(57)【要約】量子ナノドット処理システムは、可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャするよう構成された少なくとも１つの画像キャプチャカメラと、少なくとも１つの量子ナノドット（ＱＤ）マーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャするよう構成された少なくとも１つのマーカキャプチャカメラとを備え、少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、少なくとも１つのＱＤマーカによって放出される狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャするよう構成された少なくとも１つの画像キャプチャカメラと、
少なくとも１つの量子ナノドット（ＱＤ）マーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャするよう構成された少なくとも１つのマーカキャプチャカメラと、を備え、
上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、上記少なくとも１つのＱＤマーカによって放出される狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされている量子ナノドット処理システム。
【請求項２】
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、可視帯域のシーン及び上記少なくとも１つのＱＤマーカが放出する狭帯域ＩＲ信号をキャプチャする二重の能力を提供する単一のカメラユニットとして構成されている請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項３】
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを所定のタイミングで制御して、マークされたシーンのフレームを生成するプロセッサを更に備える請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項４】
上記所定のタイミングは、２４フレーム毎秒である請求項３記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項５】
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラをトリガして、所定のタイミングでキャプチャを実行し、及び上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラからデータを受信するように構成された制御モジュールを更に備える請求項３記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項６】
上記受信されるデータは、上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラによってキャプチャされたシーン及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラによって、狭帯域ＩＲ信号においてキャプチャされた上記少なくとも１つのＱＤマーカの動きを含む請求項５記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項７】
上記プロセッサは、上記制御モジュールからコマンドを受け取り、上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラがキャプチャしたシーン及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラがキャプチャした上記少なくとも１つのＱＤマーカの動きを照合し、調和させ、統合する統合モジュールを更に備える請求項６記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項８】
上記プロセッサは、上記統合モジュールから統合されたシーンを受け取り、上記生成モジュール動作する上記統合されたシーンを用いて、隠されたマークでマークされたシーンを生成する生成モジュールを更に備え、
上記隠されたマークでマークされたシーンは、上記シーンから、演技者及び／又はオブジェクトを後に置換、削除又は挿入するように処理される請求項７記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項９】
上記少なくとも１つのＱＤマーカを可視帯域内の光で励起させる少なくとも１つの照明源を更に備える請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１０】
上記少なくとも１つのＱＤマーカは、エレクトロルミネセンスデバイスとして構成される請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１１】
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラは、帯域幅が約３００ｎｍの可視帯域の光を透過するが、他の全ての帯域の信号を透過しないようにチューニングされたフィルタを備える請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１２】
上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、帯域幅が約５〜１０ｎｍの狭帯域ＩＲ内の信号を透過するが、他の全ての帯域の信号を透過しないようにチューニングされたフィルタを備える請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１３】
上記フィルタは、上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラの焦点面とレンズとの間に配設される請求項１２記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１４】
上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、少なくとも１つのマシンビジョンカメラとして構成される請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１５】
上記少なくとも１つのＱＤマーカは、一時的タトゥー材料に加えられ、演技者及び／又はオブジェクトに付される請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１６】
上記少なくとも１つのＱＤマーカの各ＱＤマーカは、一意的なパターンによって設計される請求項１記載の量子ナノドット処理システム。
【請求項１７】
マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する方法において、
可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャするステップと、
狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされている少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャするステップとを有する方法。
【請求項１８】
上記可視帯域においてシーンをキャプチャするステップは、
上記可視帯域にチューニングされた少なくとも１つの画像キャプチャカメラを使用するステップを含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
上記動きをキャプチャするステップは、
狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされた少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを使用するステップを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを所定のタイミングで制御し、マークされたシーンのフレームを生成するステップを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
上記制御するステップは、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラをトリガして、所定のタイミングでキャプチャを実行するステップと、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラからのデータを受信するステップとを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
上記受信するステップは、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラがキャプチャしたシーンを受信するステップと、
狭帯域ＩＲ信号において、上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラがキャプチャした上記少なくとも１つのＱＤマーカの動きを受信するステップとを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
コマンドを受け取り、上記シーン及び動きを照合し、調和させ、統合するステップと、
上記統合されたシーンを用いて、隠されたマークでマークされたシーンを生成するステップとを更に備える請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
上記シーンから、演技者及び／又はオブジェクトを後に置換、削除又は挿入するように、上記隠されたマークでマークされたシーンを処理するステップを更に有する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
上記少なくとも１つのＱＤマーカを可視帯域内の光で照射するステップを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
上記少なくとも１つのＱＤマーカを自己発光型のエレクトロルミネセンスデバイスとして構成するステップを更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
上記少なくとも１つのＱＤマーカの各ＱＤマーカは、一意的なパターンによって設計される請求項１９記載の方法。
【請求項２８】
マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する装置において、
可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャする手段と、
狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされている少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャする手段とを備える装置。
【請求項２９】
コンピュータにより読取可能な記録媒体に保存され、
マーカとして用いられる量子ナノドットを処理するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、
可視帯域にチューニングされた少なくとも１つの画像キャプチャカメラを用いて、演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャさせ、
狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされた少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを用いて、狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされた少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャさせる実行可能な命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項３０】
コンピュータに、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを所定のタイミングで制御し、マークされたシーンのフレームを生成させる実行可能な命令を更に含む請求項２９記載のコンピュータプログラム。
【請求項３１】
コンピュータに、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラをトリガして、所定のタイミングでキャプチャを実行させ、
上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラ及び少なくとも１つのマーカキャプチャカメラからのデータを受信させる実行可能な命令を更に含む請求項３０記載のコンピュータプログラム。
【請求項３２】
上記受信されるデータは、上記少なくとも１つの画像キャプチャカメラによってキャプチャされたシーン及び上記少なくとも１つのマーカキャプチャカメラによって、狭帯域ＩＲ信号においてキャプチャされた上記少なくとも１つのＱＤマーカの動きを含む請求項３１記載のコンピュータプログラム。
【請求項３３】
コンピュータに、
コマンドを受け取り、上記シーン及び動きを照合させ、調和させ、統合させ、
上記統合されたシーンを用いて、隠されたマークでマークされたシーンを生成させる実行可能な命令を更に含む請求項３２記載のコンピュータプログラム。
【請求項３４】
コンピュータに、
上記シーンから、演技者及び／又はオブジェクトを後に置換、削除又は挿入するように、上記隠されたマークでマークされたシーンを処理させる実行可能な命令を更に含む請求項３３記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年７月１１日に出願された同時係属中の米国仮出願番号６０／８０７，０５８、発明の名称「MOTION CAPTURE USING QUANTUM NANO DOTS」の優先権を主張する。上述した特許出願の開示内容は、引用によって本願に援用される。
【０００２】
本発明は、包括的には、量子ナノドットに関し、具体的には、モーションピクチャ又はビデオゲームにおけるこのような量子ナノドットの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
モーションキャプチャシステムは、オブジェクトの動きをキャプチャし、これをコンピュータが生成したオブジェクトにマッピングするために使用されている。このようなシステムは、モーションピクチャ及びビデオゲームの生成において、ソースデータとしての使用のために人物のデジタル表現を作成し、コンピュータグラフィクス（「ＣＧ」）アニメーションを作成するために頻繁に用いられている。典型的なシステムでは、演技者は、マーカが様々な位置に取り付けられたスーツを着用し（例えば、胴体及び手足に小さい反射マーカが取り付けられる。）、デジタルカメラは、マーカを照射しながら、異なる角度から演技者の動きを記録する。そして、システムは、画像を分析し、各フレームにおいて、演技者のスーツ上のマーカの（例えば、空間座標としての）位置及び向きを判定する。システムは、マーカの位置を追跡することによって時間の経過に伴うマーカの空間的表現を作成し、動いている演技者のデジタル表現を構築する。そして、この動きをデジタルモデルに適用し、次に、このデジタルモデルをテクスチャリング及びレンダリングすることによって、演技者及び／又は演技の完全なＣＧ表現が生成される。特殊効果の担当業者は、この技術を用いて、多くの大衆映画の現実感があるアニメーションを制作してきた。
【０００４】
しかしながらマーカの位置の追跡は、困難な作業である。この問題は、多数のマーカを使用し、キャプチャボリューム内に複数の演技者が存在する場合に更に複雑になる。
【０００５】
量子ナノドットマーカは、ゴルフボールの飛翔特性及びクラブヘッドのスイング特性を測定するために使用されている。例えば、米国特許公開番号２００５／０１１４０７３には、量子ナノドット等のマーカの蛍光特性を用いて、所定の視野内を移動する少なくとも１つのオブジェクトの飛翔特性を測定する監視システムが開示されている。このシステムは、量子ナノドットが示す蛍光特性を利用しており、量子ナノドットは、ある波長の光によって放射されると、広範囲のスペクトルの波長を直ちに再放射し、これにより、明るく蛍光発光する。これらの特性によって、監視システムは、非常に明るい光を放射するゴルフボールの軌道を追跡することができる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施の形態は、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する技術を実装するシステム、方法、装置及びコンピュータプログラムを含む。
【０００７】
一側面として、量子ナノドット処理システムを開示する。このシステムは、可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャするよう構成された少なくとも１つの画像キャプチャカメラと、少なくとも１つの量子ナノドット（ＱＤ）マーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャするよう構成された少なくとも１つのマーカキャプチャカメラとを備え、少なくとも１つのマーカキャプチャカメラは、少なくとも１つのＱＤマーカによって放出される狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされている。
【０００８】
他の側面として、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する方法を開示する。この方法は、可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャするステップと、狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされている少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャするステップとを有する
他の側面として、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する装置を開示する。この装置は、可視帯域において演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャする手段と、狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされている少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャする手段とを備える。
【０００９】
更に他の側面として、コンピュータにより読取可能な記録媒体に保存され、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理するためのコンピュータプログラムを開示する。このプログラムは、コンピュータに、可視帯域にチューニングされた少なくとも１つの画像キャプチャカメラを用いて、演技者及び／又はオブジェクトを含むシーンをキャプチャさせ、狭帯域ＩＲ信号をキャプチャするようにチューニングされた少なくとも１つのマーカキャプチャカメラを用いて、狭帯域ＩＲ信号を放出するようにチューニングされた少なくとも１つのＱＤマーカが付された演技者及び／又はオブジェクトの動きをキャプチャさせる実行可能な命令を含む。
【００１０】
以下の詳述及び添付の図面によって、本発明の他の特徴及び利点が当業者にとって明らかとなる。
【００１１】
本発明の構造及び動作の両方についての詳細は、添付の図面を読むことによっても部分的に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一具体例に基づく量子ナノドットを用いるＱＤ処理システムを示す図である。
【図２Ａ】画像キャプチャカメラを示す図である。
【図２Ｂ】可視波長域内の光を受光するようにチューニングされたフィルタを示す図である。
【図３Ａ】マーカキャプチャカメラを示す図である。
【図３Ｂ】ＩＲ波長域内の信号を受信するようにチューニングされたフィルタを示す図である。
【図４Ａ】キャプチャボリューム内でＱＤマーカを励起させるように構成された照明源を示す図である。
【図４Ｂ】可視波長域内の光でＱＤマーカを励起させるようにチューニングされたフィルタを示す図である。
【図５】一具体例に基づくＱＤプロセッサの詳細なブロック図である。
【図６】マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する方法示すフローチャートである。
【図７Ａ】コンピュータシステム及びユーザを示す図である。
【図７Ｂ】ＱＤ処理システムをホストするコンピュータシステムの機能的ブロック図である。
【図８Ａ】レンズの正面に（８５２ｎｍを中心とする）狭帯域通過フィルタを有するＩＲマーカキャプチャカメラによって、８５５ｎｍにチューニングしたＱＤマーカを用いてキャプチャした例示的フレームを示す図である。
【図８Ｂ】レンズの正面に（８５２ｎｍを中心とする）狭帯域通過フィルタを設けたＩＲマーカキャプチャカメラによって、８５５ｎｍにチューニングしたＱＤマーカを用いてキャプチャした例示的フレームを示す図である。
【図９Ａ】レンズの前に狭帯域通過フィルタを設けずにキャプチャした同じフレームを示す図である。
【図９Ｂ】レンズの前に狭帯域通過フィルタを設けずにキャプチャした同じフレームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここに開示する具体例は、モーションピクチャ又はビデオゲームにおいて、量子ナノドット（量子ドット又は「ＱＤ」とも呼ぶ。）をマーカ（すなわち、ＱＤマーカ）として使用する技術を実装するシステム及び方法を提供する。量子ナノドットは、ＱＤを励起させるために用いられる光の波長より長い様々な波長のうち、１つの波長の光を放出するようにチューニングできるナノ結晶構造である。すなわち、一意的にチューニングされたＱＤによって形成されるマーカがそれぞれに付された複数のキャプチャオブジェクトを単一の光の下で共に励起することができる。
【００１４】
例えば、ここに開示する１つの方法では、量子ナノドット（「ＱＤ」）処理システムを利用して、赤外線（「ＩＲ」）カメラと、演技者及びオブジェクトに取り付けられた量子ナノドットとを用いて、複数の演技者及び／又はオブジェクトの動き及び表面をキャプチャする。ＱＤ処理システムは、キャプチャされたＩＲ画像から、動き及び／又は他の隠されたデータを構築し、人間の観察者から見えるシーンを記録する少なくとも１つの画像キャプチャカメラを含んでいてもよい。ＱＤ処理システムは、記録された可視のシーンに動き／隠されたデータを統合する。
【００１５】
この具体例によって提供される特徴は、以下に限定されるものではないが、量子ナノドット及びカメラを構成及び処理して、モーションピクチャ又はビデオゲームのために統合されたシーン／画像を生成することを含む。
【００１６】
この説明によって、様々な他の具体例及び代替となるアプリケーションにおいて本発明を実施する手法が当業者にとって明らかになる。なお、ここには、本発明の様々な具体例を説明するが、これらの実施の形態は、例示的なものであり、限定的なものではないことは明らかである。したがって、様々な他の具体例に関するこの詳述は、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の範囲又は幅を制限するものとは解釈されない。
【００１７】
上述のように、量子ナノドットは、ＱＤマーカを励起させるために用いられる光の波長より長い波長の光を放つようにチューニングできるナノ結晶構造である。すなわち、光子又は電子がＱＤを励起させると、ＱＤは、より高いエネルギ状態に量子シフト（quantum shifted）する。そして、ＱＤは、基底状態に戻るとき、特定の周波数の光子を放出する。ＱＤは、ナノ結晶の構造及びサイズを変更することによって、励起光子の波長より長い如何なる波長にもチューニングできる。例えば、一具体例において、ＱＤは、可視波長域（赤色の約７００ｎｍ〜バイオレットの４００ｎｍ）の光によって照射又は励起されると、光がＱＤによって量子シフト（quantum shift）し、狭帯域（５〜１０ｎｍ幅）の赤外線（７５０ｎｍ〜１００μｍ）又は近赤外線（７５０ｎｍ〜１４００ｎｍ）信号を放出するようにチューニングされている。
【００１８】
ＱＤを上述のようにチューニングすることによって、ＱＤ処理システムにおいてＱＤをマーカとして用いることができる。一具体例では、ＩＲカメラは、演技者／オブジェクトに取り付けられたＱＤマーカを用いて、複数の演技者及び／又はオブジェクトの動き及び表面をキャプチャするように構成される。他の具体例では、ＩＲカメラは、各ＩＲカメラが特定のＩＲ周波数にチューニングされた異なるＱＤマーカを検出するように構成される。この具体例により、ＩＲカメラは、キャプチャボリューム内で演技者／オブジェクトを区別することができる。例えば、ＩＲ信号を放出するようにチューニングされた３つのＱＤマーカを３人の異なる演技者に取り付け、それぞれが１つのＱＤマーカだけをキャプチャするように構成された３つのＩＲマーカキャプチャカメラを用いて、３人の演技者を区別する。
【００１９】
図１は、一具体例に基づく、量子ナノドットを用いるＱＤ処理システム１００を示している。ここに示す具体例では、ＱＤ処理システム１００は、画像キャプチャカメラ１１０、（「フィルム」カメラとも呼ばれる。）複数のマーカキャプチャカメラ１１２、１１４、１１６（「目撃（witness）」カメラとも呼ばれる。）、複数の照明源（例えば、光源）１６０、１６２及びＱＤプロセッサ１４０によって囲まれたキャプチャボリューム１５０を含む。
【００２０】
画像キャプチャカメラ１１０は、可視波長域に波長をチューニングした如何なるカメラとして構成してもよい。したがって、画像キャプチャカメラ１１０は、可視帯域のシーンをキャプチャし、フィルムに記録するように構成されたカメラであってもよい。また、画像キャプチャカメラ１１０は、可視帯域のシーンをデジタル的にキャプチャし、デジタル記録媒体に記録するように構成されたカメラであってもよい。
【００２１】
図２Ａに示す一具体例では、画像キャプチャカメラ１１０は、可視波長域２１０（図２Ｂ参照）内の光を透過するようにチューニングされたフィルタ２００を含む。すなわち、フィルタ２００は、可視帯域内の約３００ｎｍの帯域幅の光を透過するが、ＩＲ帯域等の他の帯域の信号を透過しないようにチューニングされている。画像キャプチャカメラ１１０のこの構成によって、ＱＤマーカは、画像キャプチャカメラ１１０には仮想的に見えなくなり、これにより、演技者及び／又はオブジェクトを「隠された」マーカによってマークできる。他の具体例では、複数の画像キャプチャカメラが使用される。
【００２２】
マーカキャプチャカメラ１１２、１１４、１１６は、一具体例において、キャプチャオブジェクト１２０、１２２、１２４の動きをキャプチャするための赤外線カメラ又は近赤外線カメラとして構成される。キャプチャオブジェクトは、通常、体の様々な位置にＱＤマーカ１３０、１３２が取り付けられた演技者１２０、１２２である。但し、キャプチャオブジェクトは、柱等の無生物オブジェクト（例えば、ＱＤマーカ１３４が付されたソーダの缶１２４）及び／又は動物であってもよい。特定の具体例では、ＩＲカメラ１１２、１１４、１１６は、シーン内の演技者及び／又はオブジェクトにラベル又はマークを付すように構成され、これにより、演技者及び／又はオブジェクトを後に置換、削除又は挿入できる。例えば、映画のシーン内のソーダの缶１２４は、ＱＤマーカ１３４によってラベルが付され、これにより、映画の撮影が終わった後であっても、ソーダの缶上にラベルを挿入できる。これは、映画の撮影後にソーダの広告スポンサーが見つかると期待される場合等に有効である。
【００２３】
他の実施例では、マーカキャプチャカメラは、ＱＤ発光（QD emission）のために最適化されたマシンビジョンカメラ（machine vision camera）として構成される。例えば、マシンビジョンカメラは、ベルトコンベア上の部品を区別するために用いられる。すなわち、部品は、チューニングされたＱＤ材料によってコーティングされ、これにより、ＱＤ処理システムは、更なる処理のために部品を適切に分別することができる。
【００２４】
幾つかの具体例では、画像キャプチャカメラ１１０及びマーカキャプチャカメラ１１２、１１４、１１６は、可視帯域画像及び狭帯域ＩＲ信号をキャプチャする二重の能力を提供する単一のカメラユニットとして構成できる。
【００２５】
図３Ａは、ＩＲ波長域３１０（図３Ｂ参照）内の信号を透過するようにチューニングされたフィルタ３００を備えるマーカキャプチャカメラ１１２を示している。すなわち、フィルタ３００は、ＩＲ帯域内の約５〜１０ｎｍの帯域幅の信号を透過するが、例えば、可視帯域及び他のＩＲ帯域等の他の帯域の信号を透過しないようにチューニングされている。ＩＲカメラ１１２は、可視帯域内の光（すなわち、照明源及び他の反射光源）を受光しないことにより、ＩＲカメラ１１２によって受信されるようにチューニングされた特定のＱＤマーカを容易に検出できる。他のマーカキャプチャカメラ１１４、１１６は、マーカキャプチャカメラ１１２と同様に構成できる。マーカキャプチャカメラ１１２、１１４、１１６のこれらの構成によって、ＱＤプロセッサ１４０は、ＱＤマーカをマーカとして用いて、複数の演技者／オブジェクトの動きを同時且つ正確にキャプチャし、追跡することができる。
【００２６】
一具体例では、ＩＲカメラ１１２の狭帯域フィルタ３００（ＱＤ発光の１つの周波数にチューニングされている。）は、焦点面とレンズとの間に配設される。他の実施例では、フィルタ３００は、レンズの正面に配設される。
【００２７】
図４Ａは、１つの具体例に基づき、キャプチャボリューム１５０内のＱＤマーカ１３０、１３２、１３４を励起させるように構成された照明源１６０を示している。照明源１６０は、フィルタ４００を備え、これにより、可視波長域４１０（図４Ｂ参照）内のチューニングされた光によってＱＤマーカが励起される。すなわち、フィルタ４００は、約３００ｎｍの帯域幅の可視帯域内の光を透過し、ＩＲ帯域等の他の帯域内の信号を透過しないようにチューニングされている。照明源１６２は、照明源１６０と同様に構成できる。
【００２８】
幾つかの具体例では、また、室内光もフィルタリングされ、発光周波数範囲内に含まれる周波数も除去される。この範囲は、不可視帯域から赤色のなかでも周波数が低いスペクトルの範囲になると予想されるため、室内光のフィルタリングは、室内の人又は設備にとっては、気付かれない。
【００２９】
再帰反射材を用いるモーションキャプチャシステムは、演技者／オブジェクトに設けられた再帰反射材を追跡するために、高いフレームレートで動作する高解像度カメラの大きなアレーを必要とすることが多い。照明源からの干渉及び望ましくない反射によって、強力な汎用フィルタ、既知の干渉源の電子キャンセル（electric cancellation）及びシステムの有効性の低減が要求される。したがって、典型的なモーションキャプチャシステムでは、照明源として、比較的高価なリングライトが使用されることが多い。
【００３０】
これとは対照的に、ＱＤ処理システムでは、照明源として安価な光又は周囲光でさえも使用することができる。これは、少量の励起光を吸収し、光を量子シフト（quantum shift）させて、ＩＲカメラによって容易に検出できるＩＲ信号を放出するようにＱＤマーカをチューニングできるからである。ＩＲカメラ（狭帯域ＩＲ信号にファインチューニングされる。）は、励起光によって影響を受けない（すなわち、照明源は、通常、可視帯域にチューニングされる。）ので、ＱＤマーカが明るい可視光を反射しない場合であっても、ＱＤマーカを容易に検出できる。
【００３１】
他の具体例では、ＱＤマーカは、特定のＩＲ周波数にチューニング可能な量子ナノドットＬＥＤ（「ＱＤ  ＬＥＤ」）又は量子ナノドットエレクトロルミネセンス（「ＥＬ」）デバイスとして構成できる。ＱＤマーカに電流を流してＱＤマーカを駆動してもよいが、ＱＤマーカは、照明源がない場合であっても動作できる（すなわち、自己発光）。したがって、ＱＤマーカは、キャプチャボリューム内の演技者／オブジェクトによって照明源から遮られた場合であっても、ＩＲ信号を放出する。他の具体例では、例えば、ＵＶランプ等の他の自己発光励起源を用いる。
【００３２】
一具体例では、水を基体とするインク又は塗料にＱＤマーカを懸濁させ、これを演技者及び／又はオブジェクトに塗布してもよい。他の具体例では、ＱＤマーカは、例えば、インク、塗料、プラスチック、衣類、一時的タトゥー材料又は他の同様の材料等の任意の媒質に加えてもよい。他の具体例では、インク又は塗料内のＱＤマーカを球状又は円盤状の形状に形成されたマーカに塗布してもよく、これに含ませてもよく、若しくは、演技者の皮膚に直接塗布してもよい。更に他の具体例では、各ＱＤマーカが一意的なパターンを形成するようにＱＤマーカを構成する。すなわち、キャプチャボリューム内のオブジェクトを更に区別するために、一意的にパターン化された各ＱＤマーカを各演技者／オブジェクトに付す。例えば、図１では、ＱＤマーカ１３０（円形パターン）を演技者１２０に付し、ＱＤマーカ１３２（三角形パターン）を演技者１２２に付し、ＱＤマーカ１３４（星形パターン）をオブジェクト１２４に付している。更なる具体例では、グループとして、複数のＱＤマーカを一意的なパターンに形成する。実際には、各ＱＤマーカのパターンは、異なる形式のチェッカーボードデザインとして構成される。
【００３３】
図５は、１つの具体例に基づくＱＤプロセッサ１４０の詳細なブロック図である。この図に示すように、ＱＤプロセッサ１４０は、制御モジュール５００、統合モジュール５１０及び生成モジュール５２０を備える。制御モジュール５００は、通常、２４フレーム／秒（ｆｐｓ）の倍数である所定のタイミングで、カメラ１１０、１１２、１１４、１１６をトリガし、これらのシャッタを開き及び／又はキャプチャを実行し、照明源１６０、１６２は、キャプチャボリューム１５０を照射する。ＱＤマーカは、チューニングされた周波数で信号を放出する。各カメラは、その特定のカメラ用にチューニングされたＱＤマーカの位置を記録する。また、制御モジュール５００は、統合モジュール５１０にコマンドを供給し、各カメラからの情報を照合させ、調和させ、統合させる。
【００３４】
統合モジュール５１０は、画像キャプチャカメラ１１０がキャプチャしたシーンを、狭帯域ＩＲ信号においてマーカキャプチャカメラ１１２、１１４、１１６がキャプチャしたＱＤマーカの動きに統合する。生成モジュール５２０は、統合モジュール５１０から統合されたシーンを受け取り、隠されたマークによってマークされたシーンを生成する。隠されたマークによってマークされたシーンには、シーン内の演技者及び／又はオブジェクトを後に置換、削除又は挿入できるように処理を行うことができる。
【００３５】
一具体例では、隠されたマークによってマークされた生成されたシーンは、モーションピクチャを構成する。他の具体例では、隠されたマークによってマークされた生成されたシーンは、ビデオゲームを構成する。他の具体例では、隠されたマークによってマークされた生成されたシーンは、マシンビジョン処理のための一連のフレームを構成する。
【００３６】
図６は、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理する方法６００のフローチャートである。ブロック６１０では、ＱＤマーカを構成し、演技者及び／又はオブジェクトに付す。上述したように、一具体例では、ＱＤマーカは、マーカキャプチャカメラによってキャプチャされる狭帯域幅のＩＲ信号を放出するようにチューニングされる。ＱＤマーカは、チューニングされた後、演技者及び／又はオブジェクトに塗布されるインク、塗料又は他の同様の材料に混合される。ブロック６１２では、狭帯域ＩＲを放出するようにチューニングされたＱＤマーカを励起させるように照明源を構成する。上述のように、一具体例においては、照明源は、可視光又は周囲光として構成できる。他の具体例では、エレクトロルミネセンスＱＤマーカによってＱＤマーカが自己発光するように構成してもよい。
【００３７】
ブロック６１４では、画像キャプチャカメラが可視波長域においてシーンをキャプチャするように画像キャプチャカメラを構成する。これにより、画像キャプチャカメラが映画又はビデオゲームのシーンをキャプチャしながら、シーンに隠されたマークを含ませることができる。そして、ブロック６１６において、マーカキャプチャカメラがキャプチャボリューム内の演技者及び／又はオブジェクトをキャプチャ又はマークするようにマーカキャプチャカメラを構成する。上述した一具体例では、マーカキャプチャカメラは、ＩＲカメラとして構成され、各ＩＲカメラは、対応するチューニングされたＱＤマーカを検出するために、特定の狭帯域ＩＲにチューニングされる。
【００３８】
ブロック６１８では、キャプチャボリュームから信号をキャプチャするように照明源及びカメラを制御する。例えば、カメラは、所定のタイミングで、シャッタを開き及び／又はキャプチャを実行するようにトリガされ、照明源は、キャプチャボリュームを照射するように指示される。ＱＤマーカは、チューニングされた周波数で信号を放出する。各カメラは、その特定のカメラ用にチューニングされているＱＤマーカの位置を記録する。そして、ブロック６２０において、各カメラからの情報を照合し、調和させ、統合する。
【００３９】
図７Ａは、コンピュータシステム７００及びユーザ７０２の表現を示している。ユーザ７０２は、コンピュータシステム７００を使用して、マーカとして用いられる量子ナノドットを処理し、管理することができる。コンピュータシステム７００は、カメラによってキャプチャされたＱＤデータを処理するＱＤ処理システム７１２を保存し、実行する。
【００４０】
図７Ｂは、ＱＤ処理システム７１２をホストするコンピュータシステム７００の機能的ブロック図である。コントローラ７１０は、コンピュータシステム７００及びそのコンポーネントの動作を制御するプログラマブルプロセッサである。コントローラ７１０は、メモリ７２０又は埋め込まれたコントローラメモリ（図示せず）から命令をロードし、これらの命令を実行してシステムを制御する。実行時には、コントローラ７１０は、ＱＤ処理システム７１２をソフトウェアシステムとして提供する。これに代えて、このサービスは、コントローラ７１０又はコンピュータシステム７００における独立したコンポーネントとして実装してもよい。
【００４１】
メモリ７２０は、コンピュータシステム７００の他のコンポーネントによる使用のために一時的にデータを保存する。一具体例では、メモリ７２０は、ＲＡＭとして実装される。他の具体例では、メモリ７２０は、フラッシュメモリ及び／又はＲＯＭ等の長期的又は持続的メモリを含む。
【００４２】
ストレージ７３０は、コンピュータシステム７００の他のコンポーネントによる使用のために、一時的に又は長期間、データを保存し、例えば、ＱＤ処理システム７１２によって用いられるデータを保存する。一具体例では、ストレージ７３０は、ハードディスクドライブである。
【００４３】
媒体装置７４０には、リムーバブル媒体が挿入され、挿入された媒体からデータを読み出し、又は媒体にデータを書き込む。一具体例では、媒体装置７４０は、光ディスクドライブである。
【００４４】
ユーザインタフェース７５０は、コンピュータシステム７００のユーザからユーザ入力を受け付け、ユーザに情報を提供するコンポーネントを含む。一具体例では、ユーザインタフェース７５０は、キーボード、マウス、オーディオスピーカ及びディスプレイを含む。コントローラ７１０は、ユーザからの入力に基づいて、コンピュータシステム７００の動作を調整する。
【００４５】
入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース７６０は、例えば、外部ストレージ装置又は補助装置（例えば、プリンタ又はＰＤＡ）等の対応する入出力装置に接続する１つ以上の入出力ポートを含む。一具体例では、入出力インタフェース７６０のポートは、ＵＳＢポート、ＰＣＭＣＩＡポート、シリアルポート及び／又はパラレルポートを含む。他の具体例では、入出力インタフェース７６０は、外部機器と無線で通信するための無線インタフェースを含む。
【００４６】
ネットワークインタフェース７７０は、例えば、イーサネット（登録商標）接続をサポートするＲＪ−４５又は「Ｗｉ−Ｆｉ」インタフェース（これに限定されるものではないが、８０２．１１を含む。）等の有線及び／又は無線ネットワーク接続を含む。
【００４７】
コンピュータシステム７００は、通常のコンピュータシステムが備える更なるハードウェア及びソフトウェア（例えば、電源、冷却装置、オペレーティングシステム）を含むが、図７Ｂでは、簡潔性のためにこれらのコンポーネントを示していない。他の具体例では、異なる構成（例えば、異なるバス又はストレージ構成、又はマルチプロセッサ構成）を有するコンピュータシステムを用いてもよい。
【００４８】
図８Ａ及び図８Ｂは、８５５ｎｍにチューニングされたＱＤマーカを用いて６５フレーム／秒でキャプチャされたフレームの具体例を示している。これらのフレームは、レンズの正面に（８５２ｎｍを中心とする）狭帯域通過フィルタを有するＩＲマーカキャプチャカメラによってキャプチャされた。図９Ａ及び図９Ｂは、より広いフィルタを用いてキャプチャした図８Ａ及び図８Ｂと同じフレームを示している。
【００４９】
なお、上述した実施の形態及び図面に示す様々な例示的な論理ブロック、モジュール及び方法は、その機能に関連して包括的に説明した。更に、説明を簡潔にするために、モジュールの機能をグループ化した。本発明から逸脱することなく、特定の機能又はステップを１つのモジュールから他のモジュールに移すことができる。
【００５０】
また、更なる変形及び具体例も可能である。例えば、画像キャプチャカメラ及びマーカキャプチャカメラからの統合データは、映画又はビデオゲーム以外のアプリケーション、例えば、広告、オンライン又はオフラインのコンピュータコンテンツ（例えば、ウェブ広告又はコンピュータヘルプシステム）、他のアニメーション化されたコンピュータグラフィクスビデオアプリケーション、又はマシンビジョンアプリケーションを含む他のアプリケーションで用いることができる。他の具体例では、ＩＲ信号以外の信号、例えば、ＵＶ、マイクロ波又は他のあらゆる周波数範囲の信号を放出するようにＱＤマーカをチューニングしてもよい。
【００５１】
以上、開示した具体例の説明によって、当業者は、本発明を製造し、又は使用することができる。これらの具体例の様々な変更は、当業者にとって明らかであり、ここに開示した包括的な原理は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の具体例に適用できる。すなわち、ここに開示した説明及び図面は、本発明の具体例を表し、したがって、本発明によって広く想到される主題を代表する。更に、本発明の範囲は、当業者にとって自明な他の具体例を完全に包含し、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって定義される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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