输入体的动作检测方法以及使用了该方法的输入设备的制作方法
【专利摘要】本发明的输入设备具备：光源(L)；光学摄像单元(照相机C)，其配置在相对于手(H)与光源(L)相同的一侧；控制单元；形状识别单元，其根据由上述照相机(C)得到的二维图像计算拳头的形状的分布重心的坐标(G)和手指的尖端的坐标(T)；以及动作判断单元，其对上述拳头的重心坐标(G)与指尖坐标(T)之间的距离(d)进行比较，其中，在上述拳头的重心坐标(G)与指尖坐标(T)之间的距离(d)在测量前后发生了缩小或者扩大的情况下，将此时的手(H)的动作判断为手指相对于上述照相机(C)的虚拟摄影平面(P)进行的上下动作(Z方向的动作)。由此，提供能够根据使用了一台光学摄像单元进行的图像分析来检测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。
【专利说明】输入体的动作检测方法以及使用了该方法的输入设备
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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)。
[0003]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Cl以及从与上述照相机Cl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Cl对应的二维图像(虚拟摄影平面PU 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)。
[0004]专利文献1:日本特开平9-53914号公报
[0005]专利文献2:日本特开平11-23262号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]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。
[0008]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。
_9] 用于解决问题的方案
[0010]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。
[0011]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。
[0012]S卩，本发明人为了解决上述问题而专心反复研究，详细验证了用一台照相机拍摄时的手的动作(图像)。而且，发现即使在手中指尖部分的动作方式与拳头(手掌)部分的动作方式也存在不同这一情形，关注这一情形来进一步反复研究。其结果，发现了以下情形从而完成了本发明:即使在使手倾斜时也以移动较少的拳头的重心坐标(是图像上的点分布的重心点，接近手腕的转动支点的大致不动点)为基准，追踪使手倾斜时大幅移动的指尖的坐标的动作，由此能够检测包含与上述照相机的摄影面垂直的方向成分的指尖的动作(即“上下动作”)。
[0013]发明的效果
[0014]本发明是基于上述想法而完成的，本发明的输入体的动作检测方法包括以下步骤:向包括拳头的手投射光；用一台光学摄像单元获取由该手引起的上述光的反射作为二维图像；从该图像中识别拳头的面积的分布重心坐标与指尖坐标；以及反复进行上述各步骤，将该反复的动作前后的上述拳头的重心坐标与指尖坐标之间的距离进行比较，并且根据其比较结果来判断上述指尖和拳头的动作。由此，本发明的输入体的动作检测方法在上述拳头的重心坐标与指尖坐标之间的距离在上述反复的动作前后没有变化的情况下，判断为上述包括拳头的手整体沿上述光学摄像单元的摄影平面(虚拟平面)方向滑动移动，在上述拳头的重心坐标与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相对于上述摄影平面在上下方向上进行转动。因而，本发明的输入体的动作检测方法能够仅使用一台光学摄像单元根据其图像分析检测出人的手的三维动作。
[0015]另外，本发明的输入设备具备:光源；光学摄像单元，其配置在与上述光源相同的一侧；控制单元；形状识别单元，其根据由上述光学摄像单元得到的二维图像计算拳头的形状的分布重心坐标和指尖坐标；以及动作判断单元，其将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。因此，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时间间隔前后发生了缩小或者扩大的情况下，能够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(相对于光学摄像单元垂直方向的动作)。由此，本发明的输入设备能够仅使用所配备的一台光学摄像单元根据其图像分析检测出人的手的三维动作。
[0016]另外，如上所述，本发明的输入设备仅使用一台光学摄像单元即可，因此能够以简单的设备且低成本构成对三维动作进行检测的输入设备。而且，上述光学摄像单元(照相机等)的配置自由度提高，因此能够将该照相机等配置(隐藏)在操作者意识不到的位置。因而，本发明的输入设备能够设为即使是操作生手也能够容易地输入的直观的用户易操作的设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1的(a)?(C)是说明本发明的实施方式的输入设备中的手的坐标的检测方法的图。
[0018]图2是表示本发明的输入设备内的手的动作的第一模式的图。
[0019]图3的(a)、(b)是说明本发明的实施方式的输入设备中的手的动作(XY方向)的检测方法的图。
[0020]图4是表示本发明的输入设备内的手的动作的第二模式的图。
[0021]图5的(a)、(b)是说明本发明的实施方式的输入设备中的手的动作(Z方向)的检测方法的其它图。
[0022]图6是表示本发明的输入设备中的照相机部件的另一配置例的图。
[0023]图7是表示本发明的输入设备中的照相机部件的又一配置例的图。
[0024]图8是说明以往的输入设备中的三维位置测量系统的图。
【具体实施方式】
[0025]接着，根据附图详细说明本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于该实施方式。
[0026]图1的(a)是说明本发明的实施方式的输入设备中的手H的坐标的检测方法的图，图1的(b)是使用上述输入设备的光学摄像单元(照相机C)拍摄得到的二维(虚拟摄影平面P)的图像H’的示意图，图1的(C)是使上述手H的二维图像H’二值化后的图像H”的示意图。此外，包括图1在内，在后述的各图中，省略图示具备对照相机C和光源L进行控制的控制单元、形状识别单元、动作判断单元等的功能并与上述照相机C相连接的计算机。
[0027]本实施方式中的输入设备用于使用一个光学摄像单元(照相机C)对用作设备的输入体的包括拳头的手H的三维的动作进行检测，如图1的(a)所示，在上述手H的下方(大致铅直下方)配置有照相机部件，该照相机部件由具备图像传感器的照相机C以及配置在该照相机C周围的多个光源L构成。
[0028]而且，该输入设备在通过形状识别单元(省略图示)而如图1的(b)所示那样获取从上述各光源L向手H投射的光的反射(像)作为具有XY方向的坐标轴的虚拟摄影平面P上的二维图像H’之后，如图1的(C)所示那样根据阈值使获取到的该二维图像H’二值化，之后从该二值化图像H”中识别上述手H的拳头的形状(图中的实线斜线部分)，计算、确定与该拳头的面积分布的重心相当的坐标(重心坐标G)，并且从上述二值化图像H”中识别从拳头突出的手指(图中的虚线斜线部分)，计算、确定与其尖端位置相当的坐标(指尖坐标T)。
[0029]并且，上述输入设备反复进行从上述光源L投射光、使用照相机C获取二维图像H’以及根据该二维图像来计算拳头的重心坐标G和指尖坐标T，并且通过动作判断单元(省略图示)在拳头的重心坐标G与指尖坐标T之间的距离在上述反复的动作前后发生变化的情况下[参照图4和图5的(a)]，将此时的手H的动作判断为手指相对于上述照相机C的虚拟摄影平面P进行的上下动作(Z方向的动作)。这是本发明的输入设备的特征。
[0030]如果更详细地说明上述输入设备以及用于检测其输入体(手H)的动作的检测方法，则如图1的(a)所示，配置在上述手H的下方的照相机部件由照相机C以及配置在该照相机C周围的多个(在本例中三个)光源L构成。作为上述照相机C，能够使用CMOS或者CCD等图像传感器。此外，作为使用于本发明的输入设备的光学摄像单元，除了能够采用使用了上述CMOS图像传感器或者CCD图像传感器的照相机C以外，还能够采用使用了光电二极管、光电晶体管、光电1C、光反射器等光电转换元件的各种光学式传感器、具体地说一维或者二维PSD (Position Sensitive Detector:位置灵敏探测器)、热电式红外线传感器，CdS传感器等。
[0031]另外，作为上述光源L，例如能够使用红外LED等发光体或者灯等。此外，作为上述光源L，期望使用发出可见光以外区域的光的发光体，以不会妨碍进行输入的操作者的视场。并且，上述照相机部件可以相对于手H倾斜地配置在输入体(手H)的下方(参照图6)，也可以配置在上述手H的上方(参照图7)。
[0032]按照每个过程(步骤)依次说明放入到上述输入设备的检测区域内的手H的动作的检测方法。
[0033]在检测上述手H的动作时，首先，如图1的(a)所示，从配置在包括拳头的手H的下方(或者上方)的各光源L向该手H投射光。此外，该投光也可以是间歇发光[投光步骤]。接着，在投射光的状态下，使用配置在相对于上述手H与光源L相同的一侧(在本例中下方)的照相机C来拍摄该手H，如图1的(b)所示，获取由该手H引起的上述光的反射(反射光或者反射像)作为具有相互正交的XY方向的坐标轴的二维图像H’(与虚拟摄影平面P对应的图像)[摄像步骤]。
[0034]接着，在根据阈值使所得到的上述二维图像H’二值化之后，如图1的(C)所示，从该二值化图像H”中识别上述手H的拳头的形状(图中的实线斜线部分)，通过运算来计算与该拳头的面积的分布重心相当的坐标(重心坐标G)。同样地，从上述二值化图像H”中识别从拳头突出的手指(图中的虚线斜线部分)，通过运算来计算与其尖端位置相当的坐标(指尖坐标T)。而且，将这些拳头的重心坐标G和指尖坐标T存储到控制单元(计算机)等的存储单元[坐标确定步骤]。
[0035]之后，以已确定的时间间隔来反复进行投射上述光的步骤[投光步骤]、获取二维图像的步骤[摄像步骤]以及计算拳头的重心坐标G和指尖坐标T的步骤[坐标确定步骤]，再次测量该反复动作之后的拳头的重心坐标G和指尖坐标T [测量步骤]。[0036]而且，使用上述反复动作的经过前后的拳头的重心坐标G(Xm，Yn)和指尖坐标T (Xp, Yq)的值，计算上述拳头的重心坐标G与指尖坐标T之间的距离的变化，根据其结果，判断上述手H的动作是否为后述的两种模式、即手H水平地滑动的第一模式(参照图2)或者手H上下地摆动的第二模式(参照图4)，将上述指尖坐标T的移动方向(XYZ方向)及其移动量经由控制单元等输出到显示装置等外部[判断步骤]。
[0037]作为判断上述手H的动作的第一模式，首先，说明图2所示的手(输入体)沿水平方向滑动移动(Hci^H1)的情况。这样，在手H。滑动到手H1的情况下，之前已说明的拳头的重心坐标G和指尖坐标T如图3的(a)的二值化图像那样进行移动。即，拳头的重心坐标G从图中用双点划线表示的移动前的初始位置(坐标Gtl)移动到用实线表示的移动后的位置(坐标G1)，上述指尖坐标T与上述拳头的重心坐标G平行地从移动前的初始位置(坐标T0)移动到用实线表示的移动后的位置(坐标!\)。此时，通过反复进行上述测量步骤，计算移动前的手Htl的拳头的重心坐标Gtl与指尖坐标Ttl之间的距离Cltl以及移动后的手H1的拳头的重心坐标G1与指尖坐标T1之间的距离屯。而且，通过进行上述判断步骤，将上述移动前的坐标Gtl-坐标Ttl之间的距离Cltl与移动后的坐标G1-坐标T1之间的距离Cl1进行比较，如果它们之间没有差(如果没有发生变化)，则该输入设备的动作判断单元判断为手H如图2那样沿水平方向滑动移动，将移动后的指尖坐标T1的XY坐标值、或者指尖坐标T的移动方向与距离(坐标Ttl-坐标T1之间)作为输入体的数据而输出到外部。
[0038]此外，在判断上述手H的动作时，如图3的(b)所示，在具有XY方向的坐标轴的虚拟摄影平面P上也可以设定识别区域，该识别区域用于将上述指尖坐标T的动作(Ttl — T1)按照每个区域分配到四个方向[χ(+)，χ(-)，y(+)，y(-)]上。如果具有这种结构，则能够与上述判断步骤进行的手H的动作的判断同时地使上述输入设备作为以下指示设备而发挥功能:，如计算机等中的鼠标装置、平板装置等那样，与上述手H的动作对应地根据该指尖坐标T的移动而简单地输出四个方向(XY各自的+-方向)的信号。此外，根据输出上述信号的设备、应用程序等 来设定上述识别区域中的区域的设定角度α、形状、配置等即可。
[0039]接着，作为在上述判断步骤中用于判断手H的动作的第二模式，如图4所示，在手(输入体)进行上下动作(H。一H2)的情况下，上述拳头的重心坐标G和指尖坐标T如图5的(a)的二值化图像那样进行移动。即，在如上所述的情况下，上述手H的动作是以手腕或者肘部等为支点的转动运动，因此拳头的重心坐标G几乎没有从图中用双点划线表示的移动前的初始位置(坐标Gtl)移动，而停留在附近的用实线表示的位置(坐标G2)。另一方面，指尖坐标T即使是如上所述的以手腕或者肘部等为支点的转动运动，也从移动前的初始位置(坐标Ttl)移动到比较远离的用实线表示的移动后的位置(坐标T2),以接近拳头的重心坐标G位置的方式进行动作。此时，与之前已说明的滑动移动的模式同样地，通过反复进行上述测量步骤，来计算移动前的手Htl的拳头的重心坐标Gtl与指尖坐标Ttl之间的距离Cltl以及移动后的手H2的拳头的重心坐标G2与指尖坐标T2之间的距离d2，通过上述判断步骤，在试着比较上述移动前的距离Cltl与移动后的距离d2时，可知移动后的距离d2缩短(C^dtl)。由此，上述输入设备及其动作判断单元判断为上述手H如图4所示那样向上下方向(Z方向)摇动，将其信号作为输入体的数据输出到外部。
[0040]如果更详细地说明上述手H向Z轴方向的上下动作、即在二值化图像上上述指尖坐标T接近重心坐标G的动作的检测方法(图像处理的流程)，则首先，如上所述，从配置在包括拳头的手H的下方的各光源L(红外LED)投射红外线，使用同样配置在手H的下方的照相机C来拍摄手H的反射(二维图像)，对该二维图像分配XY方向的坐标轴。接着，通过形状识别单元(程序)，最佳地设定用于二值化的明亮度(亮度)的阈值，在对上述二维图像实施二值化处理之后，通过进行细线化处理，如图5的(a)所示，使手H的外形形状清晰化。
[0041]接着，使用上述清晰化后的二值化图像，通过形状识别单元(程序)来识别手指的部位，计算与其尖端部分相当的坐标[指尖坐标T(Xp，Yq)]。接着，通过同样的程序，对上述手H的拳头的形状(参照图1的(C)的实线斜线部分)进行识别，计算与该拳头的面积分布的重心相当的坐标[重心坐标G(Xm，Yn)]。
[0042]在进行这种计算时，下式(I)用于重心坐标G的X轴方向的坐标的运算。
[0043]重心坐标G的Xm=在拳头的形状内存在的像素的X坐标的值的合计值/在拳头的形状内存在的像素数...(I)
[0044]另外，下式⑵用于重心坐标G的Y轴方向的坐标的运算。
[0045]重心坐标G的Yn=在拳头的形状内存在的像素的Y坐标的值的合计值/在拳头的形状内存在的像素数...(2)
[0046]接着，即使确定指尖坐标T (Xp，Yq)和拳头的重心坐标G (Xm，Yn)，也如上所述那样反复进行投射上述光的步骤[投光步骤]、获取二维图像的步骤[摄像步骤]以及计算拳头的重心坐标G和指尖坐标T的步骤[坐标确定步骤]，如图5的(a)所示，将移动前的手H。的拳头的重心坐标Gtl与指尖坐标Ttl之间的距离Cltl以及移动后的手H2的拳头的重心坐标G2与指尖坐标T2之间的距离d2进行比较。
[0047]进一步详细说明这些拳头的重心坐标G与指尖坐标T之间的距离d的比较方法。图5的(b)是在原理上说明上述拳头的重心坐标G与指尖坐标T之间的距离d的比较方法的图。
[0048]对上述拳头的重心坐标G与指尖坐标T之间的距离d进行比较，在判断为手H进行上下动作的情况下，在本例中，除了对该距离d的差设置阈值(下限)以外，还设置另一个条件。该条件是指如图5的(b)所示那样线段A与线段B之间的角度Θ [在附图上，表示为基准线与线段A所形成的角度ΘI和相同的基准线与线段B所形成的角度Θ2之差(Θ1-Θ2)的绝对值]为规定的阈值以下，该线段A是将移动前的手H0的拳头的重心坐标G0与指尖坐标Ttl进行连结而成，该线段B是将移动后的手H2的拳头的重心坐标G2与指尖坐标T2进行连结而成。该条件是为了不会将手指的弯曲等动作错误地判断为上述手H的上下动作而设置的，这样，对上述动作判断单元或者动作判断程序设定上述“距离d的差”为设定值以上且“角度Θ1与角度Θ 2之差”为设定值以上这种判断基准，由此能够防止上述手指的弯曲动作等是手H的上下动作这样的错误判断。此外，在手H的动作没有同时满足上述两个条件的情况下，该手的动作被判断为之前已说明的手H的滑动移动(上述第一模式)。
[0049]如上所述，本发明的输入体的动作检测方法在上述拳头的重心坐标G与上述指尖坐标T之间的距离在测量前后发生了缩小或者扩大的情况下，能够将此时的手H的动作判断为手指相对于上述光学摄像单元(照相机C)的虚拟摄影平面P进行的上下动作。
[0050]另外，使用了上述输入体的动作检测方法的本发明的输入设备能够仅使用配置在上述手H的下方或者上方的一台照相机C根据其图像分析检测出人的手H向Z轴方向的动
作、即三维动作。
[0051]并且，上述输入设备能够检测向Z轴方向的动作，因此例如还能够将手H向水平方向(XY方向)的动作分配到显示装置等的光标移动操作，将上述向Z轴方向的动作分配到决定(点击)操作。
[0052]另外，作为其它操作方法，能够将X轴(左右)方向和Z轴(上下)方向的手H的动作分配到显示装置上的对象物的移动操作，将Y轴(前后)方向的动作分配到上述对象物的放大、缩小操作。这样，本发明的输入设备即使对三维(3D)影像等也能够进行与原来的三维(XYZ的三轴)信息相称的操作。另外，由于接近与现实的三维空间相同的操作环境，还存在能够进行更直观的操作这种优点。
[0053]此外，如上所述，在本发明的输入体的动作检测方法中，无论将上述照相机部件倾斜状地配置在输入体(手H)的下方(图6)，还是配置在上述手H的上方(图7)，都同样地能够检测人的手H的三维动作。S卩，如图6所示，在倾斜状地配置在手H的下方的情况下，该光学摄像单元(照相机C)能够与配置在上述手H的正下方的情况(图4)同样地，识别、判断手H相对于虚拟摄影平面P’进行的上下动作(Z方向的动作)。
[0054]另外，如图7所示，即使在配置在手H的上方的情况下，也同样地，光学摄像单元(照相机C)能够识别、判断手H相对于虚拟摄影平面P”进行的上下动作(Z方向的动作)。因而，上述照相机部件只要在手H不被胳膊、其它妨碍摄像的部分遮挡而变为影子的位置，就能够以任意方式配置。但是，本发明的光学摄像单元用于拍摄、识别上述手H的反射光，因此构成照相机部件的照相机C与光源L相对于输入体(手H)配置在上方或者下方的同一侧。
[0055]在上述实施例中，示出了本发明中的具体的方式,但是上述实施例只不过是例示，并不限定地进行解释。本领域技术人员公知的各种变形应在本发明的范围内。
[0056]产业h的可利用件
[0057]本发明的输入体的动作检测方法以及使用了该方法的输入设备不使用多台照相机，仅使用一台照相机就能够检测出人的手的三维动作。由此，即使对三维(3D)影像等，也能够与现实的三维空间同样地进行更直观的操作。
[0058]附图标记说明
[0059]H:手；C:照相机；L:光源；P:虚拟摄影平面；G:拳头的重心坐标；T:指尖坐标。
【权利要求】
1.一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，该方法的特征在于，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; 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；以及 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。
2.—种输入设备，其特征在于，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重心坐标以及与从该拳头突出的手指的尖端位置相当的指尖坐标；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。
【文档编号】G06F3/042GK103797446SQ201280043180
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】十二纪行 申请人:日东电工株式会社