JP2015127976A - 認識装置 - Google Patents
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図1は、第1の実施形態に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、認識装置100は、取得部110と、算出部120と、判定部130と、制御部140とを有する。例えば、認識装置100は、カメラ及びイメージセンサ等の撮像素子を搭載したPC(Personal Computer)等の情報処理装置に適用され、ユーザのジェスチャを認識して、認識したジェスチャに応じて該PCの操作を制御する。カメラは、時系列の画像を撮像する。また、認識装置100は、PCが有する表示部1に接続されている。
図7は、第1の実施形態の変形例1に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態の変形例1では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第1の実施形態の変形例1では、以下に示す判定部130a、制御部140a以外の各部の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
図11は、第1の実施形態の変形例2に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態の変形例2では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第1の実施形態の変形例2では、以下に示す判定部130b、制御部140b以外の各部の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
図19は、第1の実施形態の変形例3に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態の変形例3では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第1の実施形態の変形例3では、以下に示す判定部130c、制御部140c以外の各部の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
図21は、第1の実施形態の変形例4に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態の変形例4では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第1の実施形態の変形例4では、以下に示す制御部140d、第1認識部150d、第2認識部160d以外の各部の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
図23は、第1の実施形態の変形例5に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第1の実施形態の変形例5では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第1の実施形態の変形例5では、以下に示す判定部130e、制御部140e、第1認識部150e、第2認識部160e以外の各部の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
図25は、第2の実施形態に係る認識装置の構成例を示すブロック図である。第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第2の実施形態では、以下に示す取得部110の機能及び構成、処理については第1の実施形態と同様である。
さて、これまで認識装置の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されて良い。そこで、(1)特定部位の位置、(2)特徴量、(3)暫定表示、(4)移行中であることのユーザへの報知、(5)閾値の補正、(6)類似するジェスチャ、(7)認識結果の出力、(8)その他適用例、(9)ハードウェア構成、について異なる実施形態を説明する。
上記実施形態では、カメラによって撮像された時系列の画像に対して、被写体であるユーザの手や指等の特定部位を画像毎に検出して、時系列に追跡することにより、ユーザの特定部位の位置を時系列で取得する場合を説明した。かかる特定部位の位置は、被写体であるユーザの顔や最初に検出されたある部位のサイズによって正規化した座標値としても良い。また、特定部位の位置は、撮像画像上の位置に限られるものではなく、距離センサや複数の撮像素子から推定された奥行き情報を座標軸の1つとして利用しても良い。また、特定部位は、手や指等の他にも、頭、レーザポインタの発光部等でも良い。また、特定部位の位置を取得する取得部110による処理は、特開2006−268825号公報で開示されているパターン認識法や、特許第3777650号公報で開示されている背景差分法等を利用して、ユーザの特定部位の位置を時系列で取得しても良い。
また、上記実施形態では、手の移動速度や手の往復運動の折り返しの発生の回数等を特徴量として利用する場合を説明した。手の移動速度「V」としての特徴量は、最も直近の位置から、直前の折り返し点或いは位置取得の開始点までの区間ベクトルの速さのうち最大のものを利用しても良い。さらに、特徴量は、移動加速度「α」としても良い。最新のベクトルの加速度を求める場合、移動加速度「α」は、時刻「T8」に取得された最も直近の位置を「P8」(図3参照)とし、時刻「T7」に取得された前回の位置を「P7」とし、時刻「T6」に取得された前々回の位置を「P6」としたときに、「[(P8からP7までの速さ)−(P7からP6までの速さ)]/(T8−T7)」により算出される。また、移動加速度「α」は、最も直近の位置から、直前の折り返し点或いは位置取得の開始点までの区間ベクトルの加速度のうち最大のものを利用しても良い。
E=V (L≧閾値L1)
0 (L<閾値L1)
また、上記実施形態では、特徴量や直前のモードに応じてカーソルを暫定表示する場合を説明した。暫定表示については、カーソルと図5に示したブロック矢印17との両方を表示し、特徴量が第1閾値である場合に、第1モードに応じた表示0パーセントとし、第2モードに応じた表示100パーセントとする割合で大きさや明度を変化させても良い。このとき、特徴量が第2閾値である場合には、第1モードに応じた表示100パーセントとし、第2モードに応じた表示0パーセントとする割合で大きさや明度を変化させる。また、上記の割合でカーソルとブロック矢印17とを、モーフィングさせても良い。
また、上記実施形態では、カーソルを暫定表示することにより、モードが移行中であることをユーザに報知する場合を説明した。モードの移行に係るユーザへの報知は、現在何れのモードであるかを画面上の任意の位置に表示するようにしても良い。図30及び図31は、モードの移行に係るユーザへの報知の例を示す図である。図30に示すように、「第1モード」、「移行中」、「第2モード」の何れかを点灯又は点滅させた表示とする。なお、図30に示した「移行中」とは、カーソルの暫定表示が行なわれている状態を指す。
また、上記実施形態では、第1閾値よりも所定値だけ大きい値を第4閾値とし、第1閾値よりも所定値だけ小さい値を第5閾値として、モードに応じて補正した閾値を利用する場合を説明した。かかる閾値の補正については、上記とは逆の補正を行なった閾値を利用しても良い。具体的には、第1モードである場合に第1閾値よりも所定値だけ小さい第4閾値を利用し、第2モードである場合に第1閾値よりも所定値だけ大きい第5閾値を利用する。また、第1閾値だけでなく、第2閾値及び第3閾値についても同様に補正後の閾値を利用するようにしても良い。第2閾値及び第3閾値の補正については、第1閾値の補正で加えた又は引いた値と同一の値を加える又は引くことにしても良いし、「第4閾値/第1閾値」又は「第5閾値/第1閾値」の比を第2閾値及び第3閾値に掛けた値を利用しても良い。
また、上記実施形態では、所定時間以内における手の往復運動の折り返しの発生の回数を特徴量として、類似するジェスチャについても好適にモードを選択する場合を説明した。かかる特徴量としては、特定部位の移動ベクトルと所定の座標軸ベクトルとの内積の符号が、過去の所定時間内に切り替わった動きの回数を利用しても良い。例えば、図3の例で説明すると、「P1」から「P8」までを過去の時間を所定時間内とする場合に、算出部220は、「P1」から「P8」それぞれの移動ベクトルと、固定の座標軸ベクトルとの内積を求める。図3の例では、「P1」から「P3」までが左方向、「P3」から「P6」までが右方向、「P6」から「P8」までが左方向のベクトルとなっている。このため、移動ベクトルそれぞれと固定の座標軸ベクトルとの内積の符号は、「正」、「負」、「正」若しくは「負」、「正」、「負」の順で切り替わる。これにより、図3の例では、回数は「2」となる。なお、判定部230や制御部240による処理については、上記実施形態と同様である。
また、上記実施形態では、第1認識部150dや第2認識部160d等によってジェスチャの認識結果が出力される場合を説明した。第1モードの認識方法によっては、コマンドが確定するまでの間に進捗率を出力しても良い。また、第2モードの認識方法でも、手の往復動作であると確定するまでの間、すなわち所定時間内に手の往復動作が継続している間に、進捗率を出力しても良い。第1モードで第1認識部150dによる進捗率の出力が継続している間は、第2モードに移行したとしても、第1認識部150dによる認識結果を出力しても良い。これは、第2モードについても同様に、第2モードで第2認識部160dによる進捗率の出力が継続している間は、第1モードに移行したとしても、第2認識部160dによる認識結果を出力しても良い。つまり、第1認識部150d及び第2認識部160dの両方からの認識結果が出力されている状態となる。この状態であるときには、例えば、一方で進捗率が「0.8」以上になった場合に、もう一方の認識結果を出力しないようにしても良い。
また、上記実施形態では、認識装置をPC等の情報処理装置に適用する場合を説明した。認識装置は、その適用がPCに限られるわけではなく、種々の機器に適用することができる。図34は、認識装置をテレビ受像機に適用する例を説明する図である。図34に示すテレビ受像機60には、カメラ61が搭載されており、テレビ受像機60の視聴者を撮像している。テレビ受像機60は、視聴者の手62を特定部位として検出及び追跡し、手62のジェスチャを認識する。テレビ画面63には、現在「チャンネル4」が表示されている。視聴者は、手62を左方向に動かすジェスチャを行なうことにより、「チャンネル3」へ変更させることができ、手62を右方向に動かすジェスチャを行なうことにより、「チャンネル5」へ変更させることができる。
図36は、認識プログラムがコンピュータを用いて実現されることを示す図である。図36に示すように、認識装置としてのコンピュータ1000は、バス1009で接続された、CPU1001等の制御装置と、ROM1002やRAM1003等の記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)1004、ディスクドライブ1005等の外部記憶装置と、ディスプレイ1006等の表示装置と、キーボード1007やマウス1008等の入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
110 取得部
120 算出部
130 判定部
140 制御部
Claims (16)
- 被写体の特定部位の位置を時系列で取得する取得部と、
時系列で取得される前記位置から、前記特定部位の動きの特徴量を算出する算出部と、
算出された前記特徴量と第1閾値との大小関係、及び、算出された前記特徴量と前記第1閾値よりも小さい第2閾値との大小関係を判定する判定部と、
前記特徴量が前記第2閾値以上且つ前記第1閾値未満である場合に、前記特定部位の位置又は動きの認識方法が切り替えられる可能性があることを報知するための表示処理を制御する制御部と
を有する認識装置。 - 前記判定部は、前記特徴量と前記第1閾値よりも大きい第3閾値との大小関係をさらに判定し、
前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値以上且つ前記第3閾値未満である場合に、前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法とは異なる第2方法を選択する請求項1に記載の認識装置。 - 前記制御部は、前記特徴量に応じて、表示部に表示するオブジェクトの透明度、明るさ、点滅速度及び飛び出し量の少なくとも一つを増減させて、前記表示部に表示する画面の表示処理を制御する請求項1又は2に記載の認識装置。
- 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値のときに、前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法に対応して表示部に表示するオブジェクトの形状変化を0割、且つ、前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択され、前記第1方法とは異なる前記認識方法である第2方法に対応して前記表示部に表示するオブジェクトの形状変化を10割とする割合で前記表示部に表示する画面の表示処理を制御し、前記特徴量が前記第2閾値のときに前記第1方法に対応して前記表示部に表示するオブジェクトの形状変化を10割、且つ、前記第2方法に対応して前記表示部に表示するオブジェクトの形状変化を0割とする割合で、前記表示部に表示する画面の表示処理を制御する請求項1〜3の何れか一つに記載の認識装置。
- 前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法によって、前記取得部によって時系列で取得された前記位置から、前記特定部位の位置又は動きを認識する第1認識部と、
前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択され、前記第1方法とは異なる前記認識方法である第2方法によって、前記取得部によって時系列で取得された前記位置から、前記特定部位の位置又は動きを認識する第2認識部と
をさらに有し、
前記制御部は、前記第1方法を選択した場合は前記第1認識部による認識結果に応じて表示部に表示する画面の表示処理を制御し、前記第2方法を選択した場合は前記第2認識部による認識結果に応じて前記表示部に表示する画面の表示処理を制御する請求項1に記載の認識装置。 - 前記判定部による判定結果に応じて前記取得部によって時系列で取得された前記位置を取得し、前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法によって、取得した前記位置から前記特定部位の位置又は動きを認識する第1認識部と、
前記判定部による判定結果に応じて前記取得部によって時系列で取得された前記位置を取得し、前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択され、前記第1方法とは異なる前記認識方法である第2方法によって、取得した前記位置から前記特定部位の位置又は動きを認識する第2認識部と
をさらに有し、
前記第1認識部及び前記第2認識部による認識は、どちらか一方のみが実行されるものであって、
前記制御部は、前記第1認識部による認識が実行された場合は前記第1認識部による認識結果に応じて表示部に表示する画面の表示処理を制御し、前記第2認識部による認識が実行された場合は前記第2認識部による認識結果に応じて前記表示部に表示する画面の表示処理を制御する請求項1に記載の認識装置。 - 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法が選択されている時に前記特徴量が前記第1閾値以上である状態が所定時間以上続いた場合に、前記第1方法とは異なる前記認識方法である第2方法を選択する請求項1に記載の認識装置。
- 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択される前記認識方法である第2方法が選択されている時に前記特徴量が前記第1閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合に、前記第2方法とは異なる前記認識方法である第1方法を選択する請求項1に記載の認識装置。
- 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値未満である場合に選択される前記認識方法である第1方法が選択されている時に前記特徴量が前記第1閾値よりも所定値大きい値である第4閾値以上である場合に、前記第1方法とは異なる前記認識方法である第2方法を選択する請求項1に記載の認識装置。
- 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択される前記認識方法である第2方法が選択されている時に前記特徴量が前記第1閾値よりも所定値小さい値である第5閾値未満である場合に、前記第2方法とは異なる前記認識方法である第1方法を選択する請求項1に記載の認識装置。
- 前記被写体であるユーザを識別する識別部をさらに有し、
前記判定部は、識別された前記ユーザに応じて値を増減した前記第1閾値、及び、識別された前記ユーザに応じて値を増減した前記第2閾値の少なくとも一つを利用して、前記特徴量との大小関係を判定する請求項1〜10の何れか一つに記載の認識装置。 - 前記特定部位の形状を認識する形状認識部をさらに有し、
前記判定部は、認識された前記特定部位の形状と、所定形状との一致度合いに応じて値を増減した前記第1閾値、及び、前記一致度合いに応じて値を増減した前記第2閾値の少なくとも一つを利用して、前記特徴量との大小関係を判定する請求項1〜10の何れか一つに記載の認識装置。 - 前記算出部は、前記特定部位の移動の距離、速さ及び加速度のうち少なくとも一つを前記特徴量として算出する請求項1に記載の認識装置。
- 前記制御部は、前記特徴量が前記第1閾値以上である場合に選択される前記認識方法である第2方法が選択されている時に前記特徴量である前記移動の距離が所定時間以上継続して所定範囲内である場合に、前記第2方法とは異なる前記認識方法である第1方法を選択する請求項13に記載の認識装置。
- 被写体の特定部位の位置を時系列で取得する取得部と、
前記特定部位の移動ベクトルと所定の座標軸ベクトルとの内積の符号の切り替わりから、次の切り替わりまでの位置間の距離が、所定スカラー以内となる前記特定部位の動きとする条件において、時系列で取得される前記位置から、前記移動ベクトルと前記所定の座標軸ベクトルとの内積の符号の切り替わりから、次の切り替わりまでの時間が所定時間内となる動きが連続して発生する回数を算出する算出部と、
算出された前記回数と第6閾値との大小関係を判定する判定部と、
前記回数が前記第6閾値未満である場合に、前記特定部位の位置又は動きの認識方法である第1方法を選択し、前記回数が前記第6閾値以上である場合に、前記第1方法とは異なる認識方法である第2方法を選択する制御部と
を有する認識装置。 - 被写体の特定部位の位置を時系列で取得する取得部と、
前記特定部位の移動ベクトルと所定の座標軸ベクトルとの内積の符号の切り替わりから、次の切り替わりまでの位置間の距離が、所定スカラー以内となる前記特定部位の動きとする条件において、時系列で取得される前記位置から、前記移動ベクトルと前記所定の座標軸ベクトルとの内積の符号が、過去の所定時間内に切り替わった動きの回数を算出する算出部と、
算出された前記回数と第6閾値との大小関係を判定する判定部と、
前記回数が前記第6閾値未満である場合に、前記特定部位の位置又は動きの認識方法である第1方法を選択し、前記回数が前記第6閾値以上である場合に、前記第1方法とは異なる認識方法である第2方法を選択する制御部と
を有する認識装置。
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