[发明专利]输入体的动作检测方法以及使用了该方法的输入设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种输入设备中用于输入坐标的手的动作的检测方法以及使用了该方法的输入设备。

背景技术

作为能够与所显示的二维影像或者三维影像相互作用的装置的用户接口，开发出了将人的手、手指等用作操作用输入体的输入设备。该输入设备具备具有多个照相机等光学摄像单元的三维位置测量系统，根据从摄影位置、摄影角度已经被确定的各照相机得到的图像(二维图像)，通过运算求出作为对象的物体(输入体)的三维位置、三轴(XYZ轴)坐标等，将其坐标值输出到显示装置等控制单元(计算机等)(例如，参照专利文献1、2)。

例如，在图8所示那样的对相互正交的三轴(XYZ轴)方向的输入体(手H)的坐标进行检测的输入设备的情况下，作为拍摄输入体的光学摄像单元，具备从下方(Z轴方向)拍摄上述输入体的照相机C1以及从与上述照相机C1的摄影方向正交的方向(在附图中左方：X轴方向)拍摄该输入体的照相机C2这两台照相机。而且，获取从光源(未图示)投射的光通过输入体(手H)产生的反射光(像)，来作为与上述下方照相机C1对应的二维图像(虚拟摄影平面P1、XY方向)和与上述左方照相机C2对应的二维图像(虚拟摄影平面P2、YZ方向)，并且根据所得到的各图像，通过使用了计算机等的运算，识别并提取出手H的指尖等的形状，使用各图像共用的参数(在本例中Y轴方向的坐标值)合成数据，由此能够检测、输出上述手H的三轴(XYZ轴)方向的坐标。另外，通过反复进行上述图像获取-形状识别-坐标合成各步骤，能够检测、输出上述手H的三维动作(坐标和轨迹)。

专利文献1：日本特开平9-53914号公报

专利文献2：日本特开平11-23262号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，如上所述的以往的输入设备所使用的三维位置测量系统在多数情况下必须需要多台照相机，导致设备变得大型且昂贵。而且，由于周围环境、装置构造的不同，而不仅能够将各照相机配置在最佳拍摄的位置，还有时配置在操作者感到别扭的位置。并且，在该照相机进入到操作者能够识别的视野内的情况下，也有可能不习惯操作的人的手的动作变得不自然，从而变得不顺利。

本发明是鉴于这样的情形而完成的，其目的在于提供一种能够根据使用了一台光学摄像单元的图像分析检测出人的手的三维动作的输入体的动作检测方法以及使用了该动作检测方法的指示操作用的输入设备。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的第一宗旨是一种输入体的动作检测方法，用一个光学摄像单元对输入设备中用于输入坐标的手的三维动作进行检测，该方法包括以下步骤：从配置在包括拳头的手的上方或者下方的光源向该手投射光；在相对于上述手与光源相同的一侧配置光学摄像单元，将由该手引起的上述光的反射获取为虚拟摄影平面上的二维图像；对上述二维图像分配相互正交的两轴的坐标，在从该图像中识别并提取出拳头的形状和从该拳头突出的手指的尖端位置之后，通过运算来计算拳头的面积的分布重心的坐标和指尖坐标；以及反复进行投射上述光的步骤、获取二维图像的步骤以及计算拳头的重心坐标和指尖坐标的步骤，将该反复的动作前后的、上述拳头的重心坐标与上述指尖坐标之间的距离进行比较，并且在上述拳头的重心坐标与上述指尖坐标之间的距离在上述反复的动作前后没有发生变化的情况下，判断为上述包括拳头的手沿上述虚拟摄影平面方向滑动移动，在上述拳头的重心坐标与上述指尖坐标之间的距离在上述反复的动作前后发生变化的情况下，判断为该指尖以上述手的手腕或者肘部为支点在上下方向上转动。

另外，为了达到相同目的，本发明的第二宗旨是一种输入设备，具备：光源，其配置在用作设备的输入体的包括拳头的手的上方或者下方；光学摄像单元，其配置在相对于上述手与上述光源相同的一侧；控制单元，其控制这些光源和光学摄像单元；形状识别单元，其将从上述光源向手投射的光的反射获取为二维图像，根据该二维图像计算与拳头的形状的分布重心相当的坐标以及与从该拳头突出的手指的尖端位置相当的坐标；以及动作判断单元，其将在规定的时间间隔前后的、上述拳头的重心坐标与上述指尖坐标之间的距离进行比较，在该距离在上述时间间隔的前后发生了缩小或者扩大的情况下，将此时的手的动作判断为手指相对于上述光学摄像单元的虚拟摄影平面进行的上下动作。