JPWO2014128748A1 - キャリブレーション装置、キャリブレーションプログラム、およびキャリブレーション方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の高速画像生成表示方法においては、立体構造をもつ対象を2次元画面に投影して表示する高速画像生成表示方法であって、対象の構成面は、対象座標系において、領域の大きさを少なくとも1つの要素として階層的に記述され、任意の視点から見た時の該対象の構成面を2次元画面へ投影するに際して、表示基準座標系原点または視点から対象座標系で表される該対象の任意の点までの距離を少なくとも1つのパラメータとして階層度を設定することを特徴とする。
特許文献2に記載の立体視画像生成方法は、三次元座標を有するポリゴンで構成されるオブジェクトのうち、平面視表示させるオブジェクトデータを基準カメラを原点とする基準カメラ座標系データに、立体視表示させるオブジェクトのデータを所定の視差角を有する右眼用及び左眼用視差カメラをそれぞれ原点とする右眼用及び左眼用視差カメラ座標系データに変換し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、右眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを右眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、基準カメラ座標系のオブジェクトのデータと、左眼用視差カメラ座標系のオブジェクトのデータを左眼用画像データとして、ビデオメモリに描画し、ビデオメモリに描画された右眼用画像データと左眼用画像データを合成して、立体視オブジェクトと平面視オブジェクトの混在する画像を立体視表示装置に表示することを特徴とする。
特許文献3に記載の方法は、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するための方法であって、ユーザの視覚表示をレンダリングするステップと、物理的な空間のデータを受信するステップであって、データが、物理的な空間内のユーザを代表しているものと、ユーザの気質を推論するために、少なくとも1つの検出可能な特徴を解析するステップと、ユーザの気質を示す属性を視覚表示に適用するステップと、を含む。
特許文献4に記載のシステムは、入力デバイスと、プロセッサに結合され、入力デバイスの方位を検出する検出器と、を備えているシステムであって、入力デバイスが、方位に対応する複数のモード方位を有し、複数のモード方位が、ジェスチャ制御システムの複数の入力モードに対応し、検出器が、ジェスチャ制御システムに結合され、方位に応答して、複数の入力モードからの入力モードの選択を自動的に制御する。
一局面に従うキャリブレーション装置は、立体視像を生成可能な表示装置と、
対象物までの距離を測定する深度センサと、表示装置により生成される立体視像および深度センサにより検知される対象物の深度を調整する調整部と、を含むものである。
たとえば、当該調整により実像である対象物が、虚像である立体視像にあたかも接触しているように視認させることもでき、両像が一定の距離を介しているように視認させることもできる。
なお、キャリブレーションには、コンフィグレーション、アジャスティングが含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。
第2の発明にかかるキャリブレーション装置は、一局面に従うキャリブレーション装置において、調整部は、深度センサにより検知された深度において対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、表示装置により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整してもよい。
第3の発明にかかるキャリブレーション装置は、一局面および第2の発明にかかるキャリブレーション装置において、対象物は、人体の一部であってもよい。
第4の発明にかかるキャリブレーション装置は、第3の発明にかかるキャリブレーション装置において、人体の一部が、指、掌、手または腕であってもよい。
この場合、虚像である立体視像へ、指、掌、手または腕を用いて体感的なアプローチが容易となる。
第5の発明にかかるキャリブレーション装置は、一局面から第4の発明のいずれかにかかるキャリブレーション装置において、表示装置は、ヘッドマウントディスプレイであってもよい。
第6の発明にかかるキャリブレーション装置は、第4または第5の発明にかかるキャリブレーション装置において、対象物が指、掌または手であり、調整部は、対象物の側の肩関節から対象物までの長さに応じて、立体視像として生成可能な立体視領域と深度センサの深度検知領域とが共有する共有領域を決定してもよい。
第7の発明にかかるキャリブレーション装置は、一局面から第6の発明のいずれかにかかるキャリブレーション装置において、深度センサは、赤外線により対象物までの距離を検知することによって対象物の深度検出を行なうものであってもよい。
他の局面に従うキャリブレーションプログラムは、立体視像を生成可能な表示処理と、対象物までの距離を測定する深度センサ処理と、表示処理により生成される立体視像および深度センサ処理により検知される対象物の深度を調整する位置調整処理と、を含むものである。
たとえば、当該調整により実像である対象物が、虚像である立体視像にあたかも接触しているように視認させることもでき、両像が一定の距離を介しているように視認させることもできる。
なお、キャリブレーションには、コンフィグレーション、アジャスティングが含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。
第9の発明にかかるキャリブレーションプログラムは、他の局面に従うキャリブレーションプログラムにおいて、位置調整処理は、深度センサ処理により検知された深度において対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、表示処理により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整してもよい。
第10の発明にかかるキャリブレーションプログラムは、他の局面または第9の発明にかかるキャリブレーションプログラムにおいて、対象物が指、掌または手であり、この場合、位置調整処理は、共有領域決定処理を有してよい。共有領域決定処理は、対象物の側の肩関節から対象物までの長さに応じて、表示処理により立体視像が生成される立体視領域と深度センサ処理により検知される深度検知領域とが共有する共有領域を決定する。
第11の発明にかかるキャリブレーションプログラムは、他の局面から第10の発明のいずれかにかかるキャリブレーションプログラムにおいて、深度センサ処理は、赤外線により対象物までの距離を検知することによって対象物の深度検知を行なう赤外線検知処理を含んでよい。
さらに他の局面に従うキャリブレーション方法は、立体視像を生成可能な表示工程と、対象物までの距離を測定する深度センサ工程と、表示工程により生成される立体視像と、深度センサ工程により検知される対象物の深度とを調整する位置調整工程と、を含むものである。
たとえば、当該調整により実像である対象物が、虚像である立体視像にあたかも接触しているように視認させることもでき、両像が一定の距離を介しているように視認させることもできる。
なお、キャリブレーションには、コンフィグレーション、アジャスティングが含まれる。
また、深度とは、深度センサから検知対象となる対象物までの距離をいう。
第13の発明にかかるキャリブレーション方法は、さらに他の局面に従うキャリブレーション方法において、位置調整工程は、深度センサ工程により検知された深度において対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、表示工程により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整してもよい。
第14の発明にかかるキャリブレーション方法は、さらに他の局面または第13の発明にかかるキャリブレーション方法において、対象物が指、掌または手であり、この場合、位置調整工程は、共有領域決定工程を有してよい。共有領域決定工程は、対象物の側の肩関節から対象物までの長さに応じて、表示工程により立体視像が生成される立体視領域と深度センサ工程により検知される深度検知領域とが共有する共有領域を決定する。
第15の発明にかかるキャリブレーション方法は、さらに他の局面から第14の発明にかかるキャリブレーション方法において、深度センサ工程は、赤外線により対象物までの距離を検知することによって対象物の深度検知を行なう赤外線検知工程を有してよい。
220 半透過ディスプレイ
221 広告
2203D 仮想イメージ表示領域(共有領域)
300 通信システム
303 カメラユニット
410 赤外線検知ユニット
410c 操作領域
420 ジャイロセンサユニット
430 加速度検知ユニット
4103D 三次元空間検知領域
450 制御ユニット
454 解剖学的認識ユニット
456 ジェスチャ識別ユニット
460 イベントサービスユニット
461 キャリブレーションサービスユニット
701,〜,707 表示
900 入出力装置
H1 手
H2,H3 陰影
RP 右肩関節
LP 左肩関節
OF 外形
pn,p0,p1 頂点
PP1 基準線分
pp2 辺
ppk 辺
P0 先端点
P1 根元点
C 最大内接円
V3 顔認識アプリ画面
V5 SNSアプリ画面
また、本発明は、以下に説明する眼鏡表示装置に限定されるものではなく、他の入出力装置、表示装置、テレビジョン、モニタ、プロジェクタ等にも適用することができる。
図1は、一実施の形態にかかる眼鏡表示装置100の基本構成の一例を示す模式的外観正面図であり、図2は、眼鏡表示装置100の一例を示す模式的外観斜視図である。
図1および図2に示すように、眼鏡ユニット200は、眼鏡フレーム210および一対の半透過ディスプレイ220からなる。眼鏡フレーム210は、主にリムユニット211、テンプルユニット212を含む。
眼鏡フレーム210のリムユニット211により一対の半透過ディスプレイ220が支持される。
また、当該レンズ類の一部に、半透過ディスプレイ220を埋め込んで設けてもよい。
次に、通信システム300について説明を行なう。
通信システム300は、バッテリーユニット301、アンテナモジュール302、カメラユニット303、スピーカユニット304、GPS(Global Positioning System)ユニット307、マイクユニット308、SIM(Subscriber Identity Module Card)ユニット309およびメインユニット310を含む。
なお、カメラユニットにはCCDセンサが備えられてよい。スピーカユニット304は、ノーマルイヤホンであってもよいし、骨伝導イヤホンであってもよい。SIMユニット309には、NFC(Near Field Communication:近距離無線通信)ユニットおよび他の接触式ICカードユニット、ならびに非接触式ICカードユニットを含む。
したがって、ユーザは、眼鏡表示装置100を用いて、通信装置、スピーカおよびマイクにより、携帯電話と同様の通話機能を使用することができる。また、眼鏡型であるので、両手を利用せず、通話を行なうことができる。
続いて、操作システム400は、赤外線検知ユニット410、ジャイロセンサユニット420、加速度検知ユニット430および制御ユニット450からなる。赤外線検知ユニット410は、主に赤外線照射素子411および赤外線検知カメラ412からなる。
ジェスチャ識別ユニット456は、ジェスチャデータ記録ユニット455に記録されたジェスチャデータを参照し、解剖学的特徴が識別された外形からジェスチャの識別を行なう。なお、ジェスチャ識別ユニット456は、ジェスチャデータ記録ユニット455からのジェスチャデータを参照することとしているが、参照することに限定されず、他の任意のデータを参照してもよく、全く参照することなく処理してもよい。
以上により、図5(a)に示すように、手のジェスチャを認識する。
これによって、図5(b)に示すように、たとえば写真アプリによる画像が表示される。この際、当該画面には、カメラユニット303からの撮像データが表示されてよい。
次に、操作システム400の赤外線検知ユニット410の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ220の仮想表示領域との関係について説明を行なう。
図6は、赤外線検知ユニット410の検知領域と、一対の半透過ディスプレイ220の仮想表示領域とを説明するための模式的斜視図であり、図7は図6の上面図であり、図8は、図6の側面図である。
三次元空間検知領域4103Dは、赤外線検知ユニット410からの円錐状または角錐状の三次元空間からなる。
また、本実施の形態においては、赤外線検知ユニット410を1個設けることとしているが、これに限定されず、赤外線検知ユニット410を複数個設けてもよいし、赤外線照射素子411を1個、赤外線検知カメラ412を複数個設けてもよい。
すなわち、実際には眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220に表示されるものの、ユーザは、右目のイメージは右目側の半透過ディスプレイ220を透過し三次元空間領域2203DRで認識し、左目のイメージは左目側の半透過ディスプレイ220を透過し三次元空間領域2203DLで認識する。その結果、認識された両イメージがユーザの脳内で合成されることにより、仮想イメージ表示領域2203Dで仮想イメージとして認識することができる。
また、図8に示すように、一対の半透過ディスプレイ220よりも赤外線検知ユニット410が上方(y軸正方向)に配設されている場合について説明しているが、鉛直方向(y軸方向)に対して、赤外線検知ユニット410の配設位置が半透過ディスプレイ220よりも下方(y軸負方向)または半透過ディスプレイ220と同位置であっても、同様に、仮想イメージ表示領域2203Dは、三次元空間検知領域4103Dと共有する空間領域を有する。
続いて、図9から図11は、図6から図8において示した検知領域と仮想表示領域との他の例を示す模式図である。
この場合、入出力装置900による仮想イメージ表示領域2203Dが、三次元空間検知領域4103Dと共有の空間領域として生じる。
この場合でも、入出力装置900による仮想イメージ表示領域2203Dが、三次元空間検知領域4103Dと共有の空間領域として生じる。
続いて、検知領域における操作領域とジェスチャ領域とについて説明する。図12および図13は、検知領域における操作領域と、ジェスチャ領域との一例を示す模式図である。
また、三次元空間検知領域4103D内における操作領域410c以外の部分で、かつ腕の移動領域Lおよび移動領域Rを合わせた領域と重なる部分をジェスチャ領域410gとして設定する。
次いで、キャリブレーション処理について説明を行なう。図14は、キャリブレーション処理の説明を行なうためのフローチャートである。
また、キャリブレーション処理には、ユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さの調整も行なう。
すなわち、ユーザによりユーザの個々で異なる指の長さ、手の長さ、腕の長さが異なるので、操作領域410cの調整を行なうものである。
なお、ジェスチャ領域410gは、仮想イメージ表示領域2203Dと重ならないように配置しかつ深さ方向(z軸正方向)に厚みを持たせることが好ましい。
そのため、赤外線検知ユニット410からの信号を無処理のまま使用すると、ユーザは、手先が仮想イメージ表示領域2203Dから外れたとしても、そのような状態であることを体感しにくい。
その結果、ユーザは、両腕を最大限に伸ばした状態、または少し曲げた状態で、奥行きのある平面状の仮想イメージ表示領域2203D内の中央部から端部まで操作することができる。
続いて、半透過ディスプレイ220に、像の周囲を指で囲んでくださいと、表示を行なう(ステップS16)。ここで、像の近傍に指の形の像を薄く表示してもよいし、半透過ディスプレイ220に表示を行なう代わりにスピーカから音声により指示をユーザに伝えてもよい。
なお、上記においては、指で矩形を形作り、そのように定められた矩形と、像の外縁の矩形にあわせる。このことによって、指により定められた矩形の視認サイズおよび位置と像の外縁の矩形の視認サイズ及び位置とを合わせることとした。しかしながら、指によって形状を定める手法はこれに限定されず、表示された像の外縁を指でなぞる手法、表示された像の外縁上の複数の点を指で指し示す手法等、他の任意の手法であってもよい。また、これらの手法を複数のサイズの像について行ってもよい。
次いで、指認識について説明を行い、その後掌認識、腕認識の順で説明を行なう。図15は、指認識の一例を示す模式図である。図15において、(A)は指の先端付近の拡大図であり、(B)は指の根元付近の拡大図である。図16は、指認識の処理の一例を示すフローチャートである。
次に、赤外線検知ユニット410により画像データをピクセル単位で距離に置き換える(ステップS23)。この場合、赤外線の明るさは、距離の三乗に反比例する。これを利用し、デプスマップを作成する(ステップS24)。
続いて、二値化した画像データから約100個の頂点を持つポリゴンを作成する(ステップS26)。そして、頂点が滑らかになるようにローパスフィルタ(LPF)により、より多くの頂点pnを有する新たな多角形を作成することによって、図15に示す手の外形OFを抽出する(ステップS27)。
なお、本実施の形態においては、ステップS26において二値化したデータからポリゴンを作成するために抽出する頂点の数を約100個としているが、これに限定されず、1000個、その他の任意の個数であってもよい。
その後、ステップS27で作成された新たな多角形と、ステップS28で作成された凸包との共有の頂点p0を抽出する(ステップS29)。このように抽出された共有の頂点p0自体を指の先端点として用いることができる。
さらに、頂点p0の位置に基づいて算出される他の点を指の先端点として用いてもよい。例えば、図15(A)に示すように頂点p0における外形OFの内接円の中心を先端点P0として算出することもできる。
全ての指について同様の処理を行なうことで、全ての指のスケルトンを得る。これにより、手のポーズを認識することができる。すなわち、親指、人差し指、中指、薬指、小指のいずれの指が広げられ、いずれの指が握られているかを認識することができる。
グラフィック演算ユニット463は、キャリブレーションサービスユニット461を用いてキャリブレーションデータ記録ユニット457を参照し、表示の補正を行なう(ステップS36)。
最後に、ディスプレイ演算ユニット464により半透過ディスプレイ220に表示を行なう(ステップS37)。
次いで、図17は、掌認識の一例を示す模式図である。
次いで、腕認識について説明を行なう。本実施の形態において、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識した後に実施する。なお、腕認識は、指、掌および親指のいずれかを認識する前、またはそれらの少なくともいずれかと同時に実施してもよい。
その後、抽出した外形に外接する四角枠を選定する。本実施の形態においては、当該四角枠は、平行四辺形または長方形からなる。
この場合、平行四辺形または長方形は、対向する長辺を有するので、長辺の延在方向から腕の延在方向を認識することができ、長辺の向きから腕の向きを判定することが出来る。なお、ステップS32の処理と同様に、直前の数フレームの画像データと比較して、腕の動きを検知させてもよい。
次に、図19は、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220の表示の一例を示す模式図である。
次に、眼鏡表示装置100の半透過ディスプレイ220に表示される表示の一例について説明を行なう。図20(a)は、半透過ディスプレイ220の視野の一例、図20(b)は、半透明ディスプレイ220の表示の一例を説明する図である。
図20に示すように、縦方向に表示703、702、701、704、705の表示が設けられており、表示701を中央として、左右に表示706,707が設けられる。なお、当然のことながら、当該表示701,〜,707は、ユーザによって自由に削除または変更することができ、さらに他の表示を追加することもできる。
なお、本実施の形態においては、表示701,〜,707はシームレスに連続した画像であるが、切換えされるべき表示は、それぞれが独立した非連続の像であってもよい。
一方、天空情報の表示703および地図情報の表示705はパノラマ表示であってよく、この場合、左右方向の動きに伴ってそれら表示703,705をスクロールさせてよい。
続いて、指、掌、手、腕が操作領域410cに存在する場合と、ジェスチャ領域410gに存在する場合との違いをユーザが認識し易いように、所定のイベントを発生させる。以下、所定のイベントについて説明を行なう。図21は、所定のイベント発生の一例を示す模式図であり、図22は、図21のイベント発生の他の例を示す模式図であり、図23は、他のイベント発生の一例を示す模式図である。
これにより、ユーザは、ジェスチャ領域410gに手が存在することを容易に認識できる。
以上の指、掌、腕認識およびイベント発生を伴う眼鏡表示装置100の使用態様について説明する。
例えば、広告221には、店舗の、商品、サービス等の情報が表示されている。ユーザがその広告221をタッチした場合、当該店舗に関するさらに詳しい情報を追加表示させてもよい。たとえば、飲食店の場合には、当該飲食店の代表メニュ、ユーザからの評価、価格帯等を表示させてもよい。
なお、広告221は、店舗をカメラユニット303で撮影された像そのものであってもよいし、カメラユニット303による当該店舗の撮像データに基づいて店舗認識を自動で開始し、その結果、店舗認識アプリ画面に表示された認識結果情報であってもよい。
また、図25に示すように、半透過ディスプレイ220に一の企業(○○社)のロゴマークが表示されている際に、画面中のロゴマークにタッチ等行なうことで、競合又は非競合の他の企業(△△社)に関連する情報を表示させることができる。この場合、例えばパロディモードとして、当該他の企業のロゴを表示させてもよい。
また、ユーザがジェスチャ領域410g内で所定の手のポーズを作ることにより、予め設定された動作が実施される。図26から図33は、ジェスチャ認識の例を示す模式図である。
この場合、ユーザの体格の違いに応じて共有領域をカスタマイズすることができる。
Claims (15)
- 立体視像を生成可能な表示装置と、
対象物までの距離を測定する深度センサと、
前記表示装置により生成される立体視像および前記深度センサにより検知される対象物の深度を調整する調整部と、を含む、キャリブレーション装置。 - 前記調整部は、前記深度センサにより検知された深度において前記対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、前記表示装置により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整する、請求項1に記載のキャリブレーション装置。
- 前記対象物は、人体の一部である、請求項1または2に記載のキャリブレーション装置。
- 前記人体の一部が、指、掌、手または腕である、請求項3に記載のキャリブレーション装置。
- 前記表示装置がヘッドマウントディスプレイである、請求項1から4のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- 前記対象物が指、掌または手であり、
前記調整部は、前記対象物の側の肩関節から前記対象物までの長さに応じて、前記立体視像として生成可能な立体視領域と前記深度センサの深度検知領域とが共有する共有領域を決定する、請求項4または5に記載のキャリブレーション装置。 - 前記深度センサは、赤外線により対象物までの距離を検知することによって前記対象物の深度検知を行なう、請求項1から6のいずれか1項に記載のキャリブレーション装置。
- 立体視像を生成可能な表示処理と、
対象物までの距離を測定する深度センサ処理と、
前記表示処理により生成される立体視像および前記深度センサ処理により検知される対象物の深度を調整する位置調整処理と、を含む、キャリブレーションプログラム。 - 前記位置調整処理は、前記深度センサ処理により検知された深度において前記対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、前記表示処理により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整する、請求項8に記載のキャリブレーションプログラム。
- 前記対象物が指、掌または手であり、
前記位置調整処理は、前記対象物の側の肩関節から前記対象物までの長さに応じて、前記表示処理により前記立体視像が生成される立体視領域と前記深度センサ処理により検知される深度検知領域とが共有する共有領域を決定する共有領域決定処理を有する、請求項8または9に記載のキャリブレーションプログラム。 - 前記深度センサ処理は、赤外線により対象物までの距離を検知することによって前記対象物の深度検知を行なう赤外線検知処理を含む、請求項8から10のいずれか1項に記載のキャリブレーションプログラム。
- 立体視像を生成可能な表示工程と、
対象物までの距離を測定する深度センサ工程と、
前記表示工程により生成される立体視像と、前記深度センサ工程により検知される対象物の深度とを調整する位置調整工程と、を含む、キャリブレーション方法。 - 前記位置調整工程は、前記深度センサ工程により検知された深度において前記対象物により定められた形状の視認サイズおよび位置と、前記表示工程により生成された立体視像の視認サイズおよび位置とが対応するよう調整する、請求項12に記載のキャリブレーション方法。
- 前記対象物が指、掌または手であり、
前記位置調整工程は、前記対象物の側の肩関節から前記対象物までの長さに応じて、前記表示工程により前記立体視像が生成される立体視領域と前記深度センサ工程により検知される深度検知領域とが共有する共有領域を決定する共有領域決定工程を有する、請求項12または13に記載のキャリブレーション方法。 - 前記深度センサ工程は、赤外線により対象物までの距離を検知することによって前記対象物の深度検知を行なう赤外線検知工程を含む、請求項12から14のいずれか1項に記載のキャリブレーション方法。
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