(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す１つ以上の指示部と、前記指示部に設けた押圧スイッチと、を備え、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態と、カメラによって認識される第２の状態とを有する隠れマーカーであり、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記デバイスの各マーカー間の距離を特定可能な情報を記憶した記憶手段と、
３次元動作計測システムの被験者上の３つ以上の実マーカーと、
前記デバイスと前記３つ以上の実マーカーを含むカメラ画像を取得する複数のカメラと、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像中で認識されたマーカー間の距離を計算し、計算されたマーカー間距離と、前記記憶手段に記憶されている情報により特定される前記デバイスの各マーカー間距離と、を比較判定してこれらが一致した場合には、前記デバイスが検出されたものとみなし、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識された時に、前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス上の各マーカーと前記仮想点との相対的位置を用いて、デバイス検出時のマーカー座標から前記仮想点の座標を取得する仮想点座標取得手段と、
を備えており、
前記押圧スイッチの入力で前記隠れマーカーが前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換わると共に、前記指示部による仮想点指示と前記押圧スイッチの入力を１アクションで実行することで、仮想点指示と同時に前記隠れマーカーを前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換えるようになっており、前記指示部による仮想点指示時に前記デバイスが検出され、仮想点の座標が取得され、
前記デバイスの検出を決定入力として前記仮想点座標が取得された時に、当該仮想点座標と、前記３つ以上の実マーカーの座標と、によって前記３つ以上の実マーカーによって規定される体節座標系に仮想マーカーが設定される、
３次元動作計測システムにおける仮想点決定装置。
【請求項２】
前記１つ以上の指示部は、当該デバイスの端部に形成された指示部を含む、請求項１に記載の３次元動作計測システムにおける仮想点決定装置。
【請求項３】
前記１つ以上の指示部は、当該デバイスの端部以外の部位に形成された指示部を含み、デバイス上において、当該指示部を挟んで第１の側には、少なくとも１つのマーカーが設けてあり、第２の側には、残りのマーカーが設けてある、請求項１、２いずれか１項に記載の３次元動作計測システムにおける仮想点決定装置。
【請求項４】
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す１つ以上の指示部と、前記指示部に設けた押圧スイッチと、を備え、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態と、カメラによって認識される第２の状態とを有する隠れマーカーであり、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記デバイスの各マーカー間の距離を特定可能な情報を記憶した記憶手段と、
３次元動作計測システムの被験者上の３つ以上の実マーカーと、
前記デバイスと前記３つ以上の実マーカーを含むカメラ画像を取得する複数のカメラと、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像中で認識されたマーカー間の距離を計算し、計算されたマーカー間距離と、前記記憶手段に記憶されている情報により特定される前記デバイスの各マーカー間距離と、を比較判定してこれらが一致した場合には、前記デバイスが検出されたものとみなし、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識された時に、前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス上の各マーカーと前記仮想点との相対的位置を用いて、デバイス検出時のマーカー座標から前記仮想点の座標を取得する仮想点座標取得手段と、
を用い、
前記複数のカメラによって、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態にある前記デバイス及び前記３つ以上の実マーカーを撮影し、
前記デバイスの指示部によって対象物上ないし対象物内の仮想点を指し示した時に前記押圧スイッチが前記対象物に当って押し込まれて入力され、仮想点指示と前記押圧スイッチの入力を１アクションで実行することで、仮想点指示と同時に前記隠れマーカーを前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換え、
前記デバイス検出手段によって、前記デバイスの前記指示部による仮想点指示と同時に前記デバイスを検出し、
前記仮想点座標取得手段によって、前記デバイスの前記指示部による仮想点指示と同時に仮想点の座標を取得し、
前記デバイスの検出を決定入力として前記仮想点座標が取得された時に、当該仮想点座標と、前記３つ以上の実マーカーの座標と、によって前記３つ以上の実マーカーによって規定される体節座標系に仮想マーカーが設定される、
３次元動作計測システムにおける仮想点決定方法。
【請求項５】
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す１つ以上の指示部と、前記指示部に設けた押圧スイッチと、を備え、３次元動作計測システムにおける仮想点決定に用いられるデバイスであって、
各マーカー間の距離が既知であり、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能であり、
前記少なくとも３つのマーカーのうちの１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態と、カメラによって認識される第２の状態とを有する隠れマーカーであり、
前記押圧スイッチは、前記隠れマーカーを前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換える切り換え手段を構成していると共に、前記指示部による仮想点指示と前記押圧スイッチの入力が１アクションで実行されることで、仮想点指示と同時に前記隠れマーカーが前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換わるようになっている、請求項４に記載の方法に用いられるデバイス。
【請求項６】
前記１つ以上の指示部は、当該デバイスの端部に形成された第１指示部と、当該デバイスの端部以外の部位に形成された第２指示部を含み、デバイス上において、当該第２指示部を挟んで第１の側には、少なくとも１つのマーカーが設けてあり、第２の側には、残りのマーカーが設けてある、
請求項５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想点決定装置及び方法、並びに、仮想点決定に用いられるデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人の３次元動作を解析することは、医療分野、介護福祉分野、スポーツ分野、ロボティックス、コンピュータグラフィックス等において有用である。人や物体等の３次元動作を計測する手段としては、モーションキャプチャシステムが知られている。光学式のモーションキャプチャシステムでは、所定の複数のポイントにマーカーが取り付けられた被験者を複数のカメラで撮影し、カメラ画像において各マーカーを同定して各マーカーの３次元座標の時系列データを取得することにより行われる。光学式モーションキャプチャを用いた３次元動作解析装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
しかしながら、３次元動作計測はそもそも移動する人や物体等を計測するものであるため、ある時刻においてカメラで撮影できたマーカーが、他のある時刻ｔで隠れてしまい、マーカーの位置情報を取得できない場合がある。カメラの台数を増やすことで、各時刻において各マーカーの位置情報を取得することも検討し得るが、カメラ台数を増やすことはシステム全体のコストアップを招いてしまうという不具合がある。また、マーカーの位置情報を取得できなかった時刻ｔの前後のフレームｔ−１、フレームｔ＋１におけるマーカーの位置情報からフレームｔにおける隠れたマーカーの位置情報を推定して補間することも考えられるが、計算処理が複雑となり、また、複数のフレームに亘って継続して隠れているマーカーの位置情報を補間することは困難である。
【０００４】
このような不具合を解決する手段として、仮想マーカーを用いる場合がある。仮想マーカーは、被験者等に実際に取り付けられたマーカー（実マーカー）ではなく、複数の実マーカーに対する相対的位置によって位置が特定される仮想的なマーカーである。より具体的には、「仮想マーカー」は、３点あるいはそれより多い個数の実マーカーから一定の距離にあり、マーカーが３つの場合には３つのマーカーが作る面の表と裏面のうち一方の点を設定し、実マーカーの座標値と前記設定から座標値が計算され、計算された座標値をマーカーとして扱ったものである。仮想マーカーを用いることで、マーカーが隠れてデータを取得できなくなる現象を回避することができる。また、設置されたカメラからでは見えない場所の座標値の時系列データを取得することも可能となる。
【０００５】
３次元動作計測システムにおいて仮想マーカーを設定する際は、ポインタと呼ばれるデバイスで仮想点を設定することによって行われる。人体の運動解析等の分野において、人体の所定部位を指し示すポインタがしばしば用いられる（非特許文献１）。１つの態様では、ポインタは３つのマーカーを備えており、３つのマーカーの位置によって先端の位置が特定できるようになっている。従来の仮想マーカー設定作業では、ポインタで仮想点を指し示す操作者と、ＰＣの操作者の２名以上が必要であった。仮想マーカーとして使用する点は多くの場合、体表近くにある骨の特徴的な位置（標点）を使用するため、「仮想マーカーを指し示す操作者」は、この位置を触診によって見つけて、その場所にポインタを指し示す作業を行う。「仮想マーカーを指し示す操作者」は、実マーカーが取り付けられた被験者自身、あるいは、他の者（医師等）である。
【０００６】
仮想マーカーを指し示したポインタ（３つのマーカー）及び実マーカーが取り付けられた被験者（少なくとも、仮想マーカーを特定する実マーカー）は、複数のカメラによって撮影され、画像データがコンピュータに送信される。コンピュータでは、入力された画像データに基づいてポインタ上の３つのマーカーの座標を計算することでポインタ先端の座標を取得する。「ＰＣの操作者」は、「仮想マーカーを指し示す操作者」が標点を発見し、その場所をポインタで指し示されたという当該操作者からの報告に基づいて、コンピュータの入力手段を操作して、仮想点の決定入力を行う。
【０００７】
３次元動作計測システムにおいて、カメラにより撮影される被験者と画像データを取り込んで各種計算を行うコンピュータは物理的に離隔している。さらに、標点にポインタを押しあてた際に皮膚によって指示した位置がずれてしまうことがあり、また、標点がなかなか見つからない場合もあるため、仮想マーカーを指し示す操作者が別の作業をするのは困難である。したがって、従来、仮想マーカーを設定するための仮想点の決定作業を一人で行うことはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３４４４１８
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Journal of Biomechanics 36 (2003) 1159-1168 “Repeatability of gaitdata using a functional hip joint centre and a mean helical knee axis”,Thor F.Besier, Daina L. Sturnieks, Jacque A. Alderson, David G. Lloyd
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、仮想マーカーを設定するための仮想点の決定作業に必要な人員を削減することができ、仮想点決定作業を一人で行うことも可能となるような仮想点決定装置及び方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が採用した第１の技術手段は、
複数のカメラと、
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す１つ以上の指示部と、を備え、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記デバイスの各マーカー間の距離を特定可能な情報を記憶した手段と、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、前記デバイスの各マーカー間距離と、を用いて前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
デバイス上の各マーカーと前記仮想点との相対的位置を用いて、マーカー座標から前記仮想点の座標を取得する仮想点座標取得手段と、
を備えており、
前記デバイス検出手段は、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識された時に前記デバイスを検出し、
前記仮想点座標取得手段は、前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標から前記仮想点の座標を取得する、
仮想点決定装置、である。
１つの態様では、前記指示部は、デバイスの端部である。
典型的には、仮想点はデバイス上に設定され、指示部（端部等）が仮想点の位置となるが、デバイス上に設定されるものには限定されない。例えば、仮想点を、デバイスが指し示す延長線上に設定してもよい。
１つの態様では、前記指示部は、デバイスの端部であり、また、前記端部の位置によって仮想点の位置が決定される。具体的には、
複数のカメラと、
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す端部（指示部）と、を備え、前記端部の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記デバイスの各マーカー間の距離を特定可能な情報を記憶した手段と、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、前記デバイスの各マーカー間距離と、を用いて前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
デバイス上の各マーカーと前記端部との相対的位置を用いて、マーカー座標から前記端部の座標を取得する端部座標取得手段と、
を備えており、
前記デバイス検出手段は、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識された時に前記デバイスを検出し、
前記端部座標取得手段は、前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標から前記端部の座標を仮想点座標として取得する、
仮想点決定装置、である。
【００１２】
１つの態様では、前記デバイスの前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態と、カメラによって認識される第２の状態とを有する隠れマーカーであり、
前記デバイスは、当該デバイスによって所望の仮想点位置を指し示した時に、前記隠れマーカーを、前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換える切り換え手段を備えている。
例えば、デバイスが３つのマーカーを備えている場合に、１つのマーカーのみが隠れマーカーの場合、２つのマーカーが隠れマーカーの場合、全３つのマーカーが隠れマーカーの場合があり得る。
【００１３】
１つの態様では、前記切り換え手段は、当該デバイス上に設けたスイッチを含み、
前記スイッチは、当該デバイスを掴んで所望の仮想点を指し示した操作者によって手動操作可能であり、
仮想点座標の取得は、当該デバイス上のスイッチ操作による遠隔決定入力により実行される。
１つの態様では、前記スイッチは、前記端部に設けた押圧スイッチであり、操作者が当該デバイスを用いて対象物上ないし対象物内（対象物には被験者の身体、被験者が持つ物体、被験者の環境にある物体等が含まれる）の仮想点を指し示した時に、前記押圧スイッチが前記対象物に当って押し込まれて入力される。
なお、仮想点を指し示す部位（指示部）は、デバイス上に複数設けてもよく、例えば、デバイスは、端部に形成された第１の指示部と、デバイスの端部以外の部位に形成された第２の指示部と、を備えている。デバイス上には、第２の指示部を挟んで第１の側には、少なくとも１つのマーカーが設けてあり、第２の側には、残りのマーカーが設けてある。
【００１４】
１つの態様では、前記隠れマーカーは、前記切り換え手段によって、消灯の第１状態から点灯の第２状態となる。
例えば、隠れマーカーはＬＥＤからなり、切り換え手段としてのデバイス上のスイッチを押すことで、ＬＥＤに電流が供給されて点灯する。
【００１５】
１つの態様では、前記隠れマーカーは、隠れマーカーを隠蔽する第１位置と隠れマーカーを露出させる第２位置との間で移動可能な可動体を備えており、前記切り換え手段によって、当該可動体を隠れマーカーを隠蔽する第１位置から隠れマーカーを露出させる第２位置に移動させることで、第１状態からの第２状態となる。
例えば、可動体は、切り換え手段としてのデバイス上のスイッチの押し動作に連動して第１位置から第２位置にスライド移動あるいは回動するようになっており、スイッチが復帰すると、スプリングによって第２位置から第１位置へ復帰するように構成される。
【００１６】
１つの態様では、前記デバイスの検出を決定入力として前記仮想点座標が取得された時に、当該仮想点座標と、被験者上の３つ以上の実マーカーの座標と、によって仮想マーカーが設定される。
【００１７】
本発明が採用した第２の技術手段は、
複数のカメラと、
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す１つ以上の指示部と、を備え、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、既知の各マーカー間距離と、を用いて前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
デバイス上の各マーカーと前記仮想点との相対的位置を用いて、マーカー座標から前記仮想点の座標を取得する仮想点座標取得手段と、
を用い、
前記複数のカメラによって、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態にある前記デバイスを撮影するステップと、
前記デバイスの指示部によって所望の仮想点位置を指し示した時に、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識されるようにして、前記デバイスを検出するステップと、
前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標から前記仮想点の座標を取得するステップと、
を備えた仮想点決定方法、である。
１つの態様では、前記指示部は、デバイスの端部である。
典型的には、仮想点はデバイス上に設定され、指示部（端部等）が仮想点の位置となるが、デバイス上に設定されるものには限定されない。例えば、仮想点を、デバイスが指し示す延長線上に設定してもよい。
１つの態様では、前記指示部は、デバイスの端部であり、また、前記端部の位置によって仮想点の位置が決定される。具体的には、
複数のカメラと、
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す端部（指示部）と、を備え、前記端部の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能である、デバイスと、
前記複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、既知の各マーカー間距離と、を用いて前記デバイスを検出するデバイス検出手段と、
デバイス上の各マーカーと前記端部との相対的位置を用いて、マーカー座標から前記端部の座標を取得する端部座標取得手段と、
を用い、
前記複数のカメラによって、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態にある前記デバイスを撮影するステップと、
前記デバイスの端部によって所望の仮想点位置を指し示した時に、前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーがカメラによって認識されない状態から、前記少なくとも３つのマーカーがカメラによって認識されるようにして、前記デバイスを検出するステップと、
前記デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標から前記端部の座標を仮想点座標として取得するステップと、
を備えた仮想点決定方法、である。
【００１８】
１つの態様では、前記デバイスの前記少なくとも３つのマーカーのうちの少なくとも１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態からカメラによって認識される第２の状態へ切り換え可能であり、
前記デバイスによって所望の仮想点位置を指し示した時に、前記隠れマーカーを、前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換えることで、当該デバイスを検出する。
【００１９】
１つの態様では、前記隠れマーカーの第１の状態から第２の状態への切り換えは、当該デバイス上に設けたスイッチによって行われ、
前記スイッチは、当該デバイスを掴んで所望の仮想点を指し示した操作者によって手動操作可能であり、
仮想点座標の取得は、当該デバイス上のスイッチ操作による遠隔決定入力により実行される。
１つの態様では、前記スイッチは、前記端部に設けた押圧スイッチであり、操作者が当該デバイスを用いて対象物上ないし対象物内（対象物には被験者の身体、被験者が持つ物体、被験者の環境にある物体等が含まれる）の仮想点を指し示した時に、前記押圧スイッチが前記対象物に当って押し込まれて入力される。
なお、仮想点を指し示す部位（指示部）は、デバイス上に複数設けてもよく、例えば、デバイスは、端部に形成された第１の指示部と、デバイスの端部以外の部位に形成された第２の指示部と、を備えている。デバイス上には、第２の指示部を挟んで第１の側には、少なくとも１つのマーカーが設けてあり、第２の側には、残りのマーカーが設けてある。
【００２０】
１つの態様では、前記隠れマーカーが、消灯の第１状態から点灯の第２状態となることで、前記デバイスが検出される。
【００２１】
１つの態様では、前記隠れマーカーを隠蔽する第１位置にある可動体が、前記隠れマーカーを露出させる第２位置へ移動することで、前記隠れマーカーが、第１状態からの第２状態となることで、前記デバイスが検出される。
【００２２】
１つの態様では、前記複数のカメラは、前記デバイスと共に、実マーカーが装着された被験者の少なくとも一部を撮影することで、カメラ画像には、仮想点を特定するための３つ以上の実マーカーが含まれており、
前記デバイスの検出を決定入力として前記仮想点座標が取得された時に、当該仮想点座標と、前記３つ以上の実マーカーの座標と、によって仮想マーカーが設定される。
【００２３】
本発明が採用した第３の技術手段は、
少なくとも３つのマーカーと、仮想点を指し示す指示部（例えば、端部）と、を備え、仮想点決定に用いられるデバイスであって、
各マーカー間の距離が既知であり、前記仮想点の位置は当該デバイス上のマーカー位置によって特定可能であり、
前記少なくとも３つのマーカーのうちの１つのマーカーは、カメラによって認識されない第１の状態と、カメラによって認識される第２の状態とを有する隠れマーカーであり、
前記デバイスは、前記隠れマーカーを、前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換える切り換え手段を備えている、デバイス、である。
１つの態様では、前記切り換え手段は、当該デバイス上に設けたスイッチを含んでいる。
１つの態様では、前記スイッチは、前記端部に設けた押圧スイッチであり、操作者が当該デバイスを用いて対象物上ないし対象物内（対象物には被験者の身体、被験者が持つ物体、被験者の環境にある物体等が含まれる）の仮想点を指し示した時に、前記押圧スイッチが前記対象物に当って押し込まれて入力される。
なお、仮想点を指し示す部位（指示部）は、デバイス上に複数設けてもよく、例えば、デバイスは、端部に形成された第１の指示部と、デバイスの端部以外の部位に形成された第２の指示部と、を備えている。デバイス上には、第２の指示部を挟んで第１の側には、少なくとも１つのマーカーが設けてあり、第２の側には、残りのマーカーが設けてある。
【００２４】
１つの態様では、前記隠れマーカーは、前記切り換え手段によって、消灯の第１状態から点灯の第２状態となる。
【００２５】
１つの態様では、前記隠れマーカーは、隠れマーカーを隠蔽する第１位置と隠れマーカーを露出させる第２位置との間で移動可能な可動体を備えており、前記切り換え手段によって、当該可動体を隠れマーカーを隠蔽する第１位置から隠れマーカーを露出させる第２位置に移動させることで、第１状態からの第２状態となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、３次元動作解析システムにおいて仮想マーカーをリモートで設定することができる。より詳しくは、本発明では、検出できない状態にあったデバイスが検出された時に、デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標から仮想点座標を取得するようにしたので、従来のようにＰＣ側で操作者が入力手段によって決定入力を行う必要がなく、ＰＣ側の操作者が不要となるため、仮想マーカーを設定するための仮想点の決定作業に必要な人員を削減することができ、仮想点決定作業を一人で行うことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】仮想点決定に用いるデバイスの実施形態を示す図である。
【図２】デバイスの他の実施形態を示す部分図である。
【図３】デバイス上のマーカー間距離を示す図である。
【図４】デバイス上のマーカー及び先端部の位置関係を示す図である。
【図５】仮想マーカーＭＨの設定作業を示す概略図である。
【図６】仮想マーカー設定に用いられる被験者に取り付けられる実マーカーを示す図である。
【図７】デバイスの他の実施形態を示す図である。
【図８】図７に示すデバイスの作用を説明する図である。
【図９】仮想点の設定位置の異なる態様をデバイスとの関係で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る仮想点決定システムは、ポインタと称されるデバイスと、光学式モーションキャプチャシステムと、から構成することができる。光学式モーションキャプチャシステムは、一般に、被験者の複数の所定部位に装着した複数の光学式マーカー（例えば、赤外線反射マーカー）と、光学式マーカーを装着した被験者の運動を複数角度から同時に撮影する複数台のカメラと、各カメラで取得したマーカーの画像情報中のマーカーの二次元位置を再構成して当該マーカーの三次元位置を計算し、光学式マーカーの三次元位置と身体の三次元モデルから身体の各部位の三次元位置（被験者の姿勢）を取得する処理部と、処理部の結果（被験者の姿勢の時系列データとして取得される運動データ）を表示する表示部と、からなる。
【００２９】
モーションキャプチャシステムにおける各種計算はコンピュータによって実行され得る。具体的には、カメラによって取得された画像情報を取り込む画像入力部、取り込まれた画像情報および画像処理部で計算された情報を記憶する記憶部、該画像情報や測定結果、分析結果を表示する表示部、該画像情報に対して画像処理を施すための画像処理部、マーカーの三次元位置の時系列データを計算する演算部を備えている。計測された各種データを用いてデータ処理を行う処理部や入力されたカメラ画像や処理結果を表示する表示部は、汎用コンピュータ（データを入力するための入力装置、処理されたデータを出力するための出力装置、データを表示する表示装置、主としてＣＰＵから構成される演算装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置、これらを接続するバス、コンピュータに所定の処理を実行させるために記憶装置に格納された所定のプログラム、等を備えている）から実現することができる。
【００３０】
図１に示すように、実施形態に係るポインタ１は、第１の軸部２と、第２の軸部３と、からＴ形状を備えている。第１の軸部２は、第２の軸部３よりも長い寸法を備えており、第２の軸部３は、第１の軸部２の基端部において、第１の軸部２の長さ方向に直交するように延びている。第１の軸部２は掴持部となっており、第１の軸部２の先端部２０が所望の仮想点を指し示す端部（指示部）となっている。第２の軸部３の一端には第１マーカーＭ１が、他端には第２マーカーＭ２が設けてある。第１の軸部２には、先端側に位置して第３マーカーＭ３が配置されている。
【００３１】
第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２は、赤外線反射マーカーである。第３のマーカーＭ３は、赤外線ＬＥＤからなるマーカーであり、点灯することでマーカーとして機能する。ポインタ上（図示の態様では第１軸２上で、第３のマーカーＭ３に近い部位）にはスイッチ４が設けてあり、スイッチ４を押すことで、ポインタ１に内蔵された電源（図示せず）から赤外線ＬＥＤに電流が供給されて点灯して、第３のマーカーＭ３が、消灯の第１状態（カメラによって認識されない状態）から点灯の第２状態（カメラによって認識される状態）となる。
【００３２】
複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、記憶された各マーカー間距離と、を用いてポインタを検出する手段について説明する。ポインタの各マーカー間の距離は既知（既知の値から計算可能な場合も含む）であり、記憶部（典型的には、モーションキャプチャシステムを構成するコンピュータの記憶手段）に記憶されている。本実施形態では、図３に示すような、第１マーカーＭ１と第２マーカーＭ２の間の距離Ｄ１、第１マーカーＭ１と第３マーカーＭ３の間の距離Ｄ２、第２マーカーＭ２と第３マーカーＭ３の間の距離Ｄ３が用いられる。マーカーの形状が球状ないし円形の場合には、１つの態様ではマーカー間距離は各マーカーの中心間の距離である。
【００３３】
具体的な態様では、図４に示すように、第３マーカーＭ３と第１の軸部２の先端部２０との間の距離Ｌ１、第３マーカーＭ３と第１の軸部２の基端部（第１マーカーＭ１と第２マーカーＭ２の中心間を結ぶ線上に位置する）との間の距離Ｌ２、第２マーカーＭ２と第１の軸部２の基端部（第１の軸部２の長さ方向の中心線上に位置する）との間の距離Ｌ３、第１マーカーＭ１と第１の軸部２の基端部（第１の軸部２の長さ方向の中心線上に位置する）との間の距離Ｌ４、が記憶部に記憶されている。第１マーカーＭ１と第マーカーＭ２とのマーカー間距離Ｄ１は、距離Ｌ３と距離Ｌ４から、第１マーカーＭ１と第マーカーＭ２とのマーカー間距離Ｄ３は、距離Ｌ２と距離Ｌ４から、第１マーカーＭ２と第マーカーＭ３とのマーカー間距離Ｄ３は、距離Ｌ２と距離Ｌ３からリアルタイムで計算される。あるいは、第１マーカーＭ１と第２マーカーＭ２の間の距離Ｄ１、第１マーカーＭ１と第３マーカーＭ３の間の距離Ｄ２、第２マーカーＭ２と第３マーカーＭ３の間の距離Ｄ３を直接記憶部に記憶しておいてもよい。デバイス上のマーカー間距離を特定するために記憶部に事前に記憶させておく情報については、ポインタの形状やポインタ上のマーカー取付位置等に応じて当業者において適宜設定し得る事項である。
【００３４】
ポインタ１上の３つのマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３がカメラによって認識可能な状態で、複数のカメラによって同時にポインタを撮影した複数のカメラ画像から、取得した画像中の３つのマーカーの３次元座標Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を取得することができ、各マーカーの座標を用いて、各マーカー間の３つの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３を計算することができる。
【００３５】
計算された３つの距離のセットｄ１、ｄ２、ｄ３と、記憶されている距離のセットＤ１、Ｄ２、Ｄ３と、を比較することで、距離のセットＤ１、Ｄ２、Ｄ３と一致する距離セットセットｄ１、ｄ２、ｄ３が見つかった時に、ポインタ１が検出されたものとみなすことができる。なお、カメラ画像中に、被験者に設けた実マーカーも含まれる場合を考慮して、ポインタの誤検知を防止するために、距離のセットＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、被験者に設けられた実マーカーの組み合わせでは得られないような距離セットに設定することが望ましい。
【００３６】
ポインタ上の各マーカーと第１軸部の先端との相対的位置を用いて、マーカー座標から前記先端の座標を取得する手段について説明する。ポインタ１上において、第１の軸部２の先端部２０と、第１マーカーＭ１、第２マーカーＭ２、第３マーカーＭ３との相対的な位置関係は既知であり、第１マーカーＭ１、第２マーカーＭ２、第３マーカーＭ３の位置を用いて第１の軸部２の先端部２０の位置を特定できるような情報（例えば、図４におけるＬ１〜Ｌ４）が記憶部に記憶されている。距離セット（ｄ１、ｄ２、ｄ３）＝距離セット（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の時の、取得した画像中の３つのマーカーの座標に基づいて、第１の軸部２の先端部２０の座標（１つの態様では、第１の軸部２の長さ方向の中心線上に位置する）を取得することができる。
【００３７】
本実施形態では、ポインタ１の先端部２０で所望の仮想点を指し示す前の段階では、ポインタ１上の３つのマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３のうちの第３のマーカーＭ３を消灯状態（カメラによって認識されない状態）としておき、ポインタ１の先端部２０で所望の仮想点を指し示した時に、先端部２０が仮想点を指し示した状態で、スイッチ４を押して、第３のマーカーＭ３を点灯状態（カメラによって認識される状態）として、カメラによって認識された３つのマーカー間の距離セット（ｄ１、ｄ２、ｄ３）と、記憶されている３つのマーカー間の距離セット（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）と、を用いて、カメラによって撮影された画像中のポインタ１を検出する。
【００３８】
ポインタ非検出状態（第３のマーカーＭ３が消灯状態でありカメラにより認識されない状態）からポインタ検出状態（第３のマーカーＭ３が点灯状態となり、全ての３つのマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３がカメラにより認識された状態）に切り替わったことを決定入力として、ポインタ検出時のポインタ１上のマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３の座標からポインタ１の第１軸部２の先端部２０の座標を仮想点座標として取得する。コンピュータの記憶部には、当該コンピュータにこのような処理（すなわち、デバイスの検出を決定入力として、デバイス検出時のマーカー座標からポインタ端部の座標を仮想点座標として取得する）を実行させるためのプログラムが格納されている。なお、図示の態様では、１つの隠れマーカー（第３のマーカーＭ３）を用いているが、隠れマーカーを２個以上設けてもよい。たとえば、ポインタ上の3つのマーカーをすべてＬＥＤにして、ボタンを押すとすべてのＬＥＤが点灯するような機構にしてもよい。
【００３９】
ポインタ１上のスイッチ４は、ポインタ１の第１の軸部２を掴んで所望の仮想点を指し示した操作者によって手動操作可能であり、仮想点座標の取得は、ポインタ１のスイッチ操作による決定入力により実行される。すなわち、仮想点を指し示した操作者により遠隔決定入力を行うことで、コンピュータ側で決定入力作業を行う必要がない。なお、図示の態様では、第１の軸部２上のスイッチ４を設けたが、スイッチの位置は当業者において適宜変更し得ることが理解される。また、ポインタの全体形状やマーカーの個数（３つ以上であればよい）及び取り付け部位、仮想点を指し示す端部の位置、についても、図示の形態に限定されるものではない。
【００４０】
隠れマーカーを備えたポインタの他の態様について図２に基づいて説明する。隠れマーカーとなる第３のマーカーＭ３は赤外線反射マーカーであり、第１の軸部２には、第３のマーカーＭ３を隠蔽する第１位置と第３のマーカーＭ３を露出させる第２位置との間で移動可能（典型的には第１の軸部２の軸方向に可動）な可動体５が設けてある。第１の軸部２上には、第１の位置（図２上図）にある可動体５を、第２の位置（図２下図）へ移動させて第３のマーカーＭ３を第１の状態から第２の状態へ切り換えるための切り換え手段が設けてある。
【００４１】
１つの態様は、切り換え手段は、第１の軸部２上のスライドつまみ６であり、スライドつまみ６のスライドと可動体５の移動とを連繋させて、スライドつまみ６の移動に連動して可動体５が第１位置から第２位置に移動させて第３のマーカーＭ３を第１の状態から第２の状態へ切り換える。スライドつまみ６に作用する力を解除すると、第１の軸部２内に設けたスプリング（図示せず）によって、可動体５が第２位置から第１位置へ復帰するように構成される。スプリング等の復帰手段を用いずに、手動でスライドつまみ６を移動させて可動体５を第２位置から第１位置へ復帰させてもよい。また、スライドつまみに代えて、スイッチの押し操作と可動体の移動とを連繋させて、スイッチの押し動作に連動して可動体が第１位置から第２位置に移動し、スイッチに対する押圧力を解除すると、第１の軸部に設けたスプリング（図示せず）によって、可動体が第２位置から第１位置へ復帰するように構成してもよい。
【００４２】
本実施形態では、ポインタ１の先端部２０で所望の仮想点を指し示す前の段階では、ポインタ１上の３つのマーカーのうちの第３のマーカーＭ３を可動体５によって隠蔽された状態（カメラによって認識されない状態）としておき、ポインタ１の先端部２０で所望の仮想点を指し示した時に、先端部２０が仮想点を指し示した状態で、スイッチ操作により、可動体５を第１の位置から第２の位置に移動させて、第３のマーカーＭ３を露出状態（カメラによって認識される状態）として、カメラによって認識された３つのマーカー間の距離セット（ｄ１、ｄ２、ｄ３）と、記憶されている３つのマーカー間の距離セット（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）と、を用いて、カメラによって撮影された画像中のポインタ１を検出する。
【００４３】
ポインタ非検出状態（第３のマーカーＭ３が隠蔽状態でありカメラにより認識されない状態）からポインタ検出状態（第３のマーカーＭ３が露出状態となり、全ての３つのマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３がカメラにより認識された状態）に切り替わったことを決定入力として、ポインタ検出時のポインタ１上のマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３の座標からポインタ１の第１軸部２の先端部２０の座標を仮想点座標として取得する。なお、図示の態様では、１つの隠れマーカー（第３のマーカーＭ３）を用いているが、隠れマーカーを２個以上設けてもよい。この場合、１つのスイッチ操作で複数の可動体が移動させることが望ましい。
【００４４】
上記２つの実施形態では、ポインタ１の構造に特徴を持たせることで（具体的には、第３のマーカーＭ３の点灯の切り替え、第３のマーカーＭ３を機械機構を用いて物理的に隠す）、最初の段階では、複数のカメラによって、３つのマーカーのうちの第３のマーカーＭ３のみがカメラによって認識されない状態にあるポインタ１を撮影し（第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２はカメラによって認識される）、ポインタ１の先端部２０で所望の仮想点位置を指し示した時に、第３のマーカーＭ３がカメラによって認識されない状態から認識されるようにすることで、全３つのマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３がカメラによって認識されてポインタ１が検出されることを説明した。
【００４５】
本発明において、第３のマーカーＭ３を物理的に隠す手段は、ポインタの機構に依存せずに手動で行うものでもよい。操作者がポインタ上の３つのマーカーの少なくとも１つのマーカーを指（あるいは手や他の物体）で隠すことで、当該マーカーをカメラによって認識されない第１の状態とし、操作者がポインタの先端で所望の仮想点を指し示した時に、先端が仮想点を指し示した状態で、操作者の指等で隠れているマーカーを露出させることで、カメラによって認識された３つのマーカー間の距離を用いて、ポインタを検出するものでもよい。この場合であっても、ポインタ非検出状態からポインタ検出状態に切り替わったことを決定入力として、ポインタ検出時のポインタ上のマーカーの座標を用いて、ポインタの第１軸部の先端の座標を仮想点座標として取得する点は同様であり、コンピュータをそのように実行させるためのプログラムがコンピュータの記憶部に格納されている。
【００４６】
ポインタ１によって仮想点座標が取得された時に、当該仮想点座標値と、被験者上の３つの実マーカーｍ１、ｍ２、ｍ３の座標値と、によって仮想マーカーＭＨが設定される。
【００４７】
実マーカーｍ１、ｍ２、ｍ３の座標値の取得について説明する。先ず、身体上のマーカー（実マーカー）の同定について説明する。２台以上のカメラによって捉えられたマーカーは、カメラパラメーターを使用することで３次元座標値を計算することができる。しかしながら、計算された３次元座標値がどのマーカーに対応するかという対応づけ（マーカーの同定）を行う必要がある。通常、カメラ画像中には、ポインタ１上のマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、実マーカーｍ１、ｍ２、ｍ３の他に、被験者に設けられた複数の実マーカーが含まれ得る。
【００４８】
１つの態様では、ポインタを使用して仮想点を決定する際に、剛体上に固定された３点のマーカーを用いる。これらのマーカーは剛体上に固定されているので、マーカー間の距離は変化しない。この性質を利用して、下のように決定する。
(1)ＰＣ上で剛体上に取り付けられたマーカー間の距離を事前に設定しておく。各距離は、コンピュータの記憶部に格納されている。
(2)マーカーの３次元座標値を計算する。
(3)任意の３つのマーカーを選択し、計算された３次元座標値の距離を計算する。
(4)(1)の設定と同じ長さであった場合には剛体上のマーカーとする。長さが異なる場合には(3)に戻る。
【００４９】
剛体上に固定された３点のマーカーを実現するためのマーカー固定具を図６に示す。図６に示すように、マーカー固定具上には３つのマーカーが固定されており、このマーカー間距離をＰＣ上で設定しておくことで、カメラ画像におけるマーカー固定具上のマーカーの同定を行う。同様のアルゴリズムを用いることで剛体上に固定された４点以上のマーカーを用い得ることが当業者に理解される。なお、ここで述べた身体上のマーカー同定方法は１つの態様に過ぎず、身体上のマーカーの同定方法としては様々な方法を取り得ることが当業者に理解される。
【００５０】
次に、仮想マーカーの設定について説明する。仮想マーカーの設定においては、ポインタにより仮想点が決定された際の身体上のマーカー座標値p1t=0,p2t=2,p3t=0と仮想点の座標値pt=0を決定する。これらの値は仮想点の計算の際に使用する。これらの値を取得する作業が仮想マーカーの設定である。ここで、添え字のtは時刻を表し、t＝0は仮想マーカー設定時の値であることを示している。
【００５１】
実際の測定時における仮想点の計算について説明する。身体上の３つのマーカーｍ１、ｍ２、ｍ３から作られる座標系を体節座標系と呼ぶこととする。体節座標系の原点として身体上のマーカーの１つを原点として使用する。また、体節座標系の単位ベクトルの各軸を次のように定めるものとする
【００５２】
第一軸：マーカーｍ１からマーカーｍ２への単位方向ベクトル（=v1t）。
第二軸：3つの身体上のマーカーｍ１、ｍ２、ｍ３の作る平面の単位法線ベクトル（=v2t）。
第三軸：第一軸と第二軸に直交する単位ベクトル（=v3t）。
このとき時刻tでの世界座標系から体節座標系への変換行列は次のように書ける。
0005693621.tif 000002
【００５３】
仮想マーカー設定時の仮想点の座標値を体節座標系に変換すると次のように書ける。
0005693621.tif 000003
この仮想点を時刻tの世界座標系に変換すると時刻tにおける仮想点座標値は、
0005693621.tif 000004
と表すことができる。この式を用いて仮想点座標値の計算を行っている。
【００５４】
ポインタ１を用いて仮想点をリモートで決定する全体の流れについて説明する。先ず、複数のカメラによって、実マーカー（ｍ１、ｍ２、ｍ３を含む）を装着した被験者、及び、ポインタ１（第３のマーカーＭ３が第１の状態にある）を撮影して、カメラ画像データをコンピュータに取り込む。
【００５５】
操作者は、所望の仮想点位置を選択して、当該仮想点位置にポインタ１の先端部２０を当てる。ここで、仮想点位置は、被験者の身体上、あるいは被験者が装着した物体（杖等の道具）上ないし被験者が保持する物体（杖等の道具）上、あるいは被験者の環境（例えば、階段）の位置である。すなわち、仮想点を設定し得る位置は、「計測にかかわる物体上（身体上を含む）」の位置である。図５では、操作者がポインタ１を掴んで先端部２０を身体上の所定位置に当てた状態を示しており、この状態でのマーカーＭ３の点灯に基づくポインタ１の検出（決定）入力よって、先端部２０に仮想マーカーＭＨが設定される。各カメラ画像には、身体に装着された実マーカーｍ１、ｍ２、ｍ３及びポインタ１上のマーカーＭ１、Ｍ２、Ｍ３が含まれる。
【００５６】
カメラ画像で検出された各マーカーの３次元座標の計算を行った後に、任意の３つのマーカーを選択し、各マーカー間の距離が、ＰＣ上で設定されている（ＰＣの記憶部に記憶されている情報によって特定される）ポインタ１上の各マーカー間の距離と同じであるか否かを判定する。つまり、複数のカメラ画像に基づいて３次元座標が計算された全てのマーカー間距離をリアルタイムで計算し、計算されたマーカー間距離と、ＰＣ上に設定してあるポインタ上のマーカー間距離と、を比較判定し、これらの長さが一致した場合には、ポインタが検出されたものとみなす。
【００５７】
ポインタ１上の第３のマーカーＭ３が第１の状態にある時には、ポインタの検出は行われない。ポインタ１の先端部２０によって所望の仮想点位置を指し示した時に、第３のマーカーＭ３を、第１の状態から第２の状態へ切り換える。第３のマーカーＭ３が第２の状態となった時に、複数のカメラによって撮影された複数のカメラ画像と、記憶されたポインタ１上の各マーカー間距離と、を用いてポインタ１を検出する。
【００５８】
ポインタの検出を決定入力として、ポインタ検出時のポインタ上のマーカー座標からポイント先端部の座標値を仮想点座標値として取得する。ポインタの検出と並行して、仮想マーカーを特定する被験者上の３つ以上の各実マーカーの探索を実行することで、被験者上の３つの各実マーカーの座標値を取得する。
【００５９】
最後に、仮想マーカーの利用態様について、２つの例に基づいて説明する。片麻痺の患者の大転子にマーカーを貼りつけた場合に、腕によってマーカーデータをほとんど取得できない場合がある。このような場合に、仮想マーカーを大転子点に設定することで、大転子マーカーとして機能させることができる。具体的には、骨盤に３つのマーカーを固定し、これらのマーカー座標によって大転子点を決定することで、腕によってマーカーが見えなくなることの不具合を解消することができる。
【００６０】
また、踵のマーカーデータを取得する場合には後方にカメラが複数台ある必要があるが、これに対して、仮想マーカーを踵に設定することで、踵マーカーとして機能させることが考えられる。具体的には、足部の前方にマーカーを３つ取り付け、そこから踵の仮想マーカーを設定することで後方にカメラがなくても、踵の仮想マーカーから三次元座標値を計算することができる。
【００６１】
図７を参照しつつ、他の実施形態について説明する。ポインタ１´は、第１の部分２´と、第２の部分３´と、からＴ形状を備えている。図示の形態では、第１の部分２´、第２の部分３´は、プレート状の長手部材である。第１の部分２´は、第２の部分３´よりも長い寸法を備えており、第２の部分３´は、第１の部分２´の基端部において、第１の部分２´の長さ方向に直交するように延びている。第１の部分２´は掴持部となっており、第１の部分２´の先端部２０´が所望の仮想点を指し示す指示部となっている。
【００６２】
第２の部分３´の一端には第１マーカーＭ１が、他端には第２マーカーＭ２が設けてある。第１の部分２´には、先端側に位置して第３マーカーＭ３が配置されている。第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２、第３のマーカーＭ３は、赤外線ＬＥＤからなるマーカーであり、通電により点灯することでマーカーとして機能する。
【００６３】
ポインタ１´上には、２つのボタンスイッチ４Ａ、４Ｂが設けてある。ボタンスイッチ４Ａは、第１の部分２´の先端部２０´に設けてあり、第１の部分２´のは、第１の部分２´の長さ方向の中間部位の面部に設けてある。デバイス１´において、ボタンスイッチ４Ｂを挟んで空間的に両側に位置するように第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２、第３のマーカーＭ３が配置されている。より具体的には、第１の部分２´に対して第１の側（第１の部分２´の先端側）に第３のマーカーＭ３が配置されており、第１の部分２´に対して第２の側（第１の部分２´の基端側の第２の部分３´の両端側）に第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２が配置されている。ボタンスイッチ４Ａ、４Ｂは共に、仮想点を指し示す指示部に設けてあり、指示部として機能する。ボタンスイッチ４Ａあるいは４Ｂが押されると、ポインタ１´に内蔵された電源（図示せず）から各赤外線ＬＥＤに電流が供給されて点灯して、各マーカーが、消灯の第１状態（カメラによって認識されない状態）から点灯の第２状態（カメラによって認識される状態）となる。後述するように、ボタンスイッチ４Ａを押した場合、ボタンスイッチ４Ｂを押した場合とでは、仮想点座標の計算に用いる値が異なる。
【００６４】
[ボタンスイッチ４Ａの意義]
図１に示すようなポインタ１を用いた仮想点入力作業では、操作者はポインタ１の先端部２０による仮想点の指示→スイッチ４の押し操作、という２アクションが必要となり、操作者が先端部２０で仮想点を指し示した状態でスイッチ４を押すと、スイッチ４を押す瞬間にポインタ１の先端部２０がずれてしまうおそれがある。また、ボタンを押す作業は面倒である。
この問題を解決するためにポインタ１´の先端にボタンスイッチ４Ａを取り付け、ボタンスイッチ４Ａが押されるとLEDが点灯するような構造にした。
【００６５】
ポインタ１´の先端部２０´に設けられたボタンスイッチ４Ａは、先端部２０´を身体の所定部位に押し付けた時に第１の部分２´の長さ方向に作用する力によって押しこまれて入力されて、各ＬＥＤを点灯するようになっている。ポインタ１´の先端にボタンスイッチ４Ａを取り付けることで、仮想点決定者が仮想点を指し示すと同時に、ボタンスイッチ４Ａが押され、仮想点の指示とボタンスイッチ４Ａの押圧が１アクションで実行され、いわば、スイッチを押す手間を省略することができる。
【００６６】
デバイス１´を掴んだ操作者が第１の部分２´の先端部２０´で所望の仮想点を指し示すと同時にボタンスイッチ４Ａが押され、赤外線ＬＥＤからなる３つの第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２、第３のマーカーＭ３が点灯してデバイス１´が認識され、第１のマーカーＭ１、第２のマーカーＭ２、第３のマーカーＭ３の座標が取得される。ポインタ１´上において、第１の部分２´の先端部２０´（押し込まれたボタンスイッチ４Ａの位置が）と、第１マーカーＭ１、第２マーカーＭ２、第３マーカーＭ３との相対的な位置関係は既知であり、第１マーカーＭ１、第２マーカーＭ２、第３マーカーＭ３の位置を用いて第１の部分２´の先端部２０´の位置を特定できるような情報が記憶部に記憶されている。例えば、図４におけるＬ１〜Ｌ４に準ずる情報が記憶部に記憶されており、距離セット（ｄ１、ｄ２、ｄ３）＝距離セット（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の時の、取得した画像中の３つのマーカーの座標に基づいて、第１の部分２´の先端部２０の座標（１つの態様では、第１の部分２の長さ方向の中心線上に位置する）を取得することができる。その他の詳細については、既述の実施形態の説明を援用することができる。
【００６７】
[ボタンスイッチ４Ｂの意義]
カメラが前方のみにある場合に踵の仮想点を決めようとすると、足部に取り付けた剛体上の3点（図示せず、図６に準ずる実マーカー）とポインタの3点が同時に見えるように足部の方向を調整する必要がある。障害を持った被験者の場合には体の方向を動かすことは労力が必要となってしまう。
この課題を解決するためにポインタ１´の第１の部分２´の長さ方向の中央付近を指示部としてボタンスイッチ４Ｂを取り付けることで、前方のみにカメラがある場合でも足の方向を変えずに踵の仮想点を決定することを可能とした。デバイスの先端を指示部として仮想点を指し示す場合には図８左図に示すように先端に近いマーカーの位置が足によって隠れてしまう。一方、デバイスの真ん中付近を仮想点を指し示す指示部とする場合には、図８右図に示すようにすべてのマーカーが前方から見えるようになる（ポインタ１´の第１の部分２´の長さ寸法は、足部の幅よりも大きく、足部を挟んで両側にマーカーが位置する）。なお、かかる課題は、踵や足部に仮想点を設定する場合に限られるものではなく、踵や足部に仮想点を設定する場合に限定されるものではない。
【００６８】
ボタンスイッチ４Ａを用いる時の同様、ボタンスイッチ４Ｂを所望の部位に押し付けることで１アクションで仮想点を決定することができるが、ポインタ１´の第１の部分２´の長さ方向の中央付近を指示部として仮想点を決定する場合には、図４におけるＬ１の値を負（この負の値をＬ１´と呼ぶ）とすればよいことが当業者に理解される。コンピュータの記憶部には、Ｌ１に加えてＬ１´が記憶されている。
【００６９】
このように、図７に示すポインタ１´では、仮想点を指し示す指示部が２か所、具体的には、第１の部分２´の先端、第１の部分２´の長さ方向の中間部位、に設けてあり、前者にはボタンスイッチ４Ａが設けられ、後者にはボタンスイッチ４Ｂが設けてある。操作者は、仮想点を設定する部位に応じて、ボタンスイッチ４Ａ、４Ｂのいずれかを選択して、仮想点を指示することができる。ボタンスイッチ４Ａが選択される場合には、コンピューター内の設定値Ｌ１が用いられ、ボタンスイッチ４Ｂが選択される場合には、コンピューター内の設定値Ｌ１´が用いられる。典型的な例では、通常はボタンスイッチ４Ａで所望部位を指示して押し込むことで仮想点が決定され、踵等の位置を決める時に、ボタンスイッチ４Ｂが用いられる。なお、本発明には、指示部を３か所以上設ける態様、また、ボタンスイッチ４Ｂのみを設ける態様も含まれる。
【００７０】
図９に、仮想点の設定位置の異なる態様をデバイスとの関係で示す。左図は、デバイスの先端に仮想点を設定した場合であり、デバイスの中央付近に仮想点を設定した場合であり、右図は、デバイスの軸の延長上に仮想点を設定した場合を示す。左図の場合には、先端とマーカーとの距離Ｌ１を設定しておくことで（図４参照）、各マーカーの座標から仮想点座標を計算することができる。中央図の場合には、デバイスの中央付近の点とマーカーとの距離Ｌ１´を設定しておくことで（図７参照）、各マーカーの座標から仮想点座標を計算することができる。右図の場合には、デバイス（図１でいうと、第１軸部２）の軸線の延長線上の所定の位置に仮想点を設定し、当該仮想点とマーカーとの距離Ｌ１´´を設定しておくことで、各マーカーの座標から仮想点座標を計算することができる。すなわち、図４におけるＬ１の値をマーカーと先端の距離よりも大きく設定しておくことで、ポインタの先端から例えば○○mmという位置に仮想点を設けることができる。こうすることで、デバイスの先端によって被験者の身体内部の仮想点を指し示し、身体内に仮想点を設定することが可能となる。
【符号の説明】
【００７１】
１  ポインタ（デバイス）
Ｍ１  第１マーカー
Ｍ２  第２マーカー
Ｍ３  第３マーカー（隠れマーカー）
４  スイッチ
４Ａ  ボタンスイッチ（指示部）
４Ｂ  ボタンスイッチ（指示部）
２０  仮想点を指し示す端部（指示部）
【図１】
0005693621.tif 000005
【図２】
0005693621.tif 000006
【図３】
0005693621.tif 000007
【図４】
0005693621.tif 000008
【図５】
0005693621.tif 000009
【図７】
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【図８】
0005693621.tif 000011
【図９】
0005693621.tif 000012
【図６】
0005693621.tif 000013