JP2012058854A - ジェスチャ認識装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カメラ4から取り込んだ画像フレームからジェスチャにより描画された図形の輝点位置座標を検出し、この輝点位置座標が画像フレーム中の第1のエリアEaと第2のエリアEcのいずれに含まれるかを判定する。そして、輝点位置座標が第1のエリアEaに含まれる場合にはフィンガジェスチャモードを設定し、第2のエリアEcに含まれる場合にはカメラトラッキングモードを設定する。フィンガジェスチャモードでは、画像データをもとにフィンガジェスチャによる図形を認識する。一方、カメラトラッキングモードでは、パン・チルト駆動ユニット5によりカメラ4のパン・チルト角を制御してカメラ4の撮像方向をユーザの腕の動きに追従させ、この追従軌跡をもとに図形を認識する。
【選択図】図2
Description
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、指を用いる場合でもまた腕を用いる場合でもその動きによるジェスチャを的確に認識できるようにしたジェスチャ認識装置を提供することにある。
上記撮像装置から取り込んだ画像データから図形の描画点を検出し、この検出された図形の描画点が当該画像データ中の予め設定された第1のエリアに含まれるか或いは当該第1のエリアの周辺に設定した第2のエリアに含まれるかを判定する。そして、描画点が第1のエリアに含まれると判定された場合に、指の動きを用いたジェスチャを認識する第1の認識モードを設定し、第2のエリアに含まれると判定された場合には、腕の動きを用いたジェスチャを認識する第2の認識モードを設定する。上記第1の認識モードが設定された状態では、上記取り込まれた画像データをもとに上記指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する。これに対し上記第2の認識モードが設定された状態では、上記検出された図形の描画点の位置に応じて上記撮像装置のパン・チルト角を制御することにより撮像方向を上記腕の動きに追従させ、このときの撮像方向の追従軌跡を検出してその検出結果をもとに上記腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識するようにしたものである。
したがって、ユーザが指の動きを用いた場合でもまた腕の動きを用いた場合でも、これらの動きによるジェスチャを適切に認識することが可能となる。
第1の態様は、第1の認識処理を行う際に、取り込まれた画像データから、指に装着された光学的マーカの描画軌跡を検出し、この検出された光学的マーカの描画軌跡のパターンを予め用意された複数の基本図形パターンと比較して、その比較結果をもとに指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識するものである。
このようにすると、光学的マーカの位置を画像データ中から輝点として検出することができ、これにより指の動きにより描かれた図形を正確に認識することができる。
このようにすると、カメラの撮像方向を表す座標値の集合が撮像方向の追従軌跡を表す情報として記憶される。このため、この記憶された情報を用いることで、追従軌跡を検出するための画像処理等をまったく行うことなく、腕の動きを用いたジェスチャを容易に認識することができる。
このようにすると、描画点が第1のエリアと第2のエリアの境界付近にある場合に、認識モードが第1の認識モードと第2の認識モードとの間で頻繁に切り替わり、この結果認識処理動作が不安定になる不具合を防止することが可能となる。すなわち、認識モードの切換動作にチャタリング現象が発生しないようにすることができる。
[構成]
図1は、この発明の一実施形態に係わるジェスチャ認識を用いた情報入力システムの概略構成図である。このシステムは、テレビジョン受信機2に撮像装置を付設している。撮像装置は、カメラ4と、パン・チルト駆動ユニット5とから構成される。カメラ4は、ユーザ1の指又は腕の動きを用いたジェスチャを撮像し、その撮像画像データをテレビジョン受信機2へ出力する。パン・チルト駆動ユニット5は、テレビジョン受信機2から出力されるパン・チルト制御信号に従い、上記カメラ4のパン・チルト角を可変する。なお、ユーザ1の指先には例えばLED(Light Emitting Diode)を用いた発光マーカ6が装着される。
(1) 上記画像情報蓄積部21に新たな画像データ(画像フレーム)が蓄積されるごとに、当該画像フレームを読み出して当該画像フレームから図形の描画点を検出する。そして、この検出された図形の描画点が、当該画像フレーム中の中央部を含む範囲に設定された第1のエリアに含まれるか、この第1のエリアの周辺部に設定した第2のエリアに含まれるか、或いは上記第1のエリアと第2のエリアとの間に設定した第3のエリアに含まれるかを判定する処理。
(1) 上記モード切換部31により第1の認識モードが設定された場合に、上記画像情報蓄積部21に蓄積された最新の画像フレームをもとに、指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形の軌跡とその終始点を検出する処理。
(2) データベース20の図形パターン記憶部24に記憶された認識対象となる複数の図形形状の基本パターンを参照し、上記検出された図形がどの基本パターンに該当するかをパターンマッチングを用いて判定する処理。
(3)上記判定された図形パターンの種類と、その終始点の位置を表す情報をもとに、上記ジェスチャコマンド変換テーブル部22から該当する入力コマンドを読み出す処理。
(1) データベース20のパン・チルト情報蓄積部25からカメラ4のパン・チルト角の検出データの集合を読み出し、この読み出されたパン・チルト角の検出データを座標値に変換することによりカメラ4の撮像方向の追従軌跡とその終始点を検出する処理。
(2) 上記検出された撮像方向の追従軌跡を、ユーザの腕の動きによるジェスチャにより描画された図形と見なし、この図形が、データベース20の図形パターン記憶部24に記憶された複数の基本図形パターンのどれに該当するかをパターンマッチングを用いて判定する処理。
(3) 上記判定された図形パターンの種類と、上記検出された終始点の位置を表す情報をもとに、上記ジェスチャコマンド変換テーブル部22から該当する入力コマンドを読み出す処理。
次に、以上のように構成されたテレビジョン受信機2による、ジェスチャを用いた入力情報の認識動作を説明する。
図3は、その全体の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。なお、ここではテレビジョン受信機2のディスプレイに電子番組案内(Electronic Program Guide:EPG)情報を表示させ、このEPG情報に対しリモコン装置1から番組の選択操作を行う場合を例にとって説明する。
リアルタイムイベント発行ユニット50では、ステップS1により周期的にトリガ信号を発生している。具体的には、ステップS11によりタイマをリセットして計時動作を開始させ、ステップS12によりこのタイマの計時値Timer が1msecに達したか否かを判定する。そして、タイマの計時値Timer が1msecするごとに、ステップS13によりタイマの計時値Timer をリセットして計時動作を開始させると共にトリガ信号を発生する。
さて、上記画像情報蓄積部21に最初の画像フレームが記憶されると、ステップS6においてジェスチャ認識ユニット30のモード切換部31によりジェスチャ認識モードの切換処理が以下のように行われる。図6はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
フィンガジェスチャモードが設定されている状態では、カメラ4により1msec 周期でユーザの指の動きを用いたジェスチャが撮像されるごとに、その画像フレームが画像情報蓄積部21に順次蓄積される。フィンガジェスチャ認識部32は、上記画像情報蓄積部21に新たな画像フレームが記憶されるごとに、以下のようにジェスチャ認識処理を行う。図7はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
一方、ユーザが指の動きによるジェスチャを止めて、腕の動きによるジェスチャを行ったとする。そうすると、例えば図10に示すようにユーザの指の位置を表す輝点位置座標Mcが第2のエリアEcに入ったことが検出された時点で、ステップS66において認識モードがカメラトラッキングモードに設定される。カメラトラッキングモードが設定されると、ステップS67においてカメラトラッキング制御部33が起動し、以後このカメラトラッキング制御部33の制御の下で、ユーザの腕の動きに対しカメラ4の撮像方向を追従させる、いわゆるカメラトラッキング制御が実行される。
すなわち、先ずカメラトラッキングモードが最初に設定された時点で、データベース20内のパン・チルト情報蓄積部25に記憶されているパン・チルト角の検出データを消去する。この結果、以後パン・チルト情報蓄積部25には、図5のステップS42,S43によりパン・チルト駆動ユニット50のパン・チルト角度取得部52により検出され、かつパン・チルト角度送信部53により送信されたパン・チルト角の検出データが順次記憶される。
上記フィンガジェスチャモード或いはカメラトラッキングモードにおけるジェスチャ認識処理が終了すると、続いてステップS9において表示画像制御ユニット40が動作し、この表示画像制御ユニット40の制御の下で以下のように表示画像の更新処理が行われる。図8はその制御手順と制御内容を示すフローチャートである。
その他、ジェスチャ認識装置の種類や構成、処理手順と処理内容、図形の形状等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
Claims (9)
- ジェスチャにより空間に図形を描く動きを撮像してその画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像データをもとに前記ジェスチャにより描かれた図形を認識するジェスチャ認識装置とを具備するシステムで使用される前記ジェスチャ認識装置であって、
前記撮像装置から出力された画像データを取り込む手段と、
前記取り込まれた画像データから図形の描画点を検出し、この検出された図形の描画点が当該画像データ中の予め設定された第1のエリアに含まれるか、或いは当該第1のエリアの周辺に設定した第2のエリアに含まれるかを判定する判定手段と、
前記図形の描画点が前記第1のエリアに含まれると判定された場合に、指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第1の認識モードを設定し、前記図形の描画点が前記第2のエリアに含まれると判定された場合には、腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第2の認識モードを設定する認識モード設定手段と、
前記第1の認識モードが設定された状態では、前記取り込まれた画像データをもとに前記指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第1の認識処理手段と、
前記第2の認識モードが設定された状態では、前記検出された図形の描画点の位置に応じて前記撮像装置のパン・チルト角を制御することにより撮像方向を前記腕の動きに追従させ、このときの撮像方向の追従軌跡を検出してこの検出された追従軌跡もとに前記腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第2の認識処理手段と
を具備することを特徴とするジェスチャ認識装置。 - 前記第1の認識処理手段は、
前記取り込まれた画像データから、指に装着された光学的マーカの描画軌跡を検出する手段と、
前記検出された光学的マーカの描画軌跡のパターンを予め用意された複数の基本図形パターンと比較し、その比較結果をもとに指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載のジェスチャ認識装置。 - 前記第2の認識処理手段は、
一定の時間間隔で前記撮像装置のパン・チルト角をもとに撮像方向を表す座標値を検出し、この検出された座標値の集合を前記撮像方向の追従軌跡として記憶する手段と、
前記記憶された前記撮像方向の追従軌跡のパターンを予め用意された複数の基本図形パターンと比較し、その比較結果をもとに腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載のジェスチャ認識装置。 - 前記判定手段は、前記第1のエリアと第2のエリアとの間に第3のエリアを設定して、前記検出された図形の描画点が前記第1、第2或いは第3の各エリアのうちの何れに含まれるかを判定し、
前記認識モード設定手段は、前記検出された図形の描画点が前記第1のエリアに含まれると判定された場合には認識モードを前記第1の認識モードに変更し、前記第2のエリアに含まれると判定された場合には認識モードを前記第2の認識モードに変更し、前記第3のエリアに含まれると判定された場合には設定中の認識モードを維持することを特徴とする請求項1記載のジェスチャ認識装置。 - ジェスチャにより空間に図形を描く動きを撮像した画像データを撮像装置から取り込む過程と、
前記取り込まれた画像データから図形の描画点を検出し、この検出された図形の描画点が当該画像データ中の予め設定された第1のエリアに含まれるか、或いは当該第1のエリアの周辺に設定した第2のエリアに含まれるかを判定する過程と、
前記図形の描画点が前記第1のエリアに含まれると判定された場合に、指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第1の認識モードを設定する過程と、
前記第1の認識モードが設定された状態において、前記取り込まれた画像データをもとに前記指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第1の認識過程と、
前記図形の描画点が前記第2のエリアに含まれると判定された場合には、腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第2の認識モードを設定する過程と、
前記第2の認識モードが設定された状態において、前記検出された図形の描画点の位置座標に応じて前記撮像装置のパン・チルト角を制御することにより撮像方向を前記腕の動きに追従させ、このときの撮像方向の追従軌跡を検出してこの検出された追従軌跡をもとに前記腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する第2の認識過程と
を具備することを特徴とするジェスチャ認識方法。 - 前記第1の認識過程は、
前記取り込まれた画像データから、指に装着された光学的マーカの描画軌跡を検出する過程と、
前記検出された光学的マーカの描画軌跡のパターンを予め用意された複数の基本図形パターンと比較し、その比較結果をもとに指の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する過程と
を備えることを特徴とする請求項5記載のジェスチャ認識方法。 - 前記第2の認識過程は、
一定の時間間隔で前記撮像装置のパン・チルト角をもとに撮像方向を表す座標値を検出し、この検出された座標値の集合を前記撮像方向の追従軌跡として記憶する過程と、
前記記憶された前記撮像方向の追従軌跡のパターンを予め用意した複数の基本図形パターンと比較し、その比較結果をもとに腕の動きを用いたジェスチャにより描画される図形を認識する過程と
を備えることを特徴とする請求項5記載のジェスチャ認識方法。 - 前記判定する過程は、前記第1のエリアと第2のエリアとの間に第3のエリアを設定して、前記検出された図形の描画点が前記第1、第2或いは第3の各エリアのうちの何れに含まれるかを判定し、
前記認識モードを設定する過程は、前記検出された図形の描画点が前記第1のエリアに含まれると判定された場合には認識モードを前記第1の認識モードに変更し、前記第2のエリアに含まれると判定された場合には認識モードを前記第2の認識モードに変更し、前記第3のエリアに含まれると判定された場合には設定中の認識モードを維持することを特徴とする請求項5記載のジェスチャ認識方法。 - 請求項5乃至8のいずれかに記載されたジェスチャ認識方法が備える過程を実現する処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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