[发明专利]运动检测装置及使用它的三维形状测量装置

说明书

本发明涉及用于非接触而高速地、并且比较高精度地检测对象物的三维的运动的技术。速度检测部(11)使用被朝向对象物(100)照射且在对象物(100)上被反射的第1激光(111)检测对象物的速度。距离检测部(12)使用被朝向对象物(100)照射且在对象物(100)上被反射的第2激光(121)检测到对象物(100)的距离。第2激光(121)被以与第1激光(111)实质上相同的定时向相同的位置照射。运动计算部(13)使用关于第1及第2激光(111、121)的朝向、前述速度和前述距离的信息，计算关于对象物(100)的运动。

技术领域

本发明涉及用于检测对象物的运动的技术、以及使用检测出的运动来测量对象物的三维形状的技术。

背景技术

以往以来，检测未知的对象物的运动的技术在各种各样的用途中受到重视。例如，在下述非专利文献1中，提出了一种检测未知的对象物的运动而作为输入设备来使用的技术。

作为用于检测未知的对象物的运动的技术，已知有接触型传感器。例如，在智能电话或游戏控制器中内置有加速度传感器或GPS、陀螺仪传感器、地磁传感器等，感知到的运动信息被用于用户与系统的相互作用。此外，还开发了利用标识器或超声波、磁铁的运动检测系统(下述非专利文献2、3)。但是，这些接触型传感器有必须预先被安装到对象物上这样的制约，有难以用于不特定的对象物的运动检测的问题。

所以，使用相机非接触地估计运动的方法正在被踊跃地研究。例如，在使用彩色相机的方法中，通过使用各种各样的不变特征量，求出对象物的随着时间的位置、姿势的变化(下述非专利文献4、5)。此外，还提出了使用深度相机估计对象物的运动的技术(下述非专利文献6、7)。但是，在使用相机的这样的运动检测方法中，需要使用图像信息的特征点检测及对应点搜索的计算。用于此的计算开销通常变得相当大，所以如果使用这样的技术，则难以实现实时的运动检测。

进而，在利用相机图像中的特征点的方法中，不是在物理上取得对象物的运动，而只不过使用图像信息。因此，在该技术中，还有运动检测性能较大地依赖于对象物的形状、纹理的问题。

另一方面，使用TOF(Time－of－flight，飞行时间)法或多普勒效应的传感器对于未知的对象也能够进行非接触且物理性的运动检测。特别是，使用激光的激光测距仪(以后在该说明书中有称作“LRF”的情况)或激光多普勒速度计(以后在该说明书中有称作“LDV”的情况)等传感器拥有较高的指向性和较长的动作距离。因此，这些传感器在有选择地计测进行运动的对象的情况下是有效的。但是，在使用这些传感器的计测中，距离或激光方向的速度等是片段性的，仅能够取得低维度的运动信息，不能取得对象的三维的旋转或平移运动。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Zerroug，A.，Cassinelli，A.and Ishikawa，M.：Invokedcomputing：Spatial audio and video AR invoked through miming，In Proc.VRIC'11，2011.

非专利文献2：Vlasic，D.，Adelsberger，R.，Vannucci，G.，Barnwell，J.，Gross，M.，Matusik，W.，Popovi′c，J.：Practical Motion Capture in Everyday Surroundings，ACM Trans.Graph.，26(3)，2007.

非专利文献3：Ketabdar，H.，Yu¨ksel，K.A.and Roshandel，M.：MagiTact：Interaction with Mobile Devices Based on Compass(Magnetic)Sensor，In Proc.ACMIUI'10，2010.