物体端の位置決め方法及びシステム
【課題】特殊な機器又は衣服を装着することなく物体（人体）の２本のリム（脚）の下端を位置決めする。
【解決手段】原画像に前景処理を施して前景画像を取得し、この前景画像に係る多数の変向点を取得する。これら変向点の接続は折線を形成する。各変向点を隣接する２つの変向点に接続する両線分の挟角に基づいて、各変向点を凸点又は凹点のいずれかに分類し、選定された多数の凸点（ａ１〜ａ４）及び選定された多数の凹点（ｂ１、ｂ２）を選択する。この選定された凸点（ａ１〜ａ４）のうちの２つ（ａ１，ａ２）をそれぞれ仮端部として選択する。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点（ｂ１）の接続は三角形を形成する。前記２つの仮端部に基づいて、物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【解決手段】原画像に前景処理を施して前景画像を取得し、この前景画像に係る多数の変向点を取得する。これら変向点の接続は折線を形成する。各変向点を隣接する２つの変向点に接続する両線分の挟角に基づいて、各変向点を凸点又は凹点のいずれかに分類し、選定された多数の凸点（ａ１〜ａ４）及び選定された多数の凹点（ｂ１、ｂ２）を選択する。この選定された凸点（ａ１〜ａ４）のうちの２つ（ａ１，ａ２）をそれぞれ仮端部として選択する。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点（ｂ１）の接続は三角形を形成する。前記２つの仮端部に基づいて、物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に物体端の位置決め方法及びシステムに関し、より詳細には物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マン・マシン対話型インターフェースは、コンピュータと情報のやり取りを行う人のためのインターフェースである。通常、マン・マシン・インターフェースは、キーボード、マウス、又はタッチパネルを具備する。このインターフェースを利用する人は、ユーザと呼ばれる。ユーザは、マン・マシン・インターフェースを介して、コンピュータの制御又はコンピュータとの情報のやり取りといった目的を達成することができる。
【０００３】
米国特許第５，５２４，６３７号は、「生理的活動を測定するための対話型システム（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｅｒｔｉｏｎ）」という名称の発明を開示している。この特許の開示内容によれば、ユーザは、両脚に加速度計を装着して圧力センサの上に立ち、両脚から加わる圧力及び両脚の移動速度を測定する。ユーザはこのようにして、両脚の圧力及び移動速度により、対話型システムと情報のやり取りを行うことができる。
【０００４】
また、近年では、画像処理技術を用いてユーザとコンピュータ間の対話性を向上している研究グループもある。米国特許第６，３０８，５６５号は、多次元空間において運動能力を追跡・評価するシステム及び方法を開示している。本特許の開示内容によれば、アクティブマーカ又はパッシブマーカをユーザの両脚に取り付け、画像処理法によりマーカの動きを検出することによって、両脚の空間的な座標位置及び動きの状態を測定する。ユーザはこのようにして、両脚の動きにより対話型システムと情報のやり取りを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，５２４，６３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０８，５６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで、数多くのマン・マシン・インターフェースが提供されているが、上述の実施形態では、マン・マシン・インターフェースによる両脚の下端の位置決めを可能とするため、ユーザが特殊な機器又は衣服（上述の加速度計やマーカ等）を装着する必要があり、ユーザにとっては不便であるとともにインターフェースの利用意欲を削ぐ要因となっている。したがって、ユーザの不便を生じることなく両脚の下端を位置決めする方法は、依然として産業活動上の取り組むべき課題である。
【０００７】
本発明は、物体の２本のリムの下端を位置決めするための方法及びその方法を用いたシステムに関する。物体の２本のリムは、人体の両脚又は２本の指と考えることもできる。ユーザは、この方法によって、特殊な機器又は衣服を装着することなく物体の端部を位置決めすることができるため、ユーザの利便性が向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法が提供される。この方法は、以下の工程を含む。まず、物体の画像情報に対応した原画像を取得する。次に、この原画像に前景処理を施して物体の輪郭に対応した前景画像を取得する。そして、この前景画像に係る複数の変向点を取得する。これら変向点の接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成する。その後、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する。それから、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。最後に、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決めシステムが提供される。このシステムは、取得部、処理部、適合部、及び位置決め部を備える。取得部は、物体の画像情報に対応した原画像を取得するためのものである。処理部は、この原画像に前景処理を施して物体の輪郭に対応した前景画像を取得するためのものであって、この前景画像に係る複数の変向点を取得する。これら変向点の接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成する。また、処理部は、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する。適合部は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択するためのものである。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。位置決め部は、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めする２つの位置決め端部を決定するためのものである。
【００１０】
本発明は、後述する好適な実施形態の詳細な説明により明らかとなる。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。以下、添付図面を参照しつつ実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る物体端の位置決め方法のフローチャートである。
【図２】図２は、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステムのブロック図である。
【図３】図３は、人体の両足に対応した画像（原画像）を例示したものである。
【図４】図４は、原画像のエッジを検出した前景画像である。
【図５】図５は、前景画像において、多数の変向点を取得したものである。
【図６】図６は、判定された凸点及び凹点、ならびに所定方向Ｄ１を示す画像である。
【図７】図７は、２つの凸点と両点間に位置する三角形を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係る物体端の位置決め方法を説明するためのフローチャートを示す。この方法は、物体の２本のリムの下端を位置決めする際に使用されるものである。この方法は以下の工程を含む。
まず、ステップＳ１１０において、物体に対応した画像情報を含む原画像を取得する。次に、ステップＳ１２０において、この原画像に前景（foreground）処理を施して前景画像を取得する。この前景画像は、物体の輪郭に対応したものである。
【００１３】
その後、ステップＳ１３０において、この前景画像に係る多数の変向点（turning points）を取得する。これら変向点どうしの接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成することができる。そして、ステップＳ１４０において、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された多数の凸点及び選定された多数の凹点を所定方向に沿って選択する。
【００１４】
その後、ステップＳ１５０において、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する。これら選択した２つの仮端部と両仮端部の間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。最後に、ステップＳ１６０においては、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【００１５】
以下では、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステムを一例として説明する。図２は、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステム２００のブロック図である。図３〜図７は、物体端の位置決めシステム２００が物体端の位置決め方法を実施した際に生成される多数の画像を例示したものである。
図２及び図３〜図７を同時に参照すると、システム２００は、図３に示すように、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めすることができる。この物体端の位置決めシステム２００は、取得部２１０、処理部２２０、適合部２３０、位置決め部２４０、及び追跡部２５０を備える。
【００１６】
取得部２１０は、原画像Ｉｍ１を取得するためのものである。原画像Ｉｍ１は、図３に示すように、人体の両脚Ｆに対応した画像情報を含む。
処理部２２０は、原画像Ｉｍ１に前景処理を施して前景画像を取得するためのものである。例えば、処理部２２０が原画像Ｉｍ１に前景処理を施す場合は、原画像Ｉｍ１のエッジ検出を実施する。これにより処理部は、原画像Ｉｍ１のエッジ情報を含む前景画像Ｉｍ２を取得する。この前景画像Ｉｍ２は、図４に示すように、両脚の輪郭Ｆ２を含む。
【００１７】
原画像Ｉｍ１に対する前景処理を行った場合、得られた前景画像Ｉｍ２は通常、両脚の輪郭Ｆ２や他の物体の輪郭Ａ，Ｂ等のように、その場面に現れている物体の輪郭を含む。このため、処理部２２０は、前景画像Ｉｍ２のフィルタリングにより両脚の輪郭Ｆ２のみを残すことができるようになっている。実際のところ、両脚の輪郭Ｆ２が通常は最大の面積を有する１つのブロックであることから、処理部２２０は、輪郭Ｆ２，Ａ，及びＢのブロック面積を計算することによって、両脚の輪郭Ｆ２を把握・抽出することができる。
【００１８】
その後、図５に示すように、処理部２２０は、前景画像Ｉｍ２に係る多数の変向点ｃ１〜ｃｎを取得する。この実施形態で変向点ｃ１〜ｃｎとは、前景画像Ｉｍ２における画素座標をいう。これら変向点ｃ１〜ｃｎの接続は、折線Ｆ３を形成する。折線Ｆ３は、両脚の輪郭Ｆ２と実質的に近似した形状を有する。
そして、処理部２２０は、各変向点ｃ１〜ｃｎを隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定する。
【００１９】
凸点及び凹点は、例えば以下のように定義することができるが、これには限定されない。すなわち、変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角が０〜１２０°の範囲である場合、その変向点は凸点と定義される。一方、変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角が２４０°より大きい場合、その変向点は凹点と定義される。この定義において、挟角とは折線Ｆ３の内角である。したがって、図５に示すように、変向点ｃ２を隣接する２つの変向点ｃ１，ｃ３に接続する２本の線分の挟角によって変向点ｃ２は凸点と定義される。一方、変向点ｃ３を隣接する２つの変向点ｃ２，ｃ４に接続する２本の線分の挟角によって変向点ｃ３は凹点と定義される。
【００２０】
処理部２２０は、変向点ｃ１〜ｃｎの凸点及び凹点を判定した後、例えば選定された４つの凸点ａ１〜ａ４及び選定された２つの凹点ｂ１，ｂ２を所定方向に沿って選択する。この所定方向は、図６に示すように、例えば両脚の下端から上端に向かう方向Ｄ１である。
その後、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つをそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択する。これら選択した２つの仮端部ｔ１，ｔ２と両仮端部ｔ１，ｔ２間に位置する選定された凹点の接続は、原画像Ｉｍ１における両脚Ｆに対応した三角形を形成する。図７に示すように、選定された２つの凸点ａ１，ａ２と両点間に位置する選定された凹点は三角形を形成し、この三角形は、人体の両脚Ｆを実質的に位置決めする。
【００２１】
詳細に説明すると、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つをそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択する際、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する。
適合部２３０は、三角形特有の適合条件を判定する際、線定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが所定方向Ｄ１に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定する。さらに、適合部２３０は、選定された凹点ｂ１，ｂ２のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する。
【００２２】
図７において、前記「所定の傾き」は、例えば４５°である。選定された凸点ａ１，ａ２を結ぶ接続線の傾きＳ１は、この所定の傾きよりも小さい。選定された凹点ｂ１をベクトルＤ２に投射した位置ｄ１は、選定された凸点ａ１，ａ２をベクトルＤ２に投射した位置ｄ２，ｄ３の間に位置する。これにより、適合部２３０は、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定する。
【００２３】
さらに、図６に示すように、両脚Ｆの下端Ｆｔに近い側が下側と定義される場合、所定方向Ｄ１は下側から上側に向かう方向である。適合部２３０は、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定した後、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いか否かをさらに判定する。適合部２３０は、図７に示すように、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いものと判定する。
【００２４】
適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する際、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１のほかに、選定された凸点のうちの別の２つ及び選定された凹点のうちの対応する１つも三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する場合、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１によって形成される領域が、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び選定された凹点のうちの対応する１つによって形成される領域よりも大きいか否かを判定する。
【００２５】
図７においては、適合部２３０が、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定し、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いものと判定し、さらに、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１によって形成される領域が最大であるものと判定している。したがって、適合部２３０は、選定された２つの凸点ａ１，ａ２をそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択することを決定する。
【００２６】
図２を参照すると、適合部２３０が選定された凸点ａ１，ａ２をそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択した後は、位置決め部２４０により、２つの仮端部ｔ１，ｔ２に基づいて２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを決定する。図７からは、適合部２３０が決定した選定された凸点ａ１，ａ２の位置が、実質的に両脚Ｆの下端Ｆｔの位置であることが分かる。したがって、位置決め部２４０が決定した２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙにより、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めすることができる。
【００２７】
上述の説明では、画像処理及び画像情報判定によって、物体端の位置決めシステム２００が人体の両脚の下端を位置決めした。このため、両脚の位置決めのためにユーザが特殊な機器又は衣服を装着する必要がある従来技術の位置決めシステムと比較して、物体端の位置決めシステム２００では、ユーザが特殊な機器や衣服を装着する必要がないため、ユーザの利便性が向上するとともに、システムの利用意欲が減退する問題を回避することができる。
【００２８】
さらに、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たさないものと判定する場合は、追跡部２５０を有効にする。有効となった追跡部２５０は、２つの先行端部に係る２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する。この２つの先行端部は、位置決め部２４０により先行原画像で位置決めされた物体の２本のリムの下端である。
【００２９】
より詳細に説明すると、追跡部２５０は、先行原画像で位置決めされた両脚の下端を追跡して、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を生成することができる。したがって、位置決め部２４０は、適合部２３０を介して２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを正確に決定できなくても、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを決定することができるため、物体端の位置決めシステム２００の動作の安定性が向上する。
【００３０】
取得部２１０が多数の原画像を連続して取得する場合、物体（例えば、人体の両脚Ｆ）の動きは特定の範囲を有するため、位置決め部２４０が位置決めする２本のリムの下端の変位（例えば、両脚Ｆの下端Ｆｔの変位）も特定の範囲内となる。したがって、位置決め部２４０が人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを特定の原画像で位置決めできない場合は、追跡部２５０によって、先行原画像で位置決めされた両脚Ｆの下端Ｆｔを追跡することができ、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を見出すことができる。追跡部２５０による２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’の取得方法を説明するため、多数の実施例を以下に例示する。
【００３１】
第１の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、先行原画像及び原画像における２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。
第２の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、先行原画像及び原画像における２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。
【００３２】
第３の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。前記別の２つの先行端部は、別の先行原画像で位置決めされた物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、先行原画像、及び前記別の先行原画像が連続的に取得される。
【００３３】
上述した第１及び第２の実施例では、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’がそれぞれ、原画像及び先行原画像の輝度変化及び色変化に基づいて決定される。第３の実施例では、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’が予測法又は確率法によって決定される。
これらの実施例は、本発明を詳細に説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たさないものと適合部２３０が判定する場合、追跡部２５０を用いて実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を生成する限り、前記のような選択肢は本発明の範囲を逸脱しない。
【００３４】
本発明の物体の端位置決めシステム２００は、原画像を取得した後に、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めするための２つの位置決め端部Ｐｘ，Ｐｙを決定することができる。 さらに、物体端の位置決めシステム２００は、所定時間内に多数の原画像を連続して取得可能な場合、これら原画像における人体の両脚の下端を連続して位置決めすることができる。したがって、物体端の位置決めシステム２００は、位置情報をさらに解析して、前記時間内の両脚Ｆの移動方向、移動速度、又は移動状態を決定することができる。
【００３５】
また、上述の説明では、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めするものとして物体端の位置決めシステム２００を例示したが、本発明はこれに限定されない。物体端の位置決めシステム２００は、人体の２本の指の下端を位置決めすることもできる。この場合、前記所定方向は、人の手の指の下端から上端に向かう方向となる。すなわち、物体端の位置決めシステム２００は、指の下端から上端に向かう方向に沿って、選定された凸点及び選定された凹点を選択する。したがって、物体端の位置決めシステム２００は、選定された２つの凸点をそれぞれ仮端部として選択することもできる。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、２本の指に対応した三角形を形成する。
【００３６】
本発明の前記実施形態により開示された物体端の位置決め方法及びシステムは、物体の２本のリムの下端を位置決めすることができる。物体の２本のリムは、人体の両脚又は２本の指と考えることもできる。この物体端の位置決め方法及びシステムによって、ユーザが特殊な機器又は衣服を装着することが必要となる事象を回避できるため、ユーザの利便性が向上するとともに、システムの利用意欲が減退する問題を回避することができる。
【００３７】
本願は、２００８年１２月８日出願の台湾特許出願第９７１４７７３６号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照により本明細書中に組み込まれる。
以上、本発明を実施例及び好適な実施形態に基づいて説明したが、当然のことながら本発明はこれらに限定されず、様々な改良ならびに類似の構成及び手順を網羅するものである。したがって、そのような改良ならびに類似の構成及び手順をすべて包含するように、添付した請求の範囲は最大限に広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３８】
２００ 物体端の位置決めシステム
２１０ 取得部
２２０ 処理部
２３０ 適合部
２４０ 位置決め部
２５０ 追跡部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に物体端の位置決め方法及びシステムに関し、より詳細には物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マン・マシン対話型インターフェースは、コンピュータと情報のやり取りを行う人のためのインターフェースである。通常、マン・マシン・インターフェースは、キーボード、マウス、又はタッチパネルを具備する。このインターフェースを利用する人は、ユーザと呼ばれる。ユーザは、マン・マシン・インターフェースを介して、コンピュータの制御又はコンピュータとの情報のやり取りといった目的を達成することができる。
【０００３】
米国特許第５，５２４，６３７号は、「生理的活動を測定するための対話型システム（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｅｒｔｉｏｎ）」という名称の発明を開示している。この特許の開示内容によれば、ユーザは、両脚に加速度計を装着して圧力センサの上に立ち、両脚から加わる圧力及び両脚の移動速度を測定する。ユーザはこのようにして、両脚の圧力及び移動速度により、対話型システムと情報のやり取りを行うことができる。
【０００４】
また、近年では、画像処理技術を用いてユーザとコンピュータ間の対話性を向上している研究グループもある。米国特許第６，３０８，５６５号は、多次元空間において運動能力を追跡・評価するシステム及び方法を開示している。本特許の開示内容によれば、アクティブマーカ又はパッシブマーカをユーザの両脚に取り付け、画像処理法によりマーカの動きを検出することによって、両脚の空間的な座標位置及び動きの状態を測定する。ユーザはこのようにして、両脚の動きにより対話型システムと情報のやり取りを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，５２４，６３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０８，５６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで、数多くのマン・マシン・インターフェースが提供されているが、上述の実施形態では、マン・マシン・インターフェースによる両脚の下端の位置決めを可能とするため、ユーザが特殊な機器又は衣服（上述の加速度計やマーカ等）を装着する必要があり、ユーザにとっては不便であるとともにインターフェースの利用意欲を削ぐ要因となっている。したがって、ユーザの不便を生じることなく両脚の下端を位置決めする方法は、依然として産業活動上の取り組むべき課題である。
【０００７】
本発明は、物体の２本のリムの下端を位置決めするための方法及びその方法を用いたシステムに関する。物体の２本のリムは、人体の両脚又は２本の指と考えることもできる。ユーザは、この方法によって、特殊な機器又は衣服を装着することなく物体の端部を位置決めすることができるため、ユーザの利便性が向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法が提供される。この方法は、以下の工程を含む。まず、物体の画像情報に対応した原画像を取得する。次に、この原画像に前景処理を施して物体の輪郭に対応した前景画像を取得する。そして、この前景画像に係る複数の変向点を取得する。これら変向点の接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成する。その後、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する。それから、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。最後に、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決めシステムが提供される。このシステムは、取得部、処理部、適合部、及び位置決め部を備える。取得部は、物体の画像情報に対応した原画像を取得するためのものである。処理部は、この原画像に前景処理を施して物体の輪郭に対応した前景画像を取得するためのものであって、この前景画像に係る複数の変向点を取得する。これら変向点の接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成する。また、処理部は、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する。適合部は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択するためのものである。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。位置決め部は、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めする２つの位置決め端部を決定するためのものである。
【００１０】
本発明は、後述する好適な実施形態の詳細な説明により明らかとなる。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。以下、添付図面を参照しつつ実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る物体端の位置決め方法のフローチャートである。
【図２】図２は、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステムのブロック図である。
【図３】図３は、人体の両足に対応した画像（原画像）を例示したものである。
【図４】図４は、原画像のエッジを検出した前景画像である。
【図５】図５は、前景画像において、多数の変向点を取得したものである。
【図６】図６は、判定された凸点及び凹点、ならびに所定方向Ｄ１を示す画像である。
【図７】図７は、２つの凸点と両点間に位置する三角形を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係る物体端の位置決め方法を説明するためのフローチャートを示す。この方法は、物体の２本のリムの下端を位置決めする際に使用されるものである。この方法は以下の工程を含む。
まず、ステップＳ１１０において、物体に対応した画像情報を含む原画像を取得する。次に、ステップＳ１２０において、この原画像に前景（foreground）処理を施して前景画像を取得する。この前景画像は、物体の輪郭に対応したものである。
【００１３】
その後、ステップＳ１３０において、この前景画像に係る多数の変向点（turning points）を取得する。これら変向点どうしの接続は、前記原画像における物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成することができる。そして、ステップＳ１４０において、各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された多数の凸点及び選定された多数の凹点を所定方向に沿って選択する。
【００１４】
その後、ステップＳ１５０において、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する。これら選択した２つの仮端部と両仮端部の間に位置する選定された凹点の接続は、前記原画像における物体の２本のリムに対応した三角形を形成する。最後に、ステップＳ１６０においては、前記２つの仮端部に基づいて物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する。
【００１５】
以下では、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステムを一例として説明する。図２は、図１の方法を用いた物体端の位置決めシステム２００のブロック図である。図３〜図７は、物体端の位置決めシステム２００が物体端の位置決め方法を実施した際に生成される多数の画像を例示したものである。
図２及び図３〜図７を同時に参照すると、システム２００は、図３に示すように、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めすることができる。この物体端の位置決めシステム２００は、取得部２１０、処理部２２０、適合部２３０、位置決め部２４０、及び追跡部２５０を備える。
【００１６】
取得部２１０は、原画像Ｉｍ１を取得するためのものである。原画像Ｉｍ１は、図３に示すように、人体の両脚Ｆに対応した画像情報を含む。
処理部２２０は、原画像Ｉｍ１に前景処理を施して前景画像を取得するためのものである。例えば、処理部２２０が原画像Ｉｍ１に前景処理を施す場合は、原画像Ｉｍ１のエッジ検出を実施する。これにより処理部は、原画像Ｉｍ１のエッジ情報を含む前景画像Ｉｍ２を取得する。この前景画像Ｉｍ２は、図４に示すように、両脚の輪郭Ｆ２を含む。
【００１７】
原画像Ｉｍ１に対する前景処理を行った場合、得られた前景画像Ｉｍ２は通常、両脚の輪郭Ｆ２や他の物体の輪郭Ａ，Ｂ等のように、その場面に現れている物体の輪郭を含む。このため、処理部２２０は、前景画像Ｉｍ２のフィルタリングにより両脚の輪郭Ｆ２のみを残すことができるようになっている。実際のところ、両脚の輪郭Ｆ２が通常は最大の面積を有する１つのブロックであることから、処理部２２０は、輪郭Ｆ２，Ａ，及びＢのブロック面積を計算することによって、両脚の輪郭Ｆ２を把握・抽出することができる。
【００１８】
その後、図５に示すように、処理部２２０は、前景画像Ｉｍ２に係る多数の変向点ｃ１〜ｃｎを取得する。この実施形態で変向点ｃ１〜ｃｎとは、前景画像Ｉｍ２における画素座標をいう。これら変向点ｃ１〜ｃｎの接続は、折線Ｆ３を形成する。折線Ｆ３は、両脚の輪郭Ｆ２と実質的に近似した形状を有する。
そして、処理部２２０は、各変向点ｃ１〜ｃｎを隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定する。
【００１９】
凸点及び凹点は、例えば以下のように定義することができるが、これには限定されない。すなわち、変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角が０〜１２０°の範囲である場合、その変向点は凸点と定義される。一方、変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角が２４０°より大きい場合、その変向点は凹点と定義される。この定義において、挟角とは折線Ｆ３の内角である。したがって、図５に示すように、変向点ｃ２を隣接する２つの変向点ｃ１，ｃ３に接続する２本の線分の挟角によって変向点ｃ２は凸点と定義される。一方、変向点ｃ３を隣接する２つの変向点ｃ２，ｃ４に接続する２本の線分の挟角によって変向点ｃ３は凹点と定義される。
【００２０】
処理部２２０は、変向点ｃ１〜ｃｎの凸点及び凹点を判定した後、例えば選定された４つの凸点ａ１〜ａ４及び選定された２つの凹点ｂ１，ｂ２を所定方向に沿って選択する。この所定方向は、図６に示すように、例えば両脚の下端から上端に向かう方向Ｄ１である。
その後、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つをそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択する。これら選択した２つの仮端部ｔ１，ｔ２と両仮端部ｔ１，ｔ２間に位置する選定された凹点の接続は、原画像Ｉｍ１における両脚Ｆに対応した三角形を形成する。図７に示すように、選定された２つの凸点ａ１，ａ２と両点間に位置する選定された凹点は三角形を形成し、この三角形は、人体の両脚Ｆを実質的に位置決めする。
【００２１】
詳細に説明すると、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つをそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択する際、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する。
適合部２３０は、三角形特有の適合条件を判定する際、線定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが所定方向Ｄ１に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定する。さらに、適合部２３０は、選定された凹点ｂ１，ｂ２のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が、選定された凸点ａ１〜ａ４のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する。
【００２２】
図７において、前記「所定の傾き」は、例えば４５°である。選定された凸点ａ１，ａ２を結ぶ接続線の傾きＳ１は、この所定の傾きよりも小さい。選定された凹点ｂ１をベクトルＤ２に投射した位置ｄ１は、選定された凸点ａ１，ａ２をベクトルＤ２に投射した位置ｄ２，ｄ３の間に位置する。これにより、適合部２３０は、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定する。
【００２３】
さらに、図６に示すように、両脚Ｆの下端Ｆｔに近い側が下側と定義される場合、所定方向Ｄ１は下側から上側に向かう方向である。適合部２３０は、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定した後、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いか否かをさらに判定する。適合部２３０は、図７に示すように、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いものと判定する。
【００２４】
適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する際、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１のほかに、選定された凸点のうちの別の２つ及び選定された凹点のうちの対応する１つも三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する場合、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１によって形成される領域が、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び選定された凹点のうちの対応する１つによって形成される領域よりも大きいか否かを判定する。
【００２５】
図７においては、適合部２３０が、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１が三角形特有の適合条件を満たすものと判定し、選定された凸点ａ１，ａ２が選定された凹点ｂ１よりも下側に近いものと判定し、さらに、選定された凸点ａ１，ａ２及び選定された凹点ｂ１によって形成される領域が最大であるものと判定している。したがって、適合部２３０は、選定された２つの凸点ａ１，ａ２をそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択することを決定する。
【００２６】
図２を参照すると、適合部２３０が選定された凸点ａ１，ａ２をそれぞれ仮端部ｔ１，ｔ２として選択した後は、位置決め部２４０により、２つの仮端部ｔ１，ｔ２に基づいて２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを決定する。図７からは、適合部２３０が決定した選定された凸点ａ１，ａ２の位置が、実質的に両脚Ｆの下端Ｆｔの位置であることが分かる。したがって、位置決め部２４０が決定した２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙにより、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めすることができる。
【００２７】
上述の説明では、画像処理及び画像情報判定によって、物体端の位置決めシステム２００が人体の両脚の下端を位置決めした。このため、両脚の位置決めのためにユーザが特殊な機器又は衣服を装着する必要がある従来技術の位置決めシステムと比較して、物体端の位置決めシステム２００では、ユーザが特殊な機器や衣服を装着する必要がないため、ユーザの利便性が向上するとともに、システムの利用意欲が減退する問題を回避することができる。
【００２８】
さらに、適合部２３０は、選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たさないものと判定する場合は、追跡部２５０を有効にする。有効となった追跡部２５０は、２つの先行端部に係る２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する。この２つの先行端部は、位置決め部２４０により先行原画像で位置決めされた物体の２本のリムの下端である。
【００２９】
より詳細に説明すると、追跡部２５０は、先行原画像で位置決めされた両脚の下端を追跡して、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を生成することができる。したがって、位置決め部２４０は、適合部２３０を介して２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを正確に決定できなくても、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの位置決め端部Ｐｘ、Ｐｙを決定することができるため、物体端の位置決めシステム２００の動作の安定性が向上する。
【００３０】
取得部２１０が多数の原画像を連続して取得する場合、物体（例えば、人体の両脚Ｆ）の動きは特定の範囲を有するため、位置決め部２４０が位置決めする２本のリムの下端の変位（例えば、両脚Ｆの下端Ｆｔの変位）も特定の範囲内となる。したがって、位置決め部２４０が人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを特定の原画像で位置決めできない場合は、追跡部２５０によって、先行原画像で位置決めされた両脚Ｆの下端Ｆｔを追跡することができ、実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を見出すことができる。追跡部２５０による２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’の取得方法を説明するため、多数の実施例を以下に例示する。
【００３１】
第１の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、先行原画像及び原画像における２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。
第２の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、先行原画像及び原画像における２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。
【００３２】
第３の実施例において、追跡部２５０は、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を取得する場合、２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を決定する。前記別の２つの先行端部は、別の先行原画像で位置決めされた物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、先行原画像、及び前記別の先行原画像が連続的に取得される。
【００３３】
上述した第１及び第２の実施例では、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’がそれぞれ、原画像及び先行原画像の輝度変化及び色変化に基づいて決定される。第３の実施例では、２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’が予測法又は確率法によって決定される。
これらの実施例は、本発明を詳細に説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。選定された凸点ａ１〜ａ４及び選定された凹点ｂ１，ｂ２が三角形特有の適合条件を満たさないものと適合部２３０が判定する場合、追跡部２５０を用いて実際の２つの位置決め端部の近くに２つの追跡端部ｔ１’，ｔ２’を生成する限り、前記のような選択肢は本発明の範囲を逸脱しない。
【００３４】
本発明の物体の端位置決めシステム２００は、原画像を取得した後に、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めするための２つの位置決め端部Ｐｘ，Ｐｙを決定することができる。 さらに、物体端の位置決めシステム２００は、所定時間内に多数の原画像を連続して取得可能な場合、これら原画像における人体の両脚の下端を連続して位置決めすることができる。したがって、物体端の位置決めシステム２００は、位置情報をさらに解析して、前記時間内の両脚Ｆの移動方向、移動速度、又は移動状態を決定することができる。
【００３５】
また、上述の説明では、人体の両脚Ｆの下端Ｆｔを位置決めするものとして物体端の位置決めシステム２００を例示したが、本発明はこれに限定されない。物体端の位置決めシステム２００は、人体の２本の指の下端を位置決めすることもできる。この場合、前記所定方向は、人の手の指の下端から上端に向かう方向となる。すなわち、物体端の位置決めシステム２００は、指の下端から上端に向かう方向に沿って、選定された凸点及び選定された凹点を選択する。したがって、物体端の位置決めシステム２００は、選定された２つの凸点をそれぞれ仮端部として選択することもできる。これら２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続は、２本の指に対応した三角形を形成する。
【００３６】
本発明の前記実施形態により開示された物体端の位置決め方法及びシステムは、物体の２本のリムの下端を位置決めすることができる。物体の２本のリムは、人体の両脚又は２本の指と考えることもできる。この物体端の位置決め方法及びシステムによって、ユーザが特殊な機器又は衣服を装着することが必要となる事象を回避できるため、ユーザの利便性が向上するとともに、システムの利用意欲が減退する問題を回避することができる。
【００３７】
本願は、２００８年１２月８日出願の台湾特許出願第９７１４７７３６号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照により本明細書中に組み込まれる。
以上、本発明を実施例及び好適な実施形態に基づいて説明したが、当然のことながら本発明はこれらに限定されず、様々な改良ならびに類似の構成及び手順を網羅するものである。したがって、そのような改良ならびに類似の構成及び手順をすべて包含するように、添付した請求の範囲は最大限に広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３８】
２００ 物体端の位置決めシステム
２１０ 取得部
２２０ 処理部
２３０ 適合部
２４０ 位置決め部
２５０ 追跡部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法であって、
（ａ）前記物体の画像情報に対応した原画像を取得する工程と、
（ｂ）前記原画像に前景処理を施して前記物体の輪郭に対応した前景画像を取得する工程と、
（ｃ）変向点の接続が前記原画像における前記物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成するように、前記前景画像に係る複数の前記変向点を取得する工程と、
（ｄ）前記各変向点と、当該変向点に隣接する２つの変向点とに接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する工程と、
（ｅ）２つの仮端部と当該両仮端部間に位置する選定された凹点の接続が前記原画像における前記物体の２本のリムに対応した三角形を形成するように、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ前記仮端部として選択する工程と、
（ｆ）前記２つの仮端部に基づいて前記物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記所定方向は、前記原画像における前記物体の２本の各リムの下端から上端に向かう方向と関連している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する工程（ｅ）の前に、
（ｇ）前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程と、
（ｈ）前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程と、
をさらに含む請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程（ｅ）は、
前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合であって、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つも前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つによって形成される領域が前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つによって形成される領域よりも大きいか否かを判定し、大きい場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程（ｇ）は、
前記選定された凸点のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが前記所定方向に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定し、前記選定された凹点のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が前記選定された凸点のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記物体の２本のリムの下端に近い側が下側と定義される場合、前記所定方向が下側から上側に向かう方向であり、
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程（ｅ）は、
前記選定された凸点のうちの２つが前記選定された凹点のうちの１つよりも下側に近いか否かを判定し、近い場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程（ｇ）の後に、
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たさない場合、２つの先行端部が先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であるように、前記２つの先行端部に係る２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）をさらに含み、
前記２つの位置決め端部を決定する工程（ｆ）は、前記２つの追跡端部に基づいて前記２つの位置決め端部を決定する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含み、
前記別の２つの先行端部が別の先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、前記先行原画像、及び前記別の先行原画像が連続的に取得される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決めシステムであって、
前記物体の画像情報に対応した原画像を取得する取得部と、
前記原画像に前景処理を施して前記物体の輪郭に対応した前景画像を取得する処理部であって、前記前景画像に係る複数の変向点を取得し、前記変向点の接続が前記原画像における前記物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成するものであり、前記各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する処理部と、
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する適合部であって、前記２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続が前記原画像における前記物体の２本のリムに対応した三角形を形成する適合部と、
前記２つの仮端部に基づいて前記物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する位置決め部と、
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記所定方向は、前記原画像における前記物体の２本の各リムの下端から上端に向かう方向と関連している請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記適合部は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する際、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定し、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たすと判定した場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択することを決定する請求項１１又は請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記適合部は、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合であって、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つも前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つによって形成される領域が前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つによって形成される領域よりも大きいか否かをさらに判定し、大きい場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記適合部は、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する際、前記選定された凸点のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが前記所定方向に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定し、前記選定された凹点のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が前記選定された凸点のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記物体の２本のリムの下端に近い側が下側と定義される場合、前記所定方向が下側から上側に向かう方向であって、前記選定された凸点のうちの２つが前記選定された凹点のうちの１つよりも下側に近い請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記適合部は、
２つの先行端部が先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端である場合の前記２つの先行端部に係る２つの追跡端部を取得する追跡部をさらに備え、
前記位置決め部は、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たさない場合、前記２つの追跡端部に基づいて前記２つの位置決め端部を決定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により前記２つの追跡端部を決定し、
前記別の２つの先行端部は、前記位置決め部により別の先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、前記先行原画像、及び前記別の先行原画像が前記取得部により連続的に取得される請求項１７に記載のシステム。
【請求項１】
物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決め方法であって、
（ａ）前記物体の画像情報に対応した原画像を取得する工程と、
（ｂ）前記原画像に前景処理を施して前記物体の輪郭に対応した前景画像を取得する工程と、
（ｃ）変向点の接続が前記原画像における前記物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成するように、前記前景画像に係る複数の前記変向点を取得する工程と、
（ｄ）前記各変向点と、当該変向点に隣接する２つの変向点とに接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する工程と、
（ｅ）２つの仮端部と当該両仮端部間に位置する選定された凹点の接続が前記原画像における前記物体の２本のリムに対応した三角形を形成するように、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ前記仮端部として選択する工程と、
（ｆ）前記２つの仮端部に基づいて前記物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記所定方向は、前記原画像における前記物体の２本の各リムの下端から上端に向かう方向と関連している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する工程（ｅ）の前に、
（ｇ）前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程と、
（ｈ）前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程と、
をさらに含む請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程（ｅ）は、
前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合であって、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つも前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つによって形成される領域が前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つによって形成される領域よりも大きいか否かを判定し、大きい場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程（ｇ）は、
前記選定された凸点のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが前記所定方向に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定し、前記選定された凹点のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が前記選定された凸点のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記物体の２本のリムの下端に近い側が下側と定義される場合、前記所定方向が下側から上側に向かう方向であり、
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程（ｅ）は、
前記選定された凸点のうちの２つが前記選定された凹点のうちの１つよりも下側に近いか否かを判定し、近い場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する工程（ｇ）の後に、
前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たさない場合、２つの先行端部が先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であるように、前記２つの先行端部に係る２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）をさらに含み、
前記２つの位置決め端部を決定する工程（ｆ）は、前記２つの追跡端部に基づいて前記２つの位置決め端部を決定する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記２つの追跡端部を取得する工程（ｉ）は、
前記２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により前記２つの追跡端部を決定する工程をさらに含み、
前記別の２つの先行端部が別の先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、前記先行原画像、及び前記別の先行原画像が連続的に取得される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
物体の２本のリムの下端を位置決めするための物体端の位置決めシステムであって、
前記物体の画像情報に対応した原画像を取得する取得部と、
前記原画像に前景処理を施して前記物体の輪郭に対応した前景画像を取得する処理部であって、前記前景画像に係る複数の変向点を取得し、前記変向点の接続が前記原画像における前記物体の輪郭と実質的に近似する折線を形成するものであり、前記各変向点を隣接する２つの変向点に接続する２本の線分の挟角に基づいて前記変向点が凸点又は凹点のいずれであるかを判定し、選定された複数の凸点及び選定された複数の凹点を所定方向に沿って選択する処理部と、
前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する適合部であって、前記２つの仮端部と両仮端部間に位置する選定された凹点の接続が前記原画像における前記物体の２本のリムに対応した三角形を形成する適合部と、
前記２つの仮端部に基づいて前記物体の２本のリムの下端を位置決めするための２つの位置決め端部を決定する位置決め部と、
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記所定方向は、前記原画像における前記物体の２本の各リムの下端から上端に向かう方向と関連している請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記適合部は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択する際、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定し、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たすと判定した場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として選択することを決定する請求項１１又は請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記適合部は、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記凹点のうちの１つが前記三角形特有の適合条件を満たす場合であって、前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つも前記三角形特有の適合条件を満たす場合、前記選定された凸点のうちの２つ及び前記選定された凹点のうちの１つによって形成される領域が前記選定された凸点のうちの別の２つ及び前記選定された凹点のうちの別の１つによって形成される領域よりも大きいか否かをさらに判定し、大きい場合は、前記選定された凸点のうちの２つをそれぞれ仮端部として決定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記適合部は、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たすか否かを判定する際、前記選定された凸点のうちの２つを結ぶ接続線の傾きが前記所定方向に垂直なベクトルに係る所定の傾きよりも小さいか否かを判定し、前記選定された凹点のうちの１つを前記ベクトルに投射した位置が前記選定された凸点のうちの２つを前記ベクトルに投射した両位置の間に位置するか否かを判定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記物体の２本のリムの下端に近い側が下側と定義される場合、前記所定方向が下側から上側に向かう方向であって、前記選定された凸点のうちの２つが前記選定された凹点のうちの１つよりも下側に近い請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記適合部は、
２つの先行端部が先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端である場合の前記２つの先行端部に係る２つの追跡端部を取得する追跡部をさらに備え、
前記位置決め部は、前記選定された凸点及び前記選定された凹点が三角形特有の適合条件を満たさない場合、前記２つの追跡端部に基づいて前記２つの位置決め端部を決定する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の輝度変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記先行原画像及び前記原画像における前記２つの先行端部の周囲画素の色変化に基づいて前記２つの追跡端部を決定する請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記追跡部は、前記２つの追跡端部を取得する際、前記２つの先行端部及び別の２つの先行端部の位置に基づいて予測法又は確率法により前記２つの追跡端部を決定し、
前記別の２つの先行端部は、前記位置決め部により別の先行原画像で位置決めされた前記物体の２本のリムの下端であり、前記原画像、前記先行原画像、及び前記別の先行原画像が前記取得部により連続的に取得される請求項１７に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１３４９０１（Ｐ２０１０−１３４９０１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４７７５２（Ｐ２００９−１４７７５２）
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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