(57)【要約】  撮像システム及び方法は、検出空間内の物体位置への照明を調整することによって、検出、認識、及び／又は追跡のための物体の照明を最適化する。例えば、追跡システムからのフィードバックが、照明が必要に応じて減少又は増加できるように照明素子を制御及び方向付けるために利用され得る。【選択図】  図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人‐機械インタフェースにおける物体を照明し、画像を撮像する部分であって、
視野に向けられたカメラと、
前記視野に向けられ、夫々が個別に制御可能な複数の照明素子と、
前記カメラ及び光源と結合したコントローラと、を有し、
前記複数の照明素子は、少なくともいくつかが異なるビーム角を有し、少なくとも１つの広ビーム照明素子と、１以上の狭ビーム照明素子とを備え、
前記コントローラが、
前記視野内に到来し、前記視野内を移動する制御物体を含む一連の画像を撮像するために、前記カメラを動作させ、
前記制御物体の到来を検知している間、前記広ビーム照明素子で前記視野を照明するとともに、前記制御物体の前記視野内の移動に応じて、前記狭ビーム照明素子を稼働させ、前記狭ビーム照明素子で前記制御物体を追いかけるように、前記照明素子を動作させ、
前記視野内の前記制御物体によるコントロールジェスチャの検出を容易とするのに十分な強度で、前記狭ビーム照明素子を用いて前記制御物体を照明するように構成されていることを特徴とする部分。
【請求項２】
照明素子の複数が、前記狭ビーム照明素子であることを特徴とする請求項１に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項３】
前記狭ビーム照明素子が、およそ６０°のビーム角を有することを特徴とする請求項２に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項４】
前記少なくとも１つの広ビーム照明素子が、およそ１２０°のビーム角を有することを特徴とする請求項２に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項５】
前記コントローラが、前記物体を追跡し、前記物体の移動に応じて前記物体が照明された状態を維持するように、異なる前記狭ビーム照明素子を動作させることを特徴とする請求項２に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項６】
前記コントローラは、前記物体を照明するために必要でない照明素子を停止するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項７】
前記コントローラは、物体の移動に応じて、少なくとも１つの前記狭ビーム照明素子によって前記物体が照明された状態を維持するように、複数の前記狭ビーム照明素子を操縦するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項８】
前記コントローラは、前記物体の軌道を予測し、予測された軌道に従って照明素子を稼働又は操縦するために、前記カメラからの画像を分析するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の人‐機械インタフェース。
【請求項９】
人‐機械インタフェースにおける物体を照明し、画像を撮像するシステム部分であって、
視野に向けられたカメラと、
夫々が個別に制御可能な複数の照明素子、及び、前記照明素子の少なくともいくつかと関連付けられ、関連付けられた前記照明素子のビーム角を制御可能に変更する光学装置と、
前記カメラ及び光源と結合したコントローラと、を有し、
前記コントローラが、
前記視野内を移動する制御物体を含む一連の画像を撮像するために、前記カメラを動作させ、
前記制御物体の到来を検知している間、少なくとも１つの広ビームで前記視野を照明するとともに、前記制御物体の前記視野内の移動に応じて、より狭いビームで前記制御物体を追いかけるように、前記照明素子及び前記光学装置を動作させ、
前記制御物体の前記一連の画像に対して物体軸検出の適用を容易とするのに十分な強度で、前記移動制御物体を照明するように構成されていることを特徴とする部分。
【請求項１０】
前記光学装置が、調節可能なレンズであることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記照明素子のビーム角を変化させるために前記光学装置を制御し、前記照明素子の出力輝度を変化させるために駆動電流を制御することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
カメラ及び視野に向けられた複数の照明素子を使用した人‐機械インタフェースの一部として、物体を照明し画像を撮像する方法であって、
前記照明素子の少なくともいくつかが異なるビーム角を有し、
前記視野内で移動する制御物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる動作と、
前記制御物体の到来を検知している間、広ビーム照明素子で前記視野を照明するとともに、前記制御物体の前記視野内の移動に応じて、狭ビーム照明素子を稼働させ、前記狭ビーム照明素子で前記制御物体を追いかけるように、前記照明素子を動作させる動作と、
前記制御物体の前記一連の画像に対して物体軸検出の適用を容易とするのに十分な強度で、前記移動制御物体を照明する動作を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記照明素子が、複数の狭ビーム照明素子を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記狭ビーム照明素子が、およそ６０°のビーム角を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの広ビーム照明素子が、およそ１２０°のビーム角を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記物体が追跡され、前記物体の移動に応じて前記物体が照明された状態を維持するように、異なる前記狭ビーム照明素子が稼働することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記物体の照明に必要でない照明素子を停止するステップを、さらに有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記物体の移動に応じて少なくとも１つの前記狭ビーム照明素子によって前記物体が照明された状態を維持するように、複数の前記狭ビーム照明素子を操縦するステップを、さらに有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体の軌道を予測するために前記カメラからの画像を分析し、予測された軌道に従って照明素子を稼働又は操縦する工程を、さらに有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
カメラ、視野に向けられた夫々が個別に制御可能な複数の照明素子、及び、少なくともいくつかの前記照明素子と関連付けられた制御可能な光学装置を使用した人‐機械インタフェースの一部として、物体を照明し画像を撮像する方法であって、
前記光学装置は、関連付けられた前記照明素子のビーム角を制御可能に変更し、
前記視野内で移動する制御物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる動作と、
前記制御物体の到来を検知している間、広ビーム照明素子で前記視野を照明するとともに、前記制御物体の前記視野内の移動に応じて、狭ビーム照明素子を稼働させ、前記狭ビーム照明素子で前記制御物体を追いかけるように、前記照明素子を動作させる動作と、
前記視野内の前記制御物体によるコントロールジェスチャの検出を容易とするのに十分な強度で、前記制御物体を照明する動作と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
画像を撮像し、分析するシステムであって、
視野に向けられたカメラと、
前記視野に向けられ、少なくともいくつかが異なるビーム角を有してなる、夫々が個別に制御可能な複数の照明素子と、
前記カメラ及び光源と結合したコントローラと、を有し、
前記コントローラが、
前記視野内を移動する物体を含む一連の画像を撮像するために、前記カメラを動作させ、
前記カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動する物体を照明するために、前記照明素子を動作させることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記照明素子の少なくとも１つが広ビーム照明素子であり、複数の照明素子が狭ビーム照明素子であることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記狭ビーム照明素子が、およそ６０°のビーム角を有することを特徴とする請求項２２３に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの広ビーム照明素子が、およそ１２０°のビーム角を有することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記コントローラは、前記物体を追跡し、前記物体の移動に応じて前記物体が照明された状態を維持するように、異なる前記狭ビーム照明素子を稼働させるように構成されていることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記コントローラは、前記物体の照明に必要ない照明素子を停止するように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コントローラは、前記物体の移動に応じて少なくとも１つの前記狭ビーム照明素子よって前記物体が照明された状態を維持するように、複数の前記狭ビーム照明素子を操縦することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コントローラは、前記物体の軌道を予測するために前記カメラからの画像を分析し、予測された軌道に従って照明素子を稼働又は操縦することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
画像を撮像し、分析するシステムであって、
視野に向けられたカメラと、
夫々が個別に制御可能な複数の照明素子、及び、少なくともいくつかの前記照明素子と関連付けられ、関連付けられた照明素子のビーム角を制御可能に変更する制御可能な光学装置と、
前記カメラ及び光源と結合したコントローラと、を有し、
前記コントローラが、
前記視野内を移動する物体を含む一連の画像を撮像するために、前記カメラを動作させ、
前記カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動する物体を照明するために、前記照明素子及び前記光学装置を動作させることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
前記光学装置が、調節可能なレンズであることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記コントローラは、照明素子のビーム角を変化させるために前記光学装置を制御し、駆動電流が最小となるように前記照明素子の出力輝度を変化させるために前記駆動電流を制御することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
カメラ及び視野に向けられた複数の照明素子を使用して画像を撮像し分析する方法であって、
前記照明素子の少なくともいくつかが異なるビーム角を有し、
前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる工程と、
前記カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動する物体を照明するために、前記照明素子を動作させる工程を有することを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記照明素子が、少なくとも１つの広ビーム照明素子と複数の狭ビーム照明素子を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記狭ビーム照明素子が、およそ６０°のビーム角を有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの広ビーム照明素子が、およそ１２０°のビーム角を有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記物体が追跡され、前記物体の移動に応じて前記物体が照明された状態を維持するように、異なる前記狭ビーム照明素子が稼働することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記物体の照明に必要ない照明素子を停止するステップを更に有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記物体の移動に応じて、少なくとも１つの前記狭ビーム照明素子によって前記物体が照明された状態を維持するように、複数の前記狭ビーム照明素子を操縦するステップを更に有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記物体の軌道を予測するために前記カメラからの画像を分析し、予測された軌道に従って照明素子を稼働又は操縦する工程を更に有することと特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
カメラ、視野に向けられた夫々が個別に制御可能な複数の照明素子、及び、少なくともいくつかの前記照明素子に関連付けられ、関連付けられた照明素子のビーム角を制御可能に変更する制御可能な光学装置を使用して画像を撮像し分析する方法であって、
前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる工程と、
前記カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動する物体を照明するために、前記照明素子及び前記光学装置を動作させる工程を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、２０１２年１１月８日に出願された米国仮出願シリアル番号第６１／７２４０７３の利益を主張して２０１３年１月１８日に出願された米国出願シリアル番号第１３／７４４８１０について優先権を主張するものである。これらの出願は、その全体の開示が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、一般の撮像システムに関し、特に、光学画像化を用いた三次元（３Ｄ）物体検出、追跡及び特徴評価に関する。
【０００３】
モーションキャプチャシステムは、人間の手や人体などの関節部を有する物体を含む様々な物体の動きや構造に関する情報を取得するための、様々な場面で使用されている。このようなシステムには、一般的に、動体の一連の画像を撮像するためのカメラ、及び、当該画像を解析し、物体の体積、位置及び動きを再構成するコンピュータを備える。３Ｄモーションキャプチャでは、少なくとも２つのカメラが典型的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像によるモーションキャプチャシステムは、背景から対象の物体を区別する能力に依存する。これは、しばしば、エッジを検出する（典型的には、画素の比較によって色及び／または輝度の急激な変化を検出する）画像解析アルゴリズムを用いることで、実現される。対象の物体への適切な照明が、明白に、良好な検出への鍵となる。広範な検出空間に渡って動作するシステムにとって、高い照明強度が、典型的に必要である。実際には、モニタされる領域の全体が、「最悪の場合」の物体の位置においても十分な照明がなされるように、（可視光であってもよいし、赤外光照射等、可視スペクトル外であってもよい）光に照らされる。これは、単一光による強度は、殆ど常に、必要以上に大きくなることを意味し、ハードウェア設計、照明素子の数及び／又は輝度、及び、消費電力において過度の要求を課すこととなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、検出空間内における物体位置への照明を調整することによって、物体の検出、認識及び／又は追跡のための照明を最適化する撮像システム及び方法に関する。例えば、照明を必要に応じて減少或いは増加できるように照明素子を制御し、方向付けるために、追跡システムからのフィードバックが利用され得る。
【０００６】
一般に、本発明に係るシステムは、（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱電球、レーザー等の）異なる或いは可変の照明角（すなわち、照明強度が最大照明強度の半分となり、ビーム軸を挟んで互いに対向する２つの方向の成す角であり、ビーム角として知られる）を有する照明素子のアレイを利用する。当該照明角が大きくなればなるほど、距離に対して強度の減衰が速くなる。したがって、物体を追跡するに際して、その位置及び範囲はどの照明デバイスがオンされるべきか、或いは照明デバイスの照明角度を決定する。
【０００７】
例えば、検出空間は、最初に、カメラ等の追跡デバイスと同様の視野を全体で有する１以上の広ビーム照明素子によって照らされる。物体の位置が得られると、（複数の）広ビーム照明素子はオフされ、１以上の狭ビーム照明素子が、物体のある方向に向けて、稼働され得る。物体の移動に伴い、異なる狭ビーム照明素子が稼働される。多くの実装では、これらの方向性の照明素子はカメラの視野の中心に配置されていればよく、例えば、手を追跡する場合、人は、距離が離れ、且つ、角度がある位置にあるカメラと対話しようとすることはあまりない。
【０００８】
追跡される物体がカメラに対し大きな角度位置にある（即ち、動き追跡装置の側面方向へ離れた位置にある）とき、当該物体は、おそらく、装置に対して比較的近くにある。したがって、低電力の、広ビーム照明素子が適している。結果として、照明アレイがカメラの近くに設けられた１又は少数の広ビーム照明素子を備えているだけでよく、併せて、これと同数又はより多数の狭ビームデバイスを、カメラ前方の中心視野領域（例えば、カメラの法線の周りの３０°〜４５°の円錐角内）を全体で覆うようにして、備える。このようにして、少数の広ビーム照明素子、及び、より多数（又は同数の）中心視野に向けられた狭ビーム素子によって、動きが検出される空間を照明するのに必要な照明素子の数を減らすこと、又は最小にすることが可能となる。
【０００９】
異なる方向を向いている多数の狭ビームＬＥＤを用いて、広い視野をカバーすることも可能である。これらは、実際に物体に光を当てている素子を識別するために、当該素子をオンにしたとき残りをオフし、モニタされる空間を走査するように動作が行われ得る。いくつかの実施形態では、モーションシステムが追跡物体の予測される軌道を計算し、当該軌道を利用して、物体の移動に伴いどの照明素子が活性化されるべきかを予測する。新たな追跡情報が得られると、照明パターンとともに、軌道は修正される。
【００１０】
したがって、第１の態様において、本発明は、視野に向けられた少なくとも１つのカメラと、前記視野に向けられ、夫々が個別に制御可能な複数の照明素子と、前記カメラと結合したコントローラとを備えた画像撮像解析システムに関する。前記照明素子は、少なくとも１つの広ビーム照明素子、及び、複数の狭ビーム照明素子を備えてなる。様々な実施形態において、前記コントローラおよび前記光源は、前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させ、カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動物体を照明するために前記照明素子を動作させるように構成される。
【００１１】
様々な実施形態において、前記照明素子は、少なくとも１つの広ビーム照明素子と、複数の狭ビーム照明素子とを備える。前記狭ビーム照明素子はおよそ６０°のビーム角を有していてもよく、（複数の）前記広ビーム照明素子はおよそ１２０°のビーム角を有していてもよい。前記コントローラは、物体を追跡し、当該物体が照明された状態を維持するように、物体の移動に応じて異なる狭ビーム照明素子を稼働させるように構成され得る。加えて、前記コントローラは、物体を照明するのに不必要な照明素子を停止するように構成され得る。いくつかの実施形態では、前記コントローラは、物体の移動に応じて、少なくとも１つの狭ビーム照明素子によって物体が照明された状態を維持するように、複数の狭ビーム照明素子を操縦する。例えば、前記コントローラは、物体の軌道を予測し、予測された軌道に従って照明素子を稼働又は操縦するために、前記カメラからの画像を分析する構成としてもよい。
【００１２】
第２の態様において、本発明は、画像撮像解析システムに関する。様々な実施形態において、前記システムは、視野に向けられた少なくとも１つのカメラと、夫々が個別に制御可能な複数の照明素子、及び前記照明素子の少なくともいくつかと関連付けられた制御可能な光学装置と、前記カメラ及び前記光源と結合したコントローラとを備え、前記光学装置が、関連付けられた前記照明素子のビーム角を制御可能に変更する。前記コントローラは、前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させ、カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動物体を照明するために、前記照明素子及び前記光学装置を動作させるように構成される。いくつかの実施形態では、前記光学装置は調節可能なレンズである。前記コントローラが、前記照明素子のビーム角を変化させるために前記光学装置を制御し、駆動電流を最小とするために、前記照明素子の出力輝度を変化させるために前記駆動電流を制御し得る。
【００１３】
第３の態様において、本発明は、カメラ及び視野に向けられた複数の照明素子を使用した画像撮像及び解析の方法に関し、前記照明素子は、少なくとも１つの広ビーム照明素子、及び、複数の狭ビーム照明素子を備えてなる。特に、前記照明素子は、少なくとも１つの広ビーム照明素子と、複数の狭ビーム照明素子とを備え得る。様々な実施形態において、前記方法は、前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる工程と、カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動物体を照明するために前記照明素子を動作させる工程とを備える。いくつかの実装では、前記狭ビーム照明素子はおよそ６０°のビーム角を有し、前記広ビーム照明素子はおよそ１２０°のビーム角を有している。
【００１４】
様々な実施形態において、物体は追跡され、物体の移動に応じて、物体が照明された状態を維持するように、異なる狭ビーム照明素子が稼働される。当該物体の照明に不要な照明素子は不活性化され得る。さらに、物体の移動に応じて、少なくとも１つの狭ビーム照明素子によって物体が照明された状態を維持するように、複数の狭ビーム照明素子が操縦され得る。カメラからの画像は、物体の軌道を予測するために分析され得、予測された軌道に従って照明素子が稼働及び／又は操縦され得る。
【００１５】
第４の態様において、本発明は、カメラ、視野に向けられた複数の個別に制御可能な照明素子、及び、前記照明素子の少なくともいくつかと関連付けられた制御可能な光学装置を使用した画像撮像及び解析の方法に関し、前記光学装置が、関連付けられた前記照明素子のビーム角を制御可能に変更する。様々な実施形態において、前記方法は、前記視野内で移動する物体を含む一連の画像を撮像するために前記カメラを動作させる工程と、カメラによる画像撮像を行うのに十分な強度ではあるが、最小の供給電力で前記移動する物体を照明するために前記照明素子及び前記光学装置を動作させる工程とを備える。
【００１６】
本明細書において使用される語句「実質的に」または「およそ」は、±１０％（例えば、重量や体積で）を意味し、いくつかの実施形態では±５％を意味する。語句「本質的に〜から構成される」は、本明細書において他に定義しない限り、機能に寄与する他の材料を含まないことを意味する。語句「光」は、任意の形式の電磁放射を指し、単に、例えば可視光のみを指すものではない。本明細書を通じて、「一実施例（one example）」、「実施例（an example）」、「一実施形態（one embodiment）」または「実施形態（an embodiment）」の言及は、その例に関して記載された特定の特徴、構造または特性が、本技術の少なくとも一例に含まれることを意味する。そのため、本明細書を通じた様々な場所で出現する語句「一実施例では（in one example）」、「実施例では（in an example）」、「一実施形態（one embodiment）」または「実施形態（an embodiment）」の記載は、必ずしも全て同じ例について言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、ルーチン、ステップまたは特性は、本技術の１以上の例において任意の適切な方法で組み合わせられ得る。本明細書で定義されている見出しは、単なる便宜上のものであって、特許請求する技術の範囲または意味の限定または解釈を意図したものではない。
【００１７】
添付の図面と共に以下の詳細な説明は、本発明の性質及び利点のより良い理解を提供するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】画像データを撮像する代表的なシステムを示す。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る画像データを撮像するシステムを示す。
【図２】本発明の実施形態に係る画像解析装置を実現するコンピュータシステムの簡略ブロック図。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る得られ得る画素行の輝度データのグラフ。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る得られ得る画素行の輝度データのグラフ。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係る得られ得る画素行の輝度データのグラフ。
【図４】本発明の実施形態に係る画像内の物体の位置を識別するための処理のフロー図。
【図５】本発明の実施形態に係る一定の間隔でオンになるパルス状の光源の時系列を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る光源のパルス駆動と画像の撮像の時系列を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る一連の画像を用いて物体のエッジを識別する処理のフロー図。
【図８】本発明の実施形態に係るユーザ入力装置としての動き検出器を含むコンピュータシステムの上面図。
【図９】本発明の実施形態に係る動き検出器を含むコンピュータシステムの別の例を示すタブレットコンピュータの正面図。
【図１０】本発明の実施形態に係る動き検出器を含むゴーグルシステムを示す。
【図１１】本発明の実施形態に係るコンピュータシステムまたは他のシステムを制御するためのユーザ入力として動き情報を使用する処理のフロー図。
【図１２】本発明の別の実施形態に係る画像データを撮像するシステムを示す。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態に係る画像データを撮像するシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
最初に、本発明が適用されていない画像データを撮像するシステム１００を示す図１Ａを参照する。システム１００は、画像解析システム１０６に結合された一対のカメラ１０２，１０４を備える。カメラ１０２，１０４は、可視スペクトルの全域を感知するカメラや、より典型的には、限定的な波長帯域（例えば、赤外（ＩＲ）や紫外帯域）の感度が強化されたカメラを含む、どのようなタイプのカメラであってもよい。より一般的に、本明細書における語句「カメラ」は、物体の画像を撮像して当該画像をデジタルデータの形式で表現することが可能な任意の装置（または装置の組み合わせ）を指す。例えば、二次元（２Ｄ）画像を撮像する従来の装置ではなく、ラインセンサやラインカメラを用いてもよい。語句「光」は、可視スペクトルの範囲内であってもそうでなくてもよく、広帯域（例えば、白色光）または狭帯域（例えば、単一波長または狭い波長帯）であってもよい、いかなる電磁的な放射をも含意するものとして、一般的に使用される。
【００２０】
カメラ１０２，１０４は、ビデオ画像（即ち、少なくとも毎秒１５フレームの一定レートである一連の画像フレーム）の撮像が可能であると好ましいが、特定のフレームレートが必要というわけではない。カメラ１０２，１０４の機能は本発明にとって重要ではなく、当該カメラは、フレームレート、画像解像度（例えば、画像あたりの画素数）、色または強度分解能（例えば、画素当たりの強度データのビット数）、レンズの焦点距離、被写界深度などについて様々であり得る。一般的に、特定の用途のために、対象の空間体積内の物体に焦点を合わせることが可能な任意のカメラが使用され得る。例えば、他の部分が静止している人の手の動きを撮像するために、対象の体積は、一辺がおよそ１メートルの立方体であると定義され得る。
【００２１】
図示されたシステム１００は、カメラ１０２，１０４の両側に配置されるとともに画像解析システム１０６によって制御される一対の光源１０８，１１０を、さらに備えている。光源１０８，１１０は、一般的な従来の設計である赤外光源、例えば赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよく、カメラ１０２，１０４は赤外光を感知可能であってもよい。フィルタ１２０、１２２は、可視光を除去して赤外光のみがカメラ１０２，１０４によって撮像された画像内に記録されるように、カメラ１０２，１０４の前に配置され得る。対象の物体が人の手や体であるいくつかの実施形態では、赤外光の使用によって、モーションキャプチャシステムを広範囲の照明条件下で動作させることを可能にするとともに、人が動く領域内に可視光を向けることに伴って生じ得る様々な不都合や妨害を回避することができる。もっとも、特定の波長や電磁スペクトルの領域が必要となる。
【００２２】
図１Ａに示す構成は、代表的なものであって限定的なものではないことが、強調されるべきである。例えば、レーザーや他の光源を、ＬＥＤの代わりに使用することができる。レーザーの配置として、レーザビームを広げる（及びカメラと同様の視野を作る）ための追加の光学系（例えば、レンズ又はディフューザー）を用いてもよい。有用な構成は、異なる範囲のための短角或いは広角の照明器をさらに含み得る。光源は、典型的には、鏡面反射性ではなく拡散性の点光源である。例えば、光拡散カプセル化によってパッケージ化されたＬＥＤが適している。
【００２３】
動作時において、カメラ１０２、１０４は、対象の物体１１４（本例では、手）及び１以上の背景物体１１６が存在し得る対象の領域１１２に対して向けられる。光源１０８，１１０は、領域１１２を照明するように配置されている。いくつかの実施形態において、１以上の光源１０８，１１０及び１以上のカメラ１０２，１０４は、検出される動きの下方（例えば、手の動きが検出される場合、その動きが行われる空間領域の直下）に配置される。手について記録される情報量は、それがカメラ画像内に占める画素数に比例し、手の「指示方向」に対するカメラの角度が可能な限り垂直に近いほど、当該手がより多くの画素を占めることになるため、上記の位置が最適である。ユーザにとって、スクリーンに対して手のひらを向けることは窮屈であるため、下面から見上げる、上面から見下ろす（ブリッジを必要とする）またはスクリーンのベゼルから対角線上に見上げるあるいは見下ろす、のいずれかが最適な位置である。見上げる場合、背景物体（例えば、ユーザの机の上の散乱物）との混同の可能性が低くなり、真っすぐに見上げるようにすれば、視野外における他の人との混同の可能性が低くなる（さらには、顔を撮像しないことによってプライバシーが改善される）。例えば、コンピュータシステム等であり得る画像解析システム１０６は、領域１１２の画像を撮像するために、光源１０８，１１０及びカメラ１０２，１０４の動作を制御し得る。この撮像画像に基づいて、画像解析システム１０６は、物体１１４の位置及び／または動きを決定する。
【００２４】
例えば、物体１１４の位置を決定する際のステップとして、画像解析システム１０６は、カメラ１０２，１０４によって撮像された様々な画像から、どの画素が物体１１４の一部を含むかを決定し得る。いくつかの実施形態では、画像内の任意の画素が、当該画素が物体１１４の一部を含むか否かに基づいて、「物体」画素または「背景」画素として分類され得る。光源１０８、１１０を使用して、物体画素または背景画素の分類が、画素の輝度に基づいて行われ得る。例えば、対象の物体１１４とカメラ１０２，１０４との間の距離（ｒＯ）は、（複数の）背景物体１１６とカメラ１０２，１０４の間の距離（ｒＢ）よりも小さいことが予想される。光源１０８、１１０からの光の強度は１／ｒ２で減少するため、物体１１４は背景１１６と比較してより明るく照明され、物体１１４の一部を含む画素（即ち、物体画素）は、これに対応して背景１１６の一部を含む画素（即ち、背景画素）よりも明るくなる。例えば、ｒＢ／ｒＯ＝２の場合、物体１１４及び背景１１６が光源１０８，１１０からの光を同様に反射すると仮定し、さらに領域１１２の照明全体（少なくともカメラ１０２，１０４によって撮像される周波数帯域内）が光源１０８，１１０によって支配されていると仮定すると、物体画素は背景画素よりもおよそ４倍明るくなる。これらの仮定は、カメラ１０２、１０４、光源１０８、１１０、フィルタ１２０，１２２及び通常遭遇する物体の適切な選択において、一般に当てはまる。例えば、光源１０８，１１０は、狭い周波数帯域で強く出射する放射が可能な赤外ＬＥＤであり得るとともに、フィルタ１２０，１２２は、光源１０８，１１０の周波数帯域に合致したものであり得る。このように、人間の手や体、または背景内における熱源あるいは他の物体が赤外線を出射し得るが、それでもカメラ１０２，１０４の反応は、光源１０８、１１０に由来するとともに物体１１４及び／または背景１１６によって反射された光に支配されたものとなり得る。
【００２５】
この構成では、画像解析システム１０６は、各画素に輝度閾値を適用することによって、迅速かつ正確に背景画素から対象画素を区別することができる。例えば、ＣＭＯＳセンサや類似の装置における画素の輝度は、センサ設計に基づいて０．０（暗）から１．０（完全飽和）の間にいくつかの階調を有するスケールに基づいて測定され得る。カメラ画素によって符号化される輝度は、典型的には蓄積される電荷またはダイオード電圧に起因し、被写体の明るさに対して標準的（線形的）に変化する。いくつかの実施形態では、光源１０８，１１０は、距離ｒＯの物体から反射された光が１．０の輝度レベルを生じさせ、その一方で距離ｒＢ＝２ｒＯの物体から反射された光が０．２５の輝度レベルを生じさせるほど、十分に明るい。対象画素は、このように容易に、輝度に基づいて背景画素から区別され得る。さらに、物体のエッジもまた、隣接する画素の間における輝度の差に基づいて容易に検出され得るものであり、各画像内の物体の位置の決定を可能にする。カメラ１０２，１０４からの画像間における物体の位置を関連付けることで、画像解析システム１０６が、物体１１４の３Ｄ空間内における位置の決定を可能とし、一連の画像を解析することで、画像解析システム１０６が、従来の動きアルゴリズムを用いた物体１１４の３Ｄ動きの再構成を可能にする。
【００２６】
図１Ｂに、説明の簡単化のため１つのカメラ１０２を有してなる、本発明を適用したシステム１００’が示されている。図示されたシステム１００’は、カメラ１０２の近傍に配置された、一対の広ビームＬＥＤ１３０，１３２、及び、カメラ１０２からより離れた位置に配置された、一対の狭ビームＬＥＤ１４０，１４２を備える。典型的には、「広ビーム」は約１２０°の広がりを有し、狭ビームはおよそ６０°の広がりを有しているが、これらは代表的な数値であり、応用に応じて変化し得る。より一般的に、広ビームは９０°〜１８０°の任意のビーム角を有することができ、狭ビームは０°〜９０°の任意のビーム角を有することができる。画像解析システム１０６はまた、ＬＥＤ１３０，１３２，１４０，１４２の動作を制御する。４つのＬＥＤは例示の目的で示されたにすぎず、以下に示すように、応用に応じて、より多いまたは少ない照明素子をシステムが備えていてもよいし、さらに、照明素子はＬＥＤである必要もなく、便宜上一般的な語句を使用していることは理解されるべきである。
【００２７】
図示されている通り、ＬＥＤ１３０，１３２による広角ビームは比較的カメラ１０２に近く中央に位置する初期位置Ｐにある物体１１４によって妨害される。ＬＥＤ１３０，１３２は、カメラ１０２に近い位置にある物体だけを照射するために、低電力ＬＥＤであってよく、或いは、初期の物体検出を容易とするために、全検出空間を照射するだけの十分な出力を有していてもよい。後者の場合、ＬＥＤ１３０，１３２は必要な時に限り稼働状態を維持することが望ましい。物体１１４が第２の位置Ｐ’に移動すると、狭ビームＬＥＤ１４２の照明視野の中に入る。画像解析システム１０６’は、上述の機能を実行するほか、カメラ１０２によって記録された画像に基づいてＬＥＤを稼働及び停止するための機能を含む。ここで、システム１０６’はこの遷移を登録し、ＬＥＤ１０２を稼働させるとともに、広ビームＬＥＤ１３０，１３２を停止する。したがって、物体１１４が追跡されるとき、その範囲がどのＬＥＤがオンされるべきかを決定する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、ＬＥＤ１３０，１３２，１４０，１４２は等価な装置であるが、システム１０６’によって制御される、関連付けられた、電気的に或いは電気機械的に制御可能な光学装置１５０（簡単のため、ＬＥＤ１４０についてのみ示されている）を有している。システム１０６’はまた、ＬＥＤに供給される出力（例えば、駆動電流）を、従来の駆動及び制御回路を用いて制御する。例えば、光学装置１５０は調節可能なレンズであり得る。この場合、システム１０６’は、出力を最小とするために、どのＬＥＤが最も狭いビーム角で物体１１４を照明が可能かを求め、決定された出力レベルでＬＥＤを駆動させるとともに、必要なビーム角となるように関連付けられた光学装置１５０を調整する。物体１１４が追跡されるに従い、システム１０６’は、隣接するＬＥＤによってより少ない電力消費で照明できる領域に物体１１４が入るまで、選択されたＬＥＤのビーム角を広げ、駆動電流を増加させ、当該領域に入ると、新ＬＥＤを稼働させ、前に選択されたＬＥＤをオフするようにし得る。
【００２９】
例えば、検出空間は初めに１以上の広ビーム照明素子により、全体でカメラ１０２と同様となる視野で、照明され得る。システム１０６’によって物体１１４の位置が取得されると、（複数の）広ビームＬＥＤをオフし、物体１１４の方向を向いている１以上の狭ビームＬＥＤを稼働させ得る。物体の移動に従い、異なる狭ビームＬＥＤが稼働する。多くの実装では、これらの方向性のＬＥＤはカメラ１０２の視野の中心に配置さえされていればよい。例えば、手の追跡の場合、人は、広角方向であって且つ離れた距離からカメラと対話しようとすることはあまりない。
【００３０】
追跡対象の物体がカメラに対して大きな角度にある（即ち、位置Ｐ’’において、モーション追跡装置の側面方向へ離れた位置にある）とき、当該物体は、カメラ１０２に対して比較的近い位置にあることが多い。したがって、低電力の、広ビームＬＥＤが適し得る。結果として、照明アレイがカメラ１０２の近くに設けられた１つだけ又は少数の広ビームＬＥＤを備えているだけでよく、併せて、これと同数又はより多数の狭ビームデバイスを（例えば、カメラ１０２前方の中心視野領域を、全体で、例えばカメラの法線の周囲を３０°又は４５°の円錐角で覆うようにして）備える。このようにして、少数の広ビームＬＥＤ、及び、より多数（又は同数の）中心視野に向けられた狭ＬＥＤの使用によって、動きが検出される空間を照明するのに必要なＬＥＤの数を減らす、又は最小にすることが可能となる。
【００３１】
異なる方向に向いている多数の狭ビームＬＥＤを用いて、広い視野をカバーすることも可能である。これらは、実際に物体１１４を照明しているＬＥＤを識別するために、モニタされる空間を走査するようにして、システム１０６’により動作され得る。システム１０６’は、これらのＬＥＤに供給される電力を維持し、且つ、残りを停止させる。いくつかの実施形態では、システム１０６’が、追跡物体１１４の予測される軌道を従来の予測的追跡法を用いて計算し、この軌道を利用して、物体１１４の移動に伴いどのＬＥＤを稼働するべきかを予測する。カメラ１０２の一連の画像フレームによって記録されながら、物体１１４が空間を移動するとき、新たな画像が取得、分析され、これらより追跡情報が生成されると、システム１０６’は実際の物体の軌道をプロットし、リアルタイムで、予測された軌道と比較することによって、照明パターンとともに、予測された軌道を修正する。他の実装では、ＬＥＤ自身が物理的に、又は、光学的に操縦可能である。この実施例では、システム１０６’は予測された軌道を利用して、物体が照明された状態を維持するようにビームを操縦し、物体が現在追跡中のＬＥＤの操縦可能範囲から外れる場合に限って、新たなＬＥＤを稼働させる。コンピュータ制御へ修正可能な他の任意の操縦構成が、この目的のために利用され得る。例えば、ＬＥＤ自身が、角のある支点に対して旋回が可能に係留されたフレキシブル基板上に搭載されていてもよく、圧電型の又はばねを内蔵した電磁アクチュエータが軸に対してＬＥＤのなす角を変化させるために用いられる。或いは、ＬＥＤ出力が、操縦可能なレンズ又はビームの方向を変更可能な他の光学装置を通過するようにしてもよい。ＬＥＤ出力を物理的に又は光学的に操縦可能とするのに適した構成は、スキャナ及びディスプレイ技術において良く知られている。
【００３２】
画像解析システム１０６，１０６’（画像解析装置とも呼ばれる）は、例えば本明細書に記載の技術を用いた撮像及び画像データの処理が可能な任意の装置または装置の構成要素からなり、又は、これを含み得る。図２は、本発明の実施形態に係る画像解析装置１０６，１０６’を実現するコンピュータシステム２００の簡略ブロック図である。コンピュータシステム２００は、プロセッサ２０２、メモリ２０４、カメラインタフェース２０６、ディスプレイ２０８、スピーカ２０９、キーボード２１０及びマウス２１１を含む。
【００３３】
メモリ２０４は、プロセッサ２０２によって実行される命令、及び、当該命令の実行に関連付けられている入力及び／または出力データを記憶するために使用され得る。特に、メモリ２０４は、以下で詳細に説明するモジュールのグループとして概念的に図示される、プロセッサ２０２の動作及び他のハードウェアコンポーネントとのやりとりを制御する命令を格納している。オペレーティングシステムは、メモリ割り当て、ファイル管理及び大容量記憶装置の操作等、低レベルの基本システム機能の実行を指示する。オペレーティングシステムは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム、Ｕｎｉｘ（登録商標）オペレーティングシステム、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステム、Ｘｅｎｉｘオペレーティング・システム、ＩＢＭ  ＡＩＸオペレーティングシステム、ヒューレットパッカードＵＸオペレーティングシステム、Ｎｏｖｅｌｌ  ＮＥＴＷＡＲＥオペレーティング・システム、Ｓｕｎ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  ＳＯＬＡＲＩＳオペレーティングシステム、ＯＳ／２オペレーティング・システム、ＢｅＯＳオペレーティングシステム、ＭＡＣＩＮＴＯＳＨオペレーティングシステム、ＡＰＡＣＨＥオペレーティングシステム、ＯＰＥＮＳＴＥＰオペレーティングシステム、又はプラットフォームの別のオペレーティングシステムなど、様々なオペレーティングシステムであり得る又は含み得る。
【００３４】
コンピュータ環境は、他のリムーバブル／非リムーバブル、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体を含み得る。例えば、ハードディスクドライブは、非リムーバブルであり不揮発性の磁気媒体に読み取りまたは書き込みを行い得る。磁気ディスクドライブは、リムーバブルであり不揮発性の磁気ディスクに読み取りまたは書き込みを行い得るとともに、光ディスクドライブは、リムーバブルであり不揮発性のＣＤ−ＲＯＭや他の光媒体などの光ディスクに読み取りまたは書き込みを行い得る。例示の動作環境で使用可能な他のリムーバブル／非リムーバブル、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体は、磁気テープカセット、フラッシュメモリカード、デジタル多用途ディスク（Digital Versatile Disk）、デジタルビデオテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭなどを含むが、これらに限定されない。記憶媒体は、典型的には、リムーバブルまたは非リムーバブルのメモリインタフェースを介してシステムバスに接続されている。
【００３５】
プロセッサ２０２は、汎用マイクロプロセッサであってもよいが、実装に応じてその代わりに、マイクロコントローラ、周辺集積回路素子、ＣＳＩＣ（Customer Specific Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、論理回路、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイス、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＰＬＡ（Programmable Logic Array）、ＲＦＩＤプロセッサ、スマートチップまたは本発明の処理のステップを実行することが可能な他の任意の装置あるいは装置の構成、とすることができる。
【００３６】
カメラインタフェース２０６は、図１Ａに示す光源１０８，１１０などの関連した光源のほか、図１Ａに示すカメラ１０２，１０４などのカメラとコンピュータシステム２００との間の通信を可能にするハードウェア及び／またはソフトウェアをも含み得る。したがって、例えば、カメラインタフェース２０６は、カメラから受信したデータ信号を、プロセッサ２０２上で実行される従来のモーションキャプチャ（「モーキャプ」）プログラム２１４の入力として与えるのに先立って、当該信号を（例えば、ノイズの減少やデータの再フォーマットをするために）修正するハードウェア及び／またはソフトウェアシグナルプロセッサのほか、カメラが接続される１以上のデータポート２１６、２１８を含み得る。いくつかの実施形態では、カメラインタフェース２０６は、例えば、カメラを駆動または停止させるためや、カメラ設定（フレームレート、画質、感度等）の制御などのために、カメラへの信号の送信も行い得る。このような信号は、例えばプロセッサ２０２からの制御信号に応答して送信され得るものであり、ユーザ入力または他の検出されたイベントに応答して同様に生成され得る。
【００３７】
カメラインタフェース２０６は、光源（例えば、光源１０８、１１０）に接続可能なコントローラ２１７、２１９も含み得る。いくつかの実施形態において、コントローラ２１７，２１９は、例えばモーキャププログラム２１４を実行するプロセッサ２０２からの命令に応答して、動作電流を光源に供給する。他の実施形態では、光源が外部電源（不図示）から動作電流を取り出し得るとともに、コントローラ２１７，２１９が、光源のための、例えば光源のオンあるいはオフまたは輝度の変化を命令するための制御信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、１つのコントローラが複数の光源を制御するために使用され得る。
【００３８】
モーキャププログラム２１４を定義する命令は、メモリ２０４に格納され、これらの命令が実行されると、カメラインタフェース２０６に接続されたカメラから与えられる画像に対するモーションキャプチャ解析が実行される。一実施形態では、モーキャププログラム２１４は、物体検出モジュール２２２及び物体解析モジュール２２４などの様々なモジュールを含む。さらに、これらのモジュールの両方は、従来のものであって当技術分野において十分に特徴付けられているものである。物体検出モジュール２２２は、画像中の物体のエッジ及び／または物体の位置に関する他の情報を検出するために、画像（例えば、カメラインタフェース２０６を介して撮像された画像）を解析し得る。物体解析モジュール２２４は、物体の３Ｄ位置及び／または動きを決定するために、物体検出モジュール２２２によって与えられる物体情報を解析し得る。モーキャププログラム２１４のコードモジュールで実行され得る動作の例については、以下に記載する。メモリ２０４は、他の情報及び／またはモーキャププログラム２１４によって使用されるコードモジュールも含み得る。
【００３９】
ディスプレイ２０８、スピーカ２０９、キーボード２１０及びマウス２１１は、コンピュータシステム２００とのユーザ対話を容易にするために使用され得る。これらの構成要素は、一般的な従来設計のものや、任意のタイプのユーザ対話を与えるように要望に応じて変更したものであり得る。いくつかの実施形態では、カメラインタフェース２０６及びモーキャププログラム２１４を使用したモーションキャプチャの結果が、ユーザ入力として解釈され得る。例えば、ユーザは、モーキャププログラム２１４を用いて解析される手のジェスチャを行うことが可能であり、この解析の結果は、プロセッサ２００（例えば、ウェブブラウザ、ワードプロセッサまたは他のアプリケーション）上で実行される他のプログラムへの指示として解釈され得る。そのため、例として、ユーザは、ディスプレイ２０８上に表示される現在のウェブページを「スクロール」するための上側または下側スワイプジェスチャや、スピーカ２０９からのオーディオ出力の音量を増大または減少するための回転ジェスチャなどを使用し得る。
【００４０】
当然であるが、コンピュータシステム２００は例示であって、変更や修正が可能である。コンピュータシステムは、サーバシステム、デスクトップシステム、ラップトップシステム、タブレット、スマートフォンまたはパーソナルデジタルアシスタントなどを含む様々なフォームファクタで実現され得る。特定の実現態様は、例えば有線及び／または無線ネットワークインタフェース、メディアの再生及び／または記録機能など、本明細書に記載されていない他の機能を含み得る。いくつかの実施形態では、１以上のカメラが、分離した構成要素として与えられるのではなく、コンピュータ内に組み入れられ得る。さらに、画像解析装置は、コンピュータシステムの構成要素（例えば、画像データを受信し解析結果を出力するための適切なＩ／Ｏインタフェースを備えた、プログラムコードを実行するプロセッサ、ＡＳＩＣ、または固定機能デジタル信号プロセッサ）のサブセットのみを使用して実現され得る。
【００４１】
コンピュータシステム２００は、特定のブロックを参照して本明細書に記載されているが、当該ブロックは説明の便宜のために定義されているものであって、構成部品の特定の物理的配置を意味することを意図するものではないと理解されるべきである。さらに、当該ブロックは、物理的に異なる構成要素に対応する必要はない。物理的に異なる構成要素が使用される場合、必要に応じて、構成要素間の接続（例えば、データ通信用など）が有線及び／または無線であり得る。
【００４２】
プロセッサ２０２による物体検出モジュール２２２の実行は、プロセッサ２０２に、物体の画像を撮像するためにカメラインタフェース２０６を動作させたり、画像データの解析によって背景画素から対象画素を区別させたりする。図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の様々な実施形態に係る得られ得る画素行の輝度データの３つの異なるグラフである。各グラフは１つの画素行について例示しているが、画像が典型的には多数の画素行を含むとともに、行が任意の数の画素を含み得ると理解されるべきである。例えば、ＨＤビデオ画像は、それぞれ１９２０画素を有する１０８０行を含み得る。
【００４３】
図３Ａは、手のひらの断面など、単一な断面を有する物体の画素行の輝度データ３００を示している。物体に対応する領域３０２内の画素は高輝度を有しているが、背景に対応する領域３０４及び３０６内の画素は著しく低い輝度を有する。図から分かるように、物体の位置は見てすぐに分かるものであり、物体のエッジの位置（位置３０８、位置３１０）は容易に識別される。例えば、０．５を上回る輝度を持つ画素は物体画素であると見なすことが可能であり、反対に０．５を下回る輝度を持つ画素は背景画素であると見なすことが可能である。
【００４４】
図３Ｂは、開いた手の指の断面など、複数の異なる断面を有する物体の画素行の輝度データ３２０を示している。物体に対応する領域３２２，３２３及び３２４は高輝度を有しているが、背景に対応する領域３２６〜３２９内の画素は低い輝度を有する。この場合も、輝度に対する単純なカットオフ閾値（例えば、０．５）は、物体画素を背景画素と区別するために十分であり、物体のエッジを容易に確定することができる。
【００４５】
図３Ｃは、２本指をカメラに向けて伸ばした手の断面など、物体までの距離が行の所々で変化する画素行の輝度データ３４０を示している。伸ばした指に対応する領域３４２及び３４３は最も高い輝度を有する。手の他の部分に対応する領域３４４及び３４５はわずかに少ない輝度を有する。これは、１つはより遠くにあるということ、１つは伸ばした指による影が掛かること、に起因し得る。背景に対応する領域３４８及び３４９は、手が含まれる領域３４２〜３４５よりも著しく暗い。輝度に対するカットオフ閾値（例えば、０．５）は、この場合でも物体画素を背景画素と区別するために十分である。物体画素のさらなる解析は、領域３４２及び３４３のエッジを検出するためにも行われ得るものであり、物体の形状に関する追加の情報を与える。
【００４６】
当然であるが、図３Ａ〜３Ｃに示すデータは例示である。いくつかの実施形態では、予測される距離（例えば、図１のｒＯ）にある物体が露出オーバーになるように、即ち、全てではないにしても多くの対象画素が完全に１．０の輝度レベルで飽和してしまうように、光源１０８，１１０の強度を調整することが望ましくなり得る（物体の現実の輝度は、実際、もっと高いかもしれない）。背景画素も多少明るくし得るが、背景画素も飽和レベルに近づくほど強度が高く設定されない限り、依然として距離に対する光強度の減衰１／ｒ２によって物体及び背景画素を区別することができる状態である。図３Ａ〜３Ｃに示したように、物体と背景との間に強いコントラストを作り出すために物体に向けられた照明の使用は、背景画素と物体画素を区別するための簡単で高速なアルゴリズムの使用を可能にするものであり、リアルタイムモーションキャプチャシステムにおいて特に有用となり得る。背景及び物体画素を区別するタスクの簡素化は、他のモーションキャプチャタスク（例えば、物体の位置、形状及び／または動きの再構築）のためのコンピュータ資源を開放し得る。
【００４７】
本発明の実施形態に係る画像内の物体の位置を識別するための処理のフロー図を示す図４を参照する。処理４００は、例えば、図１Ａのシステム１００において実現され得る。ブロック４０２において、光源１０８，１１０がオンする。ブロック４０４において、１以上の画像がカメラ１０２，１０４を用いて撮像される。いくつかの実施形態では、各カメラからの１つの画像が撮像される。他の実施形態では、各カメラから一連の画像が撮像される。２つのカメラからの２つの画像は、２つのカメラからの相関画像が物体の３Ｄ位置の決定に使用され得るように、時間において厳密に相関させられ得る（例えば、数ミリ秒以内となる同時）。
【００４８】
ブロック４０６において、背景画素から物体画素を区別するために、画素の輝度の閾値が適用される。ブロック４０６は、背景及び物体画素の間の遷移点に基づいた物体のエッジの位置の特定をも含み得る。いくつかの実施形態において、各画素は、最初に、輝度カットオフ閾値を超えているか否かに基づいて物体または背景のいずれかに分類される。例えば、図３Ａ〜３Ｃに示すように、０．５の飽和レベルにおけるカットオフが使用され得る。画素が分類されると、背景画素が物体画素に隣接している位置を見つけることによって、エッジが検出され得る。いくつかの実施形態では、ノイズ欠陥を回避するために、エッジの両側となる背景及び物体画素の領域が、ある最小の大きさ（例えば、２、４または８画素）を有することを必要とし得る。
【００４９】
他の実施形態では、エッジが、画素が物体であるか背景であるかの最初の分類をすることなく検出され得る。例えば、隣接する画素間の輝度の差としてΔβを定義でき、｜Δβ｜が閾値を上回る（例えば、飽和範囲の単位で０．３または０．５）ことが、隣接する画素間における背景から物体または物体から背景への遷移を示し得る（Δβの符号は、遷移の方向を示し得る）。物体のエッジが、実際に画素の中央にある場合、境界において中間値を有する画素が存在し得る。これは、例えば画素ｉについて２つの輝度値（βＬ＝（βｉ＋βｉ−１）／２及びβＲ＝（βｉ＋βｉ＋１）／２、画素（ｉ−１）は画素ｉの左側、画素（ｉ＋１）は画素ｉの右側）を算出することによって、検出され得る。画素ｉがエッジの近くにない場合は一般的に｜βＬ−βＲ｜がゼロに近くなり、画素がエッジの近くにある場合は｜βＬ−βＲ｜が１に近くなり、｜βＬ−βＲ｜の閾値がエッジを検出するために使用され得る。
【００５０】
いくつかの例では、物体の一部が画像内の別の物体を部分的に遮蔽してもよい。例えば手の場合、指が、手のひらや別の指を部分的に遮蔽してもよい。物体の一部が別の物体を部分的に遮蔽して生じる遮蔽エッジも、背景画素が除去されれば、小さいが区別できる輝度の変化に基づいて検出され得る。図３Ｃは、そのような部分的な遮蔽の例を示しており、遮蔽エッジの位置は明らかである。
【００５１】
検出されたエッジは、多くの目的に使用され得る。例えば、前述のように、２つのカメラから見た物体のエッジは、３Ｄ空間内の物体のおよその位置を決定するために使用され得る。カメラの光軸を横断する２Ｄ平面内の物体の位置は、１つの画像から決定され得るとともに、２つの異なるカメラからの時間相関画像における物体の位置の間のオフセット（視差）は、カメラ間の間隔が既知であれば、物体までの距離を決定するために使用され得る。
【００５２】
さらに、物体の位置及び形状は、２つの異なるカメラからの時間相関画像におけるそのエッジの位置に基づいて決定され得るとともに、物体の動き（関節を含む）は、一連となる一対の画像の解析から決定され得る。物体のエッジの位置に基づいた物体の位置、形状及び動きの決定に使用され得る技術例が、同時係属中のシリアル番号第１３／４１４４８５（２０１２年３月７日出願）に記載されており、当該出願の開示全体が、参照として本明細書に援用される。本開示にアクセスする当業者は、物体のエッジの位置に関する情報に基づいた物体の位置、形状及び動きを決定するための他の技術が使用され得ることを認識するであろう。
【００５３】
いくつかの実施形態において、光源１０８，１１０は継続的にオンされるのではなく、パルスモードで動作され得る。これは、例えば光源１０８，１１０が、定常状態動作よりもパルスで明るい光を生成する能力を有する場合に、有用となり得る。図５は、５０２に示すように光源１０８，１１０が一定の間隔でオンになるパルス状である時系列を示している。５０４に示すように、カメラ１０２，１０４のシャッタは、光パルスと一致するタイミングで画像を撮像するために開き得る。このようにして、画像が撮像される時間中、対象の物体は明るく照明され得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、光源１０８，１１０のパルス駆動が、光源１０８，１１０がオンの時に撮像された画像とオフの時に撮像された画像を比較することによって、対象の物体及び背景の間のコントラストをより高めるために使用され得る。図６は、６０２に示すように光源１０８，１１０が一定の間隔でオンになるパルス状である時系列を示し、一方で、６０４に示す間隔でカメラ１０２，１０４のシャッタが画像を撮像するために開いている。この場合、光源１０８，１１０は、１つおきの画像に対して「オン」になる。対象の物体が、背景領域よりも光源１０８，１１０に対して著しく近い場合、背景画素に対する光強度の差よりも、物体画素に対する光強度の差の方が強くなる。したがって、一連の画像内の画素の比較が、物体及び背景画素の区別に役立ち得る。
【００５５】
図７は、本発明の実施形態に係る一連の画像を用いて物体のエッジを識別する処理７００のフロー図である。ブロック７０２において、光源がオフにされ、ブロック７０４において、第１画像（Ａ）が撮像される。次に、ブロック７０６において、光源がオンにされ、ブロック７０８において、第２画像（Ｂ）が撮像される。ブロック７１０において、「差分」画像Ｂ−Ａが、例えば、画像Ａの各画素の輝度値を、画像Ｂの対応する画素の輝度値から減算することによって、算出される。画像Ｂは、光がオンの状態で撮像されたものであるため、Ｂ−Ａはほとんどの画素で正になることが予想される。
【００５６】
ブロック７１２において、物体画素を識別するために差分画像（Ｂ−Ａ）に対して閾値が適用され、閾値を上回る（Ｂ−Ａ）は物体画素に関連付けられるとともに、閾値を下回る（Ｂ−Ａ）は背景画素に関連付けられる。その後、物体のエッジが、上述のように、どこで物体画素が背景画素と隣接しているかを識別することによって定義され得る。物体のエッジは、上述のように、位置及び／または動き検出などの目的のために使用され得る。
【００５７】
本明細書に記載のコントラストに基づく物体検出は、対象の物体が背景物体よりも（複数の）光源に対して著しく近い（例えば、半分の距離）ことが予想される任意の状況に対して適用され得る。そのような適用の一つとして、コンピュータシステムと対話するためのユーザ入力としての動き検出の使用がある。例えば、ユーザが画面を指し示すまたは他の手でのジェスチャを行うと、それが入力としてコンピュータシステムに解釈され得る。
【００５８】
本発明の実施形態に係る、ユーザ入力装置としての動き検出器を含んだコンピュータシステム８００が、図８に示されている。コンピュータシステム８００は、プロセッサ、メモリ、固定またはリムーバブルディスクドライブ、ビデオドライバ、オーディオドライバ、ネットワークインタフェースコンポーネントなど、様々なコンピュータシステムの構成要素を収容し得るデスクトップボックス８０２を含む。ディスプレイ８０４は、デスクトップボックス８０２に接続されるとともにユーザに視認可能となるように配置されている。キーボード８０６は、ユーザの手が簡単に届く範囲内に配置される。動き検出器ユニット８０８は、キーボード８０６の近くに（例えば、図示のような後方、または側方）配置され、ユーザがディスプレイ８０４に向かってジェスチャをすることが自然となる領域（例えば、キーボードの上側の空間であってモニタの前）に対して向けられている。カメラ８１０，８１２（上述のカメラ１０２，１０４と同様または同一であり得る）は、一般的には上方向を向くように配置され、光源８１４，８１６（上述の光源１０８，１１０と同様または同一であり得る）は、動き検出器ユニット８０８上方の領域を照明するために、カメラ８１０，８１２の両側に配置される。典型的な実装では、カメラ８１０，８１２及び光源８１４，８１６は、実質的に同一平面内にある。この構成は、例えば、エッジ検出を妨害し得る影（光源がカメラに隣接せずにカメラの間に位置する場合に起こり得る）の出現を防止する。不図示のフィルタが、光源８１４，８１６のピーク周波数付近の帯域より外側のすべての光を除去するために、動き検出器ユニット８０８の上面の上（または、カメラ８１０，８１２の開口のちょうど上）に配置され得る。
【００５９】
図示の構成では、カメラ８１０，８１２の視野内でユーザが手または他の物体（例えば、鉛筆）を動かすと、背景はおそらく天井及び／または天井に取り付けられている様々な固定物から成り得る。ユーザの手が、動き検出器ユニット８０８の上方１０〜２０センチメートルであり得るのに対して、天井はその距離の５〜１０倍（またはそれ以上）であり得る。光源８１４，８１６からの照明は、それ故に天井と比較してユーザの手に対してはるかに強くなり、本明細書に記載の技術が、カメラ８１０，８１２によって撮像された画像内の背景画素から物体画素を確実に区別するために使用され得る。赤外光が使用される場合は、ユーザの気が散ったり光によって妨害されたりすることがない。
【００６０】
コンピュータシステム８００は、図１Ａに示した構成を利用し得る。例えば、動き検出器ユニット８０８のカメラ８１０，８１２がデスクトップボックス８０２に対して画像データを与え得るとともに、画像解析及びその後の解釈がデスクトップボックス８０２に収容されているプロセッサ及び他の構成要素を使用して行われ得る。また、動き検出器ユニット８０８は、画像解析及び解釈の一部または全部の段階を実行するためのプロセッサまたは他の構成要素を含み得る。例えば、動き検出器ユニット８０８は、物体画素と背景画素とを区別するための上述の処理の１以上を実行する（プログラム可能な、または固定機能の）プロセッサを含み得る。この場合、動き検出器ユニット８０８は、さらなる解析及び解釈のために、撮像画像の簡略表示（例えば、すべての背景画素をゼロにした表示）を、デスクトップボックス８０２に対して送信し得る。動き検出器ユニット８０８内部のプロセッサ及びデスクトップボックス８０２内のプロセッサの間で計算タスクの特別な分割は不要である。
【００６１】
絶対的な輝度レベルによる物体画素及び背景画素の区別は、必ずしも必要ではない。例えば、物体の形状が既知であれば、物体のエッジを明示的に検出することなく画像内の物体を検出するために、輝度減衰のパターンが利用され得る。丸みを帯びた物体（手や指など）では、例えば、１／ｒ２の関係がガウシアンまたは近ガウシアンの輝度分布（near-Gaussian brightness distributions）を、物体の中心付近に生じさせる。ＬＥＤによって照明されるとともにカメラに対して垂直に配置された円筒を撮像すると、円筒軸に対応する明るい中心線を有するとともに各側（円筒の周囲）で明るさが減衰する画像が得られる。指はおよそ円筒形であり、これらのガウシアンピークを識別することによって、背景が近く背景の相対輝度に起因して（近接のため、或いは強く赤外光を出射しているために）エッジが見えないという状況であっても指を見つけることができる。語句「ガウシアン」は、ベル型で典型的には対称な曲線を含意するように、本明細書で広義に使用される。明確にガウシアン関数に一致する曲線のみに限定されるものではない。
【００６２】
図９は、本発明の実施形態に係る動き検出器を含むタブレットコンピュータ９００を示す。タブレットコンピュータ９００は、前面にベゼル９０４に囲まれた表示画面９０２を含む筐体を有する。１以上の制御ボタン９０６は、ベゼル９０４に含まれ得る。タブレットコンピュータ９００は、筐体内（例えば、表示画面９０２の背後）に、様々な従来のコンピュータの構成要素（プロセッサ、メモリ、ネットワークインタフェースなど）を有し得る。動き検出器ユニット９１０は、ベゼル９０４内に設けられ、タブレットコンピュータ９００の前方に位置するユーザの動きをキャプチャするように前面に向けられたカメラ９１２，９１４（例えば、図１Ａのカメラ１０２，１０４と類似または同一）及び光源９１６，９１８（例えば、図１Ａの光源１０８，１１０と類似または同一）を使用して実装され得る。
【００６３】
カメラ９１２，９１４の視野内でユーザが手または他の物体を動かすと、上述のように、動きが検出される。この場合、背景は、おそらくユーザ自身の体であり、タブレット・コンピュータ９００から大体２５〜３０センチメートルの距離となる。ユーザは、ディスプレイ９０２から例えば５〜１０センチメートルという短い距離で、手または他の物体を保持し得る。ユーザの手がユーザの体よりも光源９１６，９１８に著しく近い（例えば、半分の距離）限り、本明細書に記載の照明に基づいたコントラストの改善技術が、背景画素から物体画素を区別するために使用され得る。画像解析とその後の入力ジェスチャとしての解釈は、タブレットコンピュータ９００内で（例えば、オペレーティングシステムまたは他のソフトウェアの実行によりカメラ９１２，９１４から得られたデータを解析するためにメインプロセッサを活用することにより）行われ得る。ユーザは、これにより、３Ｄ空間内のジェスチャを用いてタブレット９００と対話し得る。
【００６４】
図１０に示すゴーグルシステム１０００も、本発明の実施形態に係る動き検出器を含み得る。ゴーグルシステム１０００は、例えば、仮想現実及び／または拡張現実環境に関連して使用され得る。ゴーグルシステム１０００は、従来の眼鏡と同様に、ユーザが着用可能なゴーグル１００２を含む。ゴーグル１００２は、ユーザの左右の目に画像（例えば、仮想現実環境の画像）を与える小型の表示画面を含み得る接眼レンズ１００４，１００６を含む。これらの画像は、ゴーグル１００２と有線または無線チャネルのいずれかを介して通信するベースユニット１００８（例えば、コンピュータシステム）によって与えられ得る。カメラ１０１０，１０１２（例えば、図１Ａのカメラ１０２，１０４と類似または同一）は、ユーザの視界を不明瞭にしないように、ゴーグル１００２のフレーム部に設けられ得る。光源１０１４，１０１６は、ゴーグル１００２のフレーム部に、カメラ１０１０，１０１２の両側に設けられ得る。カメラ１０１０，１０１２によって収集された画像は、解析及び仮想または拡張環境とのユーザ対話を示すジェスチャとしての解釈のために、ベースユニット１００８に送信され得る。（いくつかの実施形態では、接眼レンズ１００４，１００６を介して提示される仮想または拡張環境は、ユーザの手の表示を含み得るとともに、その表示はカメラ１０１０，１０１２によって収集された画像に基づき得る。）
【００６５】
カメラ１０１０，１０１２の視野内でユーザが手または他の物体を使用してジェスチャをすると、上述のように動きが検出される。この場合、背景は、おそらくユーザが居る部屋の壁であり、ユーザは、きっと壁から多少の距離のところで座ってまたは立っている。ユーザの手がユーザの体よりも光源１０１４，１０１６に著しく近い（例えば、半分の距離）限り、本明細書に記載の照明に基づいたコントラストの改善技術が、背景画素からの物体画素の区別を容易にする。画像解析とその後の入力ジェスチャとしての解釈は、ベースユニット１００８内で行われ得る。
【００６６】
当然であるが、図８〜１０に示した動き検出器の実装は例示であって、変更や修正は可能である。例えば、動き検出器またはその構成要素は、キーボードやトラックパッドなどの他のユーザ入力デバイスを有する単一の筐体内に組み込まれ得る。別の例では、動き検出器は、例えば、上向きのカメラ及び光源がラップトップキーボードと同一の平面（例えば、キーボードの一方側、または前、または背後）に組み入れられた、または、前向きのカメラ及び光源がラップトップの表示画面を囲むベゼルに組み入れられた、ラップトップコンピュータに含まれ得る。さらに別の例では、着用可能な動き検出器が、例えば、アクティブディスプレイや光学部品が含まれていないヘッドバンドやヘッドセットなどとして実装され得る。
【００６７】
図１１に示すように、動き情報は、本発明の実施形態に係るコンピュータシステムまたは他のシステムを制御するためのユーザ入力として使用され得る。処理１１００は、例えば図８〜１０に示すようなコンピュータシステムで実行され得る。ブロック１１０２において、動き検出器の光源及びカメラを使用して画像が撮像される。上述のように、画像の撮像は、光源（及びカメラ）に近い物体が遠く離れた物体よりもより明るく照明されるように、カメラの視野を照明するための光源の使用を含み得る。
【００６８】
ブロック１１０４において、撮像された画像は、輝度の変化に基づいて物体のエッジを検出するために解析される。例えば、上述のように、この解析には、各画素の輝度と閾値との比較、隣接する画素におけるローレベルからハイレベルへの輝度の遷移の検出及び／または光源による照明がある状態及びない状態で撮像された一連の画像の比較が、含まれ得る。ブロック１１０６において、エッジベースアルゴリズムは、物体の位置及び／または動きを決定するために使用される。このアルゴリズムは、例えば、上述の第１３／４１４４８５出願に記載の任意の接線ベースアルゴリズムであり得るが、他のアルゴリズムも使用され得る。
【００６９】
ブロック１１０８において、ジェスチャは、物体の位置及び／または動きに基づいて識別される。例えば、ジェスチャのライブラリが、ユーザの指の位置及び／または動きに基づいて定義され得る。「タップ」は、表示画面に向かって伸びた指の速い動きに基づいて定義され得る。「トレース」は、表示画面に対して大体平行な平面内における伸びた指の動きとして定義され得る。内側ピンチは、互いに近づくように動く２本の伸びた指として定義され得るとともに、外側ピンチは、離れて遠ざかるように動く２本の伸びた指として定義され得る。スワイプジェスチャは、手全体の特定の方向（例えば、上、下、左、右）への動きに基づいて定義され得るとともに、伸びた指の本数（例えば、１本、２本、すべて）に基づき、異なるスワイプジェスチャがさらに定義され得る。他のジェスチャも定義され得る。検出された動きをライブラリと比較することによって、検出された位置及び／または動きに関連付けられた特定のジェスチャが決定され得る。
【００７０】
ブロック１１１０において、ジェスチャは、コンピュータシステムが処理し得るユーザ入力として解釈される。特定の処理は、コンピュータシステム上で現在実行されているアプリケーションプログラム、及び、これらのプログラムが特定の入力に対してどのように応答するように構成されているかに一般に依存する。例えば、ブラウザプログラム内のタップは、指が指示するリンクの選択として解釈され得る。文書処理プログラム内のタップは、指が指示する位置へのカーソルの設置としてまたはメニュー項目あるいは画面上に見え得る他のグラフィック制御要素の選択として解釈され得る。特定のジェスチャ及び解釈は、オペレーティングシステム及び／またはアプリケーションのレベルで、必要に応じて決定され得るものであり、任意のジェスチャの特定の解釈は不要である。
【００７１】
全身の動きが、キャプチャされるとともに同様の目的に使用され得る。このような実施形態では、解析及び再構成が、およそリアルタイム（例えば、人の反応時間に匹敵する時間）で都合良く行われることで、ユーザは機器との自然なやりとりを体験する。他の用途では、モーションキャプチャは、例えば、コンピュータアニメーションムービー等、リアルタイムで行われないデジタルレンダリングのために使用され得る。このような場合、解析は必要なだけ長い時間をとり得る。
【００７２】
本明細書で説明する実施形態は、距離に応じた光強度の減少を利用することによって、撮像された画像内の物体及び背景の効率的な区別を与える。背景よりも物体に著しく近い（例えば、２倍以上）１以上の光源を用いて物体を明るく照明することで、物体及び背景の間のコントラストが増大し得る。いくつかの例では、フィルタが、意図した光源以外の光源からの光を除去するために使用され得る。赤外光を使用することで、望まれない「ノイズ」や画像が撮像される環境内におそらく存在する可視光源による輝点を低減し得るとともに、ユーザ（赤外線を見ることが不可能であろう）の気が散ることをも低減し得る。
【００７３】
上述の実施形態は、対象の物体の画像を撮像するために使用されるカメラの両側に１つ配置された、２つの光源を備える。この配置は、位置及び動きの解析がそれぞれのカメラから見た物体のエッジの情報に依拠しており、光源がそれらのエッジを照明する場合において、特に有用になり得る。しかしながら、他の配置も使用され得る。例えば、図１２は、単一のカメラ１２０２及びカメラ１２０２の両側に配置される２つの光源１２０４，１２０６を有するシステム１２００を示している。この配置は、物体１２０８及び物体１２０８によって平坦な背景領域１２１０に掛けられた影の画像を撮像するために使用され得る。この実施形態では、物体画素及び背景画素が容易に区別され得る。加えて、背景１２１０は物体１２０８からそれほど遠くないとすれば、さらに、影の掛かっている背景領域の画素と影の掛かっていない背景領域の画素の間に、両者の区別を可能にするだけの十分なコントラストが存在する。物体及びその影の画像を用いて位置及び動きを検出するアルゴリズムは、上述の第１３／４１４４８５出願に記載されており、システム１２００は、物体のエッジとその影の位置を含む入力情報を、そのようなアルゴリズムへ与え得る。
【００７４】
図１３は、２つのカメラ１３０２，１３０４及びカメラの間に配置された１つの光源１３０６を有する別のシステム１３００を示す。システム１３００は、背景１３１０に対して、物体１３０８の画像を撮像し得る。システム１３００は、一般的には図１Ａのシステム１００よりもエッジの照明について信頼性が低い。しかしながら、すべての位置及び動きを決定するためのアルゴリズムが、物体のエッジの正確な情報に依拠しているわけではない。したがって、システム１３００では、例えば、より精度が必要とされない状況でエッジベースアルゴリズムが使用され得る。システム１３００では、非エッジベースアルゴリズムも使用され得る。
【００７５】
特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者は多数の変更が可能であることを認識するであろう。カメラ及び光源の数及び配置は変更され得る。フレームレート、空間分解能及び強度分解能を含むカメラの能力も、必要に応じて変更され得る。光源は、連続またはパルスモードで動作し得る。本明細書で説明するシステムは、物体及び背景の区別を容易にするために両者の間のコントラストを改善した画像を与え、この情報は多数の目的に使用され得るものであり、位置及び／または動き検出は多数の可能性の中の１つに過ぎない。
【００７６】
背景から物体を識別するためのカットオフ閾値及び他の具体的な基準は、特定のカメラ及び特定の環境に適合され得る。上述のように、比ｒＢ／ｒＯが増大するについて、コントラストが増大すると予想される。いくつかの実施形態において、システムは、例えば光源の輝度、閾値基準などの調整により、特定の環境に較正され得る。高速アルゴリズムに実装可能な単純な基準の使用は、他の用途のための所定のシステムにおける処理能力を解放し得る。
【００７７】
任意のタイプの物体が、これらの技術を用いたモーションキャプチャの対象となり得るとともに、特定の物体に応じて実装の様々な態様が最適化され得る。例えば、カメラ及び／または光源のタイプ及び位置は、動きがキャプチャされるべき物体の大きさ及び／または動きがキャプチャされるべき空間の大きさに基づいて最適化され得る。本発明の実施形態に係る解析技術は、任意の適切なコンピュータ言語のアルゴリズムとして実装され得るとともに、プログラム可能なプロセッサ上で実行され得る。あるいは、アルゴリズムの一部または全部が、固定機能のロジック回路に実装され得るとともに、このような回路が従来のまたは他のツールを使用して設計及び製造され得る。
【００７８】
本発明の様々な特徴を含むコンピュータプログラムは、様々なコンピュータ可読記憶媒体で符号化され得る。適切な媒体は、磁気ディスクまたはテープ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）などの光学記憶媒体、フラッシュメモリ、及びコンピュータが読取可能な形式でデータを保持する任意の他の非一時媒体などを含む。プログラムコードで符号化されるコンピュータが読取可能な記憶媒体は、互換性のある装置と共にパッケージされ、または他の装置とは別に提供され得る。さらに、プログラムコードは、符号化され、インターネットを含む、光学の有線及び／または様々なプロトコルに準拠する無線ネットワークを介して送信され得る。これにより、インターネットダウンロードを介して配信を可能とする。
【００７９】
以上のように、本発明を特定の実施形態について説明したが、当然ながら、本発明は、以下の請求項の範囲内での変更及び均等物の全てを網羅することを意図したものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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