(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人物の手領域が特定された手領域特定画像を入力し、前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定する中心特定部と、
前記中心特定部により特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定し、特定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定する範囲設定部と、
前記手領域における指先の位置を示す位置データを入力し、前記入力した位置データにより示される指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記位置データにより示される指先に対応する指の付け根を決定する指決定部と、
を備える画像認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像認識装置であって、
前記範囲設定部は、
各々が前記中心特定部により特定された中心位置を通過し、かつ、前記手領域のエッジ上の２点を端点として有する複数の線分のうち、所定の条件を満たす基準線を特定する基準線特定部と、
前記基準線に垂直な長辺と、前記基準線に平行な短辺とを有する長方形を前記手のひら又は手の甲の範囲として設定し、前記長方形において指先側に位置する短辺を分割し、分割された短辺の各々を前記複数の指の付け根に決定する分割部と、
を含む画像認識装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像認識装置であって、
前記基準線は、前記複数の線分のうち、最短の長さを有する線分である画像認識装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の画像認識装置であって、
前記長方形の長辺の長さは、前記基準線の長さに基づいて決定される画像認識装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像認識装置であって、
前記指決定部は、
前記指先と前記中心位置とを結ぶ線分を用いて、前記手領域内の第１探索点を決定する探索点決定部と、
前記指先と前記第１探索点を結ぶ探索用の線分が前記複数の指の付け根のうちいずれか１つと交わる場合、前記探索用の線分と交わる指の付け根が、前記指先に対応すると判断する交差判断部と、
含む画像認識装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像認識装置であって、
前記探索点決定部は、前記第１探索点と前記中心位置とを結ぶ線分を用いて、前記手領域内の第２探索点を決定し、
前記交差判断部は、前記第１探索点と前記第２探索点とを結ぶ線分が前記複数の指の付け根のうちいずれか１つと交わる場合、前記第１探索点と前記第２探索点とを結ぶ線分と交わる指の付け根が、前記指先に対応すると判断する画像認識装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像認識装置であって、
前記探索点決定部は前記第１探索点と前記中心位置とを結ぶ線分と垂直であり、かつ、前記第１探索点から所定の距離に位置する垂直線において、前記手領域と重複する線分を特定し、前記重複する線分上の点を第２探索点に決定する画像認識装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像認識装置であって、
前記指決定部は、
前記中心位置を中心とした円であって前記手のひら又は手の甲よりも大きい円を描画し、前記円のうち前記手領域と重複する複数の円弧を特定する円弧特定部と、
前記複数の指の付け根に含まれる一の指の付け根に最も近い円弧を前記複数の円弧の中から選択し、選択した円弧と前記位置データにより示される指先との距離に基づいて、前記一の指の付け根に対応する指先を特定する距離判断部と、
を備える画像認識装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像認識装置であって、
前記距離判断部は、前記位置データにより示される指先のうち、前記選択した円弧に最も近い指先が前記一の指の付け根に対応すると判断する画像認識装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の画像認識装置であって、
前記指決定部は、前記指先と前記中心位置とを結ぶ直線が前記長方形の長辺と交差する場合、前記指先を親指に決定する画像認識装置。
【請求項１１】
人物の手領域が特定された手領域特定画像において、前記手領域内の指を検出する画像認識方法であって、
前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定するステップと、
特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定するステップと、
設定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定するステップと、
前記手領域における指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記指先に対応する指の付け根を決定するステップと、
を備える画像認識方法。
【請求項１２】
人物の手領域が特定された手領域特定画像において、前記手領域内の指を検出する画像認識方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定するステップと、
特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定するステップと、
設定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定するステップと、
前記手領域における指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記指先に対応する指の付け根を決定するステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人物の指を検出する画像認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な装置をジェスチャにより操作する方法が検討されている。例えば、ビデオの電源オフに対応する人間の手の形状として、ピースサインを予め対応付けておく。画像認識装置が、カメラにより撮影された画像からピースサインを検出した場合、ビデオは、画像認識装置の検出結果に応じて電源をオフにする。これにより、ユーザは、リモコンなどを用いなくても、ビデオなどの様々な機器を操作することが可能となる。
【０００３】
特許文献１には、人物の手領域が特定された画像から、手形状を認識する方法が開示されている。この手形状認識方法は、手領域を手のひら領域と指領域とに区分し、指の付け根の位置と手のひらの重心とを結ぶ複数の線分を設定する。この手形状認識方法は、隣り合う２つの線分がなす角度と、隣り合う２つの指の付け根間の距離とに基づいて、指領域がどの指であるかを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０２０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る手形状認識方法では、手領域から検出された指の数によっては、中指又は薬指を検出できない場合がある。中指及び薬指に対応する指領域を特定できない場合、手形状の認識精度が低下する。
【０００６】
また、特許文献１に係る手形状認識方法を用いて中指を特定するためには、ユーザが中指に指サックを付ける必要がある。この手形状認識方法は、中指に指サックを付けた手を撮影した画像を利用することにより、中指の付け根を特定することができる。そして、この手形状認識方法は、中指の付け根と、中指の付け根に隣接する指の付け根との距離に基づいて、隣接する指の付け根が薬指に対応するか否かを判断する。このように、特許文献１に係る画像認識方法を用いて指を認識する場合、ユーザに何らかの道具を装着させる必要があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ユーザに所定の道具を装着させることなく、高い精度で指を検出することができる画像認識装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、画像認識装置であって、人物の手領域が特定された手領域特定画像を入力し、前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定する中心特定部と、前記中心特定部により特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定し、特定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定する範囲設定部と、前記手領域における指先の位置を示す位置データを入力し、前記入力した位置データにより示される指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記位置データにより示される指先に対応する指の付け根を決定する指決定部と、を備える。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像認識装置であって、前記範囲設定部は、各々が前記中心特定部により特定された中心位置を通過し、かつ、前記手領域のエッジ上の２点を端点として有する複数の線分のうち、所定の条件を満たす基準線を特定する基準線特定部と、前記基準線に垂直な長辺と、前記基準線に平行な短辺とを有する長方形を前記手のひら又は手の甲の範囲として設定し、前記長方形において指先側に位置する短辺を分割し、分割された短辺の各々を前記複数の指の付け根に決定する分割部と、を含む。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の画像認識装置であって、前記基準線は、前記複数の線分のうち、最短の長さを有する線分である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の画像認識装置であって、前記長方形の長辺の長さは、前記基準線の長さに基づいて決定される。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像認識装置であって、前記指決定部は、前記指先と前記中心位置とを結ぶ線分を用いて、前記手領域内の第１探索点を決定する探索点決定部と、前記指先と前記第１探索点を結ぶ探索用の線分が前記複数の指の付け根のうちいずれか１つと交わる場合、前記探索用の線分と交わる指の付け根が、前記指先に対応すると判断する交差判断部と、含む。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の画像認識装置であって、前記探索点決定部は、前記第１探索点と前記中心位置とを結ぶ線分を用いて、前記手領域内の第２探索点を決定し、前記交差判断部は、前記第１探索点と前記第２探索点とを結ぶ線分が前記複数の指の付け根のうちいずれか１つと交わる場合、前記第１探索点と前記第２探索点とを結ぶ線分と交わる指の付け根が、前記指先に対応すると判断する。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の画像認識装置であって、前記探索点決定部は前記第１探索点と前記中心位置とを結ぶ線分と垂直であり、かつ、前記第１探索点から所定の距離に位置する垂直線において、前記手領域と重複する線分を特定し、前記重複する線分上の点を第２探索点に決定する。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像認識装置であって、前記指決定部は、前記中心位置を中心とした円であって前記手のひら又は手の甲よりも大きい円を描画し、前記円のうち前記手領域と重複する複数の円弧を特定する円弧特定部と、前記複数の指の付け根に含まれる一の指の付け根に最も近い円弧を前記複数の円弧の中から選択し、選択した円弧と前記位置データにより示される指先との距離に基づいて、前記一の指の付け根に対応する指先を特定する距離判断部と、を備える。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の画像認識装置であって、前記距離判断部は、前記位置データにより示される指先のうち、前記選択した円弧に最も近い指先が前記一の指の付け根に対応すると判断する。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項４に記載の画像認識装置であって、前記指決定部は、前記指先と前記中心位置とを結ぶ直線が前記長方形の長辺と交差する場合、前記指先を親指に決定する。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、人物の手領域が特定された手領域特定画像において、前記手領域内の指を検出する画像認識方法であって、前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定するステップと、特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定するステップと、設定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定するステップと、前記手領域における指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記指先に対応する指の付け根を決定するステップと、を備える。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、人物の手領域が特定された手領域特定画像において、前記手領域内の指を検出する画像認識方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記手領域内の画素の画素値に基づいて、前記手領域における手のひら又は手の甲の中心位置を特定するステップと、特定された中心位置に基づいて、前記手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定するステップと、設定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定するステップと、前記手領域における指先の位置と、前記中心特定部により特定された中心位置とに基づいて、前記複数の指の付け根のうち、前記指先に対応する指の付け根を決定するステップと、を実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像認識装置において、範囲設定部は、人物の手領域における手のひら又は手の甲の中心位置に基づいて、手領域における前記手のひら又は手の甲の範囲を設定し、設定した手のひら又は手の甲の範囲に基づいて、前記手領域における複数の指の付け根の位置を決定する。指決定部は、中心位置と手領域における指先の位置とに基づいて、複数の指の付け根の中から、指先に対応する指の付け根を決定する。
【００２１】
このように、指の付け根の位置が手のひら又は手の甲の範囲に基づいて決定されるため、特定の指の付け根が特定できない場合が発生することを防ぐことができる。従って、手領域が特定された画像において高い精度で指を検出することができる。また、ユーザに所定の道具を装着させなくても、手領域における指を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像認識装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示す範囲設定部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１に示す指決定部の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図１に示す画像認識装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す手領域特定部により生成される手領域特定画像から、右手に対応する手領域を含む矩形領域を切り出した図である。
【図６】図５に示す手領域において特定された指先を示す図である。
【図７】図１に示す中心特定部により実行される距離変換処理を説明する図である。
【図８】図５に示す手領域において特定された手のひらの中心位置を示す図である。
【図９】図５に示す手領域において決定された手のひらの範囲を示す図である。
【図１０】図５に示す手領域において決定された指の付け根の位置を示す図である。
【図１１】図４に示す指決定処理のフローチャートである。
【図１２】図６に示す指先に対応する指の付け根を特定する方法を説明する図である。
【図１３】図６に示す指先に対応する指の付け根を特定する方法を説明する別の図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る画像認識装置が備える指決定部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】図１４に示す指決定部により実行される指決定処理のフローチャートである。
【図１６】図１４に示す円弧特定部により手領域上に描画される円を示す図である。
【図１７】図１４に示す判断部が指先に対応する指の付け根を特定する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
｛画像認識装置１００の構成｝
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像認識装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図１に示す画像認識装置１００は、カメラ９により撮影された動画像５０を入力し、動画像５０を構成する各フレーム５１に含まれる手の形状を認識する。
【００２５】
具体的には、画像認識装置１００は、各フレーム５１に含まれる手の指先を検出し、検出した指先が親指、人差し指、中指、薬指及び小指のどれに対応するかを判断する。画像認識装置１００は、検出した手の形状を示す手形状データ５７をフレーム５１ごとに出力する。
【００２６】
以下の説明において、「手」とは、手首から指先にかけての人体の部位を指し、腕は含まない。
【００２７】
画像認識装置１００は、手領域特定部１１と、中心特定部１２と、手首特定部１３と、指先特定部１４と、範囲設定部１５と、指決定部１６と、結果データ生成部１７とを備える。
【００２８】
手領域特定部１１は、カメラから入力したフレーム５１から、人間の手の範囲を示す手領域が特定された手領域特定画像５２を生成する。手領域特定部１１は、フレーム５１において肌色を有する画素を抽出し、肌色を有する画素により形成される手領域を特定した手領域特定画像５２を生成する。
【００２９】
中心特定部１２は、手領域特定画像５２内の手領域に含まれる画素の画素値を用いて、手領域における手のひらの中心位置Ｐｃを特定する。
【００３０】
手首特定部１３は、手領域における手首の位置Ｐｗを特定する。手首特定部１３は、中心特定部１２により特定された中心位置Ｐｃを中心とした円を描画する。手首の位置Ｐｗは、描画された円において手領域と重複する複数の円弧に基づいて特定される。描画される円の半径は、中心位置Ｐｃから手領域のエッジまでの最短距離から計算される。
【００３１】
指先特定部１４は、手領域の形状に基づいて、手領域における１つ以上の指先を特定する。指先特定部１４は、特定した指先のそれぞれの位置を示す位置データ４１を生成し、生成した位置データ４１を指決定部１６に出力する。
【００３２】
範囲設定部１５は、中心特定部１２により特定された中心位置Ｐｃと、手首特定部１３により決定された手首の位置Ｐｗとに基づいて、手領域における手のひらの範囲ＲＥを設定する。範囲設定部１５の詳細な構成については後述する。
【００３３】
指決定部１６は、手領域における指先の位置を示す位置データ４１を指先特定部１４から入力する。指決定部１６は、位置データ４１に登録された指先が、５本の指（親指、人差し指、中指、薬指及び小指）のいずれに該当するかを判断する。指決定部１６は、手領域における親指の検出結果を示す結果データＦ１と、手領域における親指を除く４本の指の検出結果を示す結果データＦ２とを生成する。生成された結果データＦ１及びＦ２は、結果データ生成部１７に出力される。
【００３４】
結果データ生成部１７は、中心位置Ｐｃと、手首の位置Ｐｗと、手のひらの範囲ＲＥと、指先の位置を示す位置データ４１とを収集する。そして、結果データ生成部１７は、収集したこれらのデータと、結果データＦ１及びＦ２とを含む手形状データ５７を生成して出力する。
【００３５】
図２は、図１に示す範囲設定部１５の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、範囲設定部１５は、基準線決定部１５１と、分割部１５２とを備える。
【００３６】
基準線決定部１５１は、基準線Ｌｃを決定する。基準線Ｌｃは、手領域における手のひらの範囲ＲＥを設定するために用いられる。基準線決定部１５１は、中心位置Ｐｃを通過し、かつ、手領域のエッジ上の２点を端点として有する複数の線分のうち、最も短い線分を基準線Ｌｃとして決定する。
【００３７】
分割部１５２は、基準線Ｌｃに平行な短辺と、基準線Ｌｃに垂直な長辺とを有する長方形を手のひらの範囲ＲＥに設定する。手のひらの範囲ＲＥは、手首の位置Ｐｗを基準にして決定される。分割部１５２は、手のひらの範囲ＲＥを４つの領域に分割することにより、指の付け根Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４に決定する。指の付け根Ｄ１〜Ｄ４は、それぞれ，親指を除く４本の指のいずれかに対応する。
【００３８】
図３は、図１に示す指決定部１６の構成を示す機能ブロック図である。指決定部１６は、親指決定部１６１と、探索点決定部１６２と、交差判断部１６３とを備える。探索点決定部１６２及び交差判断部１６３は、位置データ４１に登録された指先が、親指を除く４本の指のいずれに該当するかを判断するために用いられる。
【００３９】
親指決定部１６１は、手のひらの中心位置Ｐｃと、指先の位置を示す位置データ４１と、手のひらの範囲ＲＥとを用いて、位置データ４１に登録された指先の中で親指に対応する指先を決定する。
【００４０】
探索点決定部１６２は、位置データ４１に登録された指先の中から、指先を１つ選択する。探索点決定部１６２は、中心位置Ｐｃと、選択した指先の位置とを用いて探索起点４２を決定し、中心位置Ｐｃと探索起点４２の位置とを用いて探索終点４３を決定する。探索起点４２及び探索終点４３は、選択した指先に対応する指の付け根を特定するために用いられる。
【００４１】
交差判断部１６３は、探索起点４２と探索終点４３とを結ぶ探索用の線分が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれか１つと交差する場合、探索用の線分と交差する指の付け根が選択した指先に対応すると判断する。
【００４２】
｛画像認識装置１００の動作｝
図４は、図１に示す画像認識装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図４を参照しながら、画像認識装置１００の動作について詳しく説明する。
【００４３】
画像認識装置１００は、カメラ９から１つのフレーム５１が入力された場合、図４に示す処理を開始する。
【００４４】
｛手領域特定（ステップＳ１）｝
手領域特定部１１は、フレーム５１において人物の手の範囲を示す手領域を特定する（ステップＳ１）。フレーム５１は、ＲＧＢ色空間を有するカラー画像である。手領域特定部１１は、フレーム５１の各画素の画素値に基づいて、各画素が肌色を有するか否かを判断する。手領域特定部１１は、肌色を有する画素により形成される領域のうち、予め定められたしきい値以上の面積を有する領域を肌色領域として特定する。
【００４５】
手のひらをカメラ９に向けたユーザをカメラ９が撮影した場合、手領域特定部１１は、フレーム５１において３つの肌色領域を特定する。手領域特定部１１は、３つの肌色領域を、ユーザの顔、右手、左手にそれぞれ対応づける。具体的には、手領域特定部１１は、特定した３つの肌色領域のうち、中央の肌色領域がユーザの顔に対応すると判断する。手領域特定部１１は、右に位置する肌色領域を左手領域に特定し、左に位置する肌色領域を右手領域に特定する。手領域特定部１１は、手領域内に位置する画素の画素値を１に設定し、手領域外に位置する画素の画素値を０に設定することにより、手領域特定画像５２を生成する。
【００４６】
図５は、フレーム５１から生成される手領域特定画像５２から、ユーザの右手に対応する手領域５２Ｒを含む矩形領域５２Ａを切り出した図である。以下のステップＳ２〜Ｓ８の説明では、画像認識装置１００が、図５に示す手領域５２Ｒ（右手領域）において、指先がどの指に対応するかを判断する場合を説明する。画像認識装置１００は、左手領域に対しても後述するステップＳ２〜Ｓ８の処理を実行することにより、左手領域における指先がどの指に対応するかを判断する。
【００４７】
｛指先特定(ステップＳ２)｝
指先特定部１４は、手領域特定部１１から手領域特定画像５２を入力する。指先特定部１４は、入力した手領域特定画像５２における手領域５２Ｒのエッジ上に位置する３つの画素を用いて、手領域５２Ｒにおける１つ以上の指先を特定する（ステップＳ２）。
【００４８】
図６は、図５に示す手領域５２Ｒにおいて特定された指先を示す図である。図６を参照しながら、指先を特定する処理（ステップＳ２）を説明する。指先特定部１４は、手領域５２Ｒのエッジ上に位置する３つの画素Ｐ１〜Ｐ３を選択する。画素Ｐ１から画素Ｐ２までの線分Ｌ１の長さ、画素Ｐ２から画素Ｐ３までの線分Ｌ２の長さは、例えば、１０画素分である。線分Ｌ１，Ｌ２の長さは、１０画素分でなくてもよく、線分Ｌ１及びＬ２が同じ長さでなくてもよい。線分Ｌ１及びＬ２の長さは、実際には、図６に示す長さよりも短い。しかし、指先を特定する処理を分かりやすく説明するために、図６では、線分Ｌ１及びＬ２の長さを実際よりも大きく表示している。
【００４９】
指先特定部１４は、線分Ｌ１と線分Ｌ２とがなす２つの角のうち、手領域５２Ｒの内側に位置する角Ａ１が鋭角か否かを判断する。指先特定部１４は、角Ａ１が鋭角である場合、画素Ｐ１〜Ｐ３により形成される三角形が指先であると判断する。図６において、画素Ｐ１〜Ｐ３によりなす角Ａ１が鈍角であるため、指先特定部１４は、画素Ｐ１〜Ｐ３により形成される三角形は指先でないと判断する。図６に示す三角形ＴＲ１〜ＴＲ５が、指先特定部１４により特定された指先である。この時点で、三角形ＴＲ１〜ＴＲ５が、５本の指のいずれに対応するかは特定されていない。
【００５０】
指先特定部１４は、特定した指先の位置を示す位置データ４１（三角形ＴＲ１〜ＴＲ５の座標データ）を生成する。生成された位置データ４１は、指決定部１６に出力される。
【００５１】
｛手のひらの中心の特定（ステップＳ３）｝
中心特定部１２は、手領域特定画像５２を手領域特定部１１から入力する。中心特定部１２は、手領域特定画像５２を用いて、手領域５２Ｒにおける手のひらの中心位置Ｐｃを特定する（ステップＳ３）。具体的には、中心特定部１２は、距離変換処理を実行して、手領域５２Ｒ内の各画素の画素値を、各画素から手領域５２Ｒのエッジまでの距離に置き換える。中心特定部１２は、距離変換された画素のうち、最大の画素値を有する画素の位置を中心位置Ｐｃとして特定する。
【００５２】
図７は、中心特定部１２により実行される距離変換処理を説明する図である。図７に示す手領域Ｅを例にして距離変換処理を説明する。図７において、破線は手領域Ｅを構成する画素の境界を示し、太線は手領域Ｅのエッジである。各画素中に示す数値は、距離変換処理後における、手領域Ｅを構成する各画素の画素値である。
【００５３】
中心特定部１２は、手領域Ｅ内の各画素の画素値を、各画素の現在位置から手領域Ｅの外の領域までの最短距離に変換する。最短距離は、画素単位で計算される。
【００５４】
例えば、画素Ｐ４は、左方向又は上方向へ１画素分移動することにより、手領域Ｅの外へ移動することができる。この場合、画素Ｐ４の画素値は、距離変換により「１」に変換される。画素Ｐ５は、左方向へ１画素分移動し、さらに上方向へ１画素分移動することにより、手領域Ｅの外へ移動することができる。この場合、移動回数が２回であるため、画素Ｐ５の画素値は、「２」に変換される。このようにして、手領域Ｅ内の各画素の画素値が、距離変換により得られる値に変更される。
【００５５】
この結果、図７に示すように、手領域Ｅを構成する画素の画素値の中で、画素Ｐ６の画素値が最大である。中心特定部１２は、画素Ｐ６の位置が手領域Ｅにおける手のひらの中心位置Ｐｃであると判断する。
【００５６】
図８は、図５に示す手領域５２Ｒにおいて特定された手のひらの中心位置Ｐｃを示す図である。中心特定部１２は、距離変換された手領域５２Ｒ内の全画素のうち最大の画素値を有する画素の位置を、手領域５２Ｒにおける手のひらの中心位置Ｐｃとして特定する。つまり、中心特定部１２は、手領域５２Ｒのエッジから最も遠い画素の位置を、手のひらの中心位置Ｐｃとして特定する。一般的に、手のひらをカメラ９に向けた場合、図５に示す手領域５２Ｒのように、手のひらの横幅は指の横幅より大きい。距離変換後の手領域内の各画素において、指部分に位置する画素が、最大値を有する可能性は小さい。中心特定部１２は、距離変換処理を用いることにより、ユーザの指の形状の影響を受けることなく、手のひらの中心位置Ｐｃを精度よく特定することができる。
【００５７】
中心特定部１２は、中心位置Ｐｃにおける画素の画素値（距離変換後の画素値）を、中心位置Ｐｃから手領域５２Ｒのエッジまでの最短距離Ｌｓとして取得する。最短距離Ｌｓは、手のひらの範囲を設定する処理（ステップＳ５）で用いられる。
【００５８】
距離変換された手領域５２Ｒにおいて、複数の画素が最大の画素値を有する場合、中心特定部１２は、これら複数の画素の重心を計算する。計算された重心の位置が、手のひらの中心位置Ｐｃとして特定される。この場合、中心特定部１２は、重心の位置から手領域５２Ｒのエッジまでの距離を最短距離Ｌｓとして取得する。
【００５９】
｛手首の位置の特定（ステップＳ４）｝
手首特定部１３は、手領域特定部１１から手領域特定画像５２を入力し、中心特定部１２から手のひらの中心位置Ｐｃ及び最短距離Ｌｓを入力する。手首特定部１３は、中心位置Ｐｃ及び最短距離Ｌｓに基づいて、手領域５２Ｒにおける手首の位置Ｐｗを特定する（ステップＳ４）。
【００６０】
以下、図８を参照しながら、手領域５２Ｒにおける手首の位置を特定する処理（ステップＳ４）を説明する。手首特定部１３は、中心位置Ｐｃを中心とした円Ｃ１を手領域特定画像５２上に描画するために、円Ｃ１の半径Ｒ１を決定する。半径Ｒ１は、最短距離Ｌｓに１以上の所定の係数ｋ１を乗じることにより算出される。このとき、半径Ｒ１が、中心位置Ｐｃから、中心位置Ｐｃから最も遠い位置にある指先までの距離よりも短くなるように、係数ｋ１が設定される。
【００６１】
手首特定部１３は、中心位置Ｐｃを中心とし、半径Ｒ１を有する円Ｃ１を手領域特定画像５２上に描画する。手首特定部１３は、円Ｃ１のうち、手領域５２Ｒと重複する円弧ＡＲ１〜ＡＲ６を検出する。円弧ＡＲ１〜ＡＲ６のうち、最も長い円弧ＡＲ６の位置が、手領域５２Ｒにおける手首の位置Ｐｗとして特定される。手首特定部１３は、特定した手首の位置Ｐｗを範囲設定部１５に出力する。
【００６２】
｛手のひらの範囲の設定（ステップＳ５）｝
図９は、範囲設定部１５により手領域５２Ｒ上に設定された手のひらの範囲ＲＥを示す図である。範囲設定部１５は、手領域特定部１１から手領域特定画像５２を、中心特定部１２から中心位置Ｐｃを、手首特定部１３から手首の位置Ｐｗをそれぞれ入力する。範囲設定部１５は、中心位置Ｐｃ及び手首の位置Ｐｗに基づいて、手領域５２Ｒにおける手のひらの範囲ＲＥを設定する。
【００６３】
範囲設定部１５において、基準線決定部１５１が、手のひらの範囲ＲＥを設定するための基準線Ｌｃを決定する。基準線決定部１５１は、中心位置Ｐｃを通過し、かつ、手領域５２Ｒのエッジ上の２点を端点に有する線分のうち、最も短い線分を基準線Ｌｃとして決定する。基準線決定部１５１は、決定した基準線Ｌｃを分割部１５２に出力する。決定した基準線Ｌｃの長さが、手領域５２Ｒにおける手のひらの幅に相当する。
【００６４】
分割部１５２は、基準線Ｌｃに基づいて、手領域５２Ｒにおける手のひらの範囲ＲＥを決定する。手のひら範囲ＲＥの形状は、長方形である。最初に、分割部１５２は、基準線Ｌｃが手首の位置Ｐｗに近づくように、基準線Ｌｃを、基準線Ｌｃに垂直な直線の方向に平行移動させる。基準線Ｌｃは、基準線Ｌｃが手首の位置Ｐｗと交わるまで（手首の位置Ｐｗの端点Ｅ１まで）移動する。手首の位置Ｐｗに接した基準線Ｌｃを、手のひらの範囲ＲＥにおける手首側の短辺Ｓａ１に設定する。
【００６５】
分割部１５２は、基準線Ｌｃの長さに所定の係数を乗じた値を、手のひらの範囲ＲＥを形成する長辺の長さに決定する。一般的に、人間の手のひらにおいて、高さと幅との比は、一定の範囲内にあると考えられる。従って、手のひらの高さと幅との一般的な比率に基づいて基準線Ｌｃに乗じる値を決定することにより、長辺の長さを適切に決定することができる。手のひらの高さとは、基準線Ｌｃに垂直な方向における手のひらのサイズのことである。
【００６６】
この結果、長辺Ｓａ２及びＳａ３の位置及び長さが決定される。分割部１５２は、決定した長辺Ｓａ２及びＳａ３の位置に基づいて、短辺Ｓａ１に対向する短辺Ｓａ４を決定する。短辺Ｓａ１、Ｓａ４及び長辺Ｓａ２、Ｓａ３により特定される長方形が、手領域５２Ｒにおける手のひらの範囲ＲＥとして決定される。
【００６７】
なお、分割部１５２は、他の方法を用いて手のひらの範囲ＲＥを設定してもよい。例えば、短辺Ｓａ１を設定した後に、以下の方法により短辺Ｓａ４を決定してもよい。分割部１５２は、基準線Ｌｃを、基準線Ｌｃに対して垂直な直線に沿って、手首の位置Ｐｗと反対方向に移動させる。分割部１５２は、移動中の基準線Ｌｃに対する、手領域５２Ｒと重複する部分の比率が所定のしきい値を下回った位置を、短辺Ｓａ４の位置に決定する。短辺Ｓａ１及びＳａ４の位置が決定されるため、手のひらの範囲ＲＥを設定することができる。
【００６８】
また、分割部１５２は、手のひらの範囲ＲＥを設定する際に、手首の位置Ｐｗを用いなくてもよい。例えば、分割部１５２は、基準線Ｌｃの長さに基づいて長辺Ｓａ２及びＳａ３の長さを決定し、基準線Ｌｃが手のひらの範囲ＲＥを２等分するように長辺Ｓａ２及びＳａ３の位置を決定する。この結果、短辺Ｓａ１及びＳａ４の位置が、手首の位置Ｐｗを用いることなく決定される。
【００６９】
ステップＳ５において、説明の都合上、基準線Ｌｃに平行な辺が、手のひらの範囲ＲＥの短辺であるとして説明した。しかし、基準線Ｌｃに平行な辺が、手のひらの範囲ＲＥの長辺であってもよい。
【００７０】
｛親指の位置の決定（ステップＳ６）｝
指決定部１６は、５本の指のうち、親指に対応する指先を先行して決定する。この理由は、後述するステップＳ７において、分割部１５２が親指を除く４つの指の付け根を決定する際に、４つの指の付け根のそれぞれがどの指に対応するかを、親指の位置に基づいて決定するためである。
【００７１】
図３に示すように、指決定部１６において、親指決定部１６１は、中心特定部１２から手のひらの中心位置Ｐｃを、指先特定部１４から指先の位置を示す位置データ４１を、分割部１５２から手のひらの範囲ＲＥをそれぞれ入力する。
【００７２】
図９に示すように、親指決定部１６１は、中心位置Ｐｃと指先を示す三角形ＴＲ１〜ＴＲ５の各々とを結ぶ線分ＬＴ１〜ＬＴ５を描画する。線分ＬＴ１〜ＬＴ５における指先側の端点は、三角形ＴＲ１〜ＴＲ５において中心位置Ｐｃから最も遠い頂点である。
【００７３】
親指決定部１６１は、線分ＬＴ１〜ＬＴ５のうち、手のひらの範囲ＲＥの長辺Ｓａ２及びＳａ３のいずれかと交差する線分が存在するか否かを判断する。線分ＬＴ１〜ＬＴ４は、手のひらの範囲ＲＥを形成する長辺Ｓａ２及びＳａ３（基準線Ｌｃに垂直な辺）と交差しない。一方、線分ＬＴ５は、長辺Ｓａ３と交差する。従って、親指決定部１６１は、線分ＬＴ５の端部に位置する三角形ＴＲ５が親指の指先であると判断する。親指決定部１６１は、三角形ＴＲ５が親指の指先に対応することを示す結果データＦ１を生成して、範囲設定部１５及び結果データ生成部１７に出力する。
【００７４】
｛指の付け根の位置の決定（ステップＳ７）｝
図１０は、分割部１５２により決定された手領域５２Ｒにおける指の付け根の位置を示す図である。分割部１５２は、基準線Ｌｃと、ステップＳ５において設定した手のひらの範囲ＲＥと、ステップＳ６におい決定された親指の指先（三角形ＴＲ５）の位置とに基づいて、親指を除く４つの指の付け根を決定する。以下、具体的に説明する。
【００７５】
図１０に示すように、分割部１５２は、基準線Ｌｃに垂直な３つの線分Ｓｄ１〜Ｓｄ３を用いて、手のひらの範囲ＲＥを分割領域ＲＥ１〜ＲＥ４に４等分する。線分Ｓｄ１〜Ｓｄ３は、手のひらの範囲ＲＥの長辺Ｓａ２及びＳａ３と同じ長さを有し、線分Ｓｄ１〜Ｓｄ３の端点は、短辺Ｓａ１及びＳａ４上に位置する。
【００７６】
親指を除く４本の指のそれぞれの幅は、ほぼ同じであると考えることができる。この考えに基づいて、分割部１５２は、短辺Ｓａ４において、分割領域ＲＥ１〜ＲＥ４のそれぞれの短辺に相当する部分を、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４に決定する。
【００７７】
分割部１５２は、親指の指先（三角形ＴＲ５）の位置に基づいて、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４に対応する指を割り当てる。すなわち、指の付け根Ｄ４は、親指の指先に最も近いため、人差し指に対応付けられる。指の付け根Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１の順に親指の指先から遠ざかるため、指の付け根Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１は、それぞれ、中指、薬指、及び小指に対応付けられる。分割部１５２は、対応する指が特定された指の付け根Ｄ１〜Ｄ４を、指決定部１６に出力する。
【００７８】
このように、分割部１５２は、４本の指の指先が検出されているか否かに関係なく、４本の指のそれぞれの付け根の位置を決定する。後述するように、４本の指の付け根に対応する指先が特定されるため、画像認識装置１００は、特定の指（中指など）を検出することができない場合が生じることを防ぐことができる。
【００７９】
なお、分割部１５２は、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４を分割する際に、手のひらの範囲ＲＥではなく、短辺Ｓａ４を４等分してもよい。つまり、分割部１５２は、手のひらの範囲ＲＥを形成する２つの短辺のうち、手首の位置Ｐｗから遠い方の短辺を４等分してもよい。また、分割部１５２は、手のひらの範囲ＲＥを４つに区分すればよく、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４の各々の長さが一致していなくてもよい。
【００８０】
｛指決定処理（ステップＳ８）｝
指決定部１６は、ステップＳ２において検出された指先が、親指を除くどの指に対応するかを特定する。図１１は、図４に示す指決定処理（ステップＳ８）のフローチャートである。
【００８１】
探索点決定部１６２が、ステップＳ８１〜Ｓ８３の処理により、対応する指を特定する指先を選択し、選択した指先に対応する指の付け根を探索するための探索起点４２及び探索終点４３を決定する。交差判断部１６３が、探索起点４２と探索終点４３とを結ぶ線分と交差する指の付け根Ｄ１〜Ｄ４が存在するか否かに基づいて、選択した指先に対応する指の付け根を特定する。以下、具体的に説明する。
【００８２】
図１２は、探索点決定部１６２が、指先を選択した後に、探索起点４２及び探索終点４３を最初に決定する方法を説明する図である。図１２において、手領域５２Ｒのうち、三角形ＴＲ１及び分割領域ＲＥ１の近傍の領域のみを拡大して表示し、手領域５２Ｒのその他の部分の表示を省略している。
【００８３】
探索点決定部１６２は、ステップＳ６において指先（三角形ＴＲ１〜ＴＲ４）のうち、未選択の指先として三角形ＴＲ１を選択する（ステップＳ８１）。探索点決定部１６２は、探索終点４３がまだ設定されていないため、三角形ＴＲ１の頂点Ｐ１１（三角形ＴＲ１において、中心位置Ｐｃから最も遠い頂点）を探索起点４２に決定する（ステップＳ８３）。
【００８４】
探索点決定部１６２は、探索起点４２と中心位置Ｐｃとに基づいて、探索終点４３を設定する（ステップＳ８２）。
【００８５】
具体的には、探索点決定部１６２は、探索起点４２（頂点Ｐ１１）と、中心位置Ｐｃとを結ぶ線分ＬＫ１に垂直であり、かつ、探索起点４２から所定の距離にある直線ＬＭ１を特定する。ここで、所定の距離とは、例えば、２０画素分の長さである。図１２において、探索終点４３を決定する方法をわかりやすく示すために、探索起点４２（頂点Ｐ１１）と直線ＬＭとの間の距離を、所定の距離よりも大きく示している。
【００８６】
探索点決定部１６２は、直線ＬＭ１のうち手領域５２Ｒと重複する部分（線分ＬＮ１）を特定し、線分ＬＮ１の中点に位置する画素Ｐ１２を探索終点４３に決定する。探索点決定部１６２は、探索起点４２及び探索終点４３を交差判断部１６３に出力する。直線ＬＭ１のうち手領域５２Ｒと重複する部分が複数存在する場合には、探索点決定部１６２は、探索起点４２に最も近い重複部分を用いて、探索終点４３を決定すればよい。
【００８７】
交差判断部１６３は、探索起点４２及び探索終点４３を探索点決定部１６２から入力する。交差判断部１６３は、探索起点４２と探索終点４３とを結ぶ探索用の線分（探索線ＬＰ１）が、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれかと交差しているか否かを判断する（ステップＳ８４）。
【００８８】
交差判断部１６３は、探索線ＬＰ１が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれとも交差していないと判断する（ステップＳ８４においてＮｏ）。このため、探索点決定部１６２は、直前に設定された探索終点４３（画素Ｐ１２）を新たな探索起点４２に設定する（ステップＳ８２）。
【００８９】
以下、交差判断部１６３が、探索線が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれか１つと交差していると判断するまで（ステップＳ８４においてＹｅｓ）、ステップＳ８２〜Ｓ８４が繰り返される。
【００９０】
図１３は、指先（三角形ＴＲ１）に対応する指の付け根Ｄ１が特定されるまでの探索線の変化を示す図である。図１２と同様に、図１３において、手領域５２Ｒのうち、三角形ＴＲ１及び分割領域ＲＥ１の近傍の手領域５２Ｒのみが拡大して表示されている。
【００９１】
探索点決定部１６２は、画素Ｐ１２（探索起点４２）と中心位置Ｐｃとを結ぶ線分ＬＫ２に垂直であり、かつ、画素Ｐ１２から所定の距離にある直線ＬＭ２を特定する。探索点決定部１６２は、直線ＬＭ２のうち手領域５２Ｒに重複する部分（線分ＬＮ２）の中点（画素Ｐ１３）を、探索終点４３に設定する（ステップＳ８３）。交差判断部１６３は、探索線ＬＰ２が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれか１つと交差するか否かを判断する（ステップＳ８４）。探索線ＬＰ２は、画素Ｐ１２と画素Ｐ１３とを結ぶ線分である。探索線ＬＰ２が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれとも交差しないため（ステップＳ８４においてＮｏ）、探索点決定部１６２は、直前に設定された探索終点４３（画素Ｐ１３）を新たな探索起点４２に設定する（ステップＳ８２）。
【００９２】
探索点決定部１６２は、画素Ｐ１３（探索起点４２）と中心位置Ｐｃとを結ぶ線分ＬＫ３に垂直であり、かつ、画素Ｐ１３から所定の距離にある直線ＬＭ３を特定する。探索点決定部１６２は、直線ＬＭ３のうち手領域５２Ｒに重複する部分（線分ＬＮ３）を特定し、線分ＬＮ３の中点（画素Ｐ１４）を、探索終点４３に設定する（ステップＳ８３）。交差判断部１６３は、探索線ＬＰ３が指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のいずれか１つと交差するか否かを判断する（ステップＳ８４）。探索線ＬＰ３は、画素Ｐ１３と画素Ｐ１４とを結ぶ線分である。探索線ＬＰ３が指の付け根Ｄ１と交差する（ステップＳ８４においてＹｅｓ）。指の付け根Ｄ１は、小指に対応するため、交差判断部１６３は、ステップＳ８１で選択した指先（三角形ＴＲ１）は、小指に対応すると判断する（ステップＳ８５）。
【００９３】
以下、指決定部１６は、全ての指先を選択するまで（ステップＳ８６においてＹｅｓ）、ステップＳ８１〜Ｓ８６の処理を繰り返す。これにより、ステップＳ２において特定された指先（三角形ＴＲ１〜ＴＲ４）がどの指に対応するかが特定される。具体的には、三角形ＴＲ２、ＴＲ３及びＴＲ４は、薬指、中指、及び人差し指にそれぞれ特定される。交差判断部１６３は、各指先がどの指に対応するかを示す結果データＦ２を生成して、結果データ生成部１７に出力する。
【００９４】
結果データ生成部１７は、親指に対応する指先を示す結果データＦ１と、親指を除く指に対応する指先を示す結果データＦ２とを入力する。結果データ生成部１７は、指先（三角形ＴＲ１〜ＴＲ５）がどの指に対応するかを示す手形状データ５７を生成して、図示しない後処理部に出力する。手形状データ５７は、さらに、指先の位置、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４、手首の位置Ｐｗ、手のひらの範囲ＲＥ、及び、手のひらの中心位置Ｐｃを示すデータを含む。後処理部は、手形状データ５７を用いて、ユーザの右手の形状を特定する。
【００９５】
以上説明したように、画像認識装置１００は、手のひらの範囲ＲＥを４つに分割して親指以外の４本の指の付け根を決定し、これらの指の付け根に対応する指先を特定する。従って、画像認識装置１００は、特定の指が検出できない場合が発生することを防ぐことができ、手領域５２Ｒにおいて高い精度で指を検出することができる。また、画像認識装置１００は、ユーザに所定の道具を装着させずに、指を特定することが可能である。
【００９６】
［第２の実施の形態］
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る画像認識装置が備える指決定部１６の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る画像認識装置は、図１に示す画像認識装置１００が備える指決定部１６に代えて、図１４に示す指決定部２６を備える。指決定部２６は、指決定部１６が用いる方法と異なる方法を用いて、指先が親指を除く４本の指のいずれに該当するかを判断する。
【００９７】
以下、画像認識装置１００と異なる点を中心に本実施の形態に係る画像認識装置について説明する。
【００９８】
図１４に示すように、指決定部２６は、親指決定部１６１と、円弧特定部２６２と、距離判断部２６３とを備える。親指決定部１６１は、上記第１の実施の形態で既に説明しているため、その説明を省略する。
【００９９】
円弧特定部２６２は、中心位置Ｐｃを中心にした円を手領域特定画像５２上に描画し、描画された円のうち、手領域５２Ｒに重複する複数の円弧を特定する。円弧特定部２６２により描画される円は、手首の位置Ｐｗの特定に用いられる円Ｃ１よりも大きく、手のひらの範囲ＲＥを包含する。
【０１００】
距離判断部２６３は、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４に対応する指先を特定する。具体的には、距離判断部２６３は、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４の中から指の付け根を１つ選択し、選択した指の付け根に最も近い円弧を特定する。距離判断部２６３は、特定した円弧に最も近い指先が選択した指の付け根に対応すると判断する。
【０１０１】
以下、指決定部２６における円弧特定部２６２及び距離判断部２６３の動作を説明する。図１５は、指決定部２６により実行される指決定処理（ステップＳ９）のフローチャートである。図１６は、円弧特定部２６２により手領域特定画像５２上に描画される円Ｃ２を示す図である。図１７は、距離判断部２６３が指の付け根に対応する指先を特定する方法を説明する図である。
【０１０２】
指決定部２６は、図４及び図１１に示す指決定処理（ステップＳ８）に代えて、図１５に示す指決定処理（ステップＳ９）を実行する。ステップＳ９１〜Ｓ９３の処理は、円弧特定部２６２により実行される。ステップＳ９４〜Ｓ９７の処理は、距離判断部２６３により実行される。
【０１０３】
円弧特定部２６２が、中心特定部１２から手のひらの中心位置Ｐｃと最短距離Ｌｓとを取得し、手首特定部１３から手首の位置Ｐｗを取得する。図１６に示すように、円弧特定部２６２は、取得した中心位置Ｐｃと最短距離Ｌｓとを用いて、手領域５２Ｒにおける手のひらの中心位置Ｐｃを中心とし、かつ、手のひらの範囲ＲＥを包含する円Ｃ２を描画する（ステップＳ９１）。
【０１０４】
円弧特定部２６２は、円Ｃ２を描画するにあたり、最短距離Ｌｓに係数ｋ２を乗じることにより、円Ｃ２の半径Ｒ２を算出する。係数ｋ２の値は、円Ｃ１（図８参照）の半径Ｒ１を算出するために用いられた係数ｋ１の値よりも大きい。図８に示すように、円弧ＡＲ６を含む円Ｃ１は、手のひらの範囲ＲＥと交差する。円Ｃ２が手のひらの範囲ＲＥを包含するように、円弧特定部２６２は、中心位置Ｐｃと、中心位置Ｐｃから最も遠い手のひらの範囲ＲＥとの頂点との間の距離以上の値を、半径Ｒ２として設定する。この結果、半径Ｒ２は、半径Ｒ１よりも大きい値に設定される。また、半径Ｒ２は、中心位置Ｐｃと、中心位置Ｐｃから最も遠い指先との間の距離よりも短い値に設定される。円Ｃ２が指先特定部１４により特定された指先を包含する場合、円弧特定部２６２が、円Ｃ２において指領域と重複する円弧を特定することができないためである。
【０１０５】
円弧特定部２６２は、円Ｃ２において手領域５２Ｒと重複する円弧ＢＲ１〜ＢＲ６を特定する（ステップＳ９２）。円弧特定部２６２は、円Ｃ２上の任意の画素を選択し、選択した画素が手領域５２Ｒに含まれているか否かを判断する。円弧特定部２６２は、選択した画素を基準にして、反時計回り方向に位置する画素を順次選択し、選択した画素が手領域５２Ｒに含まれているか否かを判断する。画素の選択は、以下のようにして行えばよい。すなわち、円弧特定部２６２は、中心位置Ｐｃと直前に選択された画素とを結ぶ直線を、中心位置Ｐｃを中心にして１°反時計回りに回転させ、円Ｃ１と回転後の直線との交点に位置する画素を選択する。このようにして、円Ｃ２上の画素が手領域５２Ｒと重複するか否かを判断することにより、円弧ＢＲ１〜ＢＲ６を特定する。
【０１０６】
円弧特定部２６２は、手首の位置Ｐｗと、親指の位置を示す結果データＦ１とに基づいて、手首の位置Ｐｗに最も近い円弧ＢＲ６と、親指の指先（三角形ＴＲ５）に最も近い円弧ＢＲ６とを除外する（ステップＳ９３）。
【０１０７】
円弧ＢＲ５は、三角形ＴＲ５に最も近いことから、手領域５２Ｒにおいて親指の部分と重複していると考えられる。円弧ＢＲ６は、手首の位置Ｐｗに最も近いため、手領域５２Ｒにおいて手首の部分と重複していると考えられる。このように、円弧ＢＲ５及びＢＲ６は、親指を除く４本の指に対応しないため、指決定処理（ステップＳ９）では使用されない。円弧特定部２６２は、親指を除く４本の指のいずれかに対応する円弧ＢＲ１〜ＢＲ４を距離判断部２６３に出力する。
【０１０８】
次に、距離判断部２６３が、円弧ＢＲ１〜ＢＲ４を用いて、指先（三角形ＴＲ１〜ＴＲ４）に対応する指の付け根を特定する（ステップＳ９４〜Ｓ９７）。
【０１０９】
距離判断部２６３は、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４のうち、指の付け根Ｄ１を選択する（ステップＳ９４）。距離判断部２６３は、円弧ＢＲ１〜ＢＲ４の中で、選択した指の付け根Ｄ１に最も近い円弧を特定する（ステップＳ９５）。具体的には、距離判断部２６３は、指の付け根Ｄ１の中点Ｄ１＿Ｍと、円弧ＢＲ１〜ＢＲ４の各々の中点ＢＲ１＿Ｍ〜ＢＲ４＿Ｍとを基準にして、指の付け根Ｄ１と円弧ＢＲ１〜ＢＲ４の各々との距離を算出する。この結果、円弧ＢＲ１が、選択した指の付け根Ｄ１に最も近い円弧として特定される。
【０１１０】
距離判断部２６３は、中点ＢＲ１＿Ｍと、三角形ＴＲ１〜ＴＲ４において中心位置Ｐｃから最も遠い頂点Ｐ１１〜Ｐ４１との間の各々の距離を計算する。計算した距離を比較することにより、距離判断部２６３は、複数の指先（三角形ＴＲ１〜ＴＲ４）のうち、円弧ＢＲ１の中点ＢＲ１＿Ｍに最も近い指先（三角形ＴＲ１）が、指の付け根Ｄ１に対応すると判断する（ステップＳ９６）。
【０１１１】
円弧ＢＲ１は、選択した指の付け根Ｄ１から延びる指の中間領域（第１関節又は第２関節付近の領域）に相当する。円弧ＢＲ１に最も近い指先は、指の付け根Ｄ１から円弧ＢＲ１を経由して延びる指の先端である可能性が高い。距離判断部２６３は、この考えに基づいて、円弧ＢＲ１〜ＢＲ６のうち指の付け根Ｄ１に対応する円弧ＢＲ１を選択し、選択した円弧ＢＲ１に最も近い指先（三角形ＴＲ１）を特定する。
【０１１２】
次に、距離判断部２６３は、全ての指の付け根を選択したか否かを判断する（ステップＳ９７）。距離判断部２６３は、未選択の指の付け根がある場合（ステップＳ９７においてＮｏ）、ステップＳ９４に戻り、新たな指先を選択する。
【０１１３】
全ての指先を選択するまで（ステップＳ９７においてＹｅｓ）、ステップＳ９４〜Ｓ９７が繰り返されることにより、指の付け根Ｄ１〜Ｄ４に対応する指先が特定される。この結果、指の付け根Ｄ２は、三角形ＴＲ２に対応し、指の付け根Ｄ３は、三角形ＴＲ３に対応し、指の付け根Ｄ４は、三角形ＴＲ４に対応すると判断される。
【０１１４】
以上説明したように、指決定部２６は、円弧ＢＲ１を用いて指の付け根Ｄ１に対応する指先を特定する。この場合であっても、特定の指を検出できない場合が生じることを防ぐことができるとともに、特定の道具を用いることなく、手領域５２Ｒにおける指をの位置を特定することができる。
【０１１５】
なお、上記実施の形態において、手領域特定部１１が、カラー画像であるフレーム５１から肌色領域を抽出することにより、手領域を特定する例を説明したが、これに限られない。例えば、手領域特定部１１は、被写体までの距離を計測することにより得られるデプス画像（距離画像）を用いて、手領域を特定してもよい。この場合、手領域特定部１１は、予め定められた距離の範囲に対応する画素値を有する画素の領域を、手領域として特定すればよい。
【０１１６】
上記実施の形態において、ユーザがカメラ９に向けて両手の手のひらを向ける例を説明したが、これに限られない。ユーザは、両手の少なくとも一方の手の甲をカメラ９に向けたとしても、本発明に係る画像認識装置は、上記と同様の処理により、指先特定部１４により特定された指先に対応する指を検出することができる。
【０１１７】
上記実施の形態において、画像認識装置が、手領域特定部１１を備える例を説明したが、これに限られない。画像認識装置は、手領域特定部１１を備えていなくてもよい。この場合、画像認識装置は、フレーム５１に代えて、手領域が特定された手領域特定画像５２を入力すればよい。
【０１１８】
上記実施の形態において、画像認識装置が、手首特定部１３及び指先特定部１４を備える例を説明したが、これに限られない。画像認識装置は、手領域５２Ｒにおける手首の位置Ｐｗと、手領域５２Ｒにおける指先の位置を示す位置データ４１を、外部の装置から入力してもよい。
【０１１９】
上記実施の形態において、中心特定部１２が、距離変換処理を実行することにより手のひらの中心位置Ｐｃを特定する例を説明したが、これに限られない。中心特定部１２は、距離変換処理を用いずに、手のひらの中心位置Ｐｃを決定してもよい。
【０１２０】
例えば、中心特定部１２は、手領域５２Ｒの重心を、手のひらの中心位置Ｐｃとして決定してもよい。中心特定部１２は、手領域５２Ｒに含まれる全画素のＸ座標の平均値と、Ｙ座標の平均値とを計算し、計算したＸ座標の平均値とＹ座標の平均値とで特定される座標の位置が手のひらの中心位置Ｐｃであると判断する。
【０１２１】
あるいは、中心特定部１２は、４辺の全てが手領域５２Ｒに内接する矩形（矩形手領域）を特定し、特定した矩形手領域の中心（２本の対角線の交点）を手のひらの中心位置Ｐｃとして特定してもよい。
【０１２２】
あるいは、中心特定部１２は、特定した矩形手領域を所定の比率（例えば、１／３）で縮小した矩形（探索用矩形）を、矩形手領域内でスキャンさせてもよい。この場合、中心特定部１２は、手領域５２Ｒと重複する面積が最も大きい探索用矩形の中心を手のひらの中心位置Ｐｃとして特定する。中心特定部１２は、特定した矩形手領域よりも小さい円（探索用円）を矩形手領域内でスキャンさせることにより、手のひらの中心位置Ｐｃを特定してもよい。
【０１２３】
上記実施の形態の画像認識装置の一部または全部は、集積回路（例えば、ＬＳＩ、システムＬＳＩ等）として実現されるものであってもよい。
【０１２４】
上記実施の形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。
【０１２５】
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。なお、上記実施形態に係る画像認識装置をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。上記実施形態においては、説明便宜のため、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。
【０１２６】
また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
【０１２７】
前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。
【０１２８】
上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  画像認識装置
１１  手領域特定部
１２  中心特定部
１３  手首特定部
１４  指先特定部
１５  範囲設定部
１６，２６  指決定部
１７  結果データ生成部
１５１  基準線決定部
１５２  分割部
１６１  親指決定部
１６２  探索点決定部
１６３  交差判断部
２６２  円弧特定部
２６３  距離判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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