"少なくとも手に相当する対象物に関して対象物までの距離を画素値に持つ距離画像の動画像を生成する距離画像生成手段と、前記距離画像から前記対象物に対応する領域を抽出する対象物抽出手段と、前記対象物の位置変化を前記距離画像の動画像から抽出する動作抽出手段と、前記動作抽出手段が抽出した前記対象物の位置変化に基づいて制御対象に指示する操作量を変化させる制御手段とを備え、前記動作抽出手段は、前記対象物抽出手段が抽出した前記対象物から手のひらに相当する対象面の位置と向きとを示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量が規定の開始条件を満たしてから前記特徴量が規定の終了条件を満たすまでの間における前記対象物の移動に伴う前記特徴量の変化量から前記制御対象に指示する操作量を決定する操作量決定部とを備えることを特徴とする操作入力装置。前記特徴量抽出部は、前記対象面の向きとして規定の基準面に対して前記対象面が交差する角度である交差角を抽出し、前記操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、前記交差角が規定の角度範囲内である状態が保たれたままで前記対象面が前記基準面に沿って移動したとき、前記対象面の移動量および移動の向きから1種類の前記操作量を決定することを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。前記特徴量抽出部は、前記対象面の向きとして規定の基準面に対して前記対象面が交差する角度である交差角を抽出し、前記操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、前記交差角が変化したとき、前記交差角の変化量および変化の向きから1種類の前記操作量を決定することを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。前記特徴量抽出部は、前記対象面の向きとして規定の基準面に交差する方向に規定される軸周りでの前記対象面の回転角を抽出し、前記操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、前記回転角が変化したとき、前記回転角の変化量および変化の向きから1種類の前記操作量を決定することを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。前記特徴量抽出部は、前記対象面の向きとして規定の基準面に対して前記対象面が交差する角度である交差角と、前記基準面に交差する方向に規定される軸周りでの前記対象面の回転角とを抽出し、前記操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、前記交差角が規定の角度範囲内で交差している状態が保たれたままで前記対象面が前記基準面に沿って移動したとき、前記回転角の変化量および変化の向きと前記対象面の移動量および移動の向きとから2種類の前記操作量を決定することを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。前記特徴量抽出部は、前記対象面の向きとして規定の基準面に対して前記対象面が交差する角度である交差角と、前記基準面に交差する方向に規定される軸周りでの前記対象面の回転角とを抽出し、前記操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、前記交差角が変化したとき、前記回転角の変化量および変化の向きと前記交差角の変化量と変化の向きとから2種類の前記操作量を決定することを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。前記操作量決定部は、前記操作量を複数段階の離散値から選択することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の操作入力装置。コンピュータを、少なくとも手に相当する対象物に関して対象物までの距離を画素値に持つ距離画像の動画像を生成する距離画像生成手段から距離画像を取得するとともに、前記対象物の規定の動作を検出したときに制御対象への対応制御を行う演算処理装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、前記距離画像から前記対象物に対応する領域を抽出する対象物抽出手段と、前記対象物の位置変化を前記距離画像の動画像から抽出する動作抽出手段と、前記動作抽出手段が抽出した前記対象物の位置変化に基づいて制御対象に指示する操作量を変化させる制御手段とを備え、前記動作抽出手段は、前記対象物抽出手段が抽出した前記対象物から手のひらに相当する対象面の位置と向きとを示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量が規定の開始条件を満たしてから前記特徴量が規定の終了条件を満たすまでの間における前記対象物の移動に伴う前記特徴量の変化量から前記制御対象に指示する操作量を決定する操作量決定部とを備える演算処理装置として機能させるプログラム。ところで、特許文献1に記載された技術を採用すれば、制御対象に対する指示を対話的に行うことは可能であるが、距離画像の中で距離の極小点を指先として認識するから、指先を認識させるには指先を入力装置に向ける必要がある。しかしながら、特許文献1に記載の技術は、距離の極小点を指先として認識しているだけであるから、入力装置と人体との位置関係によっては、他の部位を指先と誤認する可能性がある。また、上述のような誤認を避けようとすると、入力装置と人体との位置関係や手の形に制約が多くなる。本発明は、誤認の可能性を低減し、また利用者との位置関係の制約を低減させた操作入力装置、およびこの操作入力装置を実現するためのプログラムを提供することを目的とする。本発明に係る操作入力装置は、少なくとも手に相当する対象物に関して対象物までの距離を画素値に持つ距離画像の動画像を生成する距離画像生成手段と、距離画像から対象物に対応する領域を抽出する対象物抽出手段と、対象物の位置変化を距離画像の動画像から抽出する動作抽出手段と、動作抽出手段が抽出した対象物の位置変化に基づいて制御対象に指示する操作量を変化させる制御手段とを備え、動作抽出手段は、対象物抽出手段が抽出した対象物から手のひらに相当する対象面の位置と向きとを示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、特徴量が規定の開始条件を満たしてから特徴量が規定の終了条件を満たすまでの間における対象物の移動に伴う特徴量の変化量から制御対象に指示する操作量を決定する操作量決定部とを備えることを特徴とする。この操作入力装置において、特徴量抽出部は、対象面の向きとして規定の基準面に対して対象面が交差する角度である交差角を抽出し、操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、交差角が規定の角度範囲内である状態が保たれたままで対象面が基準面に沿って移動したとき、対象面の移動量および移動の向きから1種類の操作量を決定することが好ましい。この操作入力装置において、特徴量抽出部は、対象面の向きとして規定の基準面に対して対象面が交差する角度である交差角を抽出し、操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、交差角が変化したとき、交差角の変化量および変化の向きから1種類の操作量を決定することが好ましい。この操作入力装置において、特徴量抽出部は、対象面の向きとして規定の基準面に交差する方向に規定される軸周りでの対象面の回転角を抽出し、操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、回転角が変化したとき、回転角の変化量および変化の向きから1種類の操作量を決定することが好ましい。この操作入力装置において、特徴量抽出部は、対象面の向きとして規定の基準面に対して対象面が交差する角度である交差角と、基準面に交差する方向に規定される軸周りでの対象面の回転角とを抽出し、操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、交差角が規定の角度範囲内で交差している状態が保たれたままで対象面が基準面に沿って移動したとき、回転角の変化量および変化の向きと対象面の移動量および移動の向きとから2種類の操作量を決定することが好ましい。この操作入力装置において、特徴量抽出部は、対象面の向きとして規定の基準面に対して対象面が交差する角度である交差角と、基準面に交差する方向に規定される軸周りでの対象面の回転角とを抽出し、操作量決定部は、開始条件が成立してから終了条件が成立するまでの間に、交差角が変化したとき、回転角の変化量および変化の向きと交差角の変化量と変化の向きとから2種類の操作量を決定することが好ましい。この操作入力装置において、操作量決定部は、操作量を複数段階の離散値から選択することが好ましい。本発明に係るプログラムは、コンピュータを、少なくとも手に相当する対象物に関して対象物までの距離を画素値に持つ距離画像の動画像を生成する距離画像生成手段から距離画像を取得するとともに、対象物の規定の動作を検出したときに制御対象への対応制御を行う演算処理装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、距離画像から対象物に対応する領域を抽出する対象物抽出手段と、対象物の位置変化を距離画像の動画像から抽出する動作抽出手段と、動作抽出手段が抽出した対象物の位置変化に基づいて制御対象に指示する操作量を変化させる制御手段とを備え、動作抽出手段は、対象物抽出手段が抽出した対象物から手のひらに相当する対象面の位置と向きとを示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、特徴量が規定の開始条件を満たしてから特徴量が規定の終了条件を満たすまでの間における対象物の移動に伴う特徴量の変化量から制御対象に指示する操作量を決定する操作量決定部とを備える演算処理装置として機能させるものである。本発明の構成によれば、手に相当する対象物の距離画像が得られるように配置すればよいから、利用者との位置関係の制約が少ないという利点があり、また、対象物から手のひらに相当する対象面を抽出し、対象面の位置および向きを特徴量として、開始条件から終了条件までの間における当該特徴量の変化量によって操作量を決定するから、手のひらという比較的面積の大きい領域を抽出することにより、距離の極小点を指先とみなして指先の位置を操作入力に用いる従来構成に比較すると、誤認の可能性が低減される。以下に説明する操作入力装置は、図1に示すように、距離画像の動画像を生成する距離画像生成手段10と、距離画像生成手段10から距離画像を取得するとともに対象物の規定の動作を検出したときに制御対象5への対応制御を行う演算処理装置20とを備える。演算処理装置20は、ハードウェア要素としてのコンピュータを備え、適宜のプログラムをコンピュータで実行することにより以下に説明する機能を実現する。本実施形態では、距離画像生成手段10は、少なくとも人体の手に相当する対象物に関する距離を画素値に持つ距離画像を生成する。ただし、対象物は人型のロボットや人形であってもよく、手のひらに相当する対象面を抽出する可能な形状であれば、対象物が人体か否かは問わない。たとえば、手は露出していることが望ましいが、手に手袋が装着されている場合でも、手のひらの位置および向きを認識することが可能である。したがって、屋内で使用する場合だけでなく、屋外であっても季節を問わずに動作を認識することが可能である。距離画像生成手段10は、実空間における対象物までの距離を計測するセンサ部11と、センサ部11が計測した対象物までの距離を画素値に持つ距離画像を生成する距離演算部12とを備える。センサ部11は、アクティブ型の構成とパッシブ型の構成とのいずれでも採用可能である。本実施形態のセンサ部11は、対象物が存在する空間に投光するとともに、空間に存在する物体からの反射光を受光し、投光から受光までの時間差に相当する情報を用いて物体までの距離を検出するアクティブ型の構成を備える。すなわち、センサ部11は、飛行時間TOF=TimeOfFlight法により対象物までの距離を計測する。以下では、センサ部11の一例として、発光源から空間に投光し、空間に存在する対象物からの反射光を撮像素子で受光するアクティブ型の構成を想定する。発光源は、時間とともに強度が変化する強度変調光を投光し、対象物で反射され撮像素子で受光された強度変調光反射光と投光した強度変調光との位相差を、投光から受光までの時間差に相当する情報として用いる。変調光の変調波形は、正弦波が望ましいが、三角波、鋸歯状波、方形波などから選択することも可能である。また、変調光の周期は一定とする。一方、撮像素子は、複数個の受光領域画素が2次元配列されたCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサのような周知の構成のものが用いられる。ただし、撮像素子は、センサ部11に適する特別な構造を有するように設計されていてもよい。撮像素子の受光のタイミングは、発光源が投光する強度変調光の周期に同期させて設定され、たとえば、強度変調光の周期内において90度ずつ異なる位相に相当するタイミングの受光量を個別に取り出す。強度変調光の強度変化の周波数は、実用上は数MHz~数十MHzに設定され、撮像素子が受光する受光量は、強度変調光の1周期分の反射光の光量では不十分である。したがって、撮像素子では複数周期分たとえば、10000周期分の受光量に相当する電荷を蓄積した後、蓄積した電荷を前記位相の受光量に相当する電荷として出力する。ところで、発光源が強度変調光を投光し撮像素子が反射光を受光する構成のセンサ部11は、撮像素子の視野全体において対象物までの距離を一括して計測することができるから、比較的短い時間で1枚の距離画像に相当する情報が得られる。したがって、通常の濃淡画像やカラー画像と同様に、1秒間に30フレーム以上を得ることが可能である。センサ部11では強度変調光の各位相に対応する複数種類たとえば、4種類の電荷量が得られ、これらの電荷量は、強度変調光の位相を示す信号とともに距離演算部12に入力される。いま、強度変調光が正弦波であって、センサ部11からは90度ずつ異なる4位相に対応する電荷量が得られるとする。各電荷量をA0,A1,A2,A3とすると、投受光の位相差φ[rad]は下式で表される。φ=tan-1{A0-A2/A1-A3}強度変調光の周波数をfHzとすれば、投光から受光までの時間差Δtは位相差φを用いて、Δt=φ/2πfと表されるから、光速をcm/sとすると、物体までの距離は、cφ/4πfと表される。すなわち、4種類の電荷量A0,A1,A2,A3により対象物までの距離を求めることができる。距離演算部12は、センサ部11から得られた情報を用いて、各画素ごとに上述した計算を行うことにより、各画素の画素値として距離を対応付けた距離画像を生成する。ただし、得られた距離画像は、センサ部11から対象物を見込む方向における距離であって、画素の位置が角度に対応している。画素の位置に対応する角度は既知であるから、距離演算部12は、画素の位置と画素値である距離とを用いることにより、対象物の位置が実空間に対応する3次元の直交座標系で表されるように座標変換を行う。したがって、距離演算部12からは、対象物の位置が直交座標系で表された距離画像の動画像が得られる。言い換えると、撮像素子の画素に距離を対応付けた距離画像を、直交座標系で表される3次元の仮想空間にマッピングした距離画像が得られる。なお、上述した距離画像生成手段10の構成は周知であるから詳述しない。距離画像生成手段10は、距離画像の動画像を対象物抽出手段2に与える。対象物抽出手段2は、図2のように、距離画像の視野内において手に相当する対象物Obを抽出する機能を有する。すなわち、距離画像は少なくとも手に相当する領域を含んでいる必要がある。対象物抽出手段2は、手に相当する対象物Obを距離画像から抽出するために、距離の分布を求めるとともに、距離画像から対象物Obの輪郭の抽出を行う。つまり、対象物抽出手段2は、距離の分布においてクラスタを形成する画素群であって、画素に連続性がある場合に当該画素群を対象物Obの領域と認識する。ここに、距離画像において、隣接する各一対の画素の間の距離が規定した範囲内であるときに両画素は連続していると判断され、連続している画素からなる領域について形状および他の領域との接続関係を用いて対象物Obと判断される。また、抽出された領域の包絡線が対象物Obの輪郭になる。ここに、対象物抽出手段2は、対象物Obを抽出するにあたって手以外の部位の画素群との関係を評価しているから、手に相当する領域だけではなく、前腕部に相当する領域も対象物Obとして併せて抽出するようにしてもよい。前腕部に相当する領域を併せて抽出している場合には、前腕部に相当する領域との位置関係を用いることにより、手に相当する領域の位置や向きを求める精度を高めることができる。対象物抽出手段2は、常時動作させることが可能であるが、センサ部11の視野内に設定された規定の空間領域において物体が検出されるようになるまでは、対象物抽出手段2を動作させないようにするのが望ましい。すなわち、演算処理装置20は、対象物抽出手段2の機能を停止させている動作モードと、対象物抽出手段2を作動させる動作モードとの2段階の動作モードを切り替えるのが好ましい。対象物抽出手段2は、距離画像の1フレーム毎に対象物Obの有無を検出する。対象物抽出手段2で求められた対象物Obの情報は動作抽出手段3に入力される。動作抽出手段3は、対象物Obについて後述する特徴量を抽出し、特徴量の変化を距離画像の動画像から抽出する。すなわち、動作抽出手段3は、距離画像の動画像から対象物Obの位置変化を抽出する。動作抽出手段3が抽出した対象物Obの位置変化の情報は制御手段4に与えられ、制御手段4は、対象物Obの位置変化の情報に基づいて制御対象5に指示する操作量を変化させる。動作抽出手段3は、対象物抽出手段2が抽出した対象物Obの位置と向きとを示す特徴量を抽出する特徴量抽出部31を備える。さらに、動作抽出手段3は、特徴量抽出部31が抽出した特徴量が規定の開始条件を満たしてから特徴量が規定の終了条件を満たすまでの間において、対象物Obの移動に伴う特徴量の変化量を求める操作量決定部32を備える。操作量決定部32は特徴量の変化量に基づいて操作量を決定し、制御手段4は操作量決定部32が決定した操作量を制御対象5に指示する。特徴量抽出部31は、対象物Obから手のひらに相当する対象面Sbを抽出する機能を有し、対象面Sbの位置と向きとを特徴量として抽出する。対象面Sbを抽出するには、手において前腕と連続する部位を求め、手を前腕とは反対側から見た形状に対して外接矩形Rbを設定し、外接矩形Rbの縦横比=W1/W2を求める。縦横比が規定の閾値よりも大きい場合、手のひらに相当する対象面Sbを外接矩形Rbの縦方向長手方向に沿った平面とみなし、横方向に相当する方向を対象面Sbの法線方向と推定する。特徴量抽出部31は、上述のようにして対象面Sbに関する情報を抽出すると、図3のように、センサ部11の視野において規定した3次元の座標系o-xyzにおいて、対象面Sbの位置および向きを特定する。対象面Sbの向きは、前記座標系に規定されている基準面Scに基づいて交差角θと回転角ρとの2種類の角度のうち少なくとも交差角θにより表される。交差角θは基準面xy平面Scと対象面Sbとがなす角度基準面Scに対する対象面Sbの向きであり、回転角ρは基準面Scに交差する方向に規定される軸z軸周りの角度である。ところで、対象物Obの移動に伴う特徴量の変化量を求めるには、変化量の起点と終点とを定めることが必要である。そこで、操作量決定部32では、特徴量の変化量を求めるための開始条件と終了条件とが規定される。開始条件は、たとえば、特徴量抽出部31が対象面Sbを検出した後に、対象面Sbが基準面Scに対して略直交している状態で規定時間静止するという条件が用いられる。また、終了条件は、たとえば、開始条件の成立後に対象面Sbの位置あるいは向きが変化し、次に、対象面Sbが規定時間静止するという条件が用いられる。開始条件において対象面Sbが基準面Scに対してなす角度は、たとえば、90±5度などに設定され、対象面Sbが静止する規定時間は、たとえば、0.5秒などに設定される。開始条件および終了条件は、他に規定してもよい。たとえば、制御対象5がモニタ装置を備えている場合には、モニタ装置の画面に平行な平面を基準面Scとし、基準面Scからの距離範囲に対象物Obが存在するか否かを開始条件および終了条件に用いることも可能である。操作量決定部32は、開始条件の成立から終了条件の成立までの間において、対象物Obの移動に伴う特徴量の変化量を求める。さらに、操作量決定部32は、求めた変化量に対応する操作量を決定し、制御手段4に引き渡すのである。操作量決定部32における特徴量の変化量と操作量との関係は、データテーブルや関数によってあらかじめ定められている。データテーブルを用いる場合は、特徴量の変化量に対して制御対象5に指示する操作量が離散的に設定されるから、特徴量の変化量を複数区間に分け、各区間ごとに操作量を割り当てることが好ましい。この構成では、操作量決定部32から操作量を段階的に発生させることができる。また、変化量を制御対象5の状態に対応付けておけば、ロータリスイッチやデジタルサムホイールスイッチのように、複数の状態を選択するスイッチとして用いることも可能になる。操作量決定部32は、制御対象5に与える操作量の種類に応じて以下に説明する動作を行う。本実施形態では、制御対象5に指示する操作量の変量が1種類の場合と、制御対象5に指示する操作量の変量が2種類の場合とがある。操作量の変量が1種類の場合は、音量の増減を行う場合、モニタ装置の画面を一方向にのみスクロールさせる場合、オンオフを行う場合のように、可変抵抗器やオンオフを行うスイッチのような入力装置を用いて指示する操作量に相当する。また、操作量が2種類の場合は、音量と光量との増減を行う場合、光量と光色とを調節する場合、モニタ装置の画面を2方向にスクロールさせる場合など、ジョイスティックのような入力装置を用いて指示する操作量に相当する。操作量決定部32が1種類の操作量を決定する場合は、対象物Obに関して以下の3種類のいずれかの特徴量に操作量を対応付ける。第1の例では、図4のように、対象面Sbが基準面Scに対して規定の角度範囲内で交差する状態が保たれたままで対象面Sbを基準面Scに沿って移動させたときに、対象面Sbの移動量Lと移動の向きとが操作量に対応付けられる。対象面Sbが基準面Scに対して交差する交差角θは、たとえば、90±5度に設定される。この動作は、制御対象5がモニタ装置を備える場合であれば、指先をモニタ装置の画面に向け、対象物Obをモニタ装置の画面に沿って平行移動させる動作に相当する。この動作によって操作量を変化させると、対象物Obの移動量Lに応じた操作量を発生させることができ、また、対象物Obの移動の向きに応じて操作量の増減が可能になる。つまり、つまみが平行移動するスライドボリュームの操作を模擬した操作が可能になる。第2の例では、図5のように、対象面Sbが基準面Scに対してなす交差角θ対象面Sbの基準面Scに対する向きを変化させたときに、対象面Sbの交差角θの変化量と変化の向きとが操作量に対応付けられる。この動作は、制御対象5がモニタ装置を備える場合であれば、モニタ装置の画面のほうに指先を向け手首を中心にして手のひらの向きを変える動作に相当する。この動作によって操作量を変化させると、対象物Obの交差角θに応じた操作量を発生させることができる。また、手首関節の掌屈と背屈とに応じて操作量の増減が可能になる。つまり、つまみを倒す角度に操作量を対応付けるからレバーを倒す操作を模擬した操作が可能になる。第3の例では、図6のように、基準面Scに交差する方向に規定される軸z軸周りでの対象面Sbの回転角ρを変化させたときに、対象面Sbの回転角ρの変化量と変化の向きとが操作量に対応付けられる。この動作は、制御対象5がモニタ装置を備える場合であれば、モニタ装置の画面に指先を向けた状態で肘関節を回転させる動作に相当する。この動作によって操作量を変化させると、対象物Obの回転角ρに応じて操作量を発生させることができる。また、肘関節が回転する向きに応じて操作量を増減させることができる。つまり、回転式の可変抵抗器やロータリスイッチを模擬した操作が可能になる。操作量決定部32が2種類の操作量を決定する場合は、対象物Obに関して以下の2種類のいずれかの特徴量に操作量を対応付ける。これらの操作は、上述した第1の例と第2の例との一方に、第3の例を組み合わせた操作になり、操作量決定部32は、ジョイスティックのような2種類の操作量を発生させる。すなわち、上述した第1の例と第3の例とを組み合わせると、対象面Sbを基準面Scに沿って移動させる移動量Lおよび移動の向きだけではなく、基準面Scに交差する方向に規定される軸z軸周りでの対象面Sbの回転角ρおよび回転角ρの変化の向きも考慮される。つまり、移動量Lと回転角ρとがそれぞれ異なる操作量に対応付けられる。たとえば、調光と調色とを指示可能な照明装置を制御対象5とする場合、移動量Lを光出力に対応付け、回転角ρを光色に対応付けることができる。一方、上述した第2の例と第3の例とを組み合わせると、対象面Sbが基準面Scに対してなす交差角θの変化量および変化の向きだけではなく、z軸周りでの対象面Sbの回転角ρおよび回転角ρの変化の向きも考慮される。したがって、交差角θと回転角ρとがそれぞれ異なる操作量に対応付けられる。この場合、手首関節と肘関節との2種類の角度の組み合わせにより2種類の操作量を指示することができる。たとえば、制御対象5がモニタ装置を備えている場合、モニタ装置の画面上でのポインタの移動量を指示する場合、ポインタの移動方向を回転角ρに対応付け、ポインタの移動量を交差角θに対応付けることができる。なお、上述した動作は、説明を簡単にするために指先を伸ばした状態を想定して説明しているが、手を握った状態であっても同様の動作が可能である。"