JP2009250772A - 位置検出システム、位置検出方法、プログラム、物体判断システム、および物体判断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁波発生装置と、前記電磁波発生装置から発せられる電磁波の投影面を撮像する撮像装置と、前記電磁波発生装置による電磁波の発生を制御する制御装置と、前記電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された投影面の画像と電磁波の非発生時に撮像された投影面の画像との差分に基づいて前記電磁波発生装置および前記投影面の間に存在する物体の投影像を検出する投影像検出部、および、前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の位置を検出する位置検出部、を有する位置検出装置と、を位置検出システムに設ける。
【選択図】図5
Description
〔1〕第1の実施形態
〔1−1〕第1の実施形態に至る経緯
〔1−2〕第1の実施形態にかかる位置検出システムの概要
〔1−3〕発光制御装置による発光制御
〔1−4〕フレーム画像からの投影像の検出
〔1−5〕空間位置検出
〔1−6〕位置検出システムによる一連の動作
〔1−7〕第1の実施形態のまとめ
〔1−8〕第1の実施形態の補足
(変形例1)
(変形例2)
〔2〕第2の実施形態
〔2−1〕第2の実施形態に至る経緯
〔2−2〕第2の実施形態にかかる先端検出システムの概要
〔2−3〕フレーム画像からの先端検出
〔2−4〕先端検出システムによる一連の動作
〔2−5〕第2の実施形態のまとめ
〔2−6〕第2の実施形態の補足
〔3〕全体補足
〔1−1〕第1の実施形態に至る経緯
従来より、撮像装置により操作者を撮像し、撮像された画像から操作者の手や指などを抽出し、抽出した手や指の動き(ジェスチャー)を入力操作として検出するインターフェースが多く提案されている。
まず、図1を参照し、本発明の第1の実施形態にかかる位置検出システム1の概要を説明する。
以上、本実施形態にかかる位置検出システム1について概略的に説明した。続いて、図2〜図4を参照し、発光制御装置16による発光制御について説明する。
続いて、図5を参照し、撮像装置12により撮像されたフレーム画像からの投影像の検出について説明する。
次に、人差し指の先端の空間位置の検出について図6を参照して説明する。
以上、本実施形態にかかる位置検出システム1の機能について説明した。続いて、図7を参照し、本実施形態にかかる位置検出システム1における一連の動作を説明する。
以上説明したように、本発明の第1の実施形態にかかる位置検出システム1は、操作主体そのものでなく、操作主体の投影像を撮像する。ここで、投影像は、操作主体そのものと比較して背景画像とのコントラスト差が大きいため、位置検出システム1は、より高い精度でフレーム画像から操作主体の投影像を検出することができる。
なお、上述した本発明の第1の実施形態は、適宜変更して実施することが可能である。以下、本発明の第1の実施形態の変形例1および変形例2について説明する。
上記第1の実施形態では、複数のLED18AおよびLED18Bを位置検出システム1に設けることにより操作主体の空間位置を検出する例を説明したが、位置検出システム1に設けるLED18の数は2個に限られない。例えば、位置検出システム1に3個以上の多数のLED18を設けてもよい。また、部屋の天井などにLED18が設置されている場合、位置検出システム1の一部として特別にLED18を設けなくてもよい。
また、上記第1の実施形態では、LED18の配置位置側から撮像装置12が投影面8を撮像する例を説明したが、図8に示すように、撮像装置12は、LED18の配置位置側の他側から投影面8を撮像してもよい。
以上、本発明の第1の実施形態にかかる位置検出システム1について説明した。続いて、本発明の第2の実施形態に至った経緯を説明した後に、図9〜図14を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。
従来より、撮像装置により操作者を撮像し、撮像された画像から操作主体を抽出し、抽出した操作主体の動き(ジェスチャー)を入力操作として検出するインターフェースが多く提案されている。ここで、操作主体としては、先細な立体的形状を有する操作者の指や、指し棒などが想定される。
図9および図10は、本発明の第2の実施形態にかかる先端検出システム4の構成例を示した外観図である。図9に示したように、本実施形態にかかる先端検出システム4(物体判断システム)は、撮像装置12と、IR透過フィルタ14と、発光制御装置16と、LED18Aと、LED18Bと、PC21と、を備える。なお、図10は、図9に示した先端検出システム4をZ方向側を視点として場合の平面図である。
次に、図11〜図13を参照し、本実施形態によるフレーム画像からの先端検出について説明する。
以上、本発明の第2の実施形態にかかる先端検出システム4について説明した。続いて、図14を参照し、本発明の第2の実施形態にかかる先端検出システム4における一連の動作を説明する。
以上説明したように、本発明の第2の実施形態においては、物体におけるLED18Aによる受光部位、およびLED18Bによる受光部位の近接度に応じ、物体の物理的形状に関する判断を行なうことができる。
なお、上述した本発明の第2の実施形態は、適宜変更して実施することが可能である。例えば、上記第2の実施形態では、2のLED18AおよびLED18Bを水平方向に離隔して配し、LED18AおよびLED18Bが発する赤外線を交差させる例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、2のLED18AおよびLED18Bを、垂直方向に離隔して配し、LED18AおよびLED18Bが発する赤外線を交差させてもよい。さらに、4つ以上のLED18を垂直方向、および水平方向に離隔して配してもよい。かかる構成においても、各LEDの発光時の受光部位の近接度に基づいて、赤外線の交差範囲に存在する物体の形状をより精密に判断することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
10 画像送信装置
12 撮像装置
14 IR透過フィルタ
16 発光制御装置
18、18A、18B LED
20、21 PC
110 撮像素子
120 同期信号生成部
210 差分演算部
214 投影像検出部
222 空間位置検出部
226 特定動作検出部
230 表示画面生成部
264 受光部位検出部
268 近接パターン判断部
Claims (14)
- 電磁波の投影面を撮像する撮像装置と;
前記投影面へ電磁波を発する電磁波発生装置と;
前記電磁波発生装置による電磁波の発生を制御する制御装置と;
前記電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された投影面の画像と非発生時に撮像された投影面の画像との差分に基づいて前記電磁波発生装置および前記投影面の間に存在する物体の投影像を検出する投影像検出部、および、前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の位置を検出する位置検出部、を有する位置検出装置と;
を備える、位置検出システム。 - 前記撮像装置は、所定の同期信号に同期してフレーム画像の各々を撮像し、
前記制御装置は、前記同期信号に同期して前記電磁波発生装置による電磁波の発生を制御する、請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記電磁波発生装置は、第1の電磁波発生装置、および前記第1の電磁波発生装置と異なる位置に配される第2の電磁波発生装置を含み、
前記制御装置は、前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生、および前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置における電磁波の非発生を切替え、
前記投影像検出部は、前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第1の画像から前記物体の投影像を検出し、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第2の画像から前記物体の投影像を検出し、
前記位置検出部は、前記第1の画像および前記第2の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の空間位置を検出する、請求項2に記載の位置検出システム。 - 前記位置検出装置は、
前記第1の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づき、前記第1の電磁波発生装置および前記物体の投影像を結ぶ直線を推定し、前記第2の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づき、前記第2の電磁波発生装置および前記物体の投影像を結ぶ直線を推定する推定部をさらに備え、
前記位置検出部は、前記推定部により推定された双方の直線の交差箇所を前記物体の空間位置として検出する、請求項3に記載の位置検出システム。 - 前記制御装置は、前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生、および前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置における電磁波の非発生の切替えを周期的に行い、
前記投影像検出部は、
前記第1の画像と、前記第1の画像と同一周期であって前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置における電磁波の非発生時に撮像された画像との差分に基づいて前記物体の投影像を検出し、
前記第2の画像と、前記第2の画像と同一周期であって前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置における電磁波の非発生時に撮像された画像との差分に基づいて前記物体の投影像を検出する、請求項3に記載の位置検出システム。 - 前記位置検出システムは、前記電磁波発生装置から発せられる電磁波の波長成分を通過させるフィルタをさらに備え、
前記撮像装置は、前記フィルタを介して前記投影面を撮像する、請求項1〜5に記載の位置検出システム。 - 前記電磁波発生装置は赤外線または可視光線を発する、請求項1〜5に記載の位置検出システム。
- 電磁波発生装置からの撮像可能な電磁波の発生および非発生を切替えるステップと;
前記電磁波発生装置から発せられる電磁波の投影面を撮像するステップと;
前記電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された投影面の画像と非発生時に撮像された投影面の画像との差分に基づいて前記電磁波発生装置および前記投影面の間に存在する物体の投影像を検出するステップと;
前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の位置を検出するステップと;
を含む、位置検出方法。 - コンピュータを、
電磁波発生装置からの撮像可能な電磁波の発生および非発生を切替える制御部と;
電磁波発生装置から発せられる電磁波の投影面を撮像する撮像装置により前記電磁波発生装置の発生時に撮像された投影面の画像と非発生時に撮像された投影面の画像との差分に基づいて前記電磁波発生装置および前記投影面の間に存在する物体の投影像を検出する投影像検出部と;
前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の位置を検出する位置検出部と;
として機能させるための、プログラム。 - 所定方向に電磁波を発する第1の電磁波発生装置と;
前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と交差する方向に電磁波を発する第2の電磁波発生装置と;
前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と前記第2の電磁波発生装置から発せられる電磁波の交差範囲に存在する物体を撮像する、第1の電磁波発生装置および第2の電磁波発生装置により発せられる電磁波を撮像可能な撮像装置と;
前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生を切替える制御装置と;
前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第1の画像から、前記第1の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出し、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第2の画像から、前記第2の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出する受波部位検出部、および、前記第1の画像および前記第2の画像から検出された受波部位の近接度に応じ、前記物体の物理的形状に関する判断を行なう判断部、を有する判断装置と;
を備える、物体判断システム。 - 所定方向に撮像可能な電磁波を発する第1の電磁波発生装置、および前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と交差する方向に電磁波を発する第2の電磁波発生装置による電磁波の発生を切替えるステップと;
前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と前記第2の電磁波発生装置から発せられる電磁波の交差範囲に存在する物体を撮像するステップと;
前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第1の画像から、前記第1の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出し、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第2の画像から、前記第2の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出するステップと;
前記第1の画像および前記第2の画像から検出された受波部位の近接度に応じ、前記物体の物理的形状に関する判断を行なうステップと;
を含む、物体判断方法。 - コンピュータを、
所定方向に撮像可能な電磁波を発する第1の電磁波発生装置、および前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と交差する方向に電磁波を発する第2の電磁波発生装置による電磁波の発生を切替える制御部と;
前記第1の電磁波発生装置から発せられる電磁波と前記第2の電磁波発生装置から発せられる電磁波の交差範囲に存在する物体を撮像する撮像装置により前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第1の画像から、前記第1の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出し、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第2の画像から、前記第2の電磁波発生装置により発せられた電磁波の前記物体における受波部位を検出する受波部位検出部と;
前記第1の画像および前記第2の画像から検出された受波部位の近接度に応じ、前記物体の物理的形状に関する判断を行なう判断部と;
として機能させるための、プログラム。 - 電磁波の投影面を撮像する撮像装置と;
前記撮像装置により撮像可能な電磁波を前記投影面へハッスル第1の電磁波発生装置と;
前記第1の電磁波発生装置と異なる位置に配される第2の電磁波発生装置と;
前記第1の電磁波発生装置および前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生を切替える制御装置と;
前記第1の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第1の画像から前記第1の電磁波発生装置および前記投影面の間に存在する物体の投影像を検出し、前記第2の電磁波発生装置による電磁波の発生時に撮像された第2の画像から前記物体の投影像を検出する投影像検出部、および、前記第1の画像および前記第2の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づいて前記物体の空間位置を検出する位置検出部、を有する位置検出装置と;
を備える、位置検出システム。 - 前記位置検出装置は、
前記第1の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づき、前記第1の電磁波発生装置および前記物体の投影像を結ぶ直線を推定し、前記第2の画像から検出された前記物体の投影像の位置に基づき、前記第2の電磁波発生装置および前記物体の投影像を結ぶ直線を推定する推定部をさらに備え、
前記位置検出部は、前記推定部により推定された双方の直線の交差箇所を前記物体の空間位置として検出する、請求項13に記載の位置検出システム。
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