(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンで複数の点に光線を照射する光線照射手段と、
前記光線照射手段によって光線が照射された領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の大きさを推定し、推定した大きさに基づいて前記光線照射手段による光線の照射のパターンを制御するパターン制御手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の形状を認識する形状認識手段と、
を備え、
前記パターン制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像における対象物に相当する領域の数を推定し、推定した領域の数にも基づいて前記照射のパターンを制御する形状認識装置。
【請求項２】
前記パターン制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像における複数の領域毎に対象物の大きさを推定し、当該領域に応じた光線の照射領域毎に前記照射のパターンを制御する請求項１に記載の形状認識装置。
【請求項３】
前記パターン制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の凹凸を推定し、推定した凹凸にも基づいて前記照射のパターンを制御する請求項１又は２に記載の形状認識装置。
【請求項４】
前記パターン制御手段は、前記照射のパターンにおける前記点の粒度を制御する請求項１〜３の何れか一項に記載の形状認識装置。
【請求項５】
前記パターン制御手段は、前記照射のパターンの時間変化を制御する請求項１〜４の何れか一項に記載の形状認識装置。
【請求項６】
形状認識装置の動作方法である形状認識方法であって、
所定のパターンで複数の点に光線を照射する光線照射ステップと、
前記光線照射ステップにおいて光線が照射された領域を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて撮像された画像に基づいて対象物の大きさを推定し、推定した大きさに基づいて前記光線照射ステップにおける光線の照射のパターンを制御するパターン制御ステップと、
前記撮像ステップにおいて撮像された画像に基づいて対象物の形状を認識する形状認識ステップと、
を含み、
前記パターン制御ステップにおいて、前記撮像ステップにおいて撮像された画像における対象物に相当する領域の数を推定し、推定した領域の数にも基づいて前記照射のパターンを制御する形状認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の形状を認識する形状認識装置及び形状認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空間にランダムドットパターンを投影して撮像を行い、そのドットパターンの崩れ（ズレ）から、空間の距離を推定し、オブジェクトを認識する技術が商用化されている。例えば、特許文献１に示された技術では、マイクロレンズアレイを利用してランダムドットパターンを投影している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１１８１２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ゲーム機やテレビ等の据え置き機器だけでなく、スマートフォンあるいはウェアラブル機器向けのアプリ（アプリケーション）等で、非接触で機器を操作するジェスチャー認識機能の搭載が拡大している。現状のスマートフォン向けアプリでは、既存のスマートフォン搭載のカメラだけで指の動きを認識している。しかしながら、指の細かい動きの認識ができなかったり、光の加減で正確に認識できなかったりする問題があった。そのため、赤外線を投射し、赤外線カメラでそのオブジェクトを認識する技術が商用化され、モバイル向けの適用が検討されている。
【０００５】
上述したランダムドットパターンを用いて商用化された技術の一つでは、３万個のドットから構成される赤外線ランダムドットパターンを投影している。しかしながら、ランダムドットパターンを投影した空間を撮像した画像は６４０×４８０（約３０万）画素であるため、ドットはその１／１０という低解像度となる。そのため、例えば、手の指がカメラと垂直になっている場合等には、適切に認識ができないという問題点がある。ランダムドットパターンを細かくすることで、認識の精度は向上するものの、処理量が増大する懸念がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、適切に対象物の形状を認識することができる形状認識装置及び形状認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る形状認識装置は、所定のパターンで複数の点に光線を照射する光線照射手段と、光線照射手段によって光線が照射された領域を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の大きさを推定し、推定した大きさに基づいて光線照射手段による光線の照射のパターンを制御するパターン制御手段と、撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の形状を認識する形状認識手段と、を備える。
【０００８】
本発明に係る形状認識装置では、推定された対象物の大きさに応じて、光線の照射のパターンが制御される。従って、例えば、詳細な認識が必要な大きさの対象物に対して、相応のパターンでの光線の照射を行うことができる。また、一律にパターンを細かくするわけではないため、処理量の増大を抑えることができる。これらにより、本発明に係る形状認識装置によれば、適切に対象物の形状を認識することができる。
【０００９】
パターン制御手段は、撮像手段によって撮像された画像における複数の領域毎に対象物の大きさを推定し、当該領域に応じた光線の照射領域毎に照射のパターンを制御することとしてもよい。この構成によれば、領域毎に適切に対象物の形状を認識することができる。
【００１０】
パターン制御手段は、撮像手段によって撮像された画像に基づいて対象物の凹凸を推定し、推定した凹凸にも基づいて照射のパターンを制御することとしてもよい。この構成によれば、対象物の大きさに加えて、対象物の凹凸に応じて、適切に対象物の形状を認識することができる。
【００１１】
パターン制御手段は、撮像手段によって撮像された画像における対象物に相当する領域の数を推定し、推定した領域の数にも基づいて照射のパターンを制御する。この構成によれば、対象物の大きさに加えて、対象物の形状に応じて、適切に対象物の形状を認識することができる。
【００１２】
パターン制御手段は、照射のパターンにおける点の粒度を制御することとしてもよい。また、パターン制御手段は、照射のパターンの時間変化を制御することとしてもよい。これらの構成によれば、照射のパターンの制御を適切かつ確実に行うことができる。その結果、本発明を適切かつ確実に実施することができる。
【００１３】
ところで、本発明は、上記のように形状認識装置の発明として記述できる他に、以下のように形状認識方法の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１４】
即ち、本発明に係る形状認識方法は、形状認識装置の動作方法である形状認識方法であって、所定のパターンで複数の点に光線を照射する光線照射ステップと、光線照射ステップにおいて光線が照射された領域を撮像する撮像ステップと、撮像ステップにおいて撮像された画像に基づいて対象物の大きさを推定し、推定した大きさに基づいて光線照射ステップにおける光線の照射のパターンを制御するパターン制御ステップと、撮像ステップにおいて撮像された画像に基づいて対象物の形状を認識する形状認識ステップと、を含み、パターン制御ステップにおいて、撮像ステップにおいて撮像された画像における対象物に相当する領域の数を推定し、推定した領域の数にも基づいて照射のパターンを制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、推定された対象物の大きさに応じて、光線の照射のパターンが制御される。従って、例えば、詳細な認識が必要な大きさの対象物に対して、相応のパターンでの光線の照射を行うことができる。また、一律にパターンを細かくするわけではないため、処理量の増大を抑えることができる。これらにより、本発明によれば、適切に対象物の形状を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る形状認識装置の構成を示す図である。
【図２】撮像部によって撮像された画像の例である。
【図３】パターン制御部によって決定されたブロック毎の照射のパターンを示す図である。
【図４】対象物の凹凸の例を示す図である。
【図５】照射のパターンの時間変化の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る形状認識装置のハードウェア構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る形状認識装置で実行される処理である形状認識方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面と共に本発明に係る形状認識装置及び形状認識方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１に本実施形態に係る形状認識装置１０を示す。形状認識装置１０は、対象物（オブジェクト）の三次元形状を認識する装置である。形状認識装置１０は、光線を対象物に照射して撮像を行って、撮像された画像における光線の照射位置（対象物に光線が照射された位置）を検出して対象物の三次元形状を認識する。形状認識装置１０は、認識した三次元形状が利用される装置に接続、あるいは組み込まれている。認識した三次元形状は、例えば、ゲーム機やスマートフォン等の携帯端末における操作のための入力として用いられる。即ち、形状認識装置１０は、例えば、ゲーム機やスマートフォン等の携帯端末に接続、あるいは組み込まれる。具体的には、対象物として認識されたユーザの指（手）あるいは体の形状等が、それらの装置における操作のための入力として用いられる。あるいは、経時的な三次元形状を認識して、ユーザの指（手）あるいは体の動作（ジェスチャー）の情報を得ることとしてもよい。
【００１９】
引き続いて、本実施形態に係る形状認識装置１０の機能を説明する。図１に示すように、形状認識装置１０は、光線照射部１１と、撮像部１２と、パターン制御部１３と、形状認識部１４とを備えて構成される。
【００２０】
光線照射部１１は、所定のパターンで複数の点に光線を照射する光線照射手段である。照射する光線として、例えば、赤外線を用いることができる。光線照射部１１は、認識する対象物の方向に向けて、対象物を含む領域の複数の点に光線を照射する。光線照射部１１は、例えば、上述した特許文献１に記載されたようなマイクロレンズアレイを利用した光線照射モジュールによって実現することができる。後述するように光線照射部１１は、パターン制御部１３から制御を受けたパターンで光線の照射を行う。光線照射部１１は、照射のパターンの制御を受けるまでは、予め設定されたパターンであるデフォルトのパターンでの照射を行う。例えば、光線照射部１１は、当該対象物を含む領域である照射範囲に予め設定された数の光線をランダムな位置に照射する。即ち、光線照射部１１は、空間にランダムドットパターンを投影する。また、デフォルトのパターンとしてランダムドットパターンでの照射を行う場合であっても、万遍なく照射点が分布するように照射を行うこととするのがよい。
【００２１】
撮像部１２は、光線照射部１１によって光線が照射された領域を撮像する撮像手段である。撮像部１２は、光線照射部１１によって照射された光線（照射された点）を認識できる画像を撮像する。例えば、照射する光線として赤外線を用いた場合には、撮像部１２は、赤外線が照射された点が認識可能な画像を撮像することができる赤外線カメラによって実現される。撮像部１２は、光線照射部１１によって光線が照射された領域に向けた光軸で撮像を行うように位置決めされて形状認識装置１０に設けられる。
【００２２】
撮像部１２による撮像は、後述するパターン制御部１３による制御、及び形状認識部１４による形状認識が行われるタイミングで行われる。具体的には、例えば、撮像部１２による撮像は、形状認識装置１０による形状認識の処理が行われている間、連続的に行われる。撮像部１２は、撮像した画像をパターン制御部１３及び形状認識部１４に出力する。図２に、撮像部１２によって撮像された画像２０の例を示す。画像２０は、形状認識の対象物３０を含む領域を撮像して得られたものである。また、画像２０には、光線照射部１１によって光線が照射された点である照射点４０が写っている。
【００２３】
パターン制御部１３は、光線照射部１１による光線の照射のパターンを制御するパターン制御手段である。パターン制御部１３は、撮像部１２によって撮像された画像２０に基づいて対象物３０の大きさを推定し、推定した大きさに基づいて当該制御を行う。
【００２４】
具体的には、パターン制御部１３は、以下のように、画像２０における複数の領域毎に対象物３０の大きさを推定し、当該領域に応じた光線の照射領域（照射範囲）毎に照射のパターンを制御する。パターン制御部１３は、まず、撮像部１２から入力された画像２０を、図２に示すように複数の領域であるブロック２１に分割する。画像２０の分割は、例えば、複数のブロック２１が図２に示すように同じ面積の矩形となるように行われる。パターン制御部１３は、予めどのように画像２０を分割するか記憶しておく。
【００２５】
パターン制御部１３は、各ブロック２１に含まれる照射点４０について、対象物３０に照射されている照射点４０ａか、対象物３０には照射されていない照射点４０ｂかを判断する。例えば、この判断は、各照射点４０について、形状認識装置１０からの距離を算出し、当該距離が予め設定された距離の範囲に入っているか否かを判断することにより行われる。当該距離が予め設定された範囲に入っていたと判断された照射点４０については、対象物３０に照射されている照射点４０ａと判断され、当該距離が予め設定された範囲に入っていないと判断された照射点４０については、対象物３０に照射されていない照射点４０ｂと判断される。なお、画像２０に基づく、形状認識装置１０から照射点４０までの距離の算出は、従来の技術により行われる。画像２０において、物がある箇所とない箇所とではドットパターンのズレが異なる。ブロック２１内のズレの分布によって、この判断を行うことができる。
【００２６】
例えば、図２に示す例では、形状認識装置１０から１ｍほどの距離にある照射点４０（比較的、形状認識装置１０から近くにある照射点４０）については、対象物３０に照射されている照射点４０ａと判断される。一方、形状認識装置１０から５ｍほどの距離にある照射点４０（比較的、形状認識装置１０から遠くにある照射点４０）については、対象物３０には照射されていない照射点４０ｂと判断される。
【００２７】
パターン制御部１３は、上記の判断に基づいて、対象物３０の大きさを推定する。例えば、パターン制御部１３は、対象物３０に照射されている照射点４０ａの数を、対象物３０の大きさ（を示す度合い）と推定してもよい。あるいは、パターン制御部１３は、対象物３０に照射されている照射点４０ａの位置と、対象物３０には照射されていない照射点４０ｂの位置とに基づいて、対象物３０に対応する領域とそれ以外の領域とを区別して、対象物３０に対応する領域の面積を算出し、当該面積を、対象物３０の大きさ（を示す度合い）と推定してもよい。なお、画像２０における対象物３０の大きさの推定は、上記以外の任意の従来技術が用いられて行われてもよい。
【００２８】
パターン制御部１３は、推定した対象物３０の大きさに基づいて、光線照射部１１による光線の照射のパターンを制御する。例えば、パターン制御部１３は、照射のパターンにおける点（ドット）の粒度を制御する。具体的には、パターン制御部１３は、図３に示すように、ブロック２１毎に細かいパターンで照射を行うか、荒いパターンで照射を行うかを決定する。例えば、対象物３０の大きさが予め設定された範囲に入っているか否かを判断し、当該範囲に入っていると判断したら細かいパターン、当該範囲に入っていないと判断したら荒いパターンと決定する。細かいパターンでの照射とは、（荒いパターンとして比較して）当該ブロック２１内に多くの照射点４０を含むようにするものである。荒いパターンでの照射とは、（細かいパターンとして比較して）当該ブロック２１内に少ない照射点４０を含むようにするものである。
【００２９】
細かいパターンで照射を行った場合、当該ブロック２１では対象物３０の形状を認識するための材料である照射点４０が多く含まれることとなるため、詳細な認識が可能となる。一方で、荒いパターンで照射を行った場合、当該ブロック２１では対象物３０の形状を認識するための材料である照射点４０が少ししか含まれないこととなるため、詳細な認識が難しい。
【００３０】
例えば、対象物３０があまりブロック２１に写っていない場合やブロック２１のほとんどが対象物３０で占められている場合（ブロック２１内における推定した対象物３０の大きさが、極めて小さい場合、あるいは大きい場合）には、対象物３０とそれ以外とを詳細に区別する必要はないとして荒いパターンとされる。
【００３１】
パターン制御部１３は、ブロック２１毎に含まれる照射点４０が決定したパターンとなるように光線照射部１１に対する制御を行う。例えば、パターン制御部１３は、ブロック２１毎に細かいパターンであるか、荒いパターンであるかを通知し、光線照射部１１は通知に応じたパターンでの照射を行う。制御を受けた光線照射部１１は、各ブロック２１に対応する照射領域（照射範囲）において、決定された数の照射点４０ができるようにランダムな位置に光線の照射を行うこととしてもよい。即ち、光線照射部１１は、各ブロック２１に相当する空間にランダムドットパターンを投影する。
【００３２】
また、ランダムドットパターンは、従来の技術と同様に、疑似乱数であるＭ系列を利用して生成されてもよい。Ｍ系列のパラメータを変更することで、粒度を変更することとしてもよい。例えば、長周期のＭ系列とすることで荒いパターンを生成し、短周期のＭ系列とすることで細かいパターンを生成することができる。
【００３３】
パターン制御部１３は、撮像部１２によって撮像された画像２０に基づいて対象物３０の凹凸を推定し、推定した凹凸にも基づいて照射のパターンを制御することとしてもよい。パターン制御部１３は、画像２０の各ブロック２１内の対象物３０に相当する部分に凹凸があるか否かを判断する。
【００３４】
例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、対象物３０に相当する部分に位置する照射点４０が同一平面上に乗っている場合は、対象物３０の表面は平面である（凹凸がない）。図４（ａ）に示すように、照射点４０が照射される対象物３０の面が撮像方向に対して垂直になっている場合には、ブロック２１内での照射点４０の位置関係は照射する際と変わらない。図４（ｂ）は、平面が画像２０の撮像方向に対して斜めに（平面が画像２０の撮像方向に対して垂直になっていない）場合の例である。図４（ｂ）に示す例のように、画像２０の右側が手前になり、画像２０の左側が奥になるように平面が斜めである場合には、形状認識装置１０（の撮像位置）からの距離が遠い部分ほど照射点４０は右にずれ、距離が近い部分ほど照射点は左にずれる。
【００３５】
一方で、図４（ｃ）に示すように、対象物３０に相当する部分に位置する照射点４０の一部（照射点４０ｃ）が同一平面上に乗っていない場合は、対象物３０の表面は平面ではない（当該表面には凹凸がある）。このように、パターンの一部の照射点４０だけずれる（パターン全体の相関が弱くなる）場合には、平面の一部に凹凸がある。
【００３６】
パターン制御部１３は、例えば、以下のように上記の判断を行う。パターン制御部１３は、対象物３０に相当する部分に位置する照射点４０から、それらの照射点４０が乗る平面を推定する。パターン制御部１３は、推定した平面とそれらの照射点４０との間の距離を算出して、当該距離が予め設定した閾値を超える照射点４０（図４（ｃ）に示す照射点４０ｃ）の数に基づいて、上記の判断を行う。例えば、当該数が、予め設定された当該数の閾値を超えていた場合、対象物３０に相当する部分に凹凸があると判断する。一方、当該数が、予め設定された当該数の閾値を超えていない場合、対象物３０に相当する部分に凹凸がないと判断する。なお、画像２０における対象物３０の凹凸の有無の判断は、上記以外の任意の従来技術が用いられて行われてもよい。
【００３７】
パターン制御部１３は、凹凸があると判断された対象物３０が含まれるブロック２１への照射のパターンを細かいパターンと決定する。このようなブロックは、詳細な認識が必要であるため、粒度の高いパターンでの照射が必要であるとしたものである。それ以外のブロック２１への照射のパターンを荒いパターンと決定する。
【００３８】
上記のように対象物３０の凹凸に基づく制御は、例えば、上述した対象物３０の大きさが予め設定された範囲に入っていると判断された場合に更に行われることとしてもよい。また、それ以外の任意の組み合せがなされてもよい。
【００３９】
パターン制御部１３は、撮像部１２によって撮像された画像２０における対象物３０に相当する領域の数を推定し、推定した領域の数にも基づいて照射のパターンを制御することとしてもよい。パターン制御部１３は、上述した対象物３０に対応する領域の面積を算出する場合と同様に、対象物３０に照射されている照射点４０ａの位置と、対象物３０には照射されていない照射点４０ｂの位置とに基づいて、対象物３０に対応する領域とそれ以外の領域とを区別する。パターン制御部１３は、対象物３０に対応する領域の数（ブロック２１内で互いに独立した対象物３０に対応する領域の数）をカウントする。パターン制御部１３は、カウントした数に基づいて、照射のパターンを決定する。
【００４０】
例えば、パターン制御部１３は、カウントした数と、予め設定された当該数の閾値とを比較し、カウントした数が閾値を超えていると判断した場合、当該ブロック２１への照射のパターンを細かいパターンと決定する。このようなブロック２１は、例えば、ブロック２１内において、対象物３０であるユーザの複数の指（手）がそれぞれ分かれて複数の領域を形成しているブロック２１である。このようなブロック２１は、詳細な認識が必要であるため、粒度の高いパターンでの照射が必要であるとしたものである。それ以外のブロック２１への照射のパターンを荒いパターンと決定する。
【００４１】
上記のように対象物３０に相当する領域の数に基づく制御は、例えば、上述した対象物３０の大きさが予め設定された範囲に入っていると判断された場合に更に行われることとしてもよい。また、それ以外の任意の組み合せがなされてもよい。
【００４２】
なお、上述した照射のパターンの制御において、照射のパターンにおける照射点（ドット）４０の数を一定とすることとしてもよい。例えば、パターン制御部１３は、予め細かいパターンでの照射を行うブロック２１の数を記憶しておき、その数のブロック２１に対して細かいパターンでの照射を行うと制御することとしてもよい。その場合、例えば、パターン制御部１３は、対象物３０の大きさの基準値を予め記憶しておき、推定された対象物３０の大きさが当該基準値に近いブロック２１から、細かいパターンでの照射を行うものと決定してもよい。上記のように照射点４０の数を一定とした上で上記の制御を行うことで、形状認識部１４での処理量を変えずに適切な形状の認識（検出）を行うことができる。
【００４３】
また、上述した照射のパターンの制御は、照射点４０の粒度を変えるものであったが、それ以外の制御を行うこととしてもよい。例えば、パターン制御部１３は、照射のパターンの時間変化を制御することとしてもよい。具体的には、パターン制御部１３は、上述したパターンの制御において細かいパターンで照射することとしたブロック２１について照射点４０の位置を時間変化させ、荒いパターンで照射することとしたブロック２１について照射点４０の位置を時間変化させないこととしてもよい。なお、この際の各ブロック２１でのパターンの粒度は、上述した制御のようにブロック２１毎に変えてもよいし、一律の粒度にしてもよい。
【００４４】
照射のパターンを時間変化させる方法としては、例えば、以下の方法を用いることができる。例えば、図５（ａ）に示すように、時間の経過に応じて（例えば、予め設定された一定時間毎に）全く異なるパターンでの照射を行う方法を用いることができる。あるいは、図５（ｂ）に示すように、時間の経過に応じて（例えば、予め設定された一定時間毎に）照射点４０を移動させる方法を用いることができる。照射点４０の移動は、例えば、画像２０において照射点４０を１ドット又は数ドット、予め設定された方向にずらすように照射することで行うことができる。この方向は、照射点４０毎に異なるものであってもよいし、一律なものであってもよい。
【００４５】
形状認識部１４は、撮像部１２によって撮像された画像２０に基づいて対象物３０の形状を認識する形状認識手段である。形状認識部１４は、画像２０から、照射点４０（光線の照射位置）を検出して、検出された照射点４０に基づいて、対象物３０の三次元形状を認識する。この認識は、従来の技術を用いて行うことができる。また、形状認識部１４は、複数の異なるタイミングで撮像された複数の画像２０に基づいて、対象物３０の三次元形状を認識することとしてもよい。
【００４６】
形状認識部１４による対象物３０の形状認識は、パターン制御部１３によって光線の照射のパターンが制御された後に行われる。そのため、パターン制御部１３は、当該制御が完了した後、形状認識部１４にその旨を通知し、形状認識部１４は、その通知が行われた後に撮像部１２から入力された画像２０に基づいて形状認識を行うこととしてもよい。形状認識部１４は、形状認識によって得られた対象物３０の三次元形状を示す情報を出力する。この出力は、例えば、認識した三次元形状が利用される装置に対して送信することにより行われる。以上が、本実施形態に係る形状認識装置１０の機能である。
【００４７】
図６に本実施形態に係る形状認識装置１０のハードウェア構成を示す。図６に示すように形状認識装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（RandomAccess Memory）１０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、ハードディスク等の補助記憶装置１０４、光線照射モジュール１０５、並びにカメラ１０６等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。なお、上記のハードウェアのうち、光線照射モジュール１０５は、機能的には上述した光線照射部１１の機能を構成する。また、カメラ１０６は、機能的には上述した撮像部１２の機能を構成し、具体的には例えば、赤外線カメラである。これらの構成要素がプログラム等により動作することにより、上述した形状認識装置１０の機能が発揮される。以上が、本実施形態に係る形状認識装置１０の構成である。
【００４８】
引き続いて、図７のフローチャートを用いて、本実施形態に係る形状認識装置１０で実行される処理（形状認識装置１０の動作方法）である形状認識方法を説明する。この処理は、例えば、ユーザの形状認識装置１０に対する操作、あるいは形状認識装置１０によって認識される三次元形状が利用される装置から形状認識装置１０への指示等によって、形状認識装置１０によって三次元形状の認識が行われる際に行われる。
【００４９】
本処理では、まず、光線照射部１１によって、デフォルトのパターンでの光線の照射が行われる（Ｓ０１、光線照射ステップ）。続いて、光線照射部１１によって光線が照射された領域が、撮像部１２によって撮像される（Ｓ０２、撮像ステップ）。撮像された画像２０は、撮像部１２からパターン制御部１３に入力される。
【００５０】
続いて、パターン制御部１３によって、画像２０における対象物３０の大きさが推定される（Ｓ０３、パターン制御ステップ）。続いて、パターン制御部１３によって、推定された対象物３０の大きさに基づいて、光線照射部１１による光線の照射のパターンが制御される（Ｓ０４、パターン制御ステップ）。なお、この制御は、上述したように画像２０のブロック２１毎に行われてもよい。また、対象物３０の大きさに加えて、対象物３０の凹凸、及び対象物３０に相当する領域の数の少なくとも何れかに基づく制御が行われてもよい。
【００５１】
続いて、光線照射部１１によって、上記の制御を受けたパターンでの光線の照射が行われる（Ｓ０５、光線照射ステップ）。続いて、光線照射部１１によって光線が照射された領域が、撮像部１２によって撮像される（Ｓ０６、撮像ステップ）。撮像された画像２０は、撮像部１２から形状認識部１４に入力される。続いて、形状認識部１４によって、画像２０に基づいて対象物３０の三次元形状が認識される（Ｓ０７、形状認識ステップ）。形状認識によって得られた対象物３０の三次元形状を示す情報が、形状認識部１４から他の装置等に出力される（Ｓ０８）。
【００５２】
なお、上記のフローチャートを用いた説明では、光線の照射はＳ０１及びＳ０５のタイミングで、撮像はＳ０２及びＳ０６のタイミングで行われることとしている。しかしながら、光線の照射及び撮像は、必ずしもそのタイミングのみではなく、本処理に渡って継続的に行われていてもよい。以上が、本実施形態に係る形状認識装置１０で実行される処理である。
【００５３】
本実施形態では、推定された対象物３０の大きさに応じて、光線の照射のパターンが制御される。従って、例えば、詳細な認識が必要な大きさの対象物３０に対して、相応のパターンでの光線の照射を行うことができる。また、一律にパターンを細かくするわけではないため、処理量の増大を抑えることができる。これらにより、本実施形態によれば、適切に対象物３０の形状を認識することができる。
【００５４】
また、本実施形態のように画像２０のブロック２１毎に光線の照射のパターンを制御することとしてもよい。この構成によれば、ブロック２１毎に適切な照射パターンとすることができ、適切に対象物３０の形状を認識することができる。例えば、上述したように、詳細な形状認識が必要なブロック２１については細かいパターンでの照射を行うことができ、その一方で詳細な形状認識が必ずしも必要ないブロック２１については荒いパターンでの照射を行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態のように対象物３０の凹凸に応じて、光線の照射のパターンを制御することとしてもよい。この構成によれば、対象物３０の大きさに加えて、対象物３０の凹凸に応じて、適切に対象物３０の形状を認識することができる。
【００５６】
また、本実施形態のように画像２０における対象物３０に相当する領域の数に応じて、光線の照射のパターンを制御することとしてもよい。この構成によれば、対象物３０の大きさに加えて、対象物３０の形状に応じて、適切に対象物３０の形状を認識することができる。例えば、ブロック２１内において、対象物３０であるユーザの複数の指（手）がそれぞれ分かれて複数の領域を形成している場合に、適切に形状を認識することができる。このように、細かい対象物３０についても、適切に形状認識を行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態のようにパターンの制御は、照射のパターンにおける照射点４０の粒度、あるいは照射のパターンの時間変化を制御することによって行われてもよい。これらの構成によれば、照射のパターンの制御を適切かつ確実に行うことができる。その結果、本発明を適切かつ確実に実施することができる。但し、本発明の趣旨に沿うものであれば、上記以外のパターンの制御を行うこととしてもよい。
【００５８】
上述した実施形態では、照射する光線として赤外線の例を挙げたが、照射位置が撮像した画像によって特定可能な光線であれば、赤外線以外の光線が用いられてもよい。例えば、当該光線として可視光線等の光線を用いることができる。可視光線を用いる場合には、照射点４０は、照射前後での画像２０の色の差分から抽出される。
【符号の説明】
【００５９】
１０…形状認識装置、１１…光線照射部、１２…撮像部、１３…パターン制御部、１４…形状認識部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…補助記憶装置、１０５…光線照射モジュール、１０６…カメラ。
【図１】
0006412799.tif 000002
【図２】
0006412799.tif 000003
【図３】
0006412799.tif 000004
【図４】
0006412799.tif 000005
【図５】
0006412799.tif 000006
【図６】
0006412799.tif 000007
【図７】
0006412799.tif 000008