(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を前記検出領域を含む領域で経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部、または前記ベクトルのなす角度が既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
【請求項２】
位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を前記検出領域を含む領域で経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部、または前記速度比が既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
【請求項３】
位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を前記検出領域を含む領域で経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
【請求項４】
前記物体の入出時のベクトルが、前記検出領域の境界をまたぐ２地点の前記物体の位置から求められる請求項１または３記載の動作判定システム。
【請求項５】
前記物体の入出時のベクトルが、前記検出領域の境界に隣接する２地点の前記物体の位置から求められる請求項１または３記載の動作判定システム。
【請求項６】
前記ベクトルのなす角度の既定値が、３０°〜１８０°の範囲内の値である請求項１、３、４または５記載の動作判定システム。
【請求項７】
前記速度比が、前記物体の前記検出領域進入時の速度に対する前記検出領域内における最小速度の比である請求項２または３記載の動作判定システム。
【請求項８】
前記速度比が、前記検出領域内における最大速度に対する最小速度の比である請求項２または３記載の動作判定システム。
【請求項９】
前記速度比の既定値が、１０％〜８０％の範囲内の値である請求項２、３、７または８記載の動作判定システム。
【請求項１０】
前記物体が、人の手、人の足、またはロボットアーム先端部である請求項１〜９のいずれかに記載の動作判定システム。
【請求項１１】
前記位置計測部が、前記物体の３次元位置を計測するものである請求項１〜１０のいずれかに記載の動作判定システム。
【請求項１２】
移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満または既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
【請求項１３】
移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満または既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上または既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
【請求項１４】
移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下である、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
【請求項１５】
コンピュータに、移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否かまたは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満または既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに、移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否かまたは既定値以下か否かを判断する手順、前記速度比が既定値未満または既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上または既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
【請求項１７】
コンピュータに、移動する物体の位置を位置が既知の検出領域を含む領域で経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否か若しくは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否か若しくは既定値以下か否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下である、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
【請求項１８】
前記位置が既知の検出領域が、複数配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の動作判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出領域内における物体の動作の有無を判定する動作判定システム、動作判定装置およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の動作を判定する方法は種々提案されている。例えば、特許文献１には、センサを用いることなく、１台のみのカメラを用いて人間の身振りや手振りの認識を行なう手動作認識装置が記載されている。この装置では、１台のカメラで対象を撮影し、撮影した画像から、肩と手と肘の位置を求め、手動作の特徴量を計算することにより、手動作を認識するものである。また、特許文献２には、監視等の目的で、カメラで取得した画像から、その画像に撮された対象物の位置や姿勢を検出する挙動検出技術が記載されている。この技術では、対象物の特定部位の、一の時刻における実世界座標と所定時間だけ前の時刻における実世界座標との間の距離、すなわち、対象物の特定部位の所定時間における移動距離によって、対象物が移動状態か静止状態かが判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２０９２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる動作判定システム、動作判定装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の動作判定システム、動作判定装置およびプログラムを提供する。
（１）位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部、または前記ベクトルのなす角度が既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
（２）位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部、または前記速度比が既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
（３）位置が既知の検出領域と、移動する物体の位置を経時的に計測する位置計測部と、前記経時的に計測した物体の位置に基づいて算出した、前記検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定部とを備えた動作判定システム。
（４）前記物体の入出時のベクトルが、前記検出領域の境界をまたぐ２地点の前記物体の位置から求められる上記（１）または（３）記載の動作判定システム。
（５）前記物体の入出時のベクトルが、前記検出領域の境界に隣接する２地点の前記物体の位置から求められる上記（１）または（３）記載の動作判定システム。
（６）前記ベクトルのなす角度の既定値が、３０°〜１８０°の範囲内の値である上記（１）、（３）、（４）または（５）記載の動作判定システム。
（７）前記速度比が、前記物体の前記検出領域進入時の速度に対する前記検出領域内における最小速度の比である上記（２）または（３）記載の動作判定システム。
（８）前記速度比が、前記検出領域内における最大速度に対する最小速度の比である上記（２）または（３）記載の動作判定システム。
（９）前記速度比の既定値が、１０％〜８０％の範囲内の値である上記（２）、（３）、（７）または（８）記載の動作判定システム。
（１０）前記物体が、人の手、人の足、またはロボットアーム先端部である上記（１）〜（９）のいずれかに記載の動作判定システム。
（１１）前記位置計測部が、前記物体の３次元位置を計測するものである上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の動作判定システム。
（１２）移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満または既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
（１３）移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満または既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上または既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
（１４）移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下である、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する動作判定装置。
（１５）コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否かまたは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満または既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
（１６）コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否かまたは既定値以下か否かを判断する手順、前記速度比が既定値未満または既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上または既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
（１７）コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否か若しくは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否か若しくは既定値以下か否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下である、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるプログラム。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の動作判定システムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項２に記載の動作判定システムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項３に記載の動作判定システムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項４に記載の動作判定システムによれば、検出領域に対する物体の入出を、本構成を有しないものに比べ簡単に検出することができる。
請求項５に記載の動作判定システムによれば、検出領域に対する物体の入出を、本構成を有しないものに比べ簡単に検出することができる。
請求項６に記載の動作判定システムによれば、検出領域内で物体の動作があったことを、本構成を有しないものに比べ高精度に検出することができる。
請求項７に記載の動作判定システムによれば、検出領域内の２地点における物体の速度比を、本構成を有しないものに比べ簡単に検出することができる。
請求項８に記載の動作判定システムによれば、検出領域内の２地点における物体の速度比を、本構成を有しないものに比べ簡単に検出することができる。
請求項９に記載の動作判定システムによれば、検出領域内で物体の動作があったことを、本構成を有しないものに比べ高精度に検出することができる。
請求項１０に記載の動作判定システムによれば、検出領域内における人の手や足またはロボットアーム先端部による動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１１に記載の動作判定システムによれば、検出領域が３次元の場合でも物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１２に記載の動作判定装置によれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１３に記載の動作判定装置によれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１４に記載の動作判定装置によれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１５に記載のプログラムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１６に記載のプログラムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
請求項１７に記載のプログラムによれば、検出領域内における物体の動作の有無を、本構成を有しないものに比べ精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る動作判定システムの一実施例を示す図である。
【図２】検出領域に対する物体の入出時のベクトルのなす角度を説明するための図であり、（ａ）は検出領域が２次元の場合、（ｂ）は検出領域が３次元の場合、（ｃ）は検出領域における物体の動きの経路を示すものである。
【図３】動作判定部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】動作判定部における処理の一例を示すフロー図である。
【図５】検出領域内の２地点における物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比を説明するための図であり、（ａ）は検出領域が２次元の場合、（ｂ）は検出領域が３次元の場合、（ｃ）は検出領域における物体の動きの経路を示すものである。
【図６】動作判定部の他の構成例を示すブロック図である。
【図７】動作判定部における処理の他の例を示すフロー図である。
【図８】物体の位置の計測方法の一例を説明するための図である。
【図９】３つ以上の基本標識を有する標識セットの３次元位置の演算方法の一例を示す図である。
【図１０】物体の位置の計測方法の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明に係る動作判定システムの一実施例を示す図である。本実施例では、動作の有無を判定すべき物体として人の手を例にとって説明するが、これに限定されず、例えば人の足あるいは動作可能なロボットアーム先端部、機械や工具の先端部などでもよい。本実施例は、図１に示すように、位置が既知の検出領域１と、移動する物体として例えば手２の位置を撮像装置３を用いて経時的に計測する位置計測部４と、経時的に計測した手２の位置に基づいて算出した、検出領域１に対する手２の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に検出領域１における手２の動作ありと判定し、既定値未満または既定値以下場合に手２の動作なしと判定する動作判定部５とを備える。ここで動作とは、例えば検出領域１内における手２による物品の挿抜、物品の組み立て、分解、あるいは押す、引く、回す、触れる等の操作をいうが、これに限定されない。本例では、図示のように、手２に取り付けた標識セット８の位置を計測することで手２の位置を計測する。標識セット８の構成例については後述するが、例えばカード等の基板に３つ以上のＬＥＤ等の基本標識を取り付けて構成される。標識セット８の位置計測方法については後述する。位置計測部４および動作判定部５は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７を用いて構成することができるが、これに限定されない。手（物体）２の動作有無の判定結果は、モニタ等の出力装置６に出力することができる。以下、本実施例の各部の構成について詳述する。
【０００９】
図２は、検出領域に対する物体の入出時のベクトルのなす角度を説明するための図であり、（ａ）は検出領域が２次元の場合、（ｂ）は検出領域が３次元の場合、（ｃ）は検出領域における物体の動きの経路を示すものである。検出領域は、位置を計測する手段で得られる位置情報、例えばＸＹＺ座標と同一の表示形式で示される２次元もしくは３次元で設定される。検出領域は１つまたは複数配置することができる。検出領域の形状は領域として表すことができれば任意である。図２（ａ）は、２次元平面上に四角形の検出領域２１，２２を設けたもので、検出領域２１内には顔状の物品２３が、検出領域２２内にはハート形の物品２４が置かれている。図２（ｂ）は、３次元空間に直方体の検出領域２５，２６を設けたもので、検出領域２５内には直方体の物品２７が、検出領域２６内には円柱の物品２８が置かれている。図２（ｃ）は、便宜的に２次元平面上の検出領域２１，２２を示すが、３次元空間の検出領域２５，２６の場合も同様に考えることができる。なお、２次元の検出領域２１，２２は、物体が２次元平面上で移動する場合に用いられるが、それに限定されず、物体が３次元空間を移動する場合でもその動きを２次元平面上に投影することで用いることができる。
【００１０】
図２（ｃ）において、検出領域２１（２５）にある物品２３（２７）を把持しようとして図示の経路１０を手２が移動する場合、検出領域２２（２６）においては、手２の進入時ベクトル１１と退出時ベクトル１２のなす角度θ１は小さい。一方、手２の検出領域２１（２５）においては、手２の進入時ベクトル１２と退出時ベクトル１３のなす角度θ２は大きい。そこで本実施例では、この両ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に検出領域における手２の動作ありと判定し、既定値未満または既定値以下場合に手２の動作なしと判定する。手２により検出領域内で物品２３（２７）を把持するなどの動作があったときは、単なる手２の移動と異なり、検出領域に対する手２の進入時ベクトルと退出時ベクトルのなす角度θが大きくなることに注目したものである。この角度は、２つのベクトルをａ，ｂとしたとき、両ベクトルの内積ａ・ｂを｜ａ｜・｜ｂ｜ｃｏｓθで表わしたときの角度θである。両ベクトルのなす角度の既定値は、好ましくは３０°〜１８０°の範囲内の値である。以上の点は、本発明者らが実験的に見いだしたものである。
【００１１】
本例では、物体の入出時のベクトル１１，１２，１３が、検出領域２１（２５）、２２（２６）の境界をまたぐ２地点の物体の位置から求められるが、これに限定されず、検出領域の境界に隣接する２地点の物体の位置から求めてもよい。この場合、ベクトルは隣接する２地点を検出領域外としてもよいし、検出領域内としてもよい。ここで２地点とは、座標で表わすと、２次元の場合はベクトルの始点（ｘ１，ｙ１）と終点（ｘ２，ｙ２）であり、３次元の場合はベクトルの始点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と終点（ｘ２，ｙ２，ｚ２）である。
【００１２】
図３は、動作判定部の一構成例を示すブロック図である。動作判定部５は位置計測部４に接続されている。位置計測部４は、移動する物体の位置を経時的に計測するもので、物体の２次元または３次元の位置情報が得られるものであればよく、特に制限はないが、いわゆるモーションキャプチャや基本標識を用いた計測法が好適に用いられる。これらについては後述する。動作判定部５は、図示のように、位置計測部４から取得した経時的に計測した物体の位置と記憶装置４１から取得した検出領域の位置とを照合する照合部４２と、照合部４２において両位置を照合することにより検出領域に対する物体の入出時のベクトル値を算出するベクトル値算出部４３と、算出された物体の入出時のベクトル値から両ベクトルのなす角度を算出する角度算出部４４と、算出された両ベクトルのなす角度と記憶装置４５から取得した動作有無を判定するための既定値とを比較し、両ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に検出領域における物体の動作ありと判定し、既定値未満または既定値以下の場合に物体の動作なしと判定する判定部４６とを備える。ここで、位置計測部４および動作判定部５の一方または両方は、例えばＰＣを用いて構成することができるが、この場合、記憶装置４１，４５はＰＣに内蔵してもよいし、またＰＣに外付けとしてもよい。物体の動作有無の判定結果は、モニタ等の出力装置６に出力することができる。
【００１３】
図４は、動作判定部における処理の一例を示すフロー図である。まず、ステップ５１にて、記憶装置４１から検出領域の位置を取得する。ステップ５２にて、位置計測部４から経時的に計測した物体の位置を取得する。ステップ５３にて、位置計測部４から取得した物体の位置と記憶装置４１から取得した検出領域の位置とを照合することにより、検出領域における物体の出入りの有無を判断する。物体の出入り無しの場合は、ステップ５４にて、検出領域における物体の動作なしと判定される。一方、物体の出入り有りの場合は、ステップ５５にて、検出領域への物体の進入時のベクトルを算出する。続いて、ステップ５６にて、検出領域からの物体の退出時のベクトル値を算出する。ステップ５７にて、算出された物体の入出時のベクトル値から両ベクトルのなす角度を算出する。ステップ５８にて、算出された両ベクトルのなす角度と記憶装置４５から取得した動作有無を判定するための既定値とを比較する。比較の結果、両ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合は、ステップ５９にて、検出領域における物体の動作ありと判定される。一方、両ベクトルのなす角度が既定値未満または既定値以下の場合は、ステップ５４にて、検出領域における物体の動作なしと判定される。
【００１４】
図５は、検出領域内の２地点における物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比を説明するための図であり、（ａ）は検出領域が２次元の場合、（ｂ）は検出領域が３次元の場合、（ｃ）は検出領域における物体の動きの経路を示すものである。以下、図５を用いて本発明に係る動作判定システムの他の実施例を説明する。本実施例が、上記実施例と異なる点は、検出領域に対する物体の入出時のベクトルのなす角度に代えて、検出領域内の２地点における物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比に基づいて、物体の動作の有無を判定するところにある。すなわち本実施例は、図１を用いて説明すると、位置が既知の検出領域１と、移動する物体として例えば手２の位置を撮像装置３を用いて経時的に計測する位置計測部４と、経時的に計測した手２の位置に基づいて算出した、検出領域内の２地点における手２の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満または既定値以下の場合に検出領域における手２の動作ありと判定し、既定値以上または既定値を超える場合に手２の動作なしと判定する動作判定部５とを備えるものである。
【００１５】
図５（ａ）は、図２（ａ）と同様に、２次元平面上に四角形の検出領域２１，２２を設けたもので、検出領域２１内には顔状の物品２３が、検出領域２２内にはハート形の物品２４が置かれている。図５（ｂ）は、図２（ｂ）と同様に、３次元空間に直方体の検出領域２５，２６を設けたもので、検出領域２５内には直方体の物品２７が、検出領域２６内には円柱の物品２８が置かれている。図５（ｃ）は、図２（ｃ）と同様に、便宜的に２次元平面上の検出領域２１，２２を示すが、３次元空間の検出領域２５，２６の場合も同様に考えることができる。なお、２次元の検出領域２１，２２は、物体が２次元平面上で移動する場合に用いられるが、それに限定されず、物体が３次元空間を移動する場合でもその動きを２次元平面上に投影することで用いることができる。
【００１６】
図５（ｃ）において、検出領域２２（２６）にある物品２４（２８）を把持しようとして図示の経路３０を手２が移動する場合、検出領域２１（２５）では把持すべき物品がないので手２の速度（矢印３１）は大きく、低下しない。そして、検出領域２２（２６）へ進入したときの手２の速度（矢印３１）も大きいが、その後の把持する物品２４（２８）の近くでは手２の速度（矢印３２，３３）は小さくなる。その後、検出領域２２（２６）から退出するときの手２の速度（矢印３４）は大きくなる。本実施例はこの点に注目したものである。そこで本実施例では、検出領域内の２地点における手２の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満または既定値以下の場合に検出領域における手２の動作ありと判定し、既定値以上または既定値を超える場合に手２の動作なしと判定するものである。この速度比は、例えば物体の検出領域進入時の速度に対する検出領域内における最小速度の比とすることができ、または、検出領域内における最大速度に対する最小速度の比とすることができるが、これに限定されない。速度比の既定値は、好ましくは１０％〜８０％の範囲内の値である。以上の点は、本発明者らが実験的に見いだしたものである。なお、物体の速度は、位置計測部４から得られる経時的に計測した物体の位置（位置と時間）から導出できる。
【００１７】
図６は、動作判定部の他の構成例を示すブロック図である。動作判定部５は位置計測部４に接続されている。位置計測部４については後述する。動作判定部５は、図示のように、位置計測部４から取得した経時的に計測した物体の位置と記憶装置６１から取得した検出領域の位置とを照合する照合部６２と、照合部６２において両位置を照合することにより検出領域内の２地点における物体の速度値を算出する速度値算出部６３と、算出された２地点における物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比を算出する速度比算出部６４と、算出された速度比と記憶装置６５から取得した動作有無を判定するための既定値とを比較し、算出された速度比が既定値未満または既定値以下の場合に検出領域における物体の動作ありと判定し、既定値以上または既定値を超える場合に物体の動作なしと判定する判定部６６とを備える。ここで、位置計測部４および動作判定部５の一方または両方は、例えばＰＣを用いて構成することができるが、この場合、記憶装置６１，６５はＰＣに内蔵してもよいし、またＰＣに外付けとしてもよい。物体の動作有無の判定結果は、モニタ等の出力装置６に出力することができる。
【００１８】
図７は、動作判定部における処理の他の例を示すフロー図である。まず、ステップ７１にて、記憶装置６１から検出領域の位置を取得する。ステップ７２にて、位置計測部４から経時的に計測した物体の位置を取得する。ステップ７３にて、位置計測部４から取得した物体の位置と記憶装置６１から取得した検出領域の位置とを照合することにより、検出領域における物体の出入りの有無を判断する。物体の出入り無しの場合は、ステップ７４にて、検出領域における物体の動作なしと判定される。一方、物体の出入り有りの場合は、ステップ７５にて、検出領域内の２地点における物体の速度値を算出する。続いて、ステップ７６にて、算出された２地点における物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比を算出する。ステップ７７にて、算出された速度比と記憶装置６５から取得した動作有無を判定するための既定値とを比較する。比較の結果、算出された速度比が既定値未満または既定値以下の場合は、ステップ７８にて、検出領域における物体の動作ありと判定される。一方、算出された速度比が既定値以上または既定値を超える場合は、ステップ７４にて、検出領域における物体の動作なしと判定される。
【００１９】
上述の２つの実施例は組み合わせることができる。この組合せの実施例は、図１を用いて説明すると、位置が既知の検出領域１と、移動する物体として例えば手２の位置を撮像装置３を用いて経時的に計測する位置計測部４と、経時的に計測した手２の位置に基づいて算出した、検出領域１に対する手２の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ検出領域内の２地点における手２の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に検出領域における手２の動作ありと判定し、ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下である、若しくは速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に手２の動作なしと判定する、または、ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に検出領域における手２の動作ありと判定し、ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に手２の動作なしと判定する動作判定部５とを備えるものである。
【００２０】
図８は、物体の位置の計測方法の一例を説明するための図である。本例では、図１に示すように、物体（手２）に標識セット８を取付け、その標識セット８の３次元位置を計測することにより物体の３次元位置を計測するものである。図示のように、標識セット８は、例えばカード等の基板８１、および基板８１の四隅に取り付けられた位置関係の分かっている４つの基本標識ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を有する。基本標識としては、ＬＥＤ等の光源を用いることができるが、これに限定されない。例えば光源の代わりに再帰反射板を用い、その再帰反射板を照明するための照明装置を備えるようにしてもよいし、また特有の形状を持つパターン画像を用いてもよい。撮像装置３は、標識セット８を撮像する２次元撮像素子８２を有するものであり、例えば汎用のディジタルカメラを用いることができる。撮像装置（カメラ）３で撮像した標識セット８の画像から標識セット８の位置や角度が位置計測部４により演算される。以下、位置計測部４における演算の一例を説明する。
【００２１】
図９は、３つ以上の基本標識を有する標識セットの３次元位置の演算方法の一例を示す図である。以下、基本標識をＬＥＤ等で構成された光源として説明する。本例では、４つの光源を例えば正方形の角に配置し、そのうちの３つの光源の組み合わせを２つ考える。そして、各々の３点を用いて、以下の計算から２つの解を導出する。その２つの解の内一つは光源位置が全く同じ値を示すので、それを正解とする。これにより、標識セットの位置と角度を決定することができる。
【００２２】
まず、図９において、光源（基本標識）ａ１，ａ２，ａ３の画像面（カメラの２次元撮像素子面）８３上の画像位置ｃ１，ｃ２，ｃ３とカメラの光学中心８４との関係から、カメラ座標系における光源位置の方向ベクトルｄｉ（ｉ＝１，２，３）を算出する。ｄｉは規格化した単位ベクトルとする。
【００２３】
光源ａ１，ａ２，ａ３の空間の位置ベクトルをｐ１，ｐ２，ｐ３とすると、これらはｄｉの延長線上に存在するので、その係数をｔ１，ｔ２，ｔ３として、
p1=t1・d1
p2=t2・d2      式１
p3=t3・d3
で表すことができる。
【００２４】
三角形の形状は最初からわかっており、その長さを各々
p1p2=L1
p2p3=L2        式２
p3p1=L3
とすると次式が得られる。式中「^」は累乗を表す。
(t1x1-t2x2)^2+(t1y1-t2y2)^2+(t1z1-t2z2)^2=L1^2
(t2x2-t3x3)^2+(t2y2-t3y3)^2+(t2z2-t3z3)^2=L2^2      式３
(t3x3-t1x1)^2+(t3y3-t1y1)^2+(t3z3-t1z1)^2=L3^2
【００２５】
整理すると
t1^2-2t1t2(x1x2+y1y2+z1z2)+t2^2-L1^2=0
t2^2-2t2t3(x2x3+y2y3+z2z3)+t3^2-L2^2=0      式４
t3^2-2t3t1(x3x1+y3y1+z3z1)+t1^2-L3^2=0
が得られ、次式となる。式中「sqrt」は平方根を表す。
t1=A1・t2±sqrt((A1^2-1)・t2^2+L1^2)
t2=A2・t3±sqrt((A2^2-1)・t3^2+L2^2)      式５
t3=A3・t1±sqrt((A3^2-1)・t1^2+L3^2)
ここで、A1,A2,A3は次式のとおりである。
A1=x1x2+y1y2+z1z2
A2=x2x3+y2y3+z2z3             式６
A3=x3x1+y3y1+z3z1
【００２６】
実数解を持つために、式５の平方根の中が正になる。
t1≦ sqrt(L3^2/(1-A3^2))
t2≦ sqrt(L1^2/(1-A1^2))      式７
t3≦ sqrt(L2^2/(1-A2^2))
【００２７】
この条件を満たす実数ｔ１、ｔ２、ｔ３を順次、式５に代入し、式５が成立するすべてのｔ１，ｔ２，ｔ３を算出する。次に上記の式１からｐ１，ｐ２，ｐ３を、すなわち、光源（基本標識）の３次元位置を算出する。光源が３つの場合には２つの解ができるが、本例の場合は光源が４つあるので、他の３つの光源（基本標識）、例えばａ１，ａ３，ａ４について上記と同様の計算を行い別の２つの解を導出する。その２つの解の内一つは光源位置が全く同じ値を示すので、それを正解とする。このようにして標識セットの位置を決定することができる。光源が３つの場合は例えば２つの解の平均値あるいは既知の初期値に近い方を求める値とすることができる。標識セットの角度は上記で求めた３次元位置から標識セットの向く方向として求めることができる。この種の位置検出方法は、例えば特開２００８−５８２０４号公報で知られている。基本標識（光源）の３次元位置の算出方法は上記に限定されず、別の方法で行ってもよい。
【００２８】
図１０は、物体の位置の計測方法の他の例を説明するための図である。本例では、図示のように、撮像装置９１，９２を用いて物体に取付けた標識（マーカー）９を撮像し、その撮像情報を基に位置計測部４において物体の位置（動き）を経時的に計測するモーションキャプチャ技術を用いる。マーカー９としてはいわゆる再帰反射体を用いることができるが、これに限定されない。この種の位置検出方法は、例えば特開２００１−１６５６５８号公報、特開２００７−６１１２１号公報等で知られている。図１０の例においては、位置計測部４が、物体としての手２の位置をモーションキャプチャ技術により撮像装置９１，９２を用いて経時的に計測する他は、動作判定部５の判定方法を含め、上述の実施例の場合と同様である。
【００２９】
以上の手順は、コンピュータに次のプログラムを実行させることで実施することができる。すなわち、このプログラムは、コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否かまたは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上または既定値を超える場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値未満または既定値以下の場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるものである。また、このプログラムは、コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否かまたは既定値以下か否かを判断する手順、前記速度比が既定値未満または既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記既定値以上または既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるものである。さらに、このプログラムは、コンピュータに、移動する物体の位置を経時的に計測した前記物体の位置に基づいて算出した、位置が既知の検出領域に対する前記物体の入出時のベクトルのなす角度が既定値以上か否か若しくは既定値を超えるか否かを判断する手順、前記検出領域内の２地点における前記物体の速度の大きい方に対する小さい方の速度比が既定値未満か否か若しくは既定値以下か否かを判断する手順、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超えかつ前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下、若しくは前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する、または、前記ベクトルのなす角度が既定値以上若しくは既定値を超える、若しくは前記速度比が既定値未満若しくは既定値以下の場合に前記検出領域における前記物体の動作ありと判定し、前記ベクトルのなす角度が既定値未満若しくは既定値以下でかつ前記速度比が既定値以上若しくは既定値を超える場合に前記物体の動作なしと判定する手順を実行させるものである。これらのプログラムは、例えば動作判定部を構成するＰＣ内の記憶装置に格納することができるが、これに限定されず、ＣＤＲＯＭ等の記憶媒体に格納して、または通信手段によって提供することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  検出領域
２  物体（人の手）
３  撮像装置
４  位置計測部
５  動作判定部
６  出力装置
７  ＰＣ
８  標識セット
９  マーカー
１０，３０  物体の経路
２１，２２，２５，２６  検出領域
２３，２４，２７，２８  物品
【図１】
0005439977.tif 000002
【図２】
0005439977.tif 000003
【図３】
0005439977.tif 000004
【図４】
0005439977.tif 000005
【図５】
0005439977.tif 000006
【図６】
0005439977.tif 000007
【図７】
0005439977.tif 000008
【図８】
0005439977.tif 000009
【図９】
0005439977.tif 000010
【図１０】
0005439977.tif 000011