画像処理によるリアルタイム手掌部動作認識手法に関する研究

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人工現実感などの研究では,手先の動きそのものをコンピュータの操作に用いるインタフェースが広く用いられている.これらの研究で用いられる入力装置は,データグラブなどメカニカルな方法によるものが大部分であるが,画像処理を用いて非接触で手先の動作を認識できれば,手先に何も装着する必要がないので非常に自然な感覚でコンピュータの操作を行うことができる.このように,手先の動作を直接入力するインターフェースを実現しようとすると,操作者が行なった動作に対して瞬時にレスポンスを返す必要があるため,リアルタイムで手先の動きを認識しなければならない.しかしながら,手先の動作を認識するためには手先の各関接の屈曲角を計測する必要があるが,これを画像処理により行おうとすると計算量が膨大となり,リアルタイムで処理するのは極めて困難である.手先の動きは非常に複雑であるが,各関節は完全に独立した動きを行なえるのではなくて,一定の拘束条件の下でしか働くことができない.したがって,手先の動作を,画像処理により検出するのが容易な情報をパラメータとするモデルで表現することができれば,リアルタイムで手先の動作を認識することが可能となる.本研究で,我々は2指(親指と人差指)で物を操作する動作について,その動作を表現するモデルを導出した.このモデルは,2指の指先の座標とその夾角より2指のすべての関節の屈曲角度を計算することができる.さらに,このモデルを用いて2指の運動を画像処理によってリアルタイムで認識可能な方法を提案した.また,この手法を,コンピュータの入力システムに応用し,手先の動きを非接触で認識可能なインタフェースを構築した結果,この方式がマンマシンインタフェースとして有効であることを確認できた.