JP2004157994A - 自由空間に作られるジェスチャを解析する方法及び装置 - Google Patents
自由空間に作られるジェスチャを解析する方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 ジェスチャを作り出すために関与する筋肉運動を表す少なくとも1つの時間進展信号を取得し且つその信号により生じさせる少なくとも1つのパラメータ値を決定して、ジェスチャ認識コマンドを作る。この方法は、時間進展信号(14)を複数のサブフレーム(SF1、SF2、・・・)に時間分割するステップと、これらサブフレームの少なくとも1つに対し、そのサブフレームの少なくとも一部に亘る信号により生み出される少なくとも1つのパラメータ値(Psfi)を決定するステップ及びそのパラメータ値を特にそのサブフレーム(SFi)に割り当てられた次元に沿ってベクトル(S)の成分として表現するステップとを備え、その結果得られるベクトルがそのジェスチャのサイン(S)を生じさせることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
この例において、検討されるパラメータPiは、対応するサブフレームSFiを占有する部分の包絡線16の時間平均化された信号レベル(電圧)である。この包絡線信号の平均化は、種々の異なる方法で行うことが可能であり、例えば、検討中のサブフレームに亘る1セットのサンプルされた信号値の平均化(最も簡単なフォームでは、サブフレームの初期及び最終信号値の単なる平均値を取る)、又は進展する信号の時間積分をサブフレームに亘り行い且つその幅Dで割る。
−検討するサブフレームに亘る包絡線16の平均パワー(この場合の包絡線16は、生信号レベルを、好ましくは整流し二乗して得る)
−包絡線16のエネルギ
−信号レベル、パワー又はエネルギの変化率
−その他
同様に、パラメータの時間平均化は、次の数学的特性により置換可能である。例えば、
−サブフレーム内の最小値又は最大値
−サブフレーム内の所定セットのサンプル値の中間値
−その他
包絡線16は、そのパラメータ値を決定するEMG信号14の好適形態をなすが、包絡線16に頼ることなく、EMG信号14のパラメータを検討する変形例を考慮することも可能であり、このパラメータは、この場合にはEMC信号14から直接得る。また、このパラメータは、上述したパラメータの何れか、又はEMG信号14の周波数特性、例えばサブフレーム中の平均時間、その他であってもよい。
a)指差し=>play:再生(図7A(a)参照)
b)手のひらを開く=>stop:停止(図7A(b)参照)
c)手首の回転(時計方向又は反時計方向)=>seek:検索−fast forward早送り/song search:曲検索(すなわち、CDの高速再生でトラックに沿って迅速に進む)(図7A(c)参照)
d)こぶし形成=>pause:一時停止又はmute:消音(図7B(d)参照)
e)手首の曲げ(手首の内側への曲げ)=>次のトラックへのジャンプ(図7B(e)参照)
f)手首を伸ばす(手首の外側への曲げ)=>前のトラックへのジャンプ(図7B(f)参照)
上述した6種類のジェスチャは、直感的表現、自由空間内での実行容易性及び上述したジェスチャ判別技法により他のジェスチャから良好に識別する能力に関し、特に賢明な選択であると本願の出願人により判明された。
b)実質的に同じ筋肉領域を使用し、同じジェスチャが判別されたコマンド及びそのコマンドに関連する実質的に連続して変化する量を表す信号を生成する。一例として、先に述べた例の指差しジェスチャは、再生モードの設定及び再生レベル又は再生開始位置の決定の両方を行うことが可能である。ここで、再生レベルは、ジェスチャの強さ(速度、勢い、テンション又は大きさ)により決定され、これはセンサ信号及びその包絡線から直接検出される。この合成されたジェスチャのアプローチにおいて、同じセンサをコマンド及びそれに関連する実質的に変化する量の両方に使用され、この場合には、EMG信号14、14’及び包絡線16、16’は1つ且つ同じものになる。
−民生用機器分野:メディアプレーヤ、ビデオゲーム、楽器の制御、家庭電気機器(ランプ、キッチン及びガーデン用機器、音声配信、電動機器等)への命令、
−業務用機器分野:レコーディングスタジオ、舞台照明制御等、
−芸術分野:楽器の制御、グラフィックアニメーション、カラージェネレーション(着色)、DJ音響効果(スクラッチング、ミキシング、フェーディング等)
−教育環境分野:授業(プレイスタイル、身体表現等の解析)、
−健康及び介護分野:サインランゲージ(手話)の音声合成、シンボルの表示又はタイプされた語による自動翻訳
−産業分野:オンラインプロセスパラメータ、機械類、信号のジェスチャによる制御
−運輸分野:陸上、航空又は海上輸送機のジェスチャ命令による制御
−命令、制御及びインテリジェンス
−その他
Claims (32)
- ジェスチャを作り出す筋肉運動を表す少なくとも1つの時間進展信号を得て、該時間進展信号により得られる少なくとも1つのパラメータ値を決定することにより、自由空間で作られたジェスチャのサインを抽出するジェスチャのサイン抽出方法において、
前記時間進展信号を複数のサブフレームに分割するステップと、
少なくとも1つのサブフレームに対して、その少なくとも一部に亘る時間進展信号により得られる少なくとも1つのパラメータ値を決定するステップと、
前記パラメータ値をそのサブフレームに特に割り当てた次元に沿うベクトルの成分として表現するステップとを有し、
その結果得られるベクトルが、そのジェスチャのサインを形成することを特徴とするジェスチャのサイン抽出方法。 - 前記パラメータ値を決定するステップ及びそれをベクトルの成分として表現するステップは、前記時間進展信号が進行中にひき続くサブフレームを占有するまで繰り返し実行され、その結果得られるサインを形成するベクトルが前記時間進展信号の進行中に増加する次元数を獲得するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 更に、ジェスチャ判別モードを設け、学習モードで取得した前もって学習したジェスチャのセットの中から解析されたジェスチャを判別し、各学習したジェスチャはサインベクトルとして表現され、判別中のジェスチャの判別の決定は、判別中のジェスチャがまだ能動的な時間進展信号として生じている間に行われることを特徴とする請求項1又は2に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記学習した各ジェスチャは、その学習したサインが取得され、決定されたサブフレーム数に対応する決定された次元数を有することができ、前記判別の決定は、その決定されたサブフレーム数に関し、判別中のジェスチャの時間進展信号によりカバーされる、より少ないサブフレーム数に基づいて行われることを特徴とする請求項3に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 更に、学習される所定クラスのジェスチャに対してジェスチャ学習モードが設けられ、このジェスチャ学習モードが、反復的にそのジェスチャを作りそのサインを取得することにより、そのクラスのジェスチャの1セットのサインを取得するステップと、
そのセットのサインを蓄積するステップと、
その学習したクラスのジェスチャ、更にオプションでそのクラスのジェスチャに関連するコマンドに対応するそのセットのサインに関する対応を蓄積するステップとを有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。 - 更に、判別中のジェスチャが現に作られているジェスチャ判別モードを有し、このジェスチャ判別モードは、
現在判別中のジェスチャの少なくとも部分サインベクトルを生成するステップと、
この部分サインベクトルは現在利用可能な数のパラメータ値に制限され、これにより学習したサインベクトルより少ない次元を有し、作られた少なくとも1つの部分サインベクトルに対し、多くの学習したサインのうちどのサインがその部分サインベクトルに最も適合するか決定するステップと、
その決定ステップを使用して判別中のジェスチャのサインの決定を行うステップとを有する請求項5に記載のジェスチャのサイン抽出方法。 - 前記サインの決定は、学習したサインを取得するのに使用された合計サブフレーム数よりも少なく制限された固定のサブフレーム数により定められる期間中に取得した部分サイン数に基づいて行うことを特徴とする請求項6に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記サインの決定は、学習したサインの中でどのサインが最もその部分サインベクトルに適合するかを決定するステップの結果の関数で可変するサブフレーム数をカバーする期間に亘り取得した部分サイン数から行うことを特徴とする請求項6に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 更に、時間進展信号により作られる包絡線により抽出するステップを有し、
前記パラメータ値は前記包絡線のパラメータ値であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。 - 前記パラメータ値は、包絡線の信号レベル、包絡線のパワーレベル、包絡線のエネルギレベルの少なくとも1つの値であり、その値は、検討中のサブフレームの期間中に亘り平均化されることを特徴とする請求項9に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記ジェスチャ判別モードにおける各サブフレームの期間は、好ましくは学習モードにおける対応するサブフレームの期間と等しくされることを特徴とする請求項3乃至10のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記サブフレームは、実質的に均一な期間とであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 更に、時間進展信号の振幅における閾値のクロシング(交差)を検出してジェスチャの開始を監視するステップを有し、
最初のサブフレームの開始を、その閾値のクロシング時間と一致させることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。 - 前記時間進展信号は、複数のセンサの1つからの筋電図描画(EMG)信号であり、各センサの出力信号は、独立チャネルとして処理されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記時間進展信号は、下肢、好ましくは前腕及び更に好ましくは前腕の頂部近傍に取り付けられた少なくとも1個のセンサから取得し、肢、好ましくは手首、手又は指の末端の動きを含むジェスチャを表す信号を生成することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記時間進展信号は、相反する筋肉位置におけるセンサから取得することを特徴とする請求項15に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 当該ジェスチャのサイン抽出方法は、機器にコマンド(命令)を与えるために応用でき、少なくとも1つのサインが特定のコマンドに対応することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記ジェスチャは、前記機器に対して、play(再生)、skip(飛ばし)、pause(一時停止)等の動作状態にさせる、選択されたトリガコマンドに対応させることを特徴とする請求項17に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 上記少なくとも1つのサインは、指差し動作、手のひらを開く動作、手首の回転、手を握る動作、手首を内側に曲げる動作、手首を外側に曲げる動作のジェスチャのうちの1つのジェスチャから抽出することことを特徴とする請求項17又は18に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 「再生」を命令するための指差し動作、「停止」を命令するための手のひらを開く動作、「早送り」、「巻き戻し」又は「曲検索/高速再生」を命令するための手首の回転動作、「一時停止/消音」のための手のひらの閉じる動作、「次トラック」又は「音量のステップ状アップ」のための手首の内側への曲げ動作及び「前トラック」又は「音量のステップダウン」のための手首の外側への曲げ動作の一連のコマンドジェスチャから取った少なくとも1つのコマンドによるメディアプレーヤのコマンド(命令)に使用可能であることを特徴とする請求項19に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 更に、ジェスチャを作り出すために含まれる筋肉運動を表す信号から実質的に連続した可変のコマンド出力を発生するステップを有する請求項1乃至20のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記実質的に連続して変化するコマンド出力は、ジェスチャの作成に含まれる筋肉運動を表す信号の自然振動の関数及び/又はその信号の包絡線の関数として変化することを特徴とする請求項21に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記実質的に連続して変化するコマンド出力は、ジェスチャ判別により作られたコマンドと独立であることを特徴とする請求項21又は22に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記実質的に連続して変化するコマンドパラメータは、ジェスチャ判別により生成されたコマンドに関連する量を制御することを特徴とする請求項21又は22に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記実質的に連続して変化するコマンド出力が抽出される信号及びサインが取得される信号は、それぞれの腕の如く相互に異なる筋肉領域(部位)から源を発することを特徴とする請求項21乃至24のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- 前記実質的に連続して変化するコマンド出力が抽出される信号及びサインが取得される信号は、例えば同じ腕の如く共通の筋肉領域から源を発することを特徴とする請求項21乃至25のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法。
- ジェスチャの作成に関与する筋肉運動を表す少なくとも1つの時間進展信号を抽出し、該時間進展信号により生み出される少なくとも1つのパラメータを決定することにより、自由空間で作られるジェスチャのサインを得るジェスチャのサイン取得装置において、
前記時間進展信号を複数のサブフレームに時間分割する手段と、
少なくともそのサブフレームの一部に亘る前記時間進展信号により生み出される少なくとも1つのパラメータ値を決定する手段と、
前記サブフレームに特に割り当てられた次元に沿うベクトル成分としてそのパラメータ値を表す手段とを備え、
その結果得られるベクトルは、前記ジェスチャのサインを形成することを特徴とするジェスチャのサインを得るジェスチャのサイン取得装置。 - 請求項1乃至26のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン抽出方法を実行することを特徴とする請求項27に記載のジェスチャのサイン取得装置。
- 人が装着可能なユニットに収められ、更に、抽出されたコマンド入力をコマンド実行装置に送る手段を備える請求項27又は28に記載のジェスチャのサイン取得装置。
- ユーザのコマンドに応答する装着可能な装置において、
請求項27乃至29のいずれか1項に記載のジェスチャのサイン取得装置を構成することを特徴とする装着可能な装置。 - ユーザのコマンド入力を装置に送ることを特徴とする請求項27乃至30のいずれか1項に記載の装着可能な装置。
- デジタルコンピュータのメモリ内にローディングされるコンピュータプログラム製品において、そのコンピュータプログラム製品がコンピュータ上で走らされるとき、請求項1乃至26のいずれか1項に記載のステップを実行するソフトウェアコード部により構成されることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
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