JPWO2007141860A1 - 誘導装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、非接触で血管像撮影を行う認識装置において、撮影装置表面に被写体をかざす手本となる手形を貼り付け、手の位置・向きを検出し、手を近づけすぎた場合には音声・ベル・ランプ点灯などにより利用者に通知する技術が開示されている。
しかしながら上記従来技術では、被写体の位置や向きをどの程度修正すればよいのかがわかりにくいため、適切な位置にできるまで試行錯誤を繰り返さなければならず、位置決め効率が悪いという問題点があった。
本発明の一態様によれば、本発明の誘導装置は、非接触で対象物をかざして測定を行う装置において、虚像を表示する虚像表示手段と、前記対象物が最終的に配置されるべき位置に、前記対象物の形状に基づいた手本となる虚像を前記虚像表示手段に表示させる手本表示生成手段と、前記対象物の位置・姿勢を検出する様体検出手段と、前記対象物の位置・姿勢と前記虚像の位置・姿勢の差を修正量演算算出する手段と、前記虚像と同じ場所に前記算出した差を示す誘導表示を前記虚像表示手段に表示させる誘導表示生成手段と、を備える。
また、本発明の誘導装置において、前記虚像の大きさ・形状は、記憶媒体に記録されたデータにより決定されることが望ましい。
また、本発明の誘導装置において、前記誘導は、前記対象物の現状から前記虚像までの位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形のアニメーション表示であることが望ましい。
また、本発明の誘導装置は、前記対象物と前記虚像の周辺にそれぞれの位置・姿勢を示す補助線を表示することが望ましい。
本発明によれば、ユーザは被写体付近から視線を動かさずに、正しい位置・姿勢を達成するための修正を具体的な量を伴って知ることができるため、無駄な動作をすることなく効率的に位置決め行うことができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る誘導装置の構成を示す図である。
本発明の誘導装置は、手本となる虚像106および修正すべき量を示す誘導表示107を表示するための表示装置101と、被写体108の位置、姿勢、形状などの様体を検出する位置・姿勢・形状検出装置(様体検出装置)102と、被写体108の形状・大きさが記憶された記憶媒体103と、各信号を処理する処理部104と、被写体108を撮影する撮影カメラ105から構成される。
図2は、本発明の実施の形態に係る誘導装置の処理部の処理フローを示す図である。
ステップS201において、誘導装置の処理部内の手本データ生成部で、記憶媒体103から読み取った被写体の形状・大きさ情報と、誘導装置の内部に保持される撮影カメラ105上の適正位置情報(不図示)から正解となる手本データが計算され、誘導装置の処理部内の手本表示生成部および修正量演算部に手本データが送られる。
一方で、ステップS203において、位置・姿勢・形状検出装置102で検出された被写体の位置・姿勢・形状は、誘導装置の処理部内の修正量演算部で手本データと比較され、その差分が修正量として計算され、誘導装置の処理部内の誘導表示生成部に出力される。
図3は、本発明の実施の形態に係る誘導装置の表示装置の構成を示す図である。図3において表示装置101は、凹面鏡301を用いて虚像を表示している。
図4に示すように2枚の凹面鏡401、402を向かい合わせ、一方の焦点がもう一方の凹面鏡中心になるように配置すると、一方の凹面鏡402の中心に置いた物体の虚像が、もう一方の凹面鏡401の中心に現れる。凹面鏡は一部だけを切り取っても機能するので、ユーザが装置に向かう方向を限定できるのであれば、図3に示すように凹面鏡301の一部だけを使用しても良い。図3では、凹面鏡301の一方の中心に液晶ディスプレイなどの表示パネル302を配置し、ここに図2の処理部で生成された手本の虚像および誘導表示を表示するための映像を表示すると、凹面鏡301の反射により撮影カメラ105のレンズ前方に虚像106、107が現れる。
図5は、ステレオスコープを用いた表示装置を示す図である。
図6において偏光めがね601を用いた表示装置は、2種類の偏光状態を表示できる表示パネル602に視差画像を表示、または2つのプロジェクタに画像を別々の偏光状態を持たせて投射し、左右別々の偏光方向の偏光フィルタをはめた眼鏡で観測することにより、立体画像をみせるものである。
次に本発明の実施の形態に係る位置・姿勢・形状検出装置について説明する。本発明の実施の形態に係る位置・姿勢・形状検出装置を説明するにあたり、位置・姿勢・形状についての関連事項についてまず説明する。
被写体は直交するx、y、z軸それぞれの方向に平行移動する自由度を持つ。位置の検出とは、被写体が正解位置からどのくらい平行移動しているかを検出することを示す。x、y方向の位置は撮影カメラ105によって得られる画像から容易に検出可能である。z方向の位置は画像から精度よく検出するのは難しいが、例えば赤外線反射方式を用いた距離センサにより容易に検出することが可能である。
図8に示すように、被写体はある位置を中心にその場で回転する自由度を持つ。回転は、図7のx、y、z軸を中心とした3つの回転がある。姿勢の検出とは、被写体が正解の状態からどれだけ回転しているか(どの向きを向いているか)を検出することを示す。z軸まわりの姿勢変化については、撮影カメラ105で撮像された画像から容易に検出できる。x、y軸まわりの姿勢変化を画像から検出する技術は、出願人が先に考案した国際公開第04/021884号パンフレット「個人認識装置」で開示されている。また、国際公開第04/084140号パンフレット「撮影装置」に記載のような複数の距離センサを備えた撮影装置により姿勢を検出する技術も開示されている。
通常、空間に置かれた物体の自由度は、図7、図8に示した6つの自由度を考えればよいが、折り畳み型の携帯電話や人体のように接合部(関節)で複数の部位が結合されており、変形し得る被写体もあり得る。
図10は、位置がずれている場合の本発明の実施の形態に係る誘導表示を示す図である。
手本の虚像106と被写体108の姿勢(角度)が異なる場合は、位置ずれの場合と同様、手本の虚像106と被写体108がそれぞれ視認される。ここに、被写体108をどの方向にどれくらい回転する必要があるかを示すグラフィックを手本の虚像106に重ねて表示する。例えば、図11に示すように、被写体108の現状姿勢から正解姿勢まで手本の虚像106が回転するアニメーション表示を行う、または回転角度に応じた矢印を表示する方法がある。
図12では親指が曲がっている場合の例を示している。変形がない部分は手本の虚像106が被写体108に隠れているが、変形部分は手本の虚像106と被写体108それぞれが視認される。ここに、変形部分をどのように動かせばよいかを示すグラフィックを手本の虚像106に重ねて表示する。例えば、図12に示すように、現状から正解までの動きを示すアニメーション表示を行う、または矢印表示を示す方法がある。
(1)移動→姿勢→変形の順番で収束するまで誘導を繰り返す
(2)修正率が大きいものから順に誘導し、収束するまで繰り返す
などの方法が考えられる。
図13は、本発明の実施の形態に係る誘導装置の誘導処理のフローチャートである。図13においては、修正率が大きいものから順に誘導する場合を示す。
ステップS1302において、記憶媒体より被写体の形状・大きさの情報が読み出され、手本画像が生成される。
ステップS1304において、被写体が誘導範囲内にあるか判定する。誘導範囲内にある場合はステップS1305に進み、誘導範囲内にない場合はステップS1303に戻る。誘導範囲は、例えば表示装置が虚像を表示できる範囲等に設定する。
ステップS1306において、被写体の位置・姿勢・形状を検出する。
ステップS1307において、位置、姿勢、形状のそれぞれの修正率を計算する。
ステップS1308において、全ての修正率が基準内にあるかを判定する。基準内にある場合はステップS1309に進み、基準内にない場合はステップS1311に進む。
ステップS1310において、終了したことをユーザに通知し、手本の表示を消去する。
ステップS1312において、誘導表示を行う。その後、ステップS1306に戻る。
ステップS1401において、変数iを1とする。
ステップS1402において、被写体を手本に対して{(全修正量/n)*i}だけ修正した画像を生成する。nは事前に定めても、全修正量に応じて決定しても良い。
ステップS1404において、iをインクリメントする。
例外的に、ユーザの視点から見て手本の虚像106の上に被写体108が覆いかぶさる状態になった場合には、修正が未完了の状態でありながら手本の虚像106が見えなくなる場合がある。このような場合には、補助線や補助面などの補助表示を行うことが望ましい。
図16は、被写体と手本の虚像の外側を囲むように、それぞれの位置・姿勢を示す補助線を表示する例を示す。補助線は、被写体108と手本の虚像106を中心にし、
補助線を表示する場合には、矢印などの誘導表示は、被写体108そのものではなく補助線に重ねて表示する。
図17は、被写体と手本の虚像の周辺に、それぞれの位置・姿勢を示す補助面を表示する例を示す。被写体108を示す補助面が手本の虚像位置に移動するアニメーション表示や矢印表示を重ねることにより誘導を行う。
Claims (16)
- 非接触で対象物をかざして測定を行う装置において、
虚像を表示する虚像表示手段と、
前記対象物が最終的に配置されるべき位置に、前記対象物の形状に基づいた手本となる虚像を前記虚像表示手段に表示させる手本表示生成手段と、
前記対象物の位置・姿勢を検出する様体検出手段と、
前記対象物の位置・姿勢と前記虚像の位置・姿勢の差を算出する修正量演算手段と、
前記虚像と同じ場所に前記算出した差を示す誘導表示を前記虚像表示手段に表示させる誘導表示生成手段と、
を備える誘導装置。 - 前記虚像は対象物と同じ大きさ・形状であることを特徴とする請求項1記載の誘導装置。
- 前記虚像の大きさ・形状は、記憶媒体に記録されたデータにより決定されることを特徴とする請求項2記載の誘導装置。
- 前記誘導表示は、前記対象物の現状から前記虚像までの位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形を示す矢印表示であることを特徴とする請求項1記載の誘導装置。
- 前記誘導表示は、前記対象物の現状から前記虚像までの位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形のアニメーション表示であることを特徴とする請求項1記載の誘導装置。
- 前記位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形の表示をそれぞれ別々に行うことを特徴とする請求項4または5記載の誘導装置。
- 前記対象物と前記虚像の周辺にそれぞれの位置・姿勢を示す補助線を表示することを特徴とする請求項1記載の誘導装置。
- 前記対象物と前記虚像の周辺にそれぞれの位置・姿勢を示す補助面を表示することを特徴とする請求項1記載の誘導装置。
- 非接触で対象物をかざして測定を行う装置において、
前記対象物が最終的に配置されるべき位置に、前記対象物の形状に基づいた手本となる虚像を虚像表示手段に表示させるステップと、
前記対象物の位置・姿勢を検出するステップと、
前記対象物の位置・姿勢と前記手本の虚像の位置・姿勢の差を算出するステップと、
前記手本の虚像と同じ場所に前記算出した差を示す誘導表示を前記虚像表示手段に表示させるステップと、
を備える誘導方法。 - 前記虚像は対象物と同じ大きさ・形状であることを特徴とする請求項9記載の誘導方法。
- 前記虚像の大きさ・形状は、記憶媒体に記録されたデータにより決定されることを特徴とする請求項10記載の誘導方法。
- 前記誘導表示は、前記対象物の現状から前記虚像までの位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形を示す矢印表示であることを特徴とする請求項9記載の誘導方法。
- 前記誘導表示は、前記対象物の現状から前記虚像までの位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形のアニメーション表示であることを特徴とする請求項9記載の誘導方法。
- 前記位置の移動、姿勢の回転、または形状の変形の表示をそれぞれ別々に行うことを特徴とする請求項12または13記載の誘導装置。
- 前記対象物と前記虚像の周辺にそれぞれの位置・姿勢を示す補助線を表示することを特徴とする請求項9記載の誘導方法。
- 前記対象物と前記虚像の周辺にそれぞれの位置・姿勢を示す補助面を表示することを特徴とする請求項9記載の誘導方法。
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