スマートレーザスキャナ：カメラレス3次元インターフェイス

概要

今日，自然環境中で手や指をいかにしてトラッキングするかという問題が注目を集めており， ビジョンシステムと高速な計算機によるイメージプロセッシングとによる受動的な計測方法が研究されている． それに対し我々は，レーザダイオード（可視または不可視光），ステアリングミラー， 単一のフォトディテクタを用いたシンプルな動的トラッキングシステムを開発している．

このシステムは，イメージプロセッシングを全く必要とせず， リアルタイムに手や指の３次元座標を取得することができる． 本質的にはこのシステムは，視野全体を継続的にスキャンすることなく， 対象と同じ大きさの非常に狭い領域にスキャニングを限定したスマートレンジファインダスキャナである．

また，一つのシステムで，複数対象をトラッキングすることも可能である（対象を逐次的に処理する）． 複数対象のトラッキングアプリケーションは数え切れないくらいあるだろう． 例えば，複数のユーザが同時に同じヴァーチャル空間で対話したり， 一人のユーザが同時にいくつかのヴァーチャルツールを操作したりすることができる． 例えるなら，スピルバーグの映画「マイノリティリポート」を想起させるような， ウィンドウのサイズを変えたり，情報画面を操作したりといったことである． しかも，今回のシステムでは特殊な手袋やマーカーは全く必要ない．

また，提案している３次元レーザベースの位置測定装置の注目すべき特徴に， 出力デバイスとして使えることが挙げられる．実際に利用できる表面であれば， 手のひらであっても，そこに英数字データを投影する形でユーザに情報を返すことができる． このデモは，すでにトラッキングと同時並行に行い，成功している． 最後にハードウェアは，芸術の域に達していると言えるMicro-Opto-Electro-Mechanical-System (MOEMS)技術のおかげで，全てのシステムが１つのチップ上に載った簡易なものとなっている． このチップのおかげで，携帯型コンピュータデバイスとして使用できる多用途なヒューマンマシーン入出力インターフェイスとなっている．

動画

Markerless finger tracking:

Writing in the air: "japan" [Youtube] Simultaneous tracking (6DOF using a prop) [Youtube] Bouncing of a ping-pong ball: free bouncing [Youtube], Laser display / alphanumeric feedback: handwriting copy [Youtube] / interactive depth-writing [Youtube]

Gestural interface (proof-of-principle) demos:

Multiple users [Youtube]

More videos:

• New: check "Sticky Light" and " scoreLight" setups.
• Tracking one (bare) finger
• Far reach (using scaled-up "model" of fingetips)

参考文献

1. Alvaro Cassinelli, Stephane Perrin and Masatoshi Ishikawa : Smart Laser-Scanner for 3D Human-Machine Interface, ACM SIGCHI 2005(CHI'05), International Conference on Human Factors in Computing Systems (Portland, 2007.4,2)/pp.1138-1139, Abstract: [PDF-835KB]. Slides Presentation (click on images to launch video demos) [PPT-10MB]
2. Alvaro Cassinelli, Stephane Perrin and Masatoshi Ishikawa : Markerless Laser-based Tracking for Real-Time 3D Gesture Acquisition, ACM SIGGRAPH 2004 (Los Angeles, 2004), Abstract: [PDF-87KB] Poster [ JPG-835KB]
3. Stephane Perrin, Alvaro Cassinelli and Masatoshi Ishikawa : Gesture Recognition Using Laser-based Tracking System, 6th International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition 2004(FG 2004) (Seoul, 2004.5.17-19) [PDF-402KB], Poster [PPT-457KB]
4. Stephane Perrin, Alvaro Cassinelli and Masatoshi Ishikawa : Laser-Based Finger Tracking System Suitable for MOEMS Integration, Image and Vision Computing, New Zealand(IVCNZ 2003) (Massey Univ., 2003.11.26-28)/pp.131-136 (2003) [PDF-239KB] Poster presentation [PPT-1432KB]
5. Check a more detailed webpage here: [ http://ishikawa-vision.org/fusion/LaserActiveTracking/index-e.html ]