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专利名称：动作判定系统、动作判定装置以及动作判定方法
技术领域：
本发明涉及判断物体在检测区域内有无动作的动作判定系统、动作判定装置以及 动作判定方法。
背景技术：
提出了判定物体的动作的各种方法。例如，JP-A-8-320920披露了一种不必使用 任何传感器而仅使用一台照相机来识别人的手势或手部信号的手部动作识别装置。根据此 装置，利用一台照相机拍摄目标物体的图像，基于所拍摄的图像确定目标物体的肩、手、肘 的位置，然后基于所确定的位置计算手部动作的特征量，由此识别相关的手部动作。此外，JP-A-2002-197463披露了这样一种行为检测技术即，为了监视等目的，利 用照相机拍摄目标物体的图像，并且基于所拍摄的图像检测目标物体的位置和姿势。在此 技术中，基于目标物体的特定部位在某时刻的真实世界坐标与从该时刻起预定时间之前的 时刻的真实世界坐标之间的距离，即基于目标物体的特定部位在预定时间内的移动距离， 判断目标物体是处于移动状态还是处于静止状态。

发明内容
本发明的目的是提供这样一种动作判定系统、动作判定装置以及动作判定方法 与未提供本发明的构造的情况相比，其能够以更高的精度判断物体在检测区域内有无动作。为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种动作判定系统，包括位置 测量单元，其随时间测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，当所述物体相对于检测区 域的进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于预定值时，所述动作判定单元判定所 述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置 来计算所述相交角度。根据本发明的第二方面，提供一种动作判定系统，包括位置测量单元，其随时间 测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，当在检测区域内的两个位置处所述物体的较 低速度与所述物体的较高速度的速度比等于或小于预定值时，所述动作判定单元判定所述 物体在所述检测区域中存在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来 计算所述速度比。根据本发明的第三方面，提供一种动作判定系统，包括位置测量单元，其随时间 测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，其基于所述物体相对于检测区域的进入向量 与退出向量之间的相交角度和在所述检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所 述物体的较高速度的速度比来判断所述物体在所述检测区域中是否存在动作，其中，基于 由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来计算所述相交角度和所述速度比。根据本发明的第四方面，在根据第一方面所述的动作判定系统中，基于所述物体 在跨越所述检测区域的边界的两个位置处的位置来确定所述物体的所述进入向量和退出向量。根据本发明的第五方面，在根据第一方面所述的动作判定系统中，基于所述物体 在所述检测区域的边界附近的两个位置处的位置来确定所述物体的所述进入向量和退出向量。根据本发明的第六方面，在根据第一方面所述的动作判定系统中，所述进入向量 与退出向量之间的相交角度的预定值被设定为在30° 180°范围内的数值。根据本发明的第七方面，在根据第二方面所述的动作判定系统中，所述速度比对 应于所述物体在所述检测区域中的最小速度与所述物体进入所述检测区域的进入速度的 比值。根据本发明的第八方面，在根据第二方面所述的动作判定系统中，所述速度比对 应于所述物体在所述检测区域内的最小速度与所述物体的最大速度的比值。根据本发明的第九方面，在根据第二方面所述的动作判定系统中，所述速度比的 预定值被设定在10 % 80 %的范围内。根据本发明的第十方面，在根据第一方面所述的动作判定系统中，所述物体包括 人手、人脚以及机械臂的末端部分中之一。根据本发明的第十一方面，在根据第一方面所述的动作判定系统中，所述位置测 量单元测量所述物体的三维位置。根据本发明的第十二方面，提供一种动作判定装置，包括判定单元，当移动的物 体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于预定值时，所述判定 单元判定所述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于通过随时间测量所述移动的物体 的位置而确定的所述物体的位置来计算所述相交角度。根据本发明的第十三方面，提供一种动作判定装置，包括判定单元，当在检测区 域内的两个位置处移动的物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度比等于或小于预 定值时，所述判定单元判定所述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于通过随时间测 量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置来计算所述速度比。根据本发明的第十四方面，提供一种动作判定装置，包括判定单元，其基于移动 的物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度和在所述检测区域中的两 个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度比来判断所述物体在所述检 测区域中是否存在动作，其中，基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述 物体的位置来计算所述相交角度和所述速度比。根据本发明的第十五方面，提供一种移动的物体的动作的判定方法(动作判定方 法)，包括判断所述移动的物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度 是否等于或大于预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物 体的位置来计算所述相交角度；以及当所述进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大 于所述预定值时，判定所述物体在所述检测区域中存在动作。根据本发明的第十六方面，提供一种移动的物体的动作的判定方法，包括判断在 检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度比是否等于 或小于预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而获得的所述物体的位置 来计算所述速度比；以及当所述速度比等于或小于所述预定值时，判定所述物体存在动作。
根据本发明的第十七方面，提供一种移动的物体的动作的判定方法，包括判断所 述物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度是否等于或大于第一预定 值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置来计算所述 相交角度；判断在所述检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速 度的速度比是否等于或小于第二预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置 而获得的所述物体的位置来计算所述速度比；以及基于所述相交角度和所述速度比来判断 所述物体是否存在动作。根据第一方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第二方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第三方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第四方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以更加简单地检测目标物体进入检测区域或从检测区域退出。根据第五方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以更加简单地检测目标物体进入检测区域或从检测区域退出。根据第六方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内是否存在动作。根据第七方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以更加简单地检测目标物体在检测区域内的两点处的速度的比值。根据第八方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以更加简单地检测目标物体在检测区域内的两点处的速度的比值。根据第九方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内是否存在动作。根据第十方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，可以以更高的精度判断人手或人脚或机械臂的末端部分在检测区域内有无动作。根据第十一方面所述的动作判定系统，与未提供本发明的动作判定系统的情况相 比，即使当检测区域为三维的区域时，也可以以更高的精度判断目标物体有无动作。根据第十二方面所述的动作判定装置，与未提供本发明的动作判定装置的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第十三方面所述的动作判定装置，与未提供本发明的动作判定装置的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第十四方面所述的动作判定装置，与未提供本发明的动作判定装置的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第十五方面所述的动作判定方法，与未提供本发明的动作判定方法的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。根据第十六方面所述的动作判定方法，与未提供本发明的动作判定方法的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。
根据第十七方面所述的动作判定方法，与未提供本发明的动作判定方法的情况相 比，可以以更高的精度判断目标物体在检测区域内有无动作。


基于以下各图详细地说明本发明的示例性实施例，其中图1为示出根据本发明示例性实施例的动作判定系统的简图；图2A至2C为示出物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度的 简图，其中，图2A示出了检测区域为二维的情况，图2B示出了检测区域为三维的情况，并且 图2C示出了物体在检测区域中的动作的路径；图3为示出动作判定单元的一个构造实例的框图；图4为示出动作判定单元中的处理实例的流程图；图5A至5C为示出在检测区域内的两个位置处物体的较低速度与物体的较高速度 的速度比的简图，其中，图5A示出了检测区域为二维的情况，图5B示出了检测区域为三维 的情况，并且图5C示出了物体在检测区域中的动作的路径；图6为示出动作判定单元的另一构造实例的框图；图7为示出动作判定单元中的另一处理实例的流程图；图8为示出测量物体的位置的方法实例的简图；图9为示出计算具有三个或更多个基本标识的标识组的三维位置的方法的简图； 以及图10为示出测量物体的位置的另一方法实例的简图。
具体实施例方式图1为示出根据本发明示例性实施例的动作判定系统的简图。将以人手作为判断 其有无动作(移动)的目标的物体的实例来说明本示例性实施例。然而，本发明的物体不限 于人手，而是可以为人脚、可移动机械臂的末端部分、机器或工具的末端部分等。如图1所 示，本示例性实施例具有检测区域1，其位置已知；位置测量单元4，其例如利用摄像装置3 随时间测量作为移动的物体的手2的位置；以及动作判定单元5，当基于随时间测量的手2 的位置而计算出的手2相对于检测区域1的进入向量与退出向量之间的相交角度大于等于 或大于(超过)预定(默认)值时，该动作判定单元5判定手2在检测区域1中存在动作， 并且当进入向量与退出向量之间的相交角度小于等于或小于(低于)预定(默认)值时， 该动作判定单元5判定物体在检测区域1内不存在动作。这里，动作(移动)是在检测区 域1内诸如物品的插入/拉出、物品的装配、物品的拆卸、物品的推、拉、旋转、触摸等基于手 2的操作，然而，本发明的动作不限于这些操作。在本示例性实施例中，如图1所示，通过测量固定到手2上的标识组8的位置来测 量手2的位置。后面将说明标识组8的构造实例，然而，例如将诸如LED等三个或更多个基 本标识固定在诸如卡片等基板上以形成标识组8。后面将说明标识组8的位置测量方法。可以使用个人计算机(PC) 7等构造位置测 量单元4和动作判定单元5，然而，本发明不限于此类型。可以将手(物体)2有无动作的判 定结果输出到诸如监视器等输出装置6。将详细说明本示例性实施例的每个部分的构造。
图2A至2C为示出物体在进入检测区域时的向量与物体从检测区域退出时的向量 之间的相交角度的简图。具体而言，图2A示出了检测区域为二维的情况，图2B示出了检测 区域为三维的情况，并且图2C示出了物体在检测区域中的动作的路径。基于由测量位置的 单元获得的位置信息设定检测区域，例如以与X、Y、Z坐标相同的显示方式将检测区域设定 为二维或三维。可以布置一个或多个检测区域。可以采用任何形状作为检测区域的形状， 只要其可以表示为区域(领域)。图2A示出了在二维平面上设置矩形检测区域21和22 并且脸状物品23位于检测区域21中而心形物品24位于检测区域22中的情况。图2B示 出了在三维空间中设置长方体检测区域25和26的情况。长方体物品27位于检测区域25 中，而圆柱物品28位于检测区域26中。为了便于说明，图2C示出了二维平面上的检测区 域21和22，然而，同样适用于三维空间中的检测区域25和26的情况。当物体在二维平面 上移动时使用二维检测区域21和22，然而，本发明不限于此类型。例如，即使当物体在三维 空间中移动时，也可通过将物体的动作投影到二维平面上而使用检测区域21和22。在图2C中，在手2沿着图2C所示的路径10移动以抓握检测区域21 (25)中的物 品23(27)的情况下，在检测区域22 (26)中，手2进入检测区域22 (26)的进入向量(进入时 的向量)11与手2从检测区域22 (26)出去的退出向量(退出时的向量)12之间的相交角 度Θ1较小。另一方面，在检测区域21 (25)中，手2进入检测区域21 (25)的进入向量(进 入时的向量)12与手2从检测区域21 (25)出去的退出向量(退出时的向量)13之间的相 交角度θ 2较大。因此，根据本示例性实施例，当进入向量与退出向量之间的相交角度大于 等于或大于(超过)预定值时，判定手2在检测区域中存在动作，并且当进入向量与退出向 量之间的相交角度小于(低于)或小于等于预定值时，判定手2在检测区域中不存在动作。 基于这样的要点(着眼点)当手2的动作为手2在检测区域中抓握物品23(27)时，与手 2的单纯移动不同，进入检测区域时的向量与从检测区域退出时的向量之间的相交角度θ 增大。此角度对应于当由a和b表示上述两向量时并且由|a| -IbIcose表示两向量的内 (标)积a 时的角度θ。优选将两向量之间的相交角度的预定值设定为在30° 180° 范围内的数值。本申请的发明人通过实验发现了上述要点。在本示例性实施例中，基于物体在跨越每个检测区域21 (25) ,22(26)的边界的两 个位置处的位置来确定物体进入/退出时的向量11、12、13。然而，本发明不限于此类型，也 可以根据物体在每个检测区域的边界附近的两个位置处的位置来确定进入/退出时的向 量。在此情况下，两个附近的位置可以位于检测区域的外部或检测区域的内部。这里，当由 坐标表示这两个位置时，其对应于二维平面情况下的向量的起点(xl，yl)和终点(x2，y2)、 三维空间情况下的向量的起点(xl，yl，zl)和终点(x2，y2，z2)。图3为示出动作判定单元的构造实例的框图。动作判定单元5与位置测量单元4 连接。位置测量单元4随时间测量移动的物体的位置，并且不限于特定的方法，只要能够获 得物体的二维或三维位置信息即可。然而，优选使用所谓的动作捕获法或使用基本标识的 测量方法。后面将对此进行说明。如图3所示，动作判定单元5具有比对部分42，其对从 存储装置41获得的检测区域的位置与从位置测量单元4获得的随时间测量的物体的位置 进行比对；向量值计算部分43，其通过在比对部分42中比对两个位置来计算物体进入检测 区域的向量值或物体从检测区域退出的向量值；角度计算部分44，其计算物体的所计算出 的进入向量与退出向量之间的相交角度；以及判定单元46，其将所计算出的两个向量之间的相交角度与用于判断从存储装置45获得的动作是否存在的预定值进行比较，当两个向 量之间的相交角度大于等于或大于预定值时，判定单元46判定物体在检测区域中存在动 作，并且当两个向量之间的相交角度小于或小于等于预定值时，判定单元46判定手2在检 测区域中不存在动作。这里，例如可以利用PC构造位置测量单元4和动作判定单元5中的 一个或两个。然而，在此情况下，存储装置41和45可以包含在PC中或从外部设置到PC中。 可以将物体有无动作的判定结果输出到诸如监视器等输出装置6。图4为示出动作判定单元中的处理实例的流程图。首先，在步骤51中从存储装置 41获得检测区域的位置。在步骤52中从位置测量单元4获得随时间测量的物体的位置。 在步骤53中，对从位置测量单元4获得的物体的位置与从存储装置41获得的检测区域的 位置进行比对，进而判断物体是否进入检测区域或从检测区域退出。当物体既没有进入也 没有退出时，在步骤54中判定物体在检测区域中不存在动作。另一方面，当存在物体的进 入或退出时，在步骤55中计算物体进入检测区域时的向量。随后，在步骤56中，计算物体 从检测区域退出时的向量值。在步骤57中，根据所计算出的物体进入时的向量值和物体退 出时的向量值来计算两向量之间的相交角度。在步骤58中，将所计算出的两向量之间的相 交角度与从存储装置45获得的用于判断是否存在动作的预定值进行比较。作为比较结果， 当两向量之间的相交角度大于等于预定值或大于预定值时，在步骤59中判定物体在检测 区域中存在动作。另一方面，当两向量之间的相交角度小于预定值或小于等于预定值时，在 步骤54中判定物体在检测区域中不存在动作。图5A至5C为示出在检测区域中的两个位置处物体的较低速度与物体的较高速度 的速度比的简图，其中，图5A示出了检测区域为二维的情况，图5B示出了检测区域为三维 的情况，并且图5C示出了物体在检测区域中的动作的路径。将参考图5A至5C说明根据本 发明另一示例性实施例的动作判定系统。本示例性实施例与上述示例性实施例的不同之处 在于基于在检测区域内的两个位置处物体的较低速度与物体的较高速度的速度比，而不 是物体进入检测区域时的向量与物体从检测区域退出时的向量之间的相交角度，来判定物 体有无动作。也就是说，参考图1，本示例性实施例包括检测区域1，其位置已知；位置测量 单元4，其利用摄像装置3随时间测量诸如手2等移动的物体的位置；以及动作判定单元5， 当基于随时间测量的手2的位置而计算出的在检测区域内的两个位置处物体的较低速度 与物体的较高速度的速度比小于预定(默认)值或小于等于预定值时，动作判定单元5判 定手2在检测区域中存在动作，并且当相关的速度比大于等于或大于预定值或大于预定值 时，动作判定单元5判定手2在检测区域中不存在动作。在图5A中，在二维平面上设置矩形检测区域21和22，并且与图2A中的情况相同， 脸状物品23位于检测区域21中而心形物品24位于检测区域22中。在图5B中，在三维空 间中设置长方体检测区域25和26，并且与图2B中的情况相同，长方体物品27位于检测区 域25中而圆柱物品28位于检测区域26中。在图5C中，为了便于说明例举了二维平面上 的检测区域21和22，然而，与图2C中的情况相同，同样适用于三维空间中的检测区域25和 26的情况。当物体在二维平面上移动时，使用二维检测区域21和22，然而，本发明不限于 此类型。即使当物体在三维空间中移动时，也可通过将物体的动作投影到二维平面上而使 用检测区域21和22。在图5C中，当手2沿着图5C所示的路径30移动以抓握检测区域22(26)中的物品24(28)时，由于不存在待抓握的物品，因此手2在检测区域21 (25)中的速度(箭头31) 高且不会下降。此外，当手2进入检测区域22(26)时，手2的速度(箭头31)同样高。然 而，在待抓握物品24(28)的附近手2的速度(箭头32、33)减小。之后，当手2从检测区域 22(26)中退出时，手2的速度(箭头34)增大。通过着眼于此要点来实现本示例性实施例。 相应地，根据本示例性实施例，当在检测区域内的两个位置处手2的较低速度与手2的较高 速度的速度比小于预定(默认)值或小于等于预定值时，判定手2在检测区域内存在动作。 另一方面，当相关的速度比大于等于预定(默认)值或大于预定值时，判定手2不存在动 作。例如可以将速度比设定为物体在检测区域中的最小速度与当物体进入检测区域时物体 的速度的速度比。作为另一种选择，可以将速度比设定为检测区域内的最小速度与最大速 度的比值。然而，本发明不限于此类型。优选将速度比的预定(默认)值设定为在10% 80%范围内的数值。本申请的发明人通过实验发现了上述要点。可以根据从位置测量单元 4获得的随时间测量的物体的位置(位置和时间)导出物体的速度。图6为示出动作判定单元的另一构造实例的框图。动作判定单元5与位置测量单元4连接。后面将说明位置测量单元4。如图6所示，动作判定单元5包括比对部分62，其对从存储装置61获得的检测 区域的位置与从位置测量单元4获得的随时间测量的物体的位置进行比对；速度值计算部 分63，其通过在比对部分62中比对检测区域的位置与物体的位置来计算物体在检测区域 内的两个位置处的速度值；速度比计算部分64，其计算在两个位置处所计算出的物体的较 低速度与所计算出的物体的较高速度的速度比；以及判定单元66，其将所计算出的速度比 与从存储装置65获得的预定(默认)值进行比较以判断物体是否存在动作，当所计算出的 速度比小于预定值或小于等于预定值时，判定单元66判定物体在检测区域中存在动作，并 且当所计算出的速度比大于等于预定(默认)值或大于预定值时，判定单元66判定物体不 存在动作。这里，例如可以利用PC构造位置测量单元4和动作判定单元5中的一个或两个。 在此情况下，存储装置61和65可以包含在PC中，或者可以设置为从外部安装的装置。可 以将物体有无动作的判定结果输出到诸如监视器等输出装置6。图7为示出动作判定单元中的另一处理实例的流程图。首先，在步骤71中，从存储装置61中获得检测区域的位置。在步骤72中，从位置 测量单元4中获得随时间测量的物体的位置。在步骤73中，对从位置测量单元4获得的物 体的位置与从存储装置61获得的检测区域的位置进行比对，进而判断物体是否进入检测 区域或从检测区域退出。当物体既没有进入检测区域也没有从检测区域退出(即不存在进 入/退出)时，在步骤74中判定物体在检测区域中不存在动作。另一方面，当物体进入检 测区域或从检测区域退出(即存在进入/退出)时，在步骤75中计算物体在检测区域内的 两个位置处的速度值。随后，在步骤76中，计算在两个位置处所计算出的物体的较低速度 (较小速度值)与所计算出的物体的较高速度(较大速度值)的速度比。在步骤77中，将 所计算出的速度比与从存储装置65获得的用于判断物体有无动作的预定(默认)值进行 比较。作为比较结果，当所计算出的速度比小于预定值或小于等于预定值时，在步骤78中 判定物体在检测区域中存在动作。另一方面，当所计算出的速度比大于等于预定值或大于 预定值时，在步骤74中判定物体在检测区域中不存在动作。可以将上述两个示例性实施例组合在一起。将参考图1说明该组合的示例性实施例。组合的示例性实施例具有检测区域1，其位置已知；位置测量单元4，其利用摄像装置 3随时间测量诸如手2等移动的物体的位置；以及动作判定单元，当基于随时间测量的手2 的位置而计算出的手进入检测区域1时的向量与手从检测区域1退出时的向量之间的相交 角度大于等于第一预定值并且在检测区域中的两个位置处手2的较低速度与手2的较高速 度的速度比小于等于第二预定值时，该动作判定单元判定手2在检测区域中存在动作，并 且当手进入检测区域1时的向量与手从检测区域1退出时的向量之间的相交角度小于等于 第一预定值时，或者当速度比大于等于第二预定值时，该动作判定单元判定手2不存在动 作，或者，当手进入检测区域1时的向量与手从检测区域1退出时的向量之间的相交角度大 于等于第一预定值时或者当速度比小于等于第二预定值时，该动作判定单元判定手2在检 测区域中存在动作，当手进入检测区域1时的向量与手从检测区域1退出时的向量之间的 相交角度小于等于第一预定值并且速度比大于等于第二预定值时，该动作判定单元判定手 2不存在动作。图8为示出测量物体的位置的方法实例的简图。在本示例性实施例中，如图1所 示，将标识组8固定到物体(手2)上，并且测量标识组8的三维位置进而测量物体的三维 位置。如图8所示，标识组8具有诸如卡片等基板81以及固定在基板81的四个角部并且 位置关系已知的四个基本标识al、a2、a3、a4。可以使用诸如LED等光源作为基本标识，然 而，本发明不限于此类型。例如，可以使用逆反射板代替光源，并且可以设置用于照射逆反 射板的照明装置。此外，可以使用具有特有形状的图案图像。摄像装置3具有用于拍摄标 识组8的图像的二维摄像元件82，并且可以使用通用数码照相机。位置测量单元4基于由 摄像装置(照相机)3拍摄的图像来计算标识组8的位置和角度。下面将说明位置测量单 元4的计算实例。图9为示出计算具有三个或更多个基本标识的标识组的三维位置的方法实例的 简图。假设将包括LED等的光源用作基本标识进行下面的说明。在本实例中，例如将四 个光源布置在正方形的角部，并且考虑四个光源中的三个光源的两种组合。分别利用三个 点从下面的计算中导出两个解。两个解中的一个对应于全部光源位置具有同一值的情况， 并且将此解设定为正解，由此可以确定标识组的位置和角度。首先，在图9中，根据光源(基本标识)al、a2、a3的成像平面(照相机的二维摄像 元件面)上的成像位置cl、c2、c3与照相机的光学中心84之间的关系计算在照相机坐标系 中的光源位置的方向向量di(i = 1，2，3)。这里，di表示经归一化的单位向量。当由ρ 1、？2、？3表示光源￡11、￡12、￡13在空间中的位置向量时，这些位置向量位于 di的延长线上，于是当由tl、t2、t3表示这些位置向量的系数时，满足下面的表达式1。pi = tl · dlp2 = t2 · d2(表达式 1)p3 = t3 · d3初始已知三角形的形状，并且当由下面的表达式2表示三角形的边长时，plp2 = Llp2p3 = L2(表达式 2)p3pl = L3
得到下面的表达式3。在下面的表达式3中，“ α ”表示数的乘方。也就是说，“ A 2”表示“某数的二次方”。(tlxl-t2x2) a 2+(tlyl-t2y2) ^ 2+(tlzl_t2z2) ^ 2 = Ll ^ 2(t2x2-t3x3) ^ 2+(t2y2-t3y3) ^ 2+(t2z2_t3z3) ^ 2 = L2 ^ 2(表达式 3)(t3x3-tlxl) ^ 2+(t3y3-tlyl) ^ 2+(t3z3-tlzl) ^ 2 = L3 ^ 2整理上述表达式，得到下面的表达式4。tl a 2-2tlt2 (xlx2+yly2+zlz2) +t2 ^ 2-L1 ^2 = 0t2 a 2-2t2t3 (x2x3+y2y3+z2z3) +t3 ^ 2-L2 ^2 = 0(表达式 4)t3 a 2-2t3tl (x3xl+y3yl+z3zl) +tl ^ 2-L3 ^2 = 0此外，得到下面的表达式5。在下面的表达式5中，“sqrt”表示平方根。tl = Al · t2士sqrt ((Al ^ 2-1) · t2 ^ 2+L1 ^ 2)t2 = A2 · t3 士 sqrt((A2 ^ 2-1) · t3 ^ 2+L2 ^ 2)(表达式 5)t3 = A3 · t2士sqrt ((A3 ^ 2-1) · tl ^ 2+L3 ^ 2)其中，由下面的表达式6表示Al、A2和A3。Al = xlx2+yly2+zlz2A2 = x2x3+y2y3+z2z3(表达式 6)A3 = x3xl+y3yl+z3zl表达式5的平方根的内部为正进而具有实数解。tl ^ sqrt(L3 ^ 2/(1-A3 ^ 2))t2 ^ sqrt (Li ^ 2/(1_Α1 ^ 2))(表达式 7)t3 ^ sqrt (L2 ^ 2/(l_A2 ^ 2))依次将满足上述条件的实数tl、t2、t3代入表达式5中，并且计算满足表达式5 的全部tl、t2、t3。随后，基于上述表达式1计算pl、p2、p3，即光源(基本标识)的三维位 置。当设置三个光源时，得到两个解。在这种情况下，设置有四个光源，于是对另外三个光 源(基本标识)例如al、a3、a4执行相同的计算，并且导出另外两个解。相关的两个解中的 一个对应于全部光源位置具有同一值的情况，于是将此解设定为正解。可以如上所述确定 标识组的位置。当设置三个光源时，将两个解的平均值或较靠近给定初始值的一个解设定 为待确定的值。可以根据所确定的三维位置来确定标识组的角度作为标识组面向的方向。 例如在JP-A-2008-58204中已知这种位置检测方法。基本标识(光源)的三维位置的计算 方法不限于上述方法，也可以使用其他方法。图10为示出测量物体的位置的另一方法实例的简图。如图10所示，此方法使用 这样的动作捕获技术即，利用摄像装置91和92拍摄安装在物体上的标识9的图像，并且 在位置测量单元4中基于摄像信息而随时间测量物体的位置(动作)。可以将所谓的逆反 射板用作标识9，然而，本发明不限于此种板。在JP-A-2001-165658、JP-A-2007-61121等 中已知这种位置检测方法。在图10的实例中，除了位置测量单元4根据动作捕获技术利用 摄像装置91和92随时间测量作为物体的手2的位置之外，位置测量单元4以及动作判定 单元5的判定方法均与上述示例性实施例中相同。可以通过使计算机执行下面的程序来执行上面的流程。也就是说，此程序使得计 算机执行下述步骤判断移动的物体相对于位置已知的检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度是否大于等于预定(默认)值或者大于预定值，其中基于通过随时间测量移 动的物体的位置而确定的物体的位置来计算进入时的向量与退出时的向量之间的相交角 度；以及当进入向量与退出向量之间的相交角度大于等于预定(默认)值或者大于预定值 时，判定物体在检测区域中存在动作，并且当相关的相交角度小于预定(默认)值或者小于 等于预定值时，判定物体在检测区域中不存在动作。此外，此程序使得计算机执行下述步骤判断在位置已知的检测区域中的两个位 置处移动的物体的较低速度与物体的较高速度的速度比是否小于预定(默认)值或者小于 等于预定值，其中基于通过随时间测量移动的物体的位置而获得的物体的位置来计算该速 度比；以及当速度比小于预定值或者小于等于预定值时，判定物体存在动作，并且当速度比 大于等于预定值或者大于预定值时，判定物体不存在动作。此外，此程序使得计算机执行下述步骤判断移动的物体相对于位置已知的检测 区域的进入向量与退出向量之间的相交角度是否大于等于第一预定(默认)值或者大于第 一预定值，其中基于通过随时间测量移动的物体的位置而确定的物体的位置来计算进入时 的向量与退出时的向量之间的相交角度；判断在位置已知的检测区域中的两个位置处移动 的物体的较低速度与物体的较高速度的速度比是否小于第二预定(默认)值或者小于等于 第二预定值，其中基于通过随时间测量移动的物体的位置而获得的物体的位置来计算该速 度比；当进入向量与退出向量之间的相交角度大于等于第一预定值或者大于第一预定值并 且速度比小于第二预定值或者小于等于第二预定值时，判定物体存在动作，当进入向量与 退出向量之间的相交角度小于第一预定值或者小于等于第一预定值，或者当速度比大于等 于第二预定值或者大于第二预定值时，判定物体不存在动作，当进入向量与退出向量之间 的相交角度大于等于第一预定值或者大于第一预定值，或者当速度比小于第二预定值或者 小于等于第二预定值时，判定物体存在动作，或者，当进入向量与退出向量之间的相交角度 小于第一预定值或者小于等于第一预定值并且速度比大于等于第二预定值或者大于第二 预定值时，判定物体不存在动作。例如可以将程序存储在构成动作判定单元的PC中所包含 的存储装置中，然而，本发明不限于此类型。可以将程序存储在诸如CDROM等记录介质中或 者可以通过通信单元提供程序。出于解释和说明的目的提供了本发明的示例性实施例的前述说明。其本意并不是 穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然，对于本技术领域的技术人员可以进行许 多修改和变型。选择和说明该示例性实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应 用，因此使得本技术领域的其他技术人员能够理解本发明所适用的各种实施例并预见到适 合于特定应用的各种修改。目的在于通过所附权利要求及其等同内容限定本发明的范围。
权利要求
一种动作判定系统，包括位置测量单元，其随时间测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，当所述物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于预定值时，所述动作判定单元判定所述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来计算所述相交角度。
2.一种动作判定系统，包括位置测量单元，其随时间测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，当在检测区域内的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高 速度的速度比等于或小于预定值时，所述动作判定单元判定所述物体在所述检测区域中存 在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来计算所述速度比。
3.一种动作判定系统，包括位置测量单元，其随时间测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，其基于所述物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角 度和在所述检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度 比来判断所述物体在所述检测区域中是否存在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来计算所述相交角度和所述速度比。
4.根据权利要求1所述的动作判定系统，其中，基于所述物体在跨越所述检测区域的边界的两个位置处的位置来确定所述物体的所 述进入向量和退出向量。
5.根据权利要求1所述的动作判定系统，其中，基于所述物体在所述检测区域的边界附近的两个位置处的位置来确定所述物体的所 述进入向量和退出向量。
6.根据权利要求1所述的动作判定系统，其中，所述进入向量与退出向量之间的相交角度的预定值被设定为在30° 180°范围内 的数值。
7.根据权利要求2所述的动作判定系统，其中，所述速度比对应于所述物体在所述检测区域中的最小速度与所述物体进入所述检测 区域的进入速度的比值。
8.根据权利要求2所述的动作判定系统，其中，所述速度比对应于所述物体在所述检测区域内的最小速度与所述物体的最大速度的 比值。
9.根据权利要求2所述的动作判定系统，其中，所述速度比的预定值被设定在10% 80%的范围内。
10.根据权利要求1所述的动作判定系统，其中，所述物体包括人手、人脚以及机械臂的末端部分中之一。
11.根据权利要求1所述的动作判定系统，其中，所述位置测量单元测量所述物体的三维位置。
12.—种动作判定装置，包括判定单元，当移动的物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于预定值时，所述判定单元判定所述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于通过 随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置来计算所述相交角度。
13.一种动作判定装置，包括判定单元，当在检测区域内的两个位置处移动的物体的较低速度与所述物体的较高 速度的速度比等于或小于预定值时，所述判定单元判定所述物体在所述检测区域中存在动 作，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置来计算所述 速度比。
14.一种动作判定装置，包括判定单元，其基于移动的物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度 和在所述检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度比 来判断所述物体在所述检测区域中是否存在动作，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置来计算所述相 交角度和所述速度比。
15.一种移动的物体的动作的判定方法，包括判断所述移动的物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度是否等 于或大于预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位 置来计算所述相交角度；以及当所述进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于所述预定值时，判定所述物体 在所述检测区域中存在动作。
16.一种移动的物体的动作的判定方法，包括判断在检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的速度 比是否等于或小于预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而获得的所述 物体的位置来计算所述速度比；以及当所述速度比等于或小于所述预定值时，判定所述物体存在动作。
17.—种移动的物体的动作的判定方法，包括判断所述物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度是否等于或大 于第一预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而确定的所述物体的位置 来计算所述相交角度；判断在所述检测区域中的两个位置处所述物体的较低速度与所述物体的较高速度的 速度比是否等于或小于第二预定值，其中基于通过随时间测量所述移动的物体的位置而获 得的所述物体的位置来计算所述速度比；以及基于所述相交角度和所述速度比来判断所述物体是否存在动作。全文摘要
本发明公开了一种动作判定系统、动作判定装置以及动作判定方法，所述动作判定系统包括位置测量单元，其随时间测量移动的物体的位置；以及动作判定单元，当所述物体相对于检测区域的进入向量与退出向量之间的相交角度等于或大于预定值时，所述动作判定单元判定所述物体在所述检测区域中存在动作，其中基于由所述位置测量单元测量的所述物体的位置来计算所述相交角度。
文档编号G01P13/00GK101930011SQ20101000280
公开日2010年12月29日 申请日期2010年1月8日 优先权日2009年6月24日
发明者佐口泰之, 堀田宏之, 谷田和敏 申请人:富士施乐株式会社