部の指のみが伸ばさ
れた形態（「チョキ」形態）であるかを判別する。 (6)静止判定プログラム１６７ｆ：手Ｈの画像が静止し
ているかどうかの判定を行う。

【００２９】(7)範囲確認プログラム１６７ｇ：手Ｈの
画像が、カメラ２０１ないし２０２の画像検出領域の所
定の位置に存在するか否かを、後述する判別領域として
の判別ウィンドウの位置、及び該ウィンドウ内の像形成
位置に基づいて判定する。 (8)画像取込みプログラム１６７ｈ：カメラ２０１及び
２０２からの画像取込み処理を司る。

【００３０】(9)背景キャンセルプログラム１６７ｉ：
手Ｈが存在しない場合の画像データを取り込んでおき、
手が存在する場合の画像データとの例えば排他的論理和
をとることで、手Ｈの像の背景部分のノイズをキャンセ
ルする処理を行う。 (10)２値化プログラム１６７ｊ：各カメラ２０１及び２
０２のＣＣＤセンサ１０４の、各感光素子からの出力の
２値化の閾値を設定し、その閾値に基づいて前述のデジ
タル画像データの２値化を行う。 (11)勝敗テーブル１６７ｋ：図７に示すように、手機構
９０の形態と、対戦相手の手形態の各組み合わせに対す
るジャンケンの勝敗データを与える。

【００３１】また、ＲＡＭ１６６には、以下の各記憶部
が形成されている。 (1)基準画像データ記憶部１６６ａ：前述の基準画像の
データを格納する。 (2)判別対象画像データ記憶部１６６ｂ：前述の判別対
象画像のデータを格納する。 (3)ロボット側結果メモリ１６６ｃ：対戦相手に示すべ
きロボット側の手形態の決定結果を格納する。

【００３２】以下、ロボットシステム１００の作用及び
処理の流れをフローチャートを用いて説明する。図１３
は、処理の全体の流れを示している。まず、ジャンケン
の本対戦に先立ち、「最初はグー」の掛け声とともにロ
ボット１０１及び対戦相手が「グー」の手を出しあうス
テップ（以下、「最初はグー」ステップという）が実行
される。すなわち、Ｓ１において、「最初はグー」の音
声をスピーカ１５６から音声出力させる。これと並行し
て、ロボット骨格１９のうち、ジャンケン動作に係る手
機構９０が取り付けられた腕部（２４、２５）を前方に
突き出すための制御が行われ、さらにＳ２において、手
機構９０をグー形態とする制御が行われる。これによ
り、ロボット１０１は「最初はグー」と言いながら、腕
を突き出して手機構９０をグー形態とする（以下、”
「グー」を出す”等という）。

【００３３】次いで、Ｓ３の基準画像設定処理に移る。
処理の詳細を図１４のフローチャートに示している。ま
ず、Ｓ３０１において、第一及び第二のカメラ２０１及
び２０２（以下、第一のカメラ２０１をＡカメラ、第二
のカメラ２０２をＢカメラともいう）のＣＣＤセンサ１
０４の各感光素子からの、出力値の合計（検出画像の平
均の明るさに相当）に基づいてデータ２値化のための閾
値を設定する。なお、像の明るさの変動がそれほど生じ
ない状況であれば、閾値を固定として上記閾値設定ステ
ップは省略してもよい。

【００３４】次に、「最初はグー」の掛け声がかかる少
し前のタイミングであれば、対戦相手は空隙Ｐ（図８）
内にまだ手Ｈを入れていない状況であるから、Ｓ３０２
において両カメラにより、手Ｈが存在しない状態の画像
を取り込み、これを補正画像データとして設定する処理
を行う。そして、「最初はグー」の掛け声がかかると、
間もなくして、両カメラは「グー」形態の手Ｈの画像を
検出しはじめる。そして、Ｓ３０３では、その検出され
た手Ｈの画像が静止しているか否かの判定が行われる
（手静止確認処理）。その処理の詳細は、図１５に示す
通りであって、Ｔ５０１において、各カメラ２０１及び
２０２の画像検出領域内に設定された所定の処理エリア
に手Ｈが進入したか否かを判定するために手Ｈの画像取
込みを行い、次いでその画像データと補正画像データと
の排他的論理和をとることにより、画像補正が行われ
る。この原理を図１９に示している。すなわち、手Ｈの
画像部分（以下、手画像部分という）ＩＨの背景部分に
外乱光の侵入等に基づくノイズ部分ＩＮが生じている場
合、補正画像にも同様のノイズ部分ＩＮが形成されるの
で、これら画像データの排他的論理和をとれば上記ノイ
ズ部分ＩＮがキャンセルされ、処理エリアＥＡ内の手Ｈ
の画像部分ＩＨのみが抽出される。この補正処理は、以
降のステップにおいて、画像取込みが行われる度に行わ
れる。なお、前述の外乱光遮断手段により外乱光の影響
をほとんど無視できるような場合には、上記画像補正処
理を省略することができる。

【００３５】図１５に戻ってＴ５０２に進み、エリアＥ
Ａ内の手画像部分ＩＨの面積Ｓ0を算出する。面積Ｓ0
は、例えば２値化された画像データのうち、手画像部分
ＩＨを表すビットデータ（以下、本実施例ではビットデ
ータが、手画像部分ＩＨに対しては「１」、背景部分に
対しては「０」になっている場合を例にとる）の個数に
基づいて算出することができる。そして、Ｔ５０３にお
いてＳ0が基準値ＳB未満であれば、エリア内への手Ｈの
進入が不十分と判断してＴ５０１へ戻り、手Ｈの画像を
再度取り込む。

【００３６】一方、基準値ＳB以上であればＴ５０４へ
進み、静止状態確認のために手Ｈの画像を取り込むとと
もに、図２０に示すように、抽出された手画像部分ＩＨ
の重心Ｇ0の位置を算出する（Ｔ５０５）。例えば画像
データを所定の方向に走査して、「１」状態が連続して
いるビット列を判別し、そのビット列の両端に位置する
データを抽出すれば、手画像部分ＩＨの輪郭ＯＨを表す
ビットデータの組を得ることができる。そして、その輪
郭ＯＨの各ビットデータの座標値に基づき、重心Ｇ0の
位置座標を算出することができる。

【００３７】そして、上記画像取込みが行われるとタイ
マー１７０（図１）が時間計測を開始し、予め定められ
た時間が経過すると、Ｔ５０６において再び手Ｈの画像
を取り込み、Ｔ５０７で同様にして重心Ｇ1の座標を算
出する。そして、Ｔ５０８で、先に算出された重心Ｇ0
と後で算出された重心Ｇ1との間の距離ｄ1（図２０）
が、設定値Ｇs（例えば入力部１７１から入力され、Ｒ
ＡＭ１６６の静止判定設定値メモリ１６６ｄに記憶され
る）よりも小さければ静止と判定して手静止確認処理を
終了し、リターンする。一方、Ｔ５０８で距離ｄ1がＧs
を超えていた場合には静止していないと判断してＴ５０
９に進み、Ｇ0の座標をＧ1の座標で置き換えてＴ５０６
へ戻り、距離ｄ1がＧs以下となるまで処理を繰り返す。
なお、静止判定用の目印点として重心以外の点、例えば
図２０に示すように、手画像部分ＩＨの特定方向に（例
えば手の長さ方向）における先端位置ＴＨを使用するこ
とも可能である。

【００３８】図１４に戻り、手Ｈの静止が確認されると
Ｓ３０４に進み、判別用の画像が取り込まれる。そし
て、Ｓ３０５に進んで、その判別用の画像が所定の処理
範囲内に存在しているかどうかの確認処理となる。図１
６に、その確認処理の詳細を示している。まず、Ｔ６０
１において判別ウィンドウの設定を行う。

【００３９】図２１は、その判別ウィンドウの設定例を
示している。すなわち、同図（ａ）に示すように、ＡＢ
両カメラの各画像検出領域２２１は、例えば幅がＫ、長
さＪの長方形状に形成されており、その長さＪ方向の一
方の側から手Ｈが差し出されるようになっている。そし
て、判別ウィンドウ２２０は、同図（ｂ）に示すよう
に、手の差出方向Ｑにおける手画像部分ＩＨの先端を基
準位置Ｆとして、その基準位置Ｆを通って画像検出領域
２２１の幅Ｋ方向に沿って延び、かつほぼ幅Ｋと等しい
長さの前方側基準線２２０ａと、該基準位置Ｆから手Ｈ
の手首へ向かう方向において、手画像部分ＩＨの最大幅
Ｄmaxに基づく所定の長さＬだけ離間した位置におい
て、上記前方側基準線２２０ａとほぼ平行にかつ同じ長
さで設定された後方側基準線２２０ｂとを含んでいる。
例えば、長さＬは、手画像部分ＩＨの幅が最大幅Ｄmax
となる位置から、手首側へ（１／２）Ｄmaxだけ離間し
た位置に後方側基準線２２０ｂが形成されるように設定
される。

【００４０】図２２に示すように、手Ｈの位置が、画像
検出領域２２１から長さＪ方向（差出方向Ｑ）において
前方側に外れた場合には、判別ウィンドウ２２０の前方
側基準線２２０ａは、画像検出領域２２１の前方側の端
縁２２１ａと一致する（すなわち接する）位置に形成さ
れ、手画像部分ＩＨは上記端縁２２１ａから外へはみ出
す前方部分が途切れた形状となる。一方、後方側にはず
れた場合は、判別ウィンドウ２２０の後方側基準線２２
０ｂが、画像検出領域２２１の後方側の端縁２２１ｂか
らはみ出してしまい、手画像部分ＩＨも後方部分が画像
検出領域２２１の外へはみ出して途切れてしまうことと
なる。また、手Ｈの位置が、画像検出領域２２１の幅Ｋ
方向において外れている場合、手画像部分ＩＨは、該領
域２２１からはみ出す部分が途切れ、結果として判別ウ
ィンドウ２２１の幅方向における両端縁２２１ｃないし
２２１ｄと接して形成されることとなる。そして、判別
ウィンドウ２２０の形成位置と、手画像部分ＩＨの判別
ウィンドウ２２０に対する形成位置とが上記いずれかの
状態となっている場合には、処理範囲外の判定がなさ
れ、それ以外の場合には処理範囲内の判定がなされるこ
ととなる。

【００４１】ここで、差出方向Ｑにおいて、手Ｈの画像
検出領域２２１からの外れが生ずる場合は、Ａカメラ２
０１とＢカメラ２０２の双方で必ず同時に生ずることと
なるので、そのいずれか一方で、判別ウィンドウ２２０
の形成位置の判定を行わないようにしても差しつかえな
い。本実施例では、手Ｈを側方から撮影するＡカメラ２
０１については、上記すべての方向における判定を行う
ものとし、上方から撮影するＢカメラ２０２について
は、手の差出方向Ｑにおける判定は行わないようにして
いる（以上、図１６：Ｔ６０１〜６１５）。なお、手画
像部分ＩＨの画像データは画像検出領域２２１内に存在
する部分のみが切り取られて、判別用の画像データとし
て使用される。

【００４２】ここで、図２３に示すように、手Ｈの差出
方向Ｑにおいて前方側に障壁等のストッパ２２５を設け
たり、あるいは差出方向Ｑの両側にガイド２２６を設け
ることにより、画像検出領域２２１の幅Ｋないし長さＪ
のいずれかの方向における画像外れの心配がない場合に
は、対応する方向における判別ウィンドウ２２０の形成
位置及び手画像部分ＩＨの判別ウィンドウ２２０に対す
る形成位置の判定のいずれかを省略することもできる。
また、ストッパ２２５ないしガイド２２６を設けること
で、画像外れの恐れが全くなくなる場合には、上記判定
処理のすべてを省略することもできる。

【００４３】図１４に戻り、Ｓ３０６において、手画像
部分ＩＨの位置が処理範囲外であると判定された場合
は、Ｓ３１１で「やり直し」の音声出力を行って図１３
のＳ１に戻り、「最初はグー」からの処理を再度行う。
一方、処理範囲内にある場合はＳ３０７に進み、ＡＢ両
カメラによる手画像部分ＩＨの最大幅Ａw及びＢwを画像
データから算出する。最大幅Ａw及びＢwは、例えば手画
像部分ＩＨの幅方向（画像検出領域２２１の幅Ｋ方向）
に画像を走査し、連続して「１」となるビットデータの
数の最大値に基づいて算出することができる。

【００４４】図２４に示すように、「グー」、「チョ
キ」、「パー」のいずれの手形態も、なるべく掌に対向
する方向からの画像を用いれば認識が比較的容易である
ので、以下の処理においては、掌に対向する方向に最も
近い画像を判別対象画像として形状判別を行うことを前
提とする。この場合、同じ手形態の画像であればほとん
どの場合、掌側から見た画像の幅が、他方向から見た画
像の幅よりも大きく表れることから、上記算出された最
大幅がより大きい方の手画像部分ＩＨを、基準画像とし
て採用すればよい（図１４、Ｓ３０８及び３０９）。な
お、最大幅の小さいほうの画像も補助基準画像として使
用することが可能であり、本実施例では該補助基準画像
も取り込むものとして説明を行う。以上で、基準画像設
定処理（Ｓ３）は終了する。

【００４５】次に図１３に戻り、対戦相手とのジャンケ
ン対戦処理に移る。すなわちＳ４において「ジャンケン
ポン」の音声を出力させながら、ロボット１０１が「グ
ー」、「チョキ」、「パー」のどれを出すかを決定す
る。その決定方法は、例えば乱数を発生させてそれを３
で割り（Ｓ５）、例えばその余りが１の場合は「チョ
キ」を、２の場合は「グー」を、０の場合は「パー」を
出すように判断する。そして、手機構９０をそれぞれ対
応する形態にする制御を実行し、また、どれを出すかの
判断をロボット側結果情報としてロボット側結果メモリ
１６６ｃに記憶させる（Ｓ６〜Ｓ１２）。

【００４６】続いてＳ１３のジャンケン判定処理に移
る。その詳細を図１７に示している。すなわち、「ジャ
ンケンポン」の掛け声とともに対戦相手は、手Ｈを「グ
ー」、「チョキ」、「パー」のいずれかの形態にして、
図８の空隙Ｐに差し出してきている。そして、Ｓ１３０
１〜Ｓ１３０３において、前述の基準画像設定処理と全
く同様にして、手静止確認処理及び画像が所定の処理範
囲内に存在しているかどうかの確認処理が実行される。
そして、もし手画像部分ＩＨの位置が処理範囲外である
と判定された場合は、Ｓ１３１０で手の位置の変更を促
すメッセージ、例えば「手をよく見せて」の音声出力を
行う。対戦相手はこのメッセージを聴いて手の位置を変
更する。そして、Ｓ１３０２に戻り以下の処理を繰り返
す。

【００４７】そして、Ｓ１３０４において処理範囲内と
判定されれば、ＡＢ両カメラによる手画像部分ＩＨの最
大幅Ａw及びＢwを画像データから算出する。そして、最
大幅の大きい画像を検出しているカメラを主カメラとし
て設定し、その検出している画像を判別対象画像として
採用する。一方、最大幅の小さい方の画像を検出してい
るカメラは従カメラとして設定され、その画像は補助判
別用画像として使用される（以上Ｓ１３０５〜Ｓ１３０
７）。なお、補助判別用画像の取り込みは行わない処理
態様も可能である。

【００４８】さらにＳ１３０８に進み、手形態判別処理
となる。その詳細は図１８に示している。すなわち、Ｔ
７０１で主従両カメラの判定ウィンドウを作成し、各ウ
ィンドウ内で主カメラ側の判別対象画像と基準画像とを
用いた主判定処理と、従カメラ側の補助判別用画像と補
助基準画像とを用いた従判定処理とをそれぞれ行うこと
となる。次に、Ｓ７０２に進み、円形度、面積、周囲長
等の手Ｈの形態判別に必要な特徴値が、判別対象画像及
び補助判別画像についてそれぞれ抽出される。例えば円
形度については、図２５に示すように、手画像部分ＩＨ
の最大幅Ｄmax（Ａw又はＢwのいずれかに対応）を直径
とした円Ｃ１を描き、その円Ｃ１と画像の輪郭ＯＨとの
偏差、例えば円Ｃ１と輪郭ＯＨとの間に挟まれる領域の
合計面積Ｓdに相当するビットデータ数に基づいて算出
できる（例えば円Ｃ１の全面積をＳ0として、円形度＝
１−（Ｓd ／Ｓ0 ）とする）。一方、面積については手
画像部分ＩＨを形成するビットデータ数、周長について
は輪郭ＯＨを形成するビットデータ数にそれぞれ基づい
て算出できる。

【００４９】その判別は、判別対象画像ないし補助判別
用画像の各特徴値（以下、測定値という）と、基準画像
ないし補助基準画像の特徴値に基づいて設定された判定
基準値との比較を順次行うことにより実施される。以下
の説明では、基準画像の特徴値について比較が行われる
場合は、主カメラ側の「（特徴値名）」の比較が行われ
る等といい、同じく従カメラ側で補助基準画像の特徴値
について比較が行われる場合は、従カメラ側の「（特徴
値名）」の比較が行われる等という。また、判定基準値
はその種類によらず「ＩＳ」と略記し、測定値は「Ｉ
Ｔ」と略記する。なお、本実施例の場合、「グー」形態
の画像を基準画像（ないし補助基準画像）としており、
「グー」とそれ以外のものを判別するか、あるいは「チ
ョキ」と「パー」の判別を行うかに応じて、互いに異な
る所定の係数を基準画像の特徴値に乗ずることにより、
該特徴値に対応する判定基準値を設定している。

【００５０】まず、Ｔ７０３からＴ７０５で「グー」と
それ以外の手形態の判別が行われる。その要旨は、判別
対象画像の円形度が「グー」判定用の判定基準値よりも
大きい場合にグー判定とする処理が行われることであ
る。まず、Ｔ７０３において主カメラ側で円形度の比較
が行われ、ＩＴ≧ＩＳであればＴ７０４に進み、さらに
従カメラ側で確認のための円形度の比較が行われる。そ
してＩＴ≧ＩＳであれば、Ｔ７０５において主カメラ側
で確認のための面積の比較が行われ、ＩＴ≧ＩＳであれ
ばＴ７１３に進んで「グー」判定となる。この確認の面
積比較を行なう理由であるが、図２６に示すように、判
定ウィンドウに対し、手画像ＩＨが斜め方向に進入して
いる場合、主カメラ側で「グー」と「チョキ」との円形
度の値が接近してしまうことが生じうる。しかしなが
ら、この場合、面積値は「グー」の方が「チョキ」に較
べて大きくなることから、両形態の判別をさらに確実に
行なうことができる。なお、一方、面積がＩＴ＜ＩＳで
あれば「グー」でないと判断してＴ７０８に進み、「チ
ョキ」及び「パー」の判別に移る。

【００５１】一方、Ｔ７０３においてＩＴ＜ＩＳであれ
ばＴ７０６に進み、従カメラ側の円形度を比較する。結
果がＩＴ≧ＩＳであれば「グー」の可能性があるとして
Ｔ７０７に進み、従カメラ側で面積の比較が行われ、Ｉ
Ｔ≧ＩＳであればＴ７１３に進んで「グー」判定とな
る。一方、Ｔ７０４でＩＴ＜ＩＳであればＴ７０７に進
み、その結果がＩＴ≧ＩＳであれば同様に「グー」判定
となる。他の場合は「グー」でないと判断してＴ７０８
に進み、「チョキ」及び「パー」の判別に移る。

【００５２】次に、「チョキ」及び「パー」の判別処理
の要旨は、周囲長及び面積の少なくともいずれかが「チ
ョキ」及び「パー」判定用の判定基準値よりも大きけれ
ば「パー」と判定し、双方とも小さければ「チョキ」と
判別することである。まず、図２７に示すように、この
段階において判別ウィンドウ２２０は長さがＬに設定さ
れているが、前述の方法では、この長さＬは「グー」の
判別には適しているが、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すよ
うに、「チョキ」及び「パー」の形態に対してはその手
画像部分２Ｈの全体を包含するには小さすぎる場合が多
い。そこで、ウィンドウ２２０の長さを、その前方側を
基準として後方側に所定の寸法（本実施例ではＬ→２Ｌ
とした）だけ拡張し、判別に十分な手画像部分２Ｈのデ
ータを確保する。続いて、Ｔ７０９において、主カメラ
側で周囲長の比較がおこなわれ、ＩＴ≧ＩＳであればＴ
７１２に進んで「パー」判定となる。一方、ＩＴ＜ＩＳ
であればＴ７１０に進み、主カメラ側で面積の比較が行
われる。そして、ＩＴ≧ＩＳであればＴ７１２に進んで
「パー」判定となり、ＩＴ＜ＩＳであればＴ７１１に進
んで「チョキ」判定となる。以上で手形態判別処理が終
了する。

【００５３】次に、図１３に戻り、その対戦相手の手形
態の判別結果（すなわち、「グー」、「チョキ」、「パ
ー」のどれであるか。以下、結果情報という）と、メモ
リ１６ｃに記憶されているロボット１０１側の決定結果
とを比較する。さらに、図７の勝敗テーブル１６７ｋに
基づいて勝敗を判定し（Ｓ１４）、その判定内容に応じ
て異なる処理が実行される。まず、「あいこ」の場合に
はＳ１５へ進み、メッセージ「あいこでしょ」を音声出
力させ、Ｓ５に戻ってジャンケン対戦及び判定の処理を
繰り返す。次に、「勝ち」の場合には勝ち動作処理（Ｓ
１６）となり、例えば「私の勝ちだ、ワハハハ。」とい
うメッセージを音声出力し、さらに骨格駆動制御部１５
１が、腕を振り上げて万歳をするなどの「喜び」動作を
ロボット骨格１９に行わせる。また、ランプ点灯制御部
１５５は、ロボット１０１の目部に嵌め込まれたランプ
２０ｂを点灯させる。一方、「負け」の場合には、負け
動作処理（Ｓ１７）となり、例えば「負けた、クヤシ
イ。」というメッセージを音声出力し、さらに骨格駆動
制御部１５１が、頭を抱えたり地団駄を踏むなどの「悔
しがる」動作をロボット骨格１９に行わせる。そして、
次の相手との対戦を引き続き行う場合には、Ｓ１に戻っ
て同様の処理が繰り返される。

【００５４】なお、従カメラが検出する画像に基づい
て、対戦相手の手から主カメラまでの距離を算出するよ
うにし、その算出された距離に基づいて、主カメラが検
出する判別対象画像の寸法を補正することができる。寸
法補正は、例えば主カメラから対戦相手の手までの標準
距離をＤＳ、測定された距離をＤＭとした場合、補正後
の画像は、補正前の画像を相似比ＤＭ／ＤＳで相似変換
したものとすれば、これを常に標準距離ＤＳにおける画
像に近いものとすることができる。

【００５５】なお、手機構９０に代えて、図２８に示す
ように、手形態の画像２５２を示すモニタ等の表示装置
２５０を手形態表現手段として使用することもできる。

【００５６】また、カメラは１台のみとしてもよい。

【００５７】また、遊戯対戦は、手を使用するものに限
らず、足や腕、顔の表情など、手以外の身体部分を用い
た所定の複数の表現形態を出し合い、その組合せに基づ
いて勝敗を決するものとしてもよい。この場合は画像検
出部は、これら表現形態を検出するものとされる。ま
た、対戦相手は、自分の手を用いて「グー」、「チョ
キ」、「パー」等の手形態を示すのではなく、例えば図
２９に示すように、手形態の画像２５２を形成したプラ
カード２５１等の表現具を使用することもできる。ま
た、表現具としては、曲げ伸ばし可能に構成された複数
の指機構を有する模型など、立体的な形状を有するもの
であってもよい。この場合は画像検出部は、表現具の形
状ないしそれに描かれた画像に基づく表現形態を検出す
るものとできる。

【００５８】なお、説明した本願請求項に記載した発明
には、以下に述べるＡ〜Ｄの各発明の内容を少なくとも
１つ付け加えることができる。

【００５９】（１）発明Ａ対戦相手との間で、予め定められた複数の手形態のいず
れかを互いに出し合うことによりジャンケン等の遊戯対
戦を行う装置であって下記の要件を含んで構成され、そ
れによって判別された対戦相手の手形態と、前記装置側
の手形態との組合せを判定できるようにしたことを特徴
とする。手形態表現手段：対戦相手に対し、装置側の手形態と
して、予め定められた互いに異なる複数の手形態のうち
のいずれかの手形態を示す。複数の画像検出部：対戦相手が出した手形態の画像を
互いに異なる方向から検出する。手形態判別手段：それら検出された複数の画像に基づ
いて、対戦相手の手形態が、装置側の手形態に対応する
互いに異なる複数の手形態のうちのいずれであるかを判
別する。このように構成されていれば、対戦相手の手形態が複数
方向から画像検出されるので、手を出す向きによって認
識精度が低下する等の問題が生じにくくなる。

【００６０】上記構成においては、複数の画像検出部に
より各々検出された手形態の画像のうち、予め定められ
た方向における寸法が最大となるものを判別対象画像と
して設定する判別対象画像設定手段を設けることができ
る。この場合、手形態判別手段は、その判別対象画像と
予め設定された基準画像とを比較することにより、手形
態の判別を行うものとされる。例えば、ジャンケンの場
合、グー、チョキ、パー等の手形態は、掌側からの画像
を用いれば認識が比較的容易である。そして、同じ手形
態の画像であればほとんどの場合、掌側から見た画像の
幅が、他方向から見た画像の幅よりも大きく表れる。そ
こで、各方向からの画像のうち、手の画像の定められた
方向における寸法、具体的には幅方向の寸法が最大とな
るものを手形態判別の対象画像として採用すれば、判別
精度を一層向上させることができる。

【００６１】次に、対戦に先立って、基準として定めら
れた形態にある対戦相手の手形態の画像を複数の画像検
出部により予め検出しておき、その検出された各手形態
の画像のうち、その幅方向における寸法の最も大きいも
のが基準画像として設定されるように構成することがで
きる。すなわち、所定の形態の対戦相手自身の手の画像
が基準画像として設定されるので、該対戦相手の手形態
の判別精度を著しく高めることができる。

【００６２】次に、複数の画像検出部を下記のように使
用する構成とすることもできる。すなわち手形態に対す
る画像の検出方向が互いにほぼ直交するように、２の画
像検出部を設ける。そして、それら画像検出部のうち、
その検出している手形態の画像が判別対象画像として設
定されているものを第一の画像検出部、他方のものを第
二の画像検出部として、第二の画像検出部が検出する画
像に基づいて、対戦相手の手形態から第一の画像検出部
までの距離を演算する距離演算手段を設ける。さらに、
その演算された距離に基づいて、第一の画像検出部が検
出する判別対象画像の寸法を補正する寸法補正手段を設
ける。すなわち、対戦相手の手から画像検出部までの距
離は一定しないことが多く、距離に応じて画像の大きさ
も変化することとなり、手形態の判別精度に影響が生ず
ることもありうる。上記構成によれば、判別対象画像検
出側に設定されていない画像検出部（第二の画像検出
部）を利用して、判別対象画像検出側における画像検出
部と手との間の距離を検出し、それに基づいて判別対象
画像の寸法が補正されるので、手形態の判別精度がさら
に向上する。

【００６３】本発明の装置が対象とする遊戯対戦として
は、具体的にはジャンケンを例示することができる。こ
の場合、前述の互いに異なる複数の手形態は、全ての指
を伸ばした形態（「パー」ないし「紙」の形態）、一部
の指のみを伸ばした形態（例えば、「チョキ」ないし
「鋏」の形態）及び全ての指が曲げられた形態（「グ
ー」ないし「石」の形態）の、少なくとも３形態を含む
ものとすることができる。

【００６４】また、手に対する画像の検出方向が互いに
ほぼ直交する２つの画像検出部を下記のように用いる構
成とすることもできる。すなわち、検出している手形態
の画像が判別対象画像として設定されているものを第一
の画像検出部、他方のものを第二の画像検出部とする。
そして、手形態判別手段は、第一の画像検出部による検
出画像に基づいて、手の形態が、すべての指が曲げられ
た形態（例えば「グー」の形態）か又はそうでない形態
かを判別する一方、第二の画像検出部による検出画像に
基づいて、手の形態が、すべての指が伸ばされた形態
（例えば「パー」の形態）であるか又は一部の指のみが
伸ばされた形態（例えば、「チョキ」の形態）であるか
を判別する。すなわち、第二の画像検出部による側方か
ら見た手の画像においては、指がすべて曲げられている
形態と、一部又は全部が伸ばされている形態とでは、画
像の長さないし面積等に著しい違いが生ずるので、両形
態の比較的判別が容易である。そして、該画像により、
上記両形態を予め判別しておき、指がすべて閉じられて
いない場合に限って、第一の画像検出部による判別対象
画像に基づき、すべての指が伸ばされた形態であるか又
は一部の指のみが伸ばされた形態を判別するようにすれ
ば、ジャンケンに使用される上記各手形態を効率よく判
別することができる。

【００６５】（２）発明Ｂ対戦相手との間で、予め定められた複数の手形態のいず
れかを互いに出し合うことによりジャンケン等の遊戯対
戦を行う装置であって下記の要件を含んで構成され、そ
れによって判別された対戦相手の手形態と、装置側の手
形態との組合せを判定できるようにしたことを特徴とす
る。手形態表現手段：対戦相手に対し、装置側の手形態と
して、予め定められた互いに異なる複数の手形態のうち
のいずれかの手形態を示す。画像検出部：対戦相手の手形態の画像を検出する。判別領域設定手段：画像検出部の画像検出領域に対
し、手形態の画像の少なくとも一部を包含する判別領域
を、該手形態の画像に対応する位置に設定する。手形態判別手段：判別領域内の手形態の画像に基づい
て、対戦相手の手形態が、装置側の手形態に対応する互
いに異なる複数の手形態のうちのいずれであるかを判別
する。判別制御手段：判別領域の画像検出領域に対する設定
位置と、判別領域内の手形態の画像の位置との少なくと
もいずれかが、手形態の判別に適さない特定の状態であ
る場合は、手形態判別手段による手形態の判別を禁止す
る。

【００６６】上記構成によれば、手形態の画像の少なく
とも一部を包含する判別領域が画像検出領域に設定さ
れ、その判別領域の画像検出領域に対する設定位置と、
判別領域内の手形態の画像の位置との少なくともいずれ
かが、手形態の判別に適さない特定の形態（例えば手が
画像検出領域からはみ出している場合など）である場合
は手形態の判別が禁止される。これにより、本来判別に
適さない状態の画像が無条件に使用されて、手の形態を
誤認識してしまう問題を未然に防ぐことができる。

【００６７】判別制御手段は、画像検出領域の予め定め
られた方向における両端のいずれか一方に対し、判別領
域がこれと接して又ははみ出して形成されている場合
に、手形態の判別を禁止するものとすることができる。
一方、判別制御手段は、判別領域内において手形態の画
像が、予め定められた方向における両端のいずれかに接
して位置している場合に、手形態の判別を禁止するもの
とすることができる。すなわち、定められた方向におい
てその判別領域が画像検出領域の端に接している場合、
あるいは定められた方向において手形態の画像が、判別
領域の端に接している場合には、手形態の位置が画像検
出領域から外れている確率が極めて高い。そこで、この
場合に、手形態の判別を禁止することとすれば、誤認識
の確率をさらに小さくすることができる。

【００６８】次に、判別領域は、検出される手形態の画
像に対応する形状及び大きさに形成することができる。
この場合、判別領域設定手段は、画像検出部により検出
される手形態の画像の先端を基準位置とし、該基準位置
から手首へ向かう方向に、手形態の画像の最大幅に基づ
く所定の長さで判別領域を設定するものとすることがで
きる。こうすれば、対戦相手の手形態の大きさに応じた
最適の大きさないし形状に判別領域が設定されるので、
判別精度をさらに向上させることができる。なお、手形
態の判別は、判別領域内の画像データのみを選択的に使
用して行うことができる。こうすれば、判別領域から外
れる画像データは使用されないので処理効率が向上す
る。

【００６９】（３）発明Ｃ対戦相手との間で、身体の一部又は表現具等の表現動作
物体を用いて形成される、予め定められた複数の表現形
態のいずれかを互いに出し合うことにより遊戯対戦を行
う装置であって下記の要件を含んで構成され、それによ
って判別された対戦相手の表現形態と、装置側の表現形
態との組合せを判定できるようにしたことを特徴とす
る。形態表現手段：対戦相手に対し、装置側の表現形態と
して、予め定められた互いに異なる複数の表現形態のう
ちのいずれかを示す。画像検出部：対戦相手の表現形態の画像を検出する。形態判別手段：検出された画像に基づいて、対戦相手
の表現形態が、装置側の表現形態に対応する互いに異な
る複数の表現形態のうちのいずれであるかを判別する。静止判定手段：画像検出部により検出されている対戦
相手の表現形態が静止しているか否かを判定する。判別制御手段：表現形態が静止していると判定された
場合に、形態判別手段に表現形態の判別を行わせる。

【００７０】上記構成によれば、静止判定手段により対
戦相手の表現形態が静止したか否かが判定され、静止と
判定されれば形態判別手段により表現形態の判別が行わ
れる。これにより、ジャンケンのために動く手など、移
動する表現動作物体の瞬間画像を取り込む必要がなくな
るので、高感度画像入力カメラや高速度シャッター、ス
トロボ、さらには画像入力タイミング検出用の検出セン
サー等の周辺機器が不要となり、システムを簡略かつ安
価に構成できる。しかも、静止状態の表現動作物体部分
を検出するので画像検出精度に優れ、ひいては手状態等
の表現形態の判別精度が向上する。

【００７１】静止判定手段は、表現形態の画像を所定の
時間間隔で取り込む画像取込手段と、その取り込まれた
表現形態の画像のデータに基づいて、該画像に対し目印
点を設定する目印点設定手段とを備えたものとすること
ができる。この場合、該静止判定手段は、取り込まれた
各画像に対して設定された該目印点の位置の相違に基づ
いて、表現形態が静止しているか否かを判定するものと
される。すなわち、目印点の位置の時間的変化によって
画像の静止が判定されるので、静止判定のためのデータ
処理量を大幅に減らすことができ、ひいては表現形態の
判別効率が向上する。この場合目印点は、表現形態の輪
郭を表すデータに基づいて、該画像の重心に対応する位
置に設定することができる。こうすれば、目印点設定の
ための演算量を減らすことができ、静止判定をさらに能
率的に行うことができる。

【００７２】（４）発明Ｄ対戦相手との間で、予め定められた複数の手形態のいず
れかを互いに出し合うことによりジャンケン等の遊戯対
戦を行う装置であって下記の要件を含んで構成され、そ
れによって判別された対戦相手の手形態と、装置側の手
形態との組合せを判定できるようにしたことを特徴とす
る。手形態表現手段：対戦相手に対し、装置側の手形態と
して、予め定められた互いに異なる複数の手形態のうち
のいずれかの手形態を示す。画像検出部：対戦相手の手形態の画像を検出する。基準画像設定手段：対戦に先立って、基準として定め
られた形態にある対戦相手の手形態の画像を画像検出部
により予め検出しておき、その検出された手形態の画像
を基準画像として設定する。手形態判別手段：その基準画像と、対戦時において検
出された手形態の画像との面積の差異及び周長の差異の
少なくとも一方の差異を判別基準に含んで、該対戦時に
おける対戦相手の手形態が、装置側の手形態に対応する
互いに異なる複数の手形態のうちのいずれであるかを判
別する。

【００７３】すなわち、所定の形態の対戦相手自身の手
形態の画像が基準画像として設定されるので、該対戦相
手の手形態の判別精度を著しく高めることができるほ
か、大人と子供のように、検出される手形態の大きさに
よって判別精度が影響を受けたりすることもない。そし
て、そのようにして設定された基準画像と、対戦時にお
いて検出された手形態の画像との面積の差異及び周長の
差異の少なくとも一方の差異を判別基準として、対戦相
手の手形態の判別が行われるので、判別精度が高められ
るほか、その判別のアルゴリズムも比較的単純で処理効
率がよい。

【００７４】上記遊戯対戦としては具体的にジャンケン
を採用することができる。この場合、前述の互いに異な
る複数の手形態は、全ての指を伸ばした形態（「パー」
ないし「紙」の形態）、一部の指のみを伸ばした形態
（例えば、「チョキ」ないし「鋏」の形態）及び全ての
指が曲げられた形態（「グー」ないし「石」の形態）
の、少なくとも３形態を含むものとすることができる。

【００７５】基準画像は、すべての指が曲げられた形態
（すなわち、「グー」の形態）にある対戦相手の手形態
の画像として設定することができる。基準画像としてい
わゆる「グー」の手形態の画像を採用することの利点は
主に２つある。１つは、「グー」の手形態は握こぶし状
で比較的外形形状が単純であり、判定のための演算の基
礎として使用しやすい点である。もう１つは、ある人気
の高いジャンケン形態においては、その１ステップを基
準画像取込みのステップとして巧みに利用できる点であ
る。これについて説明を補足すれば、ジャンケンの本対
戦に先立ち、「最初はグー」の掛け声とともに双方の対
戦者が「グー」の手を出し、その後で「ジャンケンポ
ン」の掛け声とともに本対戦を行うジャンケンの実施形
態が最近になって全国的に広まっており、特に子供等の
間では、ジャンケンと言えばこの実施形態で行うことを
意味するほど、その普及率は著しいものがある。そこ
で、この「最初はグー」のステップを利用して対戦相手
が出す「グー」の手形状を基準画像として取り込んでし
まえば、対戦相手や観客等に対し作為感を与えることな
く、基準画像の設定処理を自然に行うことができるわけ
である。

【００７６】また、手形態判別手段は、手形態の画像の
周形状の円形からの隔たりの大小を一判定基準として、
該手形態がすべての指が曲げられた形態か又はそうでな
い形態かを判別するものとすることができる。これによ
り、例えば「グー」の手形態の判別精度を上げることが
できる。

【００７７】次に、手形態判別手段は、基準画像と、対
戦時において検出された手形態の画像との面積及び円形
度の少なくともいずれかの差異に基づいて、手形態がす
べての指が曲げられた形態（例えば「グー」の形態）か
又はそうでない形態かを判別する一方、基準画像と対戦
時において検出された手形態の画像との少なくとも周長
の差異に基づいて、手形態がすべての指が伸ばされた形
態（例えば「パー」の形態）であるか又は一部の指のみ
が伸ばされた形態（例えば、「チョキ」の形態）である
かを判別するものとすることができる。すなわち、指が
すべて曲げられている形態と、一部又は全部が伸ばされ
ている形態とでは、画像の面積あるいは円形度に著しい
違いが生ずるので、面積ないし円形度により両形態を比
較的容易にかつ精度よく判別することができる。そし
て、指がすべて曲げられていない場合に限って、すべて
の指が伸ばされた形態であるか又は一部の指のみが伸ば
された形態であるかを、画像の周長により判別するよう
にすれば、ジャンケンに使用される上記各手形態を効率
よく判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遊戯対戦装置としてのロボットシステ
ムの全体構成を示すブロック図。

【図２】全ての指を伸ばした状態の手機構の平面図。

【図３】指の側面図。

【図４】一部の指のみを伸ばした状態の手機構の平面
図。

【図５】すべての指を曲げた状態の手機構の平面図。

【図６】ロボット骨格の模式図。

【図７】勝敗テーブルの一例を示す説明図。

【図８】画像検出部の構成例を示す斜視図。

【図９】外乱光遮断手段の構成例を示す側面断面図。

【図１０】外乱光遮断手段の第一の変形例を示す側面断
面図。

【図１１】同じく第二の変形例を示す側面断面図。

【図１２】同じく第三の変形例を示す正面断面図。

【図１３】図１のロボットシステムの全体の処理の流れ
を示すフローチャート。

【図１４】基準画像設定処理のフローチャート。

【図１５】手静止確認処理のフローチャート。

【図１６】画像が処理範囲内にあるか否かを確認する処
理のフローチャート。

【図１７】ジャンケン判定処理のフローチャート。

【図１８】手形態判別処理のフローチャート。

【図１９】背景キャンセル処理の説明図。

【図２０】重心位置に基づき画像の静止判定を行う方法
の説明図。

【図２１】判別ウィンドウの設定例を示す説明図。

【図２２】画像が処理範囲内にあるか否かの判定方法を
示す説明図。

【図２３】手の差出位置を規定するガイドないしストッ
パの例を示す概念図。

【図２４】ジャンケンに使用される手形態の説明図。

【図２５】画像の円形度の測定方法の説明図。

【図２６】判別ウィンドウに対し、手画像部分が斜めに
進入している例を示す説明図。

【図２７】判別ウィンドウを拡張する方法を示す説明
図。

【図２８】画像により装置側の手形態を表現する例を示
す説明図。

【図２９】対戦相手側の手形態を表現する表現具の例を
示す説明図。

【符号の説明】

９０手機構（形態表現手段、手形態表現手段）１００ロボットシステム（遊戯対戦装置）１０２ロボット制御部１０２ロボット制御部（手形態設定手段、手機構制御
手段、組合せ判定手段）１０４２次元ＣＣＤセンサ（画像検出部）１０６〜１１０指１３６〜１３８シリンダ駆動制御部（手機構制御手
段）１６４ＣＰＵ（形態判別手段、手機構制御手段）２００画像検出部２０１第一のカメラ（画像検出部）２０２第二のカメラ（画像検出部）２０４、２０５入射側覆い部（入射外乱光遮断手段）２０６、２０７背景側覆い部（背景外乱光遮断手段）Ｈ手ＩＨ手画像部分（手の画像）Ｇ0、Ｇ1 重心２２０判別ウィンドウ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対戦相手との間で、身体の一部又は表現
具等の表現動作物体を用いて形成される、予め定められ
た複数の表現形態のいずれかを互いに出し合うことによ
り遊戯対戦を行う装置であって、対戦相手に対し、装置側の表現形態として、予め定めら
れた互いに異なる複数の表現形態のうちのいずれかを示
す形態表現手段と、対戦相手の表現形態の画像を、該表現形態に使用される
前記表現動作物体からの反射光に基づいて検出する画像
検出部と、前記反射光の前記画像検出部への入射経路に入り込む外
乱光の少なくとも一部を遮断することにより、前記画像
とその背景との間のコントラストを増大させる入射外乱
光遮断手段と、前記検出された画像に基づいて、前記対戦相手の表現形
態が、前記装置側の表現形態に対応する互いに異なる複
数の表現形態のうちのいずれであるかを判別する形態判
別手段と、を含むことを特徴とする遊戯対戦装置。
【請求項２】対戦相手との間で、身体の一部又は表現
具等の表現動作物体を用いて形成される、予め定められ
た複数の表現形態のいずれかを互いに出し合うことによ
り遊戯対戦を行う装置であって、対戦相手に対し、装置側の表現形態として、予め定めら
れた互いに異なる複数の表現形態のうちのいずれかを示
す形態表現手段と、対戦相手の表現形態の画像を、該表現形態に使用される
前記表現動作物体からの反射光に基づいて検出する画像
検出部と、前記対戦相手の前記表現動作物体の背後に入り込む外乱
光の少なくとも一部を遮断することにより、前記画像と
その背景との間のコントラストを増大させる背景外乱光
遮断手段と、前記検出された画像に基づいて、前記対戦相手の表現形
態が、前記装置側の表現形態に対応する互いに異なる複
数の表現形態のうちのいずれであるかを判別する形態判
別手段と、を含むことを特徴とする遊戯対戦装置。
【請求項３】対戦相手との間で、身体の一部又は表現
具等の表現動作物体を用いて形成される、予め定められ
た複数の表現形態のいずれかを互いに出し合うことによ
り遊戯対戦を行う装置であって、対戦相手に対し、装置側の表現形態として、予め定めら
れた互いに異なる複数の表現形態のうちのいずれかを示
す形態表現手段と、対戦相手の表現形態の画像を、該表現形態に使用される
前記表現動作物体からの反射光に基づいて検出する画像
検出部と、前記反射光の前記画像検出部への入射経路に入り込む外
乱光の少なくとも一部を遮断することにより、前記画像
とその背景との間のコントラストを増大させる入射外乱
光遮断手段と、前記対戦相手の前記表現動作物体の背後に入り込む外乱
光の少なくとも一部を遮断することにより、前記画像と
その背景との間のコントラストを増大させる背景外乱光
遮断手段と、前記検出された画像に基づいて、前記対戦相手の表現形
態が、前記装置側の表現形態に対応する互いに異なる複
数の表現形態のうちのいずれであるかを判別する形態判
別手段と、を含むことを特徴とする遊戯対戦装置。
【請求項４】前記入射外乱光遮断手段は、前記反射光
の入射経路の少なくとも一部を覆う覆い部とされ、前記背景外乱光遮断手段は、前記対戦相手の前記表現動
作物体に面する側が開口するように、該身体の背後空間
を覆う覆い部とされ、それら両覆い部の間には前記対戦相手の前記表現動作物
体が配置される空隙が形成され、その空隙から採光され
た光を前記表現動作物体の表面で反射させて、前記画像
検出部に入射させるようになっている請求項３記載の遊
戯対戦装置。
【請求項５】前記対戦相手側の表現動作物体を、前記
画像検出部の画像検出領域に存在させない状態で該画像
検出部により画像検出を行い、その検出された画像のデ
ータを補正画像データとして設定するとともに、前記画
像検出領域に前記表現動作物体を存在させた状態で検出
された画像のデータと前記補正画像データとの差に基づ
いて、前記対戦相手の前記表現動作物体に相当する画像
部分のデータを抽出する画像補正手段が設けられている
請求項１ないし４のいずれかに記載の遊戯対戦装置。
【請求項６】前記画像検出部の各受光素子の検出出力
の総和又は平均値に基づいて、該検出出力を２値化する
ための閾値を設定する閾値設定手段と、前記各受光素子の検出出力を前記閾値よりも大きいか否
かに基づいて２値化することにより、前記対戦相手の表
現形態の画像データを２値画像データとして生成する２
値画像データ生成手段と、を備える請求項１ないし５のいずれかに記載の遊戯対戦
装置。
【請求項７】前記遊戯対戦は手を使用するものであ
り、前記複数の表現形態は、指の曲げ伸ばしに基づいて
表現される互いに異なる複数の手形態である請求項１な
いし６のいずれかに記載の遊戯対戦装置。
【請求項８】前記遊戯対戦はジャンケンであり、前記
複数の手形態は、全ての指を伸ばした形態、一部の指の
みを伸ばした形態、及び全ての指が曲げられた形態の、
少なくとも３形態を含むものである請求項７記載の遊戯
対戦装置。
【請求項９】前記形態表現手段は、曲げ伸ばし可能に構成された複数の指を有する手機構
と、前記手機構の前記指の曲げ伸ばしの駆動を制御し、該手
機構の状態を前記互いに異なる複数の手形態のうちのい
ずれかのものとする手機構制御手段とを備えたものであ
る請求項７又は８に記載の遊戯対戦装置。