引导装置及方法

专利名称：引导装置及方法
技术领域：
本发明涉及在以非接触的方式对被摄体进行拍摄的检查装置和认证 装置等装置中，用于将被摄体弓I导为相对于摄像装置恰当的位置/姿态的 引导装置和方法。
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背景技术：
目前，具有以非接触方式对被摄体进行拍摄来进行检査和认证的装 置。在这种装置中，虽然为了获得正确的检查、认证结果，需要按照所 确定的位置、方向、形状来对手等被摄体进行拍摄，但是，这种装置不 像通常的照相机那样用手把持并通过观察取景器来进行拍摄，而是在大 多情况下通过将被摄体举到固定在装置上的摄像装置前来进行拍摄。并 且，由于没有固定被摄体，从而无法确定被摄体的位置、方向、形状等， 因此很难拍摄适当的图像。
因此，在现有技术中，釆用了这样的方法示出举起被摄体时成为 目标的样本，利用语音等来通知是否处于正确的位置。
例如，在专利文献1中，公开了这样的技术，即在以非接触方式 来对血管像进行拍摄的识别装置中，在拍摄装置表面贴附举起被摄体的 作为样本的手印来检测手的位置/方向，在手过于接近的情况卜，利川ift 音/铃声/亮灯等来向用户进行通知。
并且，在专利文献2中，公开了如下的技术利用立体镜显示手指 的立体图像，检测立体显示与手指的重叠状况，并在它们一致时进行拍 摄。
然而，在上述现有技术中，很难判明将被摄体的位置和方向修改为 哪种程度才好，因此在能够达到恰当的位置之前，必须重复错误的尝试， 存在定位效率差的问题。专利文献l:国际公开第04/021884号小册子 专利文献2:日本特开平5 —108808号公报

发明内容
本发明的课题在于，鉴于上述问题而提供了能够容易地进行定位的 效率高的引导装置和方法。
根据本发明的一个方式，本发明的引导装置以非接触的方式将对象
物举起以进行测定，其中，该引导装置具有虚像显示单元，其显示虚 像；样本显示生成单元，其使所述虚像显示单元在所述对象物最终应该 配置的位置上显示基于所述对象物的形状的、作为样本的虚像；状态检 测单元，其检测所述对象物的位置/姿态；修改量运算单元，其计算所述 对象物的位置/姿态与所述虚像的位置/姿态之差；以及引WW小t成'T'. 元，其使所述虚像显示单元在与所述虚像相同的位置显示引导显示，该 弓I导显示表示所述计算出的差。
并且，在本发明的引导装置中，优选所述虚像具有与对象物相同的 大小/形状。
并且，在本发明的引导装置中，优选通过记录在存储介质中的数据 来确定所述虚像的大小/形状。
并且，在本发明的引导装置中，优选所述引导显示是箭头显示，该 箭头显示表示从所述对象物的当前状态到所述虚像为止的位置移动、姿 态旋转、或形状变形。
并且，在本发明的引导装置中，优选所述引导是从所述对象物的"'( 前状态到所述虚像为止的位置移动、姿态旋转、或形状变形的动阔W小。
并且，在本发明的引导装置中，优选分别对所述位置移动、姿态旋 转、或形状变形进行显示。
并且，优选本发明的引导装置在所述对象物和所述虚像的周边显示 有用于表示各个位置/姿态的辅助线。
并且，优选本发明的引导装置在所述对象物和所述虚像的周边显示 有用于表示各个位置/姿态的辅助面。
5根据本发明，用户不需要从被摄体附近移开视线即可根据具体的量 而知晓用于实现正确的位置/姿态的修改，因此能够在不进行无谓操作的 情况下髙效地进行定位。


图1是示出本发明实施方式的引导装置的结构的图。
图2是示出本发明实施方式的引导装置的处理部的处理流程的图。
图3是示出本发明实施方式的引导装置的显示装置的结构的图。
图4是示出基于凹面镜的虚像显示的原理的图。
图5是示出使用了立体镜的显示装置的图。
图6是示出使用了偏振眼镜的显示装置的图。
图7是说明被摄体的自由度的图。
图8是说明被摄体的姿态变化的图。
图9是示出被摄体的形状发生变化的图。
图IO是示出在位置偏移的情况下本发明实施方式的引导显示的图。
图11是示出在姿态偏移的情况下本发明实施方式的引导显示的图。
图12是示出在存在变形的情况下本发明实施方式的引导显示的图。
图13是本发明实施方式的引导装置的引导处理的流程图。
图14是在引导显示中使用了修改动画的情况下的流程图。
图15是说明在样本被遮蔽的情况下本发明实施方式的检测方法的
图16是示出本发明实施方式的基于辅助线的辅助显示的图。 图17是示出本发明实施方式的基于辅助面的辅助显示的图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。
图1是示出本发明实施方式的引导装置的结构的图。
本发明的引导装置由以下部分构成用于显示引导显示107的显示 装置101 ，该引导显示107示出作为样本的虚像106和应该进行修改的量;
6位置/姿态/形状检测装置(状态检测装置)102，其检测被摄体108的位
置、姿态、形状等状态；存储介质103，其存储有被摄体108的形状、人 小；处理部104，其对各信号进行处理；以及摄影照相机105， JL:对被摄 体108进行拍摄。
存储介质103是IC卡和磁卡等便携式存储介质，用于对用户的手等 被摄体的大小、形状进行记录。由于手等被摄体的大小、形状根据每个 用户而不同，因此期望记录在存储介质103中的被摄体的大小、形状的 数据是表示与用户的手等被摄体相同形状、大小的数据。在使用时，用 户将存储介质103设置到引导装置的读取部中。并且，存储介质103也 可以是内置在引导装置内的存储装置或者是通过网络与引导装置连接的 存储装置。
本发明的引导装置根据被摄体108的形状/大小和相对于摄影照相机 105的恰当位置，以在摄影照相机前方可以观察到样本的虚像106的方式 来显示该虚像106。当用户将被摄体108靠近时，由摄影照相机105对被 摄体108进行拍摄，由位置/姿态/形状检测装置102检测被摄休10S的位 置/姿态/形状。
处理部104对被摄体108的位置/姿态/形状与记录在存储介质103中 的样本信息进行比较，计算应该进行修改的量，并在样本的虚像106附 近显示表示应该进行修改的量。用户一边同时观测样本的虚像106、引导 显示107和被摄体108， 一边使被摄体移动到适当的位置。
接着对各部分进行详细说明。
图2是示出本发明实施方式的引导装置的处理部的处理流程的图。 在步骤S201中，在引导装置的处理部内的样本数据生成部中，根据 从存储介质103读出的被摄体的形状/大小信息和引导装置内部所保持的 摄影照相机105上的适当位置信息(未图示)来计算作为正解的样本数 据，并将样本数据发送给引导装置的处理部内的样本显示生成部和修改
量运算部。
在步骤S202中，引导装置的处理部内的样本显示生成部根据所计算 出的样本数据来生成样本显示信号，并向显示装置101输出该样本显示信号。
另一方面，在步骤S203中，引导装置的处理部内的修改量运算部将 由位置/姿态/形状检测装置102检测出的被摄体的位置/姿态/形状与样本 数据进行比较，计算它们的差分来作为修改量，并向引导装置的处理部 内的引导显示生成部输出。
在步骤S204中，引导显示生成部根据计算出的修改量来生成引3显 示信号，并向显示装置101输出该引导显示信号，从而显示引导显示107。
图3是示出本发明实施方式的引导装置的显示装置的结构的图。
在图3中，显示装置101使用凹面镜301来显示虚像。
图4是示出基于凹面镜的虚像显示的原理的图。
如图4所示，将2片凹面镜401、 402相面对，配置为使一个凹面镜 的焦点成为另一个凹面镜的中心时，位于一个凹面镜402的中心的物体 的虚像呈现在另一个凹面镜401的中心。对于凹面镜而言，即使去掉一 部分也发挥作用，因此如图3所示，只要用户能够对朝向装置的方向进 行限定，则也可以只使用凹面镜301的一部分。在图3中，在凹面镜301 的中心配置有液晶显示器等显示面板302，这里，当显示由图2的处理部 生成的样本的虚像和用于显示引导显示的影像时，通过卩)l而镜301的反 射而在摄影照相机105的镜头前方呈现虚像106、 107。
在本发明中，实现虚像显示的手段不限于上述手段，也可以是其他 手段。
图5是示出使用了立体镜的显示装置的图。
在图5中，使用了立体镜的显示装置是使左右眼分别看到具有视差 的图像的装置，该装置在镜内具有显示面板501和502,并且将具有视差 的图像显示在显示面板501和502上，使左右眼分别看到在半反镜503 和504上反射的图像，由此在前方可以看到虚像。由于投影在半反镜上， 因此从外界也能够同时进行观测。
图6是示出使用了偏振眼镜的显示装置的图。
在图6中，使用了偏振眼镜601的显示装置是如下这样的装置在 能够显示2种偏振状态的显示面板602上显示视差图像，或者在各个偏
8振状态下向2个投影仪投射图像，并利用配置有左右各自的偏振方向的 偏振滤光片的眼镜进行观测，从而能够观看到立体图像。
除此之外，作为特殊的眼镜方式，还具有利用时间差来显示视差 图像并利用时间差来交替地打开左右快门的眼镜、利用红色和蓝色等其 他颜色来显示视差图像并通过左右各自的滤色片进行观看的眼镜等。
并且，虽然未图示，然而也可以通过在显示面板表面设置棱镜并使 左右眼观看独立的图像来实现虚像。
接着，说明本发明实施方式的位置/姿态/形状检测装置。在对本发明 实施方式的位置/姿态/形状检测装置进行说明时，首先说明与位置/姿态/ 形状相关的关联事项。
图7是说明被摄体的位置变化的图。
被摄体具有沿着正交的x、 y、 z轴各自的方向平行移动的自由度。 所谓位置检测是指对被摄体从正确位置平行移动了多少进行的检测。从 由摄影照相机105获得的图像中能够容易地检测x、 y方向的位置。虽然 从图像中很难以高精度地检测z方向的位置，但是利用例如使用了红外 线反射方式的距离传感器能够容易地对z方向的位置进行检测。
图8是说明被摄体的姿态变化的图。
如图8所示，被摄体具有在其所处位置以某位置为中心进行旋转的 自由度。旋转包括以图7中的x、 y、 z轴为中心的3个旋转。所消姿态 检测是指对被摄体从正确状态旋转了多少(朝向哪个方向)进行的检测。 从由摄影照相机105拍摄的图像中能够容易地检测绕z轴的姿态变化。 而在申请人之前研究出的国际公开第04/021884号小册子"個人認識装 置"中公开了从图像中检测绕x、 y轴的姿态变化的技术。并且还公开有 通过利用如国际公开第04/084140号小册子"撮影装置"所记载的具有多 个距离传感器的摄影装置来检测姿态的技术。
图9是示出被摄体的形状变化的图。
通常，置于空间中的物体的自由度只要考虑图7、图8所示的6个 自自由度即可，但是还可能存在像折叠型的移动电话或人体那样，利用 接合部(关节)来连接多个部位，从而可以变形的被摄体。因此，还考虑到了图9所示的形状的变化。在图9中，作为示例而 示出了手指向张开方向的变化。在图9中的右图中，用圆圈包围的部分
的手指张开，而在左图中该手指闭合。通过对从摄影照相机105的图像
中所获得的形状和样本图像的形状进行比较，能够检测形状的变化。 接着，对本发明实施方式的引导显示进行说明。
图IO是示出在位置偏移的情况下本发明实施方式的引导显示的图。 样本的虚像106显示在被摄体108应该所处的位置上。因此，在被 摄体108的位置不恰当的情况下，分别视觉辨认出样本的虚像106和被 摄体108。这里，在样本的虚像106上重叠地显示用于表示需要使被摄休 108向哪个方向移动多少的图标。即，在与被摄体108和样本的虛像106 相同的位置、尤其在被摄体108与样本的虚像106之间进行显示。例如， 如图10所示，具有如下方法进行使样本的虚像106从被摄体108的当 前位置移动到正确位置的动画显示；或者显示以与移动距离对应的长度 从当前位置指向正确位置的箭头。
图U是示出在姿态偏移的情况下本发明实施方式的引导显示的图。 在样本的虚像106与被摄体108的姿态(角度)不同的情况下，与 位置偏移的情况相同，通过分别视觉辨认出样本的虚像106和被摄体108。 这里，在样本的虚像106上重叠地显示用于表示需要使被摄体108向哪 个方向旋转多少的图标。例如，如图11所示，具有如下方法进行使样 本的虚像106从被摄体108的当前姿态旋转到正确姿态的动画显示或 者显示与旋转角度对应的箭头。
图12是示出在存在变形的情况下本发明实施方式的引导显示的图。 在图12中，示出了拇指弯曲的情况的例子。对于没有变形的部分而 言，样本的虚像106隐藏于被摄体108后，而对于变形部分，则分别视 觉辨认出样本的虚像106和被摄体108。这里，在样本的虚像106上重叠 地显示用于表示使变形部分如何移动为好的图标。例如，如图12所示， 具有如下的方法进行用于指示从当前移动到正解的动作的动画显示或 示出箭头显示。
在以这样的方式进行引导显示的情况下，在一并显示移动/姿态/变形
10的所有修改要素时，反而有可能难以理解。因此，通过赋予优先顺序而 逐一进行引导。作为优先顺序的赋予方法，考虑到以下方法。 (1 )以移动—姿态—变形的顺序反复进行引导直到归位为止 (2)按照修改率从大到小的顺序反复进行引导直到归位为止 通过设置分别针对位置/姿态/变形的某个基准，将修改率定义为修改
量相对于该基准的比率。例如，将位置变化定义为设5cm为100%时的位 置变化量、将姿态变化定义为设30°为100%时的角度变化量、将变形定 义为修改量与将样本投影到z轴上的面积的面积比，由此能够比较不同 维度的修改量的大小。
作为引导的结果，由于被摄体108与成为恰当的位置/姿态/形状的样 本的虚像106完全重叠，因此看不到样本的虚像显示。山此，能够知晓 修改结束，然而能够通过进行改变样本的虚像周边的颜色等辅助显示来 进行更加明确的通知。
并且，在以上的从引导开始到引导结束为止，也可以辅助地并用与 现有技术枏同的语音/铃声/亮灯等手段。
图13是本发明实施方式的引导装置的引导处理的流程图。在图13 中，示出了按照修改率从大到小的顺序进行引导的情况。
在步骤S1301中，将IC卡等记录介质插入到读取部中。
在步骤S1302中，从存储介质中读出被摄体的形状/大小的信息来生 成样本图像。
在步骤S1303中，对被摄体的位置进行检测。
在步骤S1304中，判定被摄体是否处于引导范围内。在处下引导范
围内的情况下，进入到步骤S1305，而在没有处于引导范ll内的'防况K，
则返回步骤S1303。引导范围例如设定为显示装置能够显示虚像的范围 等。
在步骤S1305中，显示在步骤S1302中所生成的样本。 在步骤S1306中，对被摄体的位置/姿态/形状进行检测。 在步骤S1307中，计算位置、姿态、形状各自的修改率。 在步骤S1308中，判定所有的修改率是否处于基准内。在处于基准
ii，而在没有处于基准内的情况下，则进入
到步骤S1311。
在步骤S1309中，对被摄体进行拍摄。
在步骤S1310中，向用户通知已经结束，并且取消样本的显示。 在步骤S1311中，对位置、姿态、形状各自的修改率进行比较，选
择最大的修改率。
在步骤S1312中，进行引导显示。之后返回步骤S1306。 图14是在引导显示中使用了修改动画的情况下的流程图。 在步骤S1401中，设变量i为1。
在步骤S1402中，生成相对于样本对被摄体修改了{(总修改量/11)*1} 之后的图像。n可以事先确定，也可以根据总修改量来确定。
在步骤S1403中，如果有已显示的修改图像，则取消显示，并通过 显示步骤S1402中所生成的图像来更新显示图像。
在步骤S1404中，使i加1。
在步骤S1405中，判定是否i-n。当i-n时，进入到步骤S1406，而 当gl时，则返回步骤S1402。此外，也可以在i-n时，返回步骤S1402， 并在进行多次循环后结束。
例如，考虑显示位置修改的动画。设11=10。在被摄体的位置相对于 样本的虚像偏离了 5cm的情况下，总修改量为5cm。5cm除以10为0.5cm， 因此首先显示被摄体与样本的虚像相距0.5cm的虚像，接着显示下一个 0.5cm，即相距lcm的虚像。以下同样，依次显示以每次0.5cm逐渐接近 样本的虚像，由此来构成用于显示修改的动画。
图15是说明在样本被遮蔽的情况下本发明实施方式的检测方法的图。
作为例外，在从用户的视角来看处于被摄体108覆盖丫样本的虛像 106的状态的情况下，有时虽然处于没有完成修改的状态，但是却看不到 样本的虚像106。在这种情况下，期望进行辅助线或辅助面等辅助显示。
由于仅在被摄体处于可检测的范围内的情况下才进行引导显示，因 此如图15所示，当被摄体108进入到斜线所表示的范围内时，只要进行辅助显示即可，该斜线所表示的范围是可检测区域与通过视线连接样本 的虚像106的区域重叠的范围。虽然由于用户的身高差异而需要使需要 进行辅助显示的区域具有余量，但是，由于用户从某种程度上.确定的// 向使用装置，因此能够在某种程度上限定用户的视点位置。需要进行辅 助显示的区域通过预先测定而确定。
图16是示出本发明实施方式的基于辅助线的辅助显示的图。
图16示出了以将被摄体和样本的虚像的外侧包围的方式，显示有用
于表示各个位置/姿态的辅助线的例子。辅助线以被摄体108和样本的虚 像106为中心，在显示辅助线的情况下，箭头等引导显示并不与被摄体 108本身重叠，而是与辅助线重叠地进行显示。
图17是示出本发明实施方式的基于辅助面的辅助显示的图。
图17示出了在被摄体和样本的虚像的周边，显示有用于表示各个位 置/姿态的辅助面的例子。通过并用表示被摄体108的辅助面按照样本的 虚像位置进行移动的动画显示和箭头显示，来进行引导。
另外，辅助线和辅助面可以仅在被摄体存在于有可能将样木的虚像 遮蔽起来的位置的情况下进行显示，也可以一直进行显示，然而优选仅 在必要的情况下进行显示。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限 于以上所叙述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够获得各 种结构或形状。
1权利要求
1. 一种引导装置，其以非接触的方式将对象物举起以进行测定，该引导装置具有虚像显示单元，其显示虚像；样本显示生成单元，其使所述虚像显示单元在所述对象物最终应该配置的位置上显示基于所述对象物的形状的、作为样本的虚像；状态检测单元，其检测所述对象物的位置/姿态；修改量运算单元，其计算所述对象物的位置/姿态与所述虚像的位置/姿态之差；以及引导显示生成单元，其使所述虚像显示单元在与所述虚像相同的位置显示引导显示，该引导显示表示所述计算出的差。
2. 根据权利要求l所述的引导装置，其特征在于， 所述虚像具有与对象物相同的大小/形状。
3. 根据权利要求2所述的引导装置，其特征在于， 该引导装置通过记录在存储介质中的数据来确定所述虚像的人小/形状。
4. 根据权利要求1所述的引导装置，其特征在于， 所述引导显示是箭头显示，该箭头显示表示从所述对象物的当前状态到所述虚像为止的位置移动、姿态旋转、或形状变形。
5. 根据权利要求1所述的引导装置，其特征在于， 所述引导显示是从所述对象物的当前状态到所述虚像为止的位置移动、姿态旋转、或形状变形的动画显示。
6. 根据权利要求4或5所述的引导装置，其特征在于， 该引导装置分别对所述位置移动、姿态旋转、或形状变形进行显示。
7. 根据权利要求1所述的引导装置，其特征在于， 在所述对象物和所述虚像的周边显示有用于表示各个位置/姿态的辅助线。
8. 根据权利要求l所述的引导装置，其特征在于，在所述对象物和所述虚像的周边显示有用于表示各个位置/姿态的 辅助面。
9. 一种引导方法，该引导方法用于以非接触的方式将对象物举起以进行测定的装置，该引导方法包括执行如下处理的步骤-使虚像显示单元在所述对象物最终应该配置的位置上显示基于所述对象物的形状的、作为样本的虚像； 检测所述对象物的位置/姿态；计算所述对象物的位置/姿态与所述样本的虚像的位置/姿态之差；以及使所述虚像显示单元在与所述样本的虚像相同的位置显示引导显 示，该引导显示表示所述计算出的差。
10. 根据权利要求9所述的引导方法，其特征在于， 所述虚像具有与对象物相同的大小/形状。
11. 根据权利要求10所述的引导方法，其特征在于， 通过记录在存储介质中的数据来确定所述虚像的大小/形状。
12. 根据权利要求9所述的引导方法，其特征在于， 所述引导显示是箭头显示，该箭头显示表示从所述对象物的当前状态到所述虚像为止的位置移动、姿态旋转、或形状变形。
13. 根据权利要求9所述的引导方法，其特征在于， 所述引导显示是从所述对象物的当前状态到所述虚像为止的位置移动、姿态旋转、或形状变形的动画显示。
14. 根据权利要求12或13所述的引导方法，其特征在于， 分别对所述位置移动、姿态旋转、或形状变形进行显示。
15. 根据权利要求9所述的引导方法，其特征在于， 在所述对象物和所述虚像的周边显示有用于表示各个位置/姿态的辅助线。
16. 根据权利要求9所述的引导方法，其特征在于， 在所述对象物和所述虚像的周边显示有用于表示各个位置/姿态的辅助面。
全文摘要
引导装置和方法。在以非接触的方式将对象物举起以进行测定的装置中，为了将对象物引导至用于测定对象物的适当的位置，在适当的位置显示基于对象物的形状的作为样本的虚像，计算对象物与虚像的位置/姿态/形状之差，在与样本的虚像相同的位置示出所计算出的差，由此，用户能够以较高的效率进行定位。
文档编号G06T1/00GK101460972SQ20068005488
公开日2009年6月17日 申请日期2006年6月8日 优先权日2006年6月8日
发明者浜壮一, 渡边正规, 远藤利生, 青木隆浩 申请人:富士通株式会社