2014年05月27日09:31
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日本东京大学研究生院信息科学与工程系研究科教授石川正俊等的研究小组与美国zSpace公司合作，开发出了可将三维（3D）显示器上显示的虚拟物体像抓握在手中那样来操作的系统。是将石川渡边研究室开发的手势识别系统用作zSpace的交互式立体视觉系统的输入实现的。石川教授说，“其最大特征是检测出用户手部动作并反映至3D显示的延迟时间最短仅为27ms。是人类无法察觉的延迟，令人感到就像是手部动作与虚拟物体的动作是一体的”。
图1：能像抓在手里一样操作虚拟物体的系统
zSpace的立体视觉系统由偏光方式的23.6英寸3D显示器和描绘3D影像的计算机组成。3D显示器的机壳上配备了用以检测偏光镜和手写笔在空间的位置和朝向的多个摄像头。追踪着佩戴偏光镜的用户视点，描绘出虚拟的3D空间，用户可以使用手写笔来操作3D空间内的物体。zSpace首席技术官David Chavez说，“（这套系统）已于2年前上市，主要提供给教育、训练、医疗等市场”。像素数为1920×1080，右眼用和左眼用影像均为每秒60帧。
图2：设想的用途包括医疗、教育和虚拟试制等
石川渡边研究室开发的手势识别技术的特点是识别手的形态和位置的速度高达每秒500次。方法是设置两台能够以500帧/秒的速度拍摄的高速摄像头，根据拍摄到的信息识别手的形态和位置。石川教授说：“在拍摄的影像中，选取拍摄到手的区域，计算指尖位置。以只做必要处理的方式，实现了每秒500次的高速识别”。为消除外部光线的影响，将由红外LED排列成的发光部设置在显示器附近，摄像头以500帧/秒的速度拍摄红外光。该系统在识别（1）竖起一根手指的状态；（2）张开五指的状态；（3）握拳状态的同时，还计算了（1）中的指尖位置。
图3：系统的外观。放置在底部的是zSpace的3D显示器。顶部设置的是两个高速摄像头。正面的白色板状物体是发射红外光的模块
zSpace的Chavez表示，“合作源起于石川研究室在视频网站上传的高速追踪演示影像。朋友告诉我‘有一段有趣的视频’。我觉得这项技术就像魔法一样，于是与石川取得了联系。最终实现了这次合作开发”。设想的市场是医疗和工厂等现场、虚拟试制等对非接触操作和手持操作具有强烈要求的市场。
图4：手势识别处理的画面。在拍摄红外光的两个摄像头的影像中寻找手部所在的区域，通过只对这一区域进行位置计算，实现了高速化。在画面内的方块中，操作者的手指呈白色
石川说，27ms延迟的详情如下：摄像头拍摄约2ms，识别手的形态和位置，输入zSpace的系统约5ms，绘图在显示器上显示约20ms。在输入手势信息之前，总共约为7ms，比1帧的时间（16.7ms）还要短。因此，相应于手部动作，影像可以逐帧更新，用户几乎察觉不到延迟。所以会有如同手持虚拟空间内物体移动一般的体验。（作者：竹居 智久，日经技术在线！供稿）
