(57)【要約】【課題】筆記動作前後に停止することなく空間筆記を認識することができ、空間筆記の認識率を向上することが可能な空間筆記認識装置を提供する。【解決手段】空間筆記認識装置には、空間内の動作の加速度を測定する慣性センサーモジュール１０２２と、空間筆記の移動軌跡を追跡するための所定の演算情報及びパラメータと、移動軌跡に関するパターン情報と、を記憶する記憶モジュール１０２８と、演算情報及びパラメータを用いて、加速度から運動速度を算出し、移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された運動速度を補正し、補正された運動速度を用いて移動軌跡を追跡する演算モジュール１０２４と、追跡された移動軌跡と、パターン情報とを比較することにより空間筆記を認識する認識モジュール１０２６と、を備えた空間筆記認識モジュール１０２０が搭載されている。【選択図】図１１
2006228226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間筆記を実行する装置の加速度を測定する（ａ）ステップと、
測定された前記加速度を用いて前記装置の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正する（ｂ）ステップと、
補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する（ｃ）ステップと、
追跡された前記移動軌跡を認識する（ｄ）ステップと、
を含むことを特徴とする空間筆記認識方法。
【請求項２】
前記（ａ）ステップにおいて、前記所定の位置を算出するためのタイミングが取得され、
前記（ｂ）ステップにおいて、取得された前記タイミングと測定された前記加速度とに基づいて、前記所定の位置が算出される
ことを特徴とする請求項１に記載の空間筆記認識方法。
【請求項３】
前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、
前記（ｂ）ステップは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置とを同一位置とみなすことにより、算出された前記運動速度を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間筆記認識方法。
【請求項４】
前記（ｂ）ステップで算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、
補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）は、所定のαに対して下記式（１）により算出され、
前記移動軌跡の開始位置での時刻及び終了位置での時刻をそれぞれｔ１及びｔ２とすると、
前記αは、下記式（２）により算出される
ことを特徴とする請求項３に記載の空間筆記認識方法。
【数１】
2006228226.tif 000014
【請求項５】
前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、
前記（ｂ）ステップは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置との距離が一定の値を有するとみなすことにより、算出された前記運動速度を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間筆記認識方法。
【請求項６】
前記（ｂ）ステップで算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、
補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）は、所定のα及びβに対して下記式（３）により算出され、
前記距離をγとすると、
所定のβ及びγに対してαが、下記式（４）により算出されるか、または、所定のα及びγに対してβが、下記式（５）により算出される
ことを特徴とする請求項５に記載の空間筆記認識方法。
【数２】
2006228226.tif 000015
【請求項７】
空間内の動作の加速度を測定する慣性センサーモジュールと、
空間筆記の移動軌跡を追跡するための所定の演算情報及びパラメータと、空間筆記の移動軌跡に関するパターン情報と、を記憶する記憶モジュールと、
前記演算情報及び前記パラメータを用いて、測定された前記加速度から空間筆記の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正し、補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する演算モジュールと、
前記演算モジュールにより追跡された空間筆記の移動軌跡と、前記記憶モジュールに記憶された移動軌跡に関するパターン情報とを比較することにより前記空間筆記を認識する認識モジュールと、
を備えた空間筆記認識モジュールが搭載されていることを特徴とする空間筆記認識装置。
【請求項８】
前記所定の位置を算出するためのタイミングを取得するタイミング取得モジュールをさらに備え、
前記演算モジュールは、取得された前記タイミングと測定された前記加速度とに基づいて、前記所定の位置を算出することを特徴とする請求項７に記載の空間筆記認識装置。
【請求項９】
前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、
前記演算モジュールは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置とを同一位置とみなすことにより、算出された前記運動速度を補正することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の空間筆記認識装置。
【請求項１０】
前記演算モジュールは、
算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、
補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）を、所定のαに対して下記式（１）により算出し、
前記移動軌跡の開始位置での時刻及び終了位置での時刻をそれぞれｔ１及びｔ２とすると、
前記αを、下記式（２）により算出する
ことを特徴とする請求項９に記載の空間筆記認識装置。
【数３】
2006228226.tif 000016
【請求項１１】
前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、
前記演算モジュールは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置との距離が一定の値を有するとみなすことにより、算出された前記運動速度を補正することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の空間筆記認識装置。
【請求項１２】
前記演算モジュールは、
算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、
補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）を、所定のα及びβに対して下記式（３）により算出し、
前記距離をγとすると、
所定のβ及びγに対してαを、下記式（４）により算出するか、または、所定のα及びγに対してβを、下記式（５）により算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載の空間筆記認識装置。
【数４】
2006228226.tif 000017
【請求項１３】
コンピュータを、
記憶モジュールに記憶された演算情報及びパラメータを用いて、慣性センサーモジュールにより測定された空間内の動作の加速度から空間筆記の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正し、補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する演算モジュール、
前記演算モジュールにより追跡された空間筆記の移動軌跡と、前記記憶モジュールに記憶された移動軌跡に関するパターン情報とを比較することにより前記空間筆記を認識する認識モジュール、
として機能させることを特徴とする空間筆記認識プログラム。
【請求項１４】
前記演算モジュールに、タイミング取得モジュールにより取得された前記所定の位置を算出するためのタイミングと、前記慣性センサーモジュールにより測定された加速度とに基づいて、前記所定の位置を算出させることを特徴とする請求項１３に記載の空間筆記認識プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサーを用いて空間筆記を認識するときに、空間筆記の認識率を高めるための空間筆記認識方法、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空間筆記（spatial writing，３次元入力ともいう）を認識する過程は、図１に示すように実行される。すなわち、ユーザが空間筆記を検出する装置、例えば、空間筆記を認識する機能を有するペンを利用して空間に文字を書き込むと（空間筆記を実行すると）（ステップＳ１１０）、前記ペンに搭載された慣性センサーにより角速度及び加速度が測定される（ステップＳ１２０）。
【０００３】
続いて、測定された角速度及び加速度を用いて、筆記軌跡（writing trajectory）、すなわち、ペンの動作により空間に生成された移動軌跡（motion trajectory）が追跡（トレース）され（ステップＳ１３０）、追跡された移動軌跡の形態を認識することによってユーザの筆記が認識される（ステップＳ１４０）。
【０００４】
ここで、慣性センサーは、物体の位置変化を算出するために加速度を測定する加速度センサーと、物体の回転角変化を算出するために角速度を測定する角速度センサー（いわゆる、「ジャイロスコープ」）と、を備えている。
【０００５】
しかし、このような加速度センサーでは、測定された加速度を時間積分する過程で加速度センサーが有する固有エラー（inherent error）が累積し、結果的に、算出された位置と実際の位置との間に大きな差が生じてしまう。
【０００６】
例えば、加速度センサーのオフセットは、加速度が加わっていない状態での加速度センサーの出力であり、理想としては０でなければならない。しかし、このようなオフセットは、加速度センサーの具現における物理的な限界によって若干のエラーを生じてしまい、時間または温度によって少しずつ変化することもある。このように徐々に変化する加速度センサーのオフセットの値をドリフトという。
【０００７】
加速度オフセットのドリフトは、加速度が加わったときにも影響を及ぼすので、加速度センサーの出力のうち、どの程度がドリフトによる影響であり、どの程度が加わった加速度による影響であるかを正確に区分することは容易ではない。
【０００８】
図２Ａないし図２Ｄは、前記したドリフトが存在しない場合の移動軌跡を表すグラフである。図２Ａは、空間のｘ−ｙ座標において四角形の経路に沿って形成された反時計回り方向の移動軌跡を示している。
【０００９】
そして、図２Ｂは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う位置変化を表すグラフであり、図２Ｃは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う速度変化を表すグラフであり、図２Ｄは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う加速度変化を表すグラフである。
【００１０】
図３Ａないし図３Ｄは、前記したドリフトが存在する場合の移動軌跡を表すグラフである。図３Ａは、空間のｘ−ｙ座標において四角形の経路に沿って形成された反時計回り方向の移動軌跡を示している。
【００１１】
そして、図３Ｂは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う位置変化を表すグラフであり、図３Ｃは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う速度変化を表すグラフであり、図３Ｄは、ｘ軸、ｙ軸それぞれに対する時間経過に伴う加速度変化を表すグラフである。ここで、ドリフトは、０．０１ｍ／ｓｅｃ２（≒１×１０−３Ｇ）であると仮定する。
【００１２】
図２Ｄと図３Ｄとを比較すると、これらの間にはほとんど差がない。一方、図２Ｄ及び図３Ｄをそれぞれ１回積分した図２Ｃと図３Ｃとを比較すると、ｘ軸に対しては１−２ｓｅｃ区間で、ｙ軸に対しては２−３ｓｅｃ区間で、これらの間に若干の差が見られる。さらに、図２Ｃ及び図３Ｃをそれぞれ１回積分した図２Ｂと図３Ｂとを比較すると、これらの間の差がさらに大きくなることが分かる。すなわち、加速度から位置を算出するために２回積分を行うと、ドリフトの存在により多大なエラーが発生することが分かる。
【００１３】
図４Ａは、ドリフトが存在する場合に算出された移動軌跡とドリフトが存在しない場合に算出された移動軌跡とを比較するさらに他のグラフである。例として、空間に数字「２」を書き込んだ場合を表しており、ドリフトが存在する場合とドリフトが存在しない場合との間には大きな差が生じている。図４Ｂでは、図４Ａに示された移動軌跡をそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸に分けて比較している。
【００１４】
前記したように、慣性センサーを利用して移動軌跡を追跡する場合には、ドリフトなどの要因によって多大なエラーが発生してしまう。
【００１５】
したがって、このようなエラーを最小限に抑えるために、従来の方法は、移動する物体の速度が０になることを検出し、速度が０となる度に加速度の積分値を０に補正することによって、物体の変化した位置を追跡している。このことが図５Ａに示されている。例えば、慣性センサーにより測定された加速度を積分して得られた図５Ａに示すグラフでは、所定の方法により移動する物体の速度が０になったことが時刻Ｔで検出されたときに、時刻Ｔで加速度の積分値が０に補正されている。
【００１６】
さらに他の方法として、特許文献１に開示された方法（発明の名称：Positioning Refinement Algorithm）がある。この方法では、所定の方法により移動する物体の速度が０になることを検出し、速度が０となる度に加速度の積分値が０になるように、あらゆる時刻に対する速度曲線（velocity curve）から任意の１次式（linear equation）を引くことにより、物体の変化した位置を追跡している。このことが図５Ｂに示されている。時刻Ｔで移動する物体の速度が０になることが検出されると、時刻０から時刻Ｔまでのあらゆる区間（時間帯）に対して補正前の速度曲線から所定の１次式を引くことにより、補正後の速度曲線が算出される。
【００１７】
前記した方法は、速度が０であるという情報を用いて速度または加速度を補正する。ここで、速度が０であるということは、あらゆる軸方向に対して動きのないことをいう。すなわち、前記した方法は、あらゆる軸方向に対して速度が０になった場合にのみ補正を行うために、依然として多大なエラーが累積されてしまう。
【００１８】
結果的に、例えばユーザが空間筆記を行ったとしても、累積されたエラーにより空間筆記を認識することは困難であった。また、従来は、筆記動作の前後に必ず停止しなければならないという条件が要求されていた。
【００１９】
したがって、空間筆記の認識率を向上し、筆記動作の前後に停止することなく空間筆記を認識する技術が望まれている。
【特許文献１】米国特許第６，２９２，７５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前記事情を鑑みて創案されたものであり、本発明は、筆記動作前後に停止することなく空間筆記を認識することができ、空間筆記の認識率を向上することが可能な空間筆記認識方法、装置及びプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記課題を解決するために、本発明の空間筆記認識方法は、空間筆記を実行する装置の加速度を測定する（ａ）ステップと、測定された前記加速度を用いて前記装置の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正する（ｂ）ステップと、補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する（ｃ）ステップと、追跡された前記移動軌跡を認識する（ｄ）ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、空間筆記認識方法は、前記（ａ）ステップにおいて、前記所定の位置を算出するためのタイミングが取得され、前記（ｂ）ステップにおいて、取得された前記タイミングと測定された前記加速度とに基づいて、前記所定の位置が算出される構成であってもよい。
【００２３】
また、前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、前記（ｂ）ステップは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置とを同一位置とみなすことにより、算出された前記運動速度を補正するステップを含む構成であってもよい。
【００２４】
さらに、前記（ｂ）ステップで算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）は、所定のαに対して下記式（１）により算出され、前記移動軌跡の開始位置での時刻及び終了位置での時刻をそれぞれｔ１及びｔ２とすると、前記αは、下記式（２）により算出される構成であってもよい。
【００２５】
【数５】
2006228226.tif 000003
【００２６】
また、前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、前記（ｂ）ステップは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置との距離が一定の値を有するとみなすことにより、算出された前記運動速度を補正するステップを含む構成であってもよい。
【００２７】
さらに、前記（ｂ）ステップで算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）は、所定のα及びβに対して下記式（３）により算出され、前記距離をγとすると、所定のβ及びγに対してαが、下記式（４）により算出されるか、または、所定のα及びγに対してβが、下記式（５）により算出される構成であってもよい。
【００２８】
【数６】
2006228226.tif 000004
【００２９】
また、前記課題を解決するために、空間内の動作の加速度を測定する慣性センサーモジュールと、空間筆記の移動軌跡を追跡するための所定の演算情報及びパラメータと、空間筆記の移動軌跡に関するパターン情報と、を記憶する記憶モジュールと、前記演算情報及び前記パラメータを用いて、測定された前記加速度から空間筆記の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正し、補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する演算モジュールと、前記演算モジュールにより追跡された空間筆記の移動軌跡と、前記記憶モジュールに記憶された移動軌跡に関するパターン情報とを比較することにより前記空間筆記を認識する認識モジュールと、を備えた空間筆記認識モジュールが搭載されていることを特徴とする。
【００３０】
また、空間筆記認識装置は、前記所定の位置を算出するためのタイミングを取得するタイミング取得モジュールをさらに備え、前記演算モジュールは、取得された前記タイミングと測定された前記加速度とに基づいて、前記所定の位置を算出する構成であってもよい。
【００３１】
また、前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、前記演算モジュールは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置とを同一位置とみなすことにより、算出された前記運動速度を補正する構成であってもよい。
【００３２】
さらに、前記演算モジュールは、算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）を、所定のαに対して下記式（１）により算出し、前記移動軌跡の開始位置での時刻及び終了位置での時刻をそれぞれｔ１及びｔ２とすると、前記αを、下記式（２）により算出する構成であってもよい。
【００３３】
【数７】
2006228226.tif 000005
【００３４】
また、前記所定の位置は、前記移動軌跡の開始位置および終了位置であり、前記演算モジュールは、前記移動軌跡の開始位置と終了位置との距離が一定の値を有するとみなすことにより、算出された前記運動速度を補正する構成であってもよい。
【００３５】
さらに、前記演算モジュールは、算出された前記運動速度をｖ（ｔ）とすると、補正された前記運動速度ｖｃ（ｔ）を、所定のα及びβに対して下記式（３）により算出し、前記距離をγとすると、所定のβ及びγに対してαを、下記式（４）により算出するか、または、所定のα及びγに対してβを、下記式（５）により算出する構成であってもよい。
【００３６】
【数８】
2006228226.tif 000006
【００３７】
また、前記課題を解決するために、本発明の空間筆記認識プログラムは、コンピュータを、記憶モジュールに記憶された演算情報及びパラメータを用いて、慣性センサーモジュールにより測定された空間内の動作の加速度から空間筆記の運動速度を算出し、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより、算出された前記運動速度を補正し、補正された前記運動速度を用いて前記移動軌跡を追跡する演算モジュール、前記演算モジュールにより追跡された空間筆記の移動軌跡と、前記記憶モジュールに記憶された移動軌跡に関するパターン情報とを比較することにより前記空間筆記を認識する認識モジュール、として機能させることを特徴とする。
【００３８】
また、空間筆記認識プログラムは、前記演算モジュールに、タイミング取得モジュールにより取得された前記所定の位置を算出するためのタイミングと、前記慣性センサーモジュールにより測定された加速度とに基づいて、前記所定の位置を算出させる構成であってもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、空間筆記に対する認識率が向上し、停止がなくてもよいので、使用性がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の長所及び特徴、並びにこれらを達成する方法は、詳細に説明されている実施形態を添付図面と併せて参照することにより明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、この実施形態から外れて多様な形態として実現することができる。本明細書で説明する実施形態は本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における当業者に発明の範囲を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明の権利範囲は請求項により定義される。なお、明細書及び図面全体にわたり、同一の構成要素には同一符号を付す。
【００４１】
以下、本発明の実施形態に係る空間筆記認識方法、装置及びプログラムについて、ブロック図、フローチャートなどを参照して説明する。ここで、フローチャートの各ステップ及びフロ−チャートの各ステップの組合わせはコンピュータプログラムの命令（computer program instruction）により実行可能であることが理解できる。これらコンピュータプログラムは、汎用コンピュータ（general-purpose computer）、専用コンピュータ（specific purpose computer）またはその他のプログラマブルデータ処理装置（programmable data processing apparatus）のプロセッサーに搭載されうるので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサーを通じて実行されるコンピュータプログラムの命令がフローチャートの各ステップで説明された機能、またはブロック図の各ブロックの機能を実行する手段を生成することができる。
【００４２】
これらコンピュータプログラムは、特定方式で機能を実現するためにコンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置に命令することができるコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取可能なメモリに記憶されることも可能なので、そのコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取可能なメモリに記憶されたコンピュータプログラムの命令が、フローチャートの各ステップで説明された機能、またはブロック図の各ブロックの機能を行う手段を含む製品を生成することができる。
【００４３】
コンピュータプログラムは、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置に搭載することも可能なので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置で一連の動作ステップが実行されてコンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置で実行されるコンピュータプログラムの命令が、フローチャートの各ステップで説明された機能を実行するためのステップを提供することもできる。
【００４４】
また、フローチャートの各ステップまたはブロック図の各ブロックは、特定の論理的機能を行うための一つ以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメントまたはコードの一部を表している。また、変形例では、フローチャートの各ステップで言及された機能が順序を外れて発生することも可能であるということにも注意すべきである。例えば、連続して図示されている２つのステップは、実質的に同時に行われてもよく、また、所望の機能によっては逆順に行われてもよい。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態に係る空間筆記の移動軌跡を認識するための方法を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ユーザの空間筆記（３次元入力ともいう）を検出する装置、例えば、空間筆記を認識する機能を有するペンを利用して空間に文字が書き込まれると、前記ペンに搭載された慣性センサーにより空間筆記の角速度及び加速度が測定される（ステップＳ６１０）。
【００４７】
続いて、測定された加速度を用いて運動速度ｖ（ｔ）が算出される。ここで、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限する、換言すると、所定の位置同士の位置関係を所定距離であるように補正することにより、算出された運動速度ｖ（ｔ）が補正される。
【００４８】
望ましい実施形態では、運動速度ｖ（ｔ）から原点を通る直線成分を引くことによって補正が実行されるとすると、補正された運動速度ｖｃ（ｔ）は、式（１）により算出される。
【００４９】
【数９】
2006228226.tif 000007
【００５０】
ここで、空間筆記の移動軌跡の終了位置が開始位置と一致すると仮定すると、換言すると、終了位置が開始位置と同一位置であるように補正すると、αは式（２）により算出される。
【００５１】
【数１０】
2006228226.tif 000008
【００５２】
ここで、Ｐｃ（ｔ）は、時刻ｔでの位置であり、ｔ１及びｔ２は、それぞれ移動軌跡の開始位置及び終了位置での時刻である。αが算出されたので、式（１）により補正された運動速度が算出される。
【００５３】
以下、空間筆記の移動軌跡を構成する所定の位置同士の位置関係を制限することにより運動速度ｖ（ｔ）を補正する方法について説明する。
【００５４】
前記運動速度から所定の直線成分を引くことにより補正が実行されるとすると、補正された運動速度ｖｃ（ｔ）は、式（３）により算出される。
【００５５】
【数１１】
2006228226.tif 000009
【００５６】
ここで、空間筆記の移動軌跡の時刻ｔ１での位置（開始位置）と時刻ｔ２での位置（終了位置）とがγだけ離れているとすると、γは、下記式（６）により算出される。
【００５７】
【数１２】
2006228226.tif 000010
【００５８】
β及びγを特定の値と設定すると、αは、下記式（４）により算出される。
【００５９】
【数１３】
2006228226.tif 000011
【００６０】
α及びγを特定の値と設定すると、βは、下記式（５）により算出される。
【００６１】
【数１４】
2006228226.tif 000012
【００６２】
どちらの場合でも、α、βがいずれも決定されるので、式（３）により補正された運動速度ｖｃ（ｔ）が算出される（ステップＳ６２０）。
【００６３】
ステップＳ６２０で運動速度が補正されると、補正された運動速度ｖｃ（ｔ）を下記式（７）に示すように積分して、空間筆記の移動軌跡を追跡（トレース）する（ステップＳ６３０）。
【００６４】
【数１５】
2006228226.tif 000013
【００６５】
ここで、ｖｃ（ｔ）及びＰｃ（ｔ）は、いずれも２軸または３軸に関する情報を含むベクトル、すなわち、２次元ベクトルまたは３次元ベクトルとみなしても構わない。
【００６６】
追跡された移動軌跡は、文字認識器（character recognizer）によりあらかじめ定義された文字または記号の集合の一つとして分類されて認識される。ここで、従来の文字認識プログラムが、文字認識器に使用される（ステップＳ６４０）。
【００６７】
図７Ａないし図７Ｃは、本発明の実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【００６８】
図７Ａは、運動速度が補正されていないケース７１２，７２２と、本発明の実施形態に係る運動速度が補正されたケース７１０，７２０とを比較するグラフである。ここで、左側のグラフはｘ軸方向に対する運動速度を、右側のグラフはｙ軸方向に対する運動速度を、それぞれ表している。（横軸は時刻、縦軸は各軸方向に対する運動速度ｖｂｘ，ｖｂｙを示す。）
【００６９】
図７Ｂは、空間筆記の位置において、運動速度が補正されていないケース７５２，７６２と、本発明の実施形態に係る運動速度が補正されたケース７５０，７６０とを比較するグラフである。ここで、左側のグラフはｘ軸方向における空間筆記の位置を、右側のグラフはｙ軸方向における空間筆記の位置を、それぞれ表している。（横軸は時刻、縦軸は各軸方向の位置ｐｂｘ，ｐｂｙを示す。）
【００７０】
また、図７Ｃの左側のグラフは、運動速度が補正されていないケースの空間筆記の移動軌跡を、図７Ｃの右側のグラフは、本発明の実施形態に係る運動速度が補正されたケースの空間筆記の移動軌跡を、それぞれ表している。（横軸はｘ軸方向の位置ｐｂｘ、縦軸はｙ軸方向の位置ｐｂｙを示す。）
【００７１】
図８Ａ及び図８Ｂは、空間筆記動作の前後に停止がある場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【００７２】
図８Ａは、ユーザにより空間に書き込まれたアラビア数字（０から９）と、米国特許第６，２９２，７５１号明細書に開示された方法に基づく空間筆記の移動軌跡と、本発明の実施形態に係る空間筆記の移動軌跡との比較結果を示している。すなわち、図８Ａにおいて、左列がユーザにより実際に空間に書き込まれた軌跡、中央列が左列の軌跡を米国特許第６，２９２，７５１号明細書に開示された方法に基づいて認識した結果、右列が左列の軌跡を本発明の実施形態に係る空間筆記認識方法に基づいて認識した結果である。そして、図８Ｂは、図８Ａに示す移動軌跡からユーザが空間に何を書き込んだかを認識する認識率を示している。
【００７３】
図９Ａ及び図９Ｂは、空間筆記動作の前後に停止がない場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【００７４】
図９Ａは、ユーザにより空間に書き込まれたアラビア数字（０から９）と、米国特許第６，２９２，７５１号明細書に開示された方法に基づく空間筆記の移動軌跡と、本発明の実施形態に係る空間筆記の移動軌跡との比較結果を示している。すなわち、図９Ａにおいて、左列がユーザにより実際に空間に書き込まれた軌跡、中央列が左列の軌跡を米国特許第６，２９２，７５１号明細書に開示された方法に基づいて認識した結果、右列が左列の軌跡を本発明の実施形態に係る空間筆記認識方法に基づいて認識した結果である。そして、図９Ｂは、図９Ａに示す移動軌跡からユーザが空間に何を書き込んだかを認識する認識率を示している。
【００７５】
図９Ｂの結果と図８Ｂの結果とを比較すると、米国特許第６，２９２，７５１号明細書に開示された方法に基づく認識率は、停止のない場合に顕著に低下するが、本発明の実施形態に係る認識率は、停止がない場合であっても停止がある場合と同様に、高い認識率を維持していることが分かる。
なお、本発明の実施形態に係る空間筆記認識方法において、移動軌跡の開始位置及び終了位置は、後記する空間筆記認識装置１０１０（図１０参照）に搭載されたボタンを用いることにより取得される。例えば、ボタンが押された時の空間筆記認識装置１０１０の位置を移動軌跡の開始位置と認識し、ボタンが離された時（ユーザがボタンを押すのをやめた時）の空間筆記認識装置１０１０の位置を移動軌跡の終了位置と認識する構成であっても良い。この場合、ユーザがボタンを押し続けている期間を空間筆記の実行期間とみなすことができる。かかる認識は、後記する空間筆記認識モジュール１０２０の演算モジュール１０２４により行うことが可能であり、演算モジュール１０２４が移動軌跡を開始位置から終了位置まで追跡することにより、空間筆記を好適に認識することが可能となる（図１１参照）。このようにすることで、筆記動作前後に停止することなく空間筆記を認識することができるので、利便性がさらに向上する。
前記したボタンが、特許請求の範囲における「タイミング取得モジュール」の一例である。すなわち、ユーザによるボタンの操作に基づいて、空間筆記の移動軌跡の開始および終了のタイミングが取得される。取得されたタイミングは、演算モジュール１０２４に出力される。演算モジュール１０２４は、かかるタイミングと、慣性センサーモジュール１０２０により測定された加速度とに基づいて、開始位置および終了位置を算出する。つまり、演算モジュール１０２４は、取得されたタイミングに対応する加速度を時間で２回積分することにより、開始位置および終了位置を算出する。なお、タイミング取得モジュールは、空間筆記の移動軌跡の所定の位置を取得（検出）するためのタイミングを検出し、かかるタイミングを演算モジュール１０２４に出力可能であればよく、適宜設計変更可能である。
例えば、ボタンが押された期間内のみ、慣性センサーモジュール１０２２が加速度を測定し、演算モジュール１０２４に出力する構成であってもよい。
【００７６】
図１０は、本発明の実施形態に係る空間筆記認識装置が適用されるシステムを表す例示図である。前記システムは、空間筆記を実行する空間筆記認識装置（spatial writing recognition device）１０１０と、認識された空間筆記を出力してユーザに知らせる空間筆記出力装置１０４０と、空間筆記認識装置１０１０と空間筆記出力装置１０４０とを接続する接続媒体（connection medium）１０３０と、を備える。
【００７７】
空間筆記認識装置１０１０は、ペンの形態を有しており、実際にユーザの空間筆記を認識する空間筆記認識モジュール（spatial writing recognition module）１０２０を搭載している。空間筆記認識モジュール１０２０については、図１１を参照して詳細に説明する。
【００７８】
ユーザが空間筆記認識装置１０１０を利用して空間筆記を行うと、空間筆記認識装置１０１０は、ユーザの空間筆記を認識し、認識結果を接続媒体１０３０を介して空間筆記表示装置１０４０に伝送する。
【００７９】
空間筆記出力装置１０４０は、空間筆記認識装置１０１０から受信した認識結果を出力してユーザに知らせる。ここで、画像を用いた視覚的方法または音を用いた聴覚的方法が使用可能である。空間筆記出力装置１０４０の例として、各種ディスプレイ装置またはスピーカなどが挙げられる。
【００８０】
図１１は、本発明の実施形態に係る空間筆記認識モジュールの構成を示すブロック図である。空間筆記認識モジュール１０２０は、慣性センサーモジュール（inertia sensor module）１０２２と、演算モジュール（operation module）１０２４と、認識モジュール１０２６（recognition module）と、記憶モジュール（storage module）１０２８と、を備える。
【００８１】
ここで、「モジュール」は、ソフトウェア、または、再構築可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ；Field Programmable Gate Array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア構成要素を意味し、所定のタスクを実行するものである。しかし、モジュールはソフトウェアまたはハードウェアに限定されるものではない。モジュールは、アドレス可能な記録媒体に備わっているように構成されてもよく、１つまたはそれ以上のプロセッサーで実行するように構成されてもよい。したがって、一例としてモジュールは、ソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素などの構成要素と、プロセス、関数、属性、手続（procedure）、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含んで構成される。構成要素及びモジュールにより提供される機能は、より少数の構成要素及びモジュールで結合されてもよく、さらには、追加的な構成要素及びモジュールに分離されてもよい。のみならず、構成要素及びモジュールは、通信システム内の１つまたはそれ以上のコンピュータを再生させるように具現されることもある。
【００８２】
以下、空間筆記認識モジュール１０２０を構成する各モジュールの動作について説明する。
【００８３】
慣性センサーモジュール１０２２は、動作中の空間筆記認識装置１０１０の角速度及び加速度を測定するモジュールであり、測定された角速度及び加速度を演算モジュール１０２４に伝送する。また、記憶モジュール１０２８は、前記式に基づく演算を実行するための演算方法及び演算パラメータを記憶しており、さらに、多様な文字または数字に対する空間筆記の移動軌跡に関するパターン情報を記憶している。
【００８４】
演算モジュール１０２４は、慣性センサーモジュール１０２２から受信した角速度及び加速度に関する情報と、保存モジュール１０２４に保存された各種情報とを用いて、図６に示す方法に基づいて空間筆記の移動軌跡を追跡する機能を実行する。そして、認識モジュール１０２６は、演算モジュール１０２４により追跡された空間筆記の移動軌跡と、記憶モジュール１０２８に記憶された移動軌跡に関するパターン情報とを比較することにより、ユーザが空間に何を書き込んだかを認識する。認識モジュール１０２６は、図１０に示すように、認識結果を接続媒体１０３０を介して空間筆記出力装置１０４０に伝送することができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明が属する技術分野で当業者ならば、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を外れずに本発明に対して多様な変形、追加または代替が可能であることを理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、空間筆記認識方法、装置及びプログラムの関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】空間筆記を認識する一般的な過程を示すフローチャートである。
【図２Ａ】ドリフトが存在しない場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図２Ｂ】ドリフトが存在しない場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図２Ｃ】ドリフトが存在しない場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図２Ｄ】ドリフトが存在しない場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図３Ａ】ドリフトが存在する場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図３Ｂ】ドリフトが存在する場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図３Ｃ】ドリフトが存在する場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図３Ｄ】ドリフトが存在する場合の移動軌跡を表すグラフである。
【図４Ａ】ドリフトが存在する場合に算出された移動軌跡とドリフトが存在しない場合に算出された移動軌跡とを比較するさらに他のグラフである。
【図４Ｂ】ドリフトが存在する場合に算出された移動軌跡とドリフトが存在しない場合に算出された移動軌跡とを比較するさらに他のグラフである。
【図５Ａ】慣性センサーを利用して位置を追跡するときに発生するエラーを補正するための従来の方法を示す図である。
【図５Ｂ】慣性センサーを利用して位置を追跡するときに発生するエラーを補正するための従来のさらに他の方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る空間筆記の移動軌跡を認識するための方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
【図８Ａ】空間筆記動作の前後に停止がある場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【図８Ｂ】空間筆記動作の前後に停止がある場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【図９Ａ】空間筆記動作の前後に停止がない場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【図９Ｂ】空間筆記動作の前後に停止がない場合における、本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る空間筆記認識装置が適用されるシステムを表す例示図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る空間筆記認識モジュールの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０１０  空間筆記認識装置
１０２０  空間筆記認識モジュール
１０２２  慣性センサーモジュール
１０２４  演算モジュール
１０２６  認識モジュール
１０２８  記憶モジュール
１０３０  接続媒体
１０４０  空間筆記出力装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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