WO2018003148A1 - シミュレーションシステム、シミュレーション方法、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

シミュレーションシステム、シミュレーション方法、プログラム、および記録媒体 Download PDF

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    • G06T13/20—Three-dimensional [3D] animation
    • G06T13/40—Three-dimensional [3D] animation of characters, e.g. humans, animals or virtual beings

Definitions

  • the present invention relates to a simulation system, a simulation method, a program, and a recording medium.
  • the conventional system generates a model based on the motion information of an existing person, and the image remains within the range of the motion information. For this reason, there is a demand for a new system that can be used for simulation and has excellent convenience.
  • an object of the present invention is to provide a new system, method, program, and recording medium excellent in convenience that can be used for simulation.
  • the simulation system of the present invention comprises: Storage means for storing reference information regarding an object, a person handling the object, and an operation of the person handling the object; Generating means for generating, in a virtual space, a three-dimensional image of the object and a human model that handles the object based on the reference information; Changing means for changing the condition of the reference information;
  • the image processing apparatus includes a correcting unit that corrects the generated three-dimensional image based on the changed condition.
  • the simulation method of the present invention includes: A generating step for generating a three-dimensional image of the object and a person model that handles the object in a virtual space based on reference information about the object, the person handling the object, and the behavior of the person handling the object; A changing step for changing the condition of the reference information; A correction step of correcting the generated three-dimensional image based on the changed condition is included.
  • the program of the present invention is characterized in that the simulation method of the present invention can be executed on a computer.
  • the computer-readable recording medium of the present invention records the program of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example (Embodiment 1) of the simulation system of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example (Embodiment 1) of the simulation method of the present invention.
  • the corrected three-dimensional image can be newly generated based on the changed condition by changing the condition of the reference information, for example, a simulation according to the purpose can be performed and the convenience is excellent.
  • the reference information regarding the object is at least one selected from the group consisting of the shape of the object, the weight of the object, and the location of the object, and the person handling the object
  • the reference information regarding is at least one selected from the group consisting of gender, height, weight, muscle strength, arm strength, athletic ability, and age
  • the reference information regarding the action of the person handling the object is the action of grasping the object, It is at least one selected from the group consisting of an action of placing an object and an action of carrying an object.
  • the correction means is inverse kinematics.
  • inverse kinematics is used in the correction step.
  • Embodiment 1 relates to a simulation system and a simulation method of the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a simulation system in the present embodiment.
  • the simulation system 10 of this embodiment includes a storage unit 11, a generation unit 121, a change unit 122, and a correction unit 123.
  • the generation unit 121, the change unit 122, and the correction unit 123 may be incorporated in a processing unit (processing device) 12 that is hardware, or software or hardware in which the software is incorporated. It may be wear.
  • the processing means 12 may include a central processing unit (CPU).
  • the storage unit 11 is connected to the generation unit 121 and the change unit 122, the generation unit 121 is connected to the change unit 122 and the correction unit 123, and the change unit 122 is connected to the correction unit 123.
  • the simulation system 10 of this embodiment includes the storage unit 11, the generation unit 121, the change unit 122, and the correction unit 123 as one body, it can also be referred to as a simulation device, for example.
  • the simulation system 10 includes, for example, a main body such as a server provided with a storage unit 11, a generation unit 121, a change unit 122, and a correction unit 123, and a terminal for acquiring reference information regarding an operation of a person handling an object described later. It may be provided and both may be electrically connected.
  • the terminal is an arbitrary constituent member and may or may not be included.
  • the terminal and the main body may be connected via a communication line network.
  • the terminal is, for example, a terminal that can be worn on an object or a person.
  • AR Augmented Reality
  • BlueNinja motion sensor manufactured by Cerevo
  • Kinect registered trademark manufactured by Microsoft
  • Motion capture etc.
  • the storage unit 11 stores reference information regarding an object, a person handling the object, and an operation of the person handling the object.
  • Examples of the storage means 11 include a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, a hard disk (HD), an optical disk, and a floppy (registered trademark) disk (FD).
  • the storage unit 11 may be a device built-in type or an external type such as an external storage device.
  • the above-mentioned items are not particularly limited, and examples thereof include items that can be handled by humans.
  • the reference information about the object (hereinafter referred to as “reference information of the object”) is not particularly limited, and examples thereof include the shape of the object, the weight of the object, and the location of the object.
  • the shape of the object is not particularly limited.
  • a prism for example, a triangular prism, a quadrangular column, a polygonal column, etc.
  • a pyramid for example, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a polygonal pyramid, etc.
  • a square cylinder for example, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a polygonal pyramid, etc.
  • Examples include balls.
  • the weight of the object is not particularly limited, and for example, it may be classified by specific numerical values, may be classified by a numerical range, or may be classified by relative categories such as heavy, normal, and light.
  • the place of the object is not particularly limited, and examples thereof include a floor, a desk, and a shelf.
  • the number of the reference information of the object stored in the storage unit 11 is not particularly limited and may be one, but is preferably two or more.
  • Standard information regarding the person who handles the above-mentioned items is not particularly limited, and examples thereof include gender, height, weight, muscle strength, strength, exercise ability, age, and the like.
  • the sex is, for example, male or female.
  • the height may be classified by specific numerical values, may be classified by a numerical range, or may be classified by relative categories such as high, normal, and low.
  • the body weight is not particularly limited, and may be classified by specific numerical values, classified by numerical ranges, or classified by relative categories such as heavy, normal, and light.
  • the muscular strength and the arm strength may be classified by specific numerical values, may be classified by a numerical range, or may be classified by relative categories such as strong, normal, and weak.
  • the athletic ability may be classified by relative categories such as excellent, normal, and inferior.
  • the age may be, for example, a specific age group classification or a classification based on relative categories such as infants, children, adults, and elderly people.
  • the number of the person's reference information stored in the storage unit 11 is not particularly limited and may be one, but is preferably two or more.
  • the reference information regarding the action of the person handling the object (hereinafter referred to as “operation reference information”) is not particularly limited, and examples thereof include an action of grasping an object, an action of placing an object, and an action of carrying an object. .
  • the number of reference information of the operation stored in the storage unit 11 is not particularly limited, and may be one, but is preferably two or more.
  • the generation unit 121 generates a three-dimensional image of the object and a person model that handles the object in a virtual space based on the reference information.
  • An example of the generation unit 121 is the CPU.
  • the changing unit 122 changes the condition of the reference information.
  • An example of the changing unit 122 is the CPU.
  • the correction unit 123 corrects the generated three-dimensional image based on the changed condition.
  • the correcting unit 123 is not particularly limited, but may be inverse kinematics, for example.
  • FIG. 2 shows a flowchart of the simulation method in the present embodiment.
  • the simulation method of this embodiment is implemented as follows using the simulation system 10 of FIG. 1, for example.
  • the simulation method of the present embodiment includes a generation process (step S121), a change process (step S122), and a correction process (step S123).
  • the generation process (step S121), the change process (step S122), and the correction process (step S123) are performed in this order.
  • the simulation method of the present invention is limited to this order.
  • the generation process (step S121) and the change process (step S122) may be performed in parallel, for example.
  • step S121 prior to the generation step (step S121), reference information on the object, reference information on the person, and reference information on the operation are prepared.
  • step S121 In the generation step (step S121), a three-dimensional image of the object and a person model that handles the object is generated in a virtual space based on the reference information.
  • step S123 In the correction step (step S123), the generated three-dimensional image is corrected based on the changed condition.
  • Standard information of objects Shape of objects: Cube Weight of objects: Standard information of heavy people Gender: Male Height: 170cm Strength and arm strength: reference information for strong movements Grab an object on the floor, lift it up to 1m away and place it on a shelf 150cm in height.
  • step S121 a three-dimensional image of the object and a person model that handles the object is generated in a virtual space based on the initial condition of the reference information.
  • the condition of the reference information is changed.
  • the gender is changed to female
  • the height is changed to 155 cm
  • the muscular strength and arm strength are changed to weak.
  • the generated three-dimensional image is corrected based on the changed condition.
  • the movement of a male with a strength of 170 cm and strong arm strength is performed, but after the correction, the movement of a woman with a height of 155 cm and weak strength is performed.
  • the movement of grabbing an object on the rack, carrying it to a shelf position 1 m away and placing it on a shelf with a height of 150 cm can be corrected to be difficult or troublesome.
  • the simulation is performed by changing the condition of the reference information regarding the operation of the object, the person handling the object, and the person handling the object. Therefore, the ease of use of the workplace can be evaluated.
  • the program of this embodiment is a program that can execute the above-described simulation method on a computer.
  • the program of this embodiment may be recorded on a computer-readable recording medium, for example.
  • the recording medium is not particularly limited, and examples thereof include a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM), a hard disk (HD), an optical disk, and a floppy (registered trademark) disk (FD).

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Abstract

本発明は、シミュレーションに利用可能な、利便性に優れる新たなシステムを提供する。　本発明のシミュレーションシステム（１０）は、物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報を記憶する記憶手段（１１）、前記基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する生成手段（１２１）、前記基準情報の条件を変更する変更手段（１２２）、前記変更した条件に基づいて、前記生成された三次元画像を補正する補正手段（１２３）を含むことを特徴とする。

Description

シミュレーションシステム、シミュレーション方法、プログラム、および記録媒体
　本発明は、シミュレーションシステム、シミュレーション方法、プログラム、および記録媒体に関する。
　近年、人の動作情報から、人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成するシステムの開発が行われている。
　しかしながら、従来のシステムは、既存の人の動作情報に基づいてモデルを生成するものであり、前記動作情報の範囲での画像に留まる。このため、シミュレーションに利用可能な、利便性に優れる新たなシステムが求められている。
　そこで、本発明は、シミュレーションに利用可能な、利便性に優れる新たなシステム、方法、プログラム、および記録媒体の提供を目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明のシミュレーションシステムは、
物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報を記憶する記憶手段、
前記基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間内に生成する生成手段、
前記基準情報の条件を変更する変更手段、
前記変更した条件に基づいて、前記生成された三次元画像を補正する補正手段を含むことを特徴とする。
　本発明のシミュレーション方法は、
物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する生成工程、
前記基準情報の条件を変更する変更工程、
前記変更した条件に基づいて、前記生成した三次元画像を補正する補正工程を含むことを特徴とする。
　本発明のプログラムは、前記本発明のシミュレーション方法をコンピュータ上で実行可能なことを特徴とする。
　本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記本発明のプログラムを記録していることを特徴とする。
　本発明によれば、シミュレーションに利用可能な、利便性に優れる新たなシステム、方法、プログラム、および記録媒体を提供可能である。
図１は、本発明のシミュレーションシステムの一例（実施形態１）を示すブロック図である。 図２は、本発明のシミュレーション方法の一例（実施形態１）を示すフローチャートである。
　本発明によれば、前記基準情報の条件変更により、前記変更した条件に基づいて、補正した三次元画像を新たに生成できるため、例えば、目的に応じたシミュレーションが可能となり、利便性に優れる。
　本発明のシミュレーションシステムおよびシミュレーション方法において、例えば、前記物に関する基準情報が、物の形、物の重さ、および物の場所からなる群から選択された少なくとも一つであり、前記物を取り扱う人に関する基準情報が、性別、身長、体重、筋力、腕力、運動能力、および年齢からなる群から選択された少なくとも一つであり、前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報が、物をつかむ動作、物を置く動作、および物を運ぶ動作からなる群から選択された少なくとも一つである。
　本発明のシミュレーションステムにおいて、例えば、前記補正手段は、インバースキネマティクスである。また、本発明のシミュレーション方法では、例えば、前記補正工程において、インバースキネマティクスを用いる。
　つぎに、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。本発明は、以下の実施形態によって何ら限定および制限されない。
［実施形態１］
　実施形態１は、本発明のシミュレーションシステムおよびシミュレーション方法に関する。
　図１に、本実施形態におけるシミュレーションシステムのブロック図を示す。図１に示すように、本実施形態のシミュレーションシステム１０は、記憶手段１１、生成手段１２１、変更手段１２２、および補正手段１２３を含む。生成手段１２１、変更手段１２２、および補正手段１２３は、例えば、図１に示すように、ハードウェアである処理手段（処理装置）１２に組み込まれてもよく、ソフトウェアまたは前記ソフトウェアが組み込まれたハードウェアでもよい。処理手段１２は、中央演算装置（ＣＰＵ）等を備えてもよい。本実施形態のシミュレーションシステム１０において、記憶手段１１は、生成手段１２１および変更手段１２２に、生成手段１２１は、変更手段１２２および補正手段１２３に、変更手段１２２は、補正手段１２３に、それぞれ、電気的に接続されている。本実施形態のシミュレーションシステム１０は、記憶手段１１、生成手段１２１、変更手段１２２、および補正手段１２３を一体として含むため、例えば、シミュレーション装置ということもできる。
　シミュレーションシステム１０は、例えば、記憶手段１１、生成手段１２１、変更手段１２２、および補正手段１２３を備えるサーバ等の本体と、後述の物を取り扱う人の動作に関する基準情報を取得するための端末とを備え、両者が電気的に接続された形態であってもよい。シミュレーションシステム１０において、前記端末は、任意の構成部材であり、有してもよいし、有さなくてもよい。シミュレーションシステム１０は、例えば、前記端末と前記本体とが、通信回線網を介して連結されていてもよい。
　前記端末は、例えば、物および人に装着できる端末であり、例えば、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）マーカー；Ｃｅｒｅｖｏ社製のＢｌｕｅＮｉｎｊａ：モーションセンサ；マイクロソフト社製のＫＩＮＥＣＴ（登録商標）、Ｎｏｉｔｏｍ社製のＰｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　Ｎｅｕｒｏｎ等のモーションキャプチャ；等があげられる。
　記憶手段１１は、物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報を記憶する。記憶手段１１は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリー、ハードディスク（ＨＤ）、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）等があげられる。記憶手段１１は、装置内蔵型であってもよいし、外部記憶装置のような外付け型であってもよい。
　前記物は、特に制限されず、例えば、人が取り扱い可能と考えられる物等があげられる。前記物に関する基準情報（以下、「物の基準情報」という。）としては、特に制限されず、例えば、物の形、物の重さ、物の場所等があげられる。物の形は、特に制限されず、例えば、角柱（例えば、三角柱、四角柱、多角柱等）、角錐（例えば、三角錐、四角錐、多角錐等）、角筒、円柱、円錐、円筒、球等があげられる。物の重さは、特に制限されず、例えば、具体的な数値による分類でもよいし、数値範囲による分類でもよいし、重い、普通、軽い等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。前記物の場所は、特に制限されず、例えば、床の上、机の上、棚の上等があげられる。記憶手段１１に記憶される前記物の基準情報の数は、特に制限されず、１つでもよいが、２つ以上の複数であることが好ましい。
　前記物を取り扱う人に関する基準情報（以下、「人の基準情報」という。）としては、特に制限されず、例えば、性別、身長、体重、筋力、腕力、運動能力、年齢等があげられる。性別は、例えば、男性、女性である。身長は、例えば、具体的な数値による分類でもよいし、数値範囲による分類でもよいし、高い、普通、低い等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。体重は、特に制限されず、例えば、具体的な数値による分類でもよいし、数値範囲による分類でもよいし、重い、普通、軽い等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。筋力および腕力は、例えば、具体的な数値による分類でもよいし、数値範囲による分類でもよいし、強い、普通、弱い等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。運動能力は、例えば、優れる、普通、劣る等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。年齢は、例えば、具体的な年齢層の分類でもよいし、幼児、子供、大人、老人等の相対的なカテゴリーによる分類でもよい。記憶手段１１に記憶される前記人の基準情報の数は、特に制限されず、１つでもよいが、２つ以上の複数であることが好ましい。
　前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報（以下、「動作の基準情報」という。）としては、特に制限されず、例えば、物をつかむ動作、物を置く動作、物を運ぶ動作等があげられる。記憶手段１１に記憶される前記動作の基準情報の数は、特に制限されず、１つでもよいが、２つ以上の複数であることが好ましい。
　生成手段１２１は、前記基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する。生成手段１２１は、例えば、前記ＣＰＵ等があげられる。
　変更手段１２２は、前記基準情報の条件を変更する。変更手段１２２は、例えば、前記ＣＰＵ等があげられる。
　補正手段１２３は、前記変更した条件に基づいて、前記生成された三次元画像を補正する。補正手段１２３は、特に制限するものではないが、例えば、インバースキネマティクスであってもよい。
　つぎに、図２に、本実施形態におけるシミュレーション方法のフローチャートを示す。本実施形態のシミュレーション方法は、例えば、図１のシミュレーションシステム１０を用いて、つぎのように実施する。図２に示すように、本実施形態のシミュレーション方法は、生成工程（ステップＳ１２１）、変更工程（ステップＳ１２２）、および補正工程（ステップＳ１２３）を含む。本実施形態のシミュレーション方法は、生成工程（ステップＳ１２１）、変更工程（ステップＳ１２２）、および補正工程（ステップＳ１２３）をこの順序で実施しているが、本発明のシミュレーション方法は、この順序に制限されず、例えば、生成工程（ステップＳ１２１）および変更工程（ステップＳ１２２）を、例えば、並行して実施してもよい。
　まず、生成工程（ステップＳ１２１）に先立ち、前記物の基準情報、前記人の基準情報、および前記動作の基準情報を準備する。
（１）生成工程（ステップＳ１２１）
　生成工程（ステップＳ１２１）では、前記基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する。
（２）変更工程（ステップＳ１２２）
　変更工程（ステップＳ１２２）では、前記基準情報の条件を変更する。
（３）補正工程（ステップＳ１２３）
　補正工程（ステップＳ１２３）では、前記変更した条件に基づいて、前記生成した三次元画像を補正する。
　以下に、本実施形態のシミュレーションシステムおよびシミュレーション方法について、基準情報の初期条件が下記の場合を例にあげて説明する。なお、本発明は、これには制限されない。
物の基準情報
　物の形　　　　：立方体
　物の重さ　　　：重い
人の基準情報
　性別　　　　　：男性
　身長　　　　　：１７０ｃｍ
　筋力および腕力：強い
動作の基準情報
　床の上の物をつかんで持ち上げ、１ｍ離れた棚の位置まで運び、高さ１５０ｃｍの棚の上に置く。
　まず、生成工程（ステップＳ１２１）において、前述の基準情報の初期条件に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する。
　つぎに、変更工程（ステップＳ１２２）において、前記基準情報の条件を変更する。本例では、前述の基準情報の初期条件のうち、性別を、女性に、身長を、１５５ｃｍに、筋力および腕力を、弱いに変更する。
　つぎに、補正工程において、前記変更した条件に基づいて、前記生成した三次元画像を補正する。この場合、補正前は、身長が１７０ｃｍの筋力および腕力の強い男性の動作であるが、補正後は、身長が１５５ｃｍの筋力および腕力の弱い女性の動作となるため、前記三次元画像は、床の上の物をつかんで持ち上げ、１ｍ離れた棚の位置まで運び、高さ１５０ｃｍの棚の上に置く動作が、困難または支障のあるものに補正され得る。
　本発明のシミュレーションシステムおよびシミュレーション方法によれば、例えば、作業場等の仮想空間内で、物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報の条件を変えてシミュレーションを実施することで、作業場の利用しやすさ等を評価できる。
［実施形態２］
　本実施形態のプログラムは、前述のシミュレーション方法を、コンピュータ上で実行可能なプログラムである。本実施形態のプログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。前記記録媒体としては、特に限定されず、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク（ＨＤ）、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）等があげられる。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をできる。
　この出願は、２０１６年６月２８日に出願された日本出願特願２０１６－１２８１７９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明によれば、例えば、作業場の利用しやすさの評価等の分野において、極めて有用な技術といえる。
１０　　シミュレーションシステム
１１　　記憶手段
１２　　処理手段
１２１　生成手段
１２２　変更手段
１２３　補正手段

 

Claims (8)

  1. 物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報を記憶する記憶手段、
    前記基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する生成手段、
    前記基準情報の条件を変更する変更手段、
    前記変更した条件に基づいて、前記生成された三次元画像を補正する補正手段を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
  2. 前記物に関する基準情報が、物の形、物の重さ、および物の場所からなる群から選択された少なくとも一つであり、
    前記物を取り扱う人に関する基準情報が、性別、身長、体重、筋力、腕力、運動能力、および年齢からなる群から選択された少なくとも一つであり、
    前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報が、物をつかむ動作、物を置く動作、および物を運ぶ動作からなる群から選択された少なくとも一つである、請求項１記載のシミュレーションシステム。
  3. 前記補正手段が、インバースキネマティクスである、請求項１または２記載のシミュレーションシステム。
  4. 物、前記物を取り扱う人、および前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報に基づいて、前記物および前記物を取り扱う人物モデルの三次元画像を仮想空間に生成する生成工程、
    前記基準情報の条件を変更する変更工程、
    前記変更した条件に基づいて、前記生成した三次元画像を補正する補正工程を含むことを特徴とするシミュレーション方法。
  5. 前記物に関する基準情報が、物の形、物の重さ、および物の場所からなる群から選択された少なくとも一つであり、
    前記物を取り扱う人に関する基準情報が、性別、身長、体重、筋力、腕力、運動能力、および年齢からなる群から選択された少なくとも一つであり、
    前記物を取り扱う人の動作に関する基準情報が、物をつかむ動作、物を置く動作、および物を運ぶ動作からなる群から選択された少なくとも一つである、請求項４記載のシミュレーション方法。
  6. 前記補正工程において、インバースキネマティクスを用いる、請求項４または５記載のシミュレーション方法。
  7. 請求項４から６のいずれか一項に記載のシミュレーション方法をコンピュータ上で実行可能なことを特徴とする、プログラム。
  8. 請求項７記載のプログラムを記録していることを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

     
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