JPH03186979A - Posture of hand recognition system using neuro-computer - Google Patents
Posture of hand recognition system using neuro-computerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
人間とコンピュータとの間を対象とするヒユーマンイン
ターフェースにおいて、手の姿勢や状態を認識する方式
に関し、
手の姿勢や状態を一般化して許容範囲の広い認識システ
ムを実現し、又、手の姿勢や状態の修正追加に対しても
簡単に行える手の姿勢認識方式を提供することを目的と
し、
手の姿勢や状態を測定する手の姿勢測定部とその手の姿
勢、状態を一般化して記憶するニューロコンピュータを
用いた姿勢記憶部と、上記手の姿勢測定部からのデータ
からその姿勢、状態を認識する姿勢認識部を持ち、予め
、人力された手の色々な姿勢、状態に基づいて、上記姿
勢記憶部で記憶したニューラルネットワークの結合重み
によって、新たに入力される手の色々な姿勢、状態を認
識するように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for recognizing hand postures and conditions in human interfaces between humans and computers, a recognition system that generalizes hand postures and conditions and has a wide tolerance range is provided. The aim is to provide a hand posture recognition method that can easily perform corrections and additions to the hand posture and condition. It has a posture memory section using a neurocomputer that generalizes and stores the posture and state of the hand, and a posture recognition section that recognizes the posture and state from the data from the hand posture measurement section. Based on the various postures and conditions, the configuration is such that various postures and conditions of newly input hands are recognized by the connection weights of the neural network stored in the posture storage section.
本発明は、人間とコンピュータとの間のヒユーマンイン
ターフェース(マンマシンインターフニス)において、
人間がコンピュータに指示する時の方法に関する。The present invention provides a human interface (man-machine interface) between humans and computers.
Concerning how humans give instructions to computers.
最近のコンピュータの高性能化と、高機能化に伴い、人
間とコンピュータとをっなくインターフェース(ヒユー
マンインターフェースとか マンマシンインターフェー
スと呼ばれる)、が非常に重用視されてきている。As computers have become more sophisticated and functional in recent years, a complete interface between humans and computers (referred to as a human interface or a man-machine interface) is becoming increasingly important.
現在、この間をっなくインターフェースとしては、キー
ポーF、マウス、タブレントなどが代表的であるが、人
間にとって非常に操作しずらく、人間の方がそのインタ
ーフェースに慣れようと努力しているのが現状である。Currently, typical interfaces such as Keypo F, mouse, tablet, etc. are very difficult for humans to operate, and humans are currently trying to get used to these interfaces. It is.
例えば、コンピュータに数字を入力しようとする時は、
キーボードから数字を入力しなければならない。For example, when trying to input numbers into a computer,
Numbers must be entered from the keyboard.
この数字の入力を、例えば、手の指を三本立てて「3を
人力する」というのがより自然である。It is more natural to enter this number by, for example, holding up three fingers and manually inputting 3.
又、カーソルを少し動かずとき、マウスを机の上の平面
上で指示するより、人指し指を立てたら上に 中指を立
てたら下に・・、と指示できるほうが煩わしくない。Also, when the cursor does not move slightly, it is less troublesome to be able to point the mouse at a flat surface on the desk, such as raise the index finger up, middle finger up and down, etc.
このようなことが、ヒユーマンインターフェスマンマシ
ンインターフェースとして必要であり、その技術が要求
されている。This is necessary as a human-machine interface, and the technology for this is required.
この要求に対して、近年、手の姿勢、状態を測定できる
データグローブという手袋が開発されている。そこで、
このデータグローブを用いて手の姿勢や状態を測定し、
今どんな姿勢なのかを認識することで、人間が何を要求
しているのかコンピュータに通知することができるよう
になる。In response to this demand, gloves called data gloves have been developed in recent years that can measure the posture and condition of the hands. Therefore,
Using this data glove, we measure the posture and condition of our hands,
By recognizing the current posture of a person, it will be possible to notify the computer of what the person is requesting.
これ心こより、非常に人間らしい、また煩わしくなく分
かす易いヒユーマンインターフェース、マンマシンイン
ターフェースが実現できるごとになる。従って、このデ
ータグローブによる効果的な手の姿勢認識方式が必要と
される。With this in mind, we will be able to create human-man and man-machine interfaces that are extremely human-like, hassle-free, and easy to separate. Therefore, an effective hand posture recognition method using this data glove is needed.
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕第3図は
従来のヒユーマンインターフェースマンマシンインター
フェースを説明する図である。[Prior art and problems to be solved by the invention] FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional human-machine interface.
従来のヒユーマンインターフェース、マンマシンインタ
ーフェースとしては、本図に示したように、−船釣には
、キーボードやマウス、クブレント等が中心であった。As shown in this figure, conventional human-man interfaces and man-machine interfaces for boat fishing have mainly been keyboards, mice, cubes, etc.
従って、人間は、これらの装置のみでコンピュタに指示
するしかなかった。数字を人力するにも、動きを指示す
るにも5位置を教えるにも、コンピュータに理解し易い
装置で与えるしがなく、それを操作する人間に理解し易
いような装置は存在しなかった。Therefore, humans had no choice but to give instructions to computers using only these devices. There was no way to manually input numbers, instruct movements, or teach the five positions to computers in a way that was easy to understand, and there was no device that was easy for the humans operating them to understand.
それは、手の姿勢、状態を測定する方法が困難であった
という重要な問題点があった。然し、それを測定するデ
ータグローブという装置が最近開発され、これを通用し
ようとする動きがある。A major problem with this was that the method of measuring hand posture and condition was difficult. However, a device called a data glove has recently been developed to measure this, and there is a movement to make this a standard method.
3亥データグローフ゛については、例えば、(1) ”
データグローブ 2型 操作マニュアル”トキュメント
データ二8月25日、 1989.2.2版。For example, (1) for the 3-year-old data globe.
Data Glove Type 2 Operation Manual” Document Data, August 25, 1989.2.2 edition.
VPLriF究所刊、 I”DATAGLOVE M
ODEL 20peration Manual″、
Document date : August 25
.1989.Version 2.2.Copyrig
ht: 1989 by VPL Re5earch
Inc、)
(2)“データグローブ プログラム作成者用ツールキ
ント プロゲラ作威者用ガイド”、ドキュメントデータ
: 1989年6月、1.3版、シムグラフィックス工
業会社刊、 (”Data Glove ” Pro
grammers Toolkit、Programm
ers Gurde”、Document date:
June 1989.Version 1.3.Co
pyright: ]989 by SimGraph
ics Engineering Corporati
on )等がある。Published by VPLriF Kyusho, I”DATAGLOVE M
ODEL 20peration Manual'',
Document date: August 25
.. 1989. Version 2.2. Copyrig
ht: 1989 by VPL Re5earch
Inc.) (2) "Data Globe Program Creator's Guide", Document Data: June 1989, 1.3 edition, published by Sim Graphics Industrial Company, ("Data Globe" Pro
Grammers Toolkit, Programm
ers Gurde”, Document date:
June 1989. Version 1.3. Co
pyright: ]989 by SimGraph
ics Engineering Corporation
on) etc.
これらの文献に示されている方法は、データグローブか
らの多くの姿勢を示す角度データに対して、プログラム
でそのデータを場合分けして認識しようとするものであ
る。The methods described in these documents attempt to recognize angle data from a data glove that indicates many postures by using a program in each case.
従って、そのシステムを作成しなければならないし、ま
た他の姿勢2状態を識別したいという要求がシステム作
成後発生した場合、また新しく認識システムを作り変え
直すという煩わしさがあった。例えば、小指を立てた時
は、今の人力を取り消す命令に新しく登録したいとか1
人指し指と中指を立てた時、2を示すとしたが、親指と
人差指を立てた時に変更したい、などには、すべてシス
テムを再設計する必要があった。Therefore, the system must be created, and if a request to identify two other postures occurs after the system is created, there is the hassle of having to create a new recognition system. For example, when you raise your little finger, you may want to register a new command to cancel the current human power.
We assumed that when the index and middle fingers were held up, it would indicate 2, but if we wanted to change the number when the thumb and index finger were held up, we needed to redesign the entire system.
又、プログラムで解析的に作成してしまうと、特定の人
に対しては認識できるが、人が変わってしま・うと認識
できなくなるとい・う欠点が生してしまう可能性もあっ
た。Furthermore, if the information is created analytically using a program, it may be possible to recognize a specific person, but if the person changes, it may become unrecognizable.
即ち、従来技術では、手の姿勢、状態を認識するシステ
ムをプログラムで構築しているために、特定の姿勢、状
態にしか適用できない。従って、手の姿勢、状態の変更
や追加に対して再構築しなければならず、又、異なる姿
勢、状態に対してプログラムで場合分けしているため、
49通った姿勢状態に対して、違う認識をしてしまう可
能性があり、これを解決するため再び、プログラムを構
築し直すなど非常に多くの工程を必要とする問題があっ
た。That is, in the conventional technology, since a system for recognizing hand postures and conditions is constructed using a program, the system can only be applied to specific postures and conditions. Therefore, it has to be rebuilt to accommodate changes and additions to hand postures and conditions, and since the program is divided into cases for different postures and conditions,
There is a possibility that the posture state that has been passed through 49 times will be recognized differently, and in order to solve this problem, a large number of processes are required, such as rebuilding the program again.
本発明は上記従来の欠点に鑑み、様々な手の姿勢、状態
を認識できるように、この姿勢、状態を一般化し許容範
囲の広い認識システムを実現すると共に、修正、追加に
対しても非常に簡単に行うことができる手の姿勢認識方
式を提供することを目的とするものである。In view of the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention generalizes these postures and conditions so that various hand postures and conditions can be recognized, thereby realizing a recognition system with a wide tolerance range, and is also highly resistant to modifications and additions. The purpose of this invention is to provide a hand posture recognition method that can be easily performed.
〔課題を解決するための手段]
第1図は、本発明の詳細な説明する図であり、(a)は
システム構成例を示し、(b)はニューラルネットワー
ク学習装置、認識装置の槽底例を示し、(c)はニュー
ラル・ホン1〜ワークの入出力特性を示し、(d)はニ
ューラル・ネタ1〜ワークの構造例を示している。[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a diagram explaining the present invention in detail, in which (a) shows an example of a system configuration, and (b) shows an example of the bottom of a neural network learning device and a recognition device. , (c) shows the input/output characteristics of neural phone 1 to work, and (d) shows an example of the structure of neural phone 1 to work.
上記の問題点は下記の如く(こ構成したニューロコンビ
エータを用いた手の姿勢認識方式によって解決される。The above problems are solved by a hand posture recognition method using a neurocombinator constructed as follows.
人間とコンピュータとの間を対象とするヒユーマンイン
ターフェースにおいて、
手の姿勢や状態を測定する手の姿勢測定部1とその手の
姿勢、状態を一般化して記憶するニューロコンピュータ
を用いた姿勢記憶部2と上記手の姿勢測定部1からのデ
ータからその姿勢、状態を認識する姿勢認識部3を持ち
。In a human interface between a human and a computer, there are a hand posture measurement section 1 that measures the posture and condition of the hand, and a posture storage section 2 using a neurocomputer that generalizes and stores the posture and condition of the hand. and a posture recognition section 3 that recognizes the posture and state of the hand from the data from the hand posture measurement section 1.
予め、入力された手の色々な姿勢、状態に基づいて、上
記姿勢記憶部2で記憶したニューラル・ネントワークの
結合重みによって、新たに入力される手の色々な姿勢、
状態を認識するように構成する。Based on the various postures and states of the hand that have been input in advance, the various postures and conditions of the hand that are newly input are determined by the connection weights of the neural network stored in the posture storage section 2.
Configure to be state aware.
即ち、本発明によれば、「ニューロコンピュータを用い
た手の姿勢認識装置」は、第1図(a)に示したように
、「手の姿勢測定装置」と、「ニューロコンピュータ学
習、認識装置」からなる。又、「ニューロコンピュータ
学習、認識装置」は、「ニューラル・不ントワーク学留
装置」と、「結合の重み記憶部」と、「認識装置」から
なり、以下に示すように作用する。That is, according to the present invention, a "hand posture recognition device using a neurocomputer" includes a "hand posture measurement device" and a "neurocomputer learning and recognition device," as shown in FIG. 1(a). ”. The ``neurocomputer learning and recognition device'' consists of a ``neural computer learning device'', a ``connection weight storage section'', and a ``recognition device'', and operates as shown below.
■ 手の姿勢測定装置
手の姿勢測定装置は、データグローブを中心にして手の
姿勢、状態を測定するために、光ファイバーを使用して
測定する。(前述の文献(1) 、 (2)を参照)
具体的には、指の第一関節と第二関節の角度が測定でき
、五本の指に対して十個のデータが得られる。各関節間
の角度が、「グー」の状態で九十度、「パー」の状態で
0度となる。■Hand posture measuring device Hand posture measuring device uses optical fiber to measure the posture and condition of the hand using the data glove as the center. (Refer to the above-mentioned documents (1) and (2)) Specifically, the angles of the first and second joints of the fingers can be measured, and ten pieces of data can be obtained for five fingers. The angle between each joint is 90 degrees in the "goo" state and 0 degrees in the "par" state.
先ず、学習のときに認識してほしい姿勢のバクーンを幾
つか発生させ、次に示すニューロコンピュータ学習5認
識装置に通知する。すべての姿勢。First, several poses of postures that are desired to be recognized during learning are generated and notified to the neurocomputer learning 5 recognition device described below. All posture.
状態を学習の後、ある姿勢のデータを、認識装置に通知
すると、その姿勢に対する認識が結果として得ることが
できるようになる。After learning the state, if data of a certain posture is notified to the recognition device, recognition of that posture can be obtained as a result.
新しい姿勢、状態の追加や、認識の変更に対しては、再
びその姿勢、状態の学習を行うことで簡単に実現するこ
とができる。Addition of a new posture or state or change of recognition can be easily achieved by learning the posture or state again.
次番こ、「ニューロコンピュータ学習、認識装置」内の
三装置に対して説明する。(第1図(b)参照)
■ ニューラルネットワーク学習装置
0
ニューラルネットワーク学習装置は学習パターン保持部
と、ニューラルネットワーク実行部と2重み更新部から
なる。学習パターン保持部では入カバターンと、それに
対する望ましい出カバターン(教師信号)を保持してい
る。Next, three devices in the ``neurocomputer learning and recognition device'' will be explained. (See FIG. 1(b)) Neural network learning device 0 The neural network learning device consists of a learning pattern holding section, a neural network execution section, and a two-weight updating section. The learning pattern holding section holds an input pattern and a desired output pattern (teacher signal) corresponding thereto.
ハンクブロパゲーソヨン法を適用するニューラルネット
ワークは、多層ネットワークである。A neural network that applies the Hank Bropage Soyon method is a multilayer network.
各層は多くのユニットで構成されており、各層のユニッ
ト間は、互いにある重みで結合されている。Each layer is composed of many units, and the units in each layer are connected to each other with a certain weight.
このネットワークに人カバターンと、望ましい出カバタ
ーン(教師信号)の組を与えることによって、ネットワ
ークの重みを学習させることができる。The weights of the network can be learned by providing a set of human cover turns and desired output turns (teacher signals) to this network.
学習は以下の様に進められる。ニューラルネットワーク
に成る入カバクーンを与え、出力を得る。その出力が正
しくなければ正しい(望ましい)出力値を該ニューラル
ネットワークに教える。Learning proceeds as follows. Give an input to the neural network and get the output. If the output is incorrect, the correct (desired) output value is taught to the neural network.
すると、ニューラルネットワークは正しい出力と実際の
出力値の差が減少するように、該ニューラルネットワー
クの内部構造(結合の強さ−重み)を調整する。これを
何度も繰り返すことによって、該ニューラルネットワー
クは、成る入出力関係を満たす様な重みを、自動的ムこ
学習していくのである。この学習アルゴリズムをバンク
プロパゲーション法という。Then, the neural network adjusts its internal structure (strength of connection-weight) so that the difference between the correct output and the actual output value is reduced. By repeating this many times, the neural network automatically learns the weights that satisfy the input-output relationship. This learning algorithm is called the bank propagation method.
このようにして学習したニューラルネットワークを用い
ると、学習させた入カバターンについては教示した正し
い出力を返すが、更に学習させていない入カバターンに
ついても学習した入出カバターンを補間した出カバター
ンを返すことができる。これが、ニューラルネットワー
クの大きな特徴となっている。By using the neural network trained in this way, it will return the correct output as taught for input cover patterns that have been learned, but it can also return output cover patterns that are interpolated from the learned input and output cover patterns for input cover patterns that have not been learned. . This is a major feature of neural networks.
以下に、この学習を行うニューラルネットワーク学習装
置(第1図(b)参照)について述べる。A neural network learning device (see FIG. 1(b)) that performs this learning will be described below.
ニューラル・才、ットワーク学習装置は、前述のように
、学習パターン保持部と、ニューラルネットワーク実行
部と1重め更新部からなる。As described above, the neural network learning device includes a learning pattern holding section, a neural network execution section, and a first layer updating section.
(1)学習パターン保持部
入カバターンと、それに対する望ましい出カバターン(
教師信号)を保持している。(1) Learning pattern holding section input cover turn and its desired output cover turn (
teacher signal).
(2)ニューラルネットワーク実行部
多層のネットワーク構造になっている。各層は多くのユ
ニットで構成されており、各ユニット間には、各々結合
の重みWが定義される。(2) Neural network execution unit It has a multi-layer network structure. Each layer is composed of many units, and a connection weight W is defined between each unit.
各ユニットは以下に示すようにしてネットワクの出力値
を計算する。Each unit calculates the network output value as shown below.
あるユニットが複数のユニットから入力を受けた場合、
その総和に該ユニットの閾(aOを加えたものが、入力
値netになる。(第1図(c)参照)即ち、ユニソl
−U iの入力neJ は、net H−ΣW;ioj
+(El。When a unit receives input from multiple units,
The sum total plus the threshold (aO) of the unit becomes the input value net (see Figure 1(c)), that is, the unisol
−U i's input neJ is net H−ΣW;ioj
+(El.
Wl、、: ユニットUJからユニットU3への結合
の重み
○j : ユニン1−Ujの出力
Ol: ユニットU、の閾値
ユニットの出力値はこの入力の総和net tこ、活性
化関数を適用して計算される。該活性化関数には微分可
能な非線型関数である、例えば、sigmoid関数を
もちいると、ユニン1−U、の出力値O8は、
3
になる。Wl,...: Weight of connection from unit UJ to unit U3 ○j: Output of unit 1-Uj Ol: Threshold of unit U The output value of the unit is the sum of this input net t.By applying the activation function, Calculated. When the activation function is a differentiable nonlinear function, for example, a sigmoid function, the output value O8 of the unin 1-U becomes 3.
バンクプロパゲーション法で用いるネツワークは、−船
釣には多層のネットワークであるが、ここでは通常よく
用いられる、第1図(d)に示すような3層のネットワ
ークの場合についてのべる。The network used in the bank propagation method is a multi-layer network for boat fishing, but here we will discuss the case of a three-layer network as shown in FIG. 1(d), which is commonly used.
3つの層は入力層、隠れ層、出力層と呼ばれており、各
層は多くのユニットで構成される。隠れ層の各ユニット
は、入力層のすべてのユニットと結合している。出力層
の各ユニットは、入力層と隠れ層のすべてのユニットと
結合している。そして、各層内での結合は無い。The three layers are called the input layer, hidden layer, and output layer, and each layer is composed of many units. Each unit of the hidden layer is connected to all units of the input layer. Each unit in the output layer is connected to all units in the input and hidden layers. There is no connection within each layer.
人力層の各ユニットには、ネットワークへの入力データ
が与えられる。Each unit in the human layer is given input data to the network.
従って、隠れ層の各ユニッ)U、の出力値h4は、
netj −ΣwJkd、+ eJ■
4
d、:に番目の人カニニットの出力値
)1j’j番目の隠れユニットの出力値wJk:に番目
の人力ユニットと、j番目の隠れユニット間の結合の重
み
■、;j番目の隠れユニッ1〜の闇値
また。出力層の各ユニットの出力値。、は、上記の式よ
り、
1 + exp (−net + )h、
+:j番目の隠れユニットの出力値oHsi番目の出カ
ニニットの出力値
Wij’j番目の隠れコーニントと、i番目の出カニニ
ット間の結合の重み
○、:】番目の出力ユニットの閾値
となる。Therefore, the output value h4 of each unit U in the hidden layer is netj −ΣwJkd, + eJ The weight of the connection between the human unit and the j-th hidden unit ■,; the dark value of the j-th hidden unit 1~. Output value of each unit in the output layer. , from the above formula, 1 + exp (-net + )h,
+: output value of the j-th hidden unit oHsi-th output value of the output unit Wij' weight of the connection between the j-th hidden unit and the i-th output unit ○, : is the threshold value of the ]-th output unit.
(3)重め更新部
ネットワークの出力が、望ましい出力になるように、ネ
ットワークの重みを変える部分である。(3) Weight update unit This is a part that changes the weight of the network so that the output of the network becomes a desired output.
あるパターンpを与えた時の実際の出力値(op、)と
、望ましい出力値(t+、i)の平均2乗誤差E。Mean squared error E between the actual output value (op,) and the desired output value (t+, i) when a certain pattern p is given.
をとる。Take.
■
BP−(t pi Opt)”
上記、あるパターンpを学習させるためには、この誤差
を減らずように、ネットワーク中のすべての重みを変え
る。■ BP-(t pi Opt)” In order to learn a certain pattern p mentioned above, all the weights in the network are changed so as not to reduce this error.
・出力層についての学習規則(上記の誤差を滅ら為の学
習規則)
1)隠れ層のユニットUJ−出力層のユニットU、の間
の重みの変化Δw8.(n)は、△wij (n )
= yyΣδ、(h pj + tr△WfJ(nl
)
11)入力層のユニットU、−出力層のユニットU、の
間の重みの変化Δw、k(n)は、ΔWih (n)
=ηΣδpi d ph +rx△W、k(nl)
ここで、n:学習回数
α:モーメンタム(上記、sigmoid関数の滑らか
さ)
δpt−(jp;−Op4> (Op、(1〜op、
)〕・隠れ層についての学習規則
入力層のユニットUk−隠れ層のユニットUjの間の重
みの変化△wJk(n)は、
Δw =w (n ) = ηΣδpj h pj
+ αΔWjk(nl)
δ、、t= hpj (1−h、j)Σδい1Wijで
求められる。-Learning rules for the output layer (learning rules to eliminate the above error) 1) Change in weight between unit UJ in the hidden layer and unit U in the output layer Δw8. (n) is △wij (n)
= yyΣδ, (h pj + tr△WfJ(nl
) 11) The weight change Δw,k(n) between the unit U in the input layer and the unit U in the output layer is ΔWih (n)
= ηΣδpi d ph + rx△W, k (nl) where n: number of learning α: momentum (smoothness of the sigmoid function above) δpt-(jp;-Op4> (Op, (1~op,
)] Learning rule for hidden layer The change in weight between input layer unit Uk and hidden layer unit Uj is Δw = w (n) = ηΣδpj h pj
+αΔWjk(nl) δ,, t=hpj (1−h,j)Σδ1Wij.
上記の平均2乗誤差E、を滅らずように、上記重み変化
ΔWij、 △W86.Δwjkを計算して、ニュー
ラルネットワークに与えることで、学習が行われる。In order not to destroy the above mean square error E, the above weight changes ΔWij, ΔW86. Learning is performed by calculating Δwjk and providing it to the neural network.
上記の各入力層、隠れ層、出力層での各ユニットの出力
値を与える式、或いは、出力層、l!!れ層での学習規
則の式の導出過程の詳細については、例えば、rPDP
モデル“認知科学とニューロン回路網の探索”、D、E
、ラメルバー1−、J、L、マクレランド、 PDPリ
サーチグループ著、せ利俊−監訳、平成元年2月27日
、産業図書株式会社、初版列」に詳しいので、ここでは
、結果のみについて示す7
のみとする。The formula giving the output value of each unit in each input layer, hidden layer, and output layer, or the output layer, l! ! For details on the process of deriving the learning rule formula in this layer, see, for example, rPDP
Model “Cognitive Science and the Exploration of Neuronal Networks”, D, E
, Lamelber 1-, J.L., McClelland, PDP Research Group, supervised translation by Toshi Seri, February 27, 1989, Sangyo Tosho Co., Ltd., first edition, so only the results will be shown here. Only.
■ 結合の重み記憶部
重み記憶部では、上記ニューラルネットワークの各ユニ
ット間の重みを、任意の学習段階で保存する。(2) Connection Weight Storage Unit The weight storage unit stores the weights between each unit of the neural network at any learning stage.
■ 認識装置
認識装置は、上記重み記憶部に保存しであるニューラル
ネットワークの重みをロードし、上記学習時とは異なる
入カバターンを与えると、各ユニットの重みによって定
まる該ニューラルネットワークの出力を計算する。以上
のように学習したネットワークを用いると、学習させた
入カバターンについては、上記教示した正しい出力を返
すが、更に学習させていない入カバターンについても学
習した人出カバターンを元にしたような出カバターンを
返すように機能する。■ Recognition device The recognition device loads the weights of the neural network stored in the weight storage unit, and when an input pattern different from that during the learning is given, calculates the output of the neural network determined by the weight of each unit. . When the network trained as described above is used, for input cover patterns that have been learned, the correct output as taught above will be returned, but for input cover patterns that have not been learned, output patterns that are based on the learned turn cover patterns will also be returned. It functions to return .
以上説明したように本方式では、ニューラルネットワー
クを用いて手の姿勢、状態の*数のパターンを学習させ
ることによって、該姿勢、状態を一般化した、学習済の
該ニューラル・ネットワ8
−クの重みを、重み記憶部に保存する。従って、特@、
(少し曲がった。伸びた等)が同じである姿勢、状態を
1つのネットワークの重みとして保存しておくことが可
能となる。また特徴の異なる姿勢、状態についても、別
のネッl−ワークの重みとして記憶しておくことも可能
である。As explained above, in this method, by using a neural network to learn *number patterns of hand postures and states, the trained neural network 8 - generalizes the postures and states. The weights are stored in the weight storage. Therefore, special@,
It becomes possible to store postures and states that are the same (slightly bent, stretched, etc.) as weights in one network. It is also possible to store postures and states with different characteristics as weights for different networks.
手の姿勢、状態を認識する場合は、先ず、重み記憶部に
ある学習済のネットワークの重みをニョ一うル・ネット
ワークにロードする。こうして学習させたネットの重み
を用いると、入力の手の姿勢や状態の関節データを指定
することで、その姿勢、状態が何を示すのか認識するこ
とができる。When recognizing the posture and state of the hand, first, the learned network weights in the weight storage section are loaded into the Noodle network. By using the weights of the net learned in this way, by specifying the joint data of the input hand posture and condition, it is possible to recognize what the posture and condition indicate.
更に、新しく登録したい姿勢、状態に対しても、又、す
でに学習しである姿勢、状態を変更したい場合でも、そ
の姿勢、状態を学習しなおすことで、簡単に認識させる
ことが可能となる。Furthermore, even if you want to newly register a posture or state, or if you want to change a posture or state that has already been learned, it is possible to easily recognize the posture or state by relearning the posture or state.
〔実施例] 以下本発明の実施例を図面によって詳述する。〔Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
前述の第1図は本発明の詳細な説明する図であり、第2
図は本発明の一実施例を示した図であって、ニューラル
ネットワーク学習装置20を用いて、データグローブか
ら出力される関節データに基づいて、手の姿勢、状態を
学習させて、該学習終了時のニューラルネットワークを
構成している各ユニット間の結合重みを結合重み記憶部
に記憶しておき、核子の姿勢、状態を認識する場合には
、該結合重み記憶部2】に記憶されている学習済みの結
合重みをニューラルネットワークにロートし、該データ
グローブから出力される新たな関節データを認識する手
段が本発明を実施するのに必要な手段である。尚、企図
を通して同し符号は同し対象物を示している。The above-mentioned FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, and FIG.
The figure shows an embodiment of the present invention, in which a neural network learning device 20 is used to learn the posture and condition of the hand based on the joint data output from the data glove, and the learning is completed. The connection weights between the units constituting the neural network at the time are stored in the connection weight storage unit, and when the attitude and state of the nucleon are to be recognized, the connection weights are stored in the connection weight storage unit 2. A means necessary to implement the present invention is to load learned connection weights into a neural network and recognize new joint data output from the data globe. Note that the same reference numerals refer to the same objects throughout the plan.
以下、第1図を参照しながら、第2図によって、本発明
のニューロコンビエータを用いた手の姿勢認識方式を説
明する。Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, a hand posture recognition method using the neurocombinator of the present invention will be explained.
先ず、」二記システムにおいて、手の姿勢7状態をニュ
ーラルネットワークに学習させる必要がある。例えば、
数字を表すために、指の立っている数を数字として学習
する。人差指だけの時が「]J、更に、中指が立つと「
2」、薬指が立つと「3」、小指が立って「4」、すべ
て開いて「5」というように、すべてのパターンに対し
て少しずつ感化したデータを、手の姿勢測定装置1で、
例えば、10パターン測定する。10パターン用意する
のは、人が変わった時Gこも認識が正常に行われるよう
に、より多くのパターンを学習しておくためである。First, in the ``Second System'', it is necessary to make the neural network learn the seven states of hand posture. for example,
To represent numbers, learn the numbers with your fingers up. When only the index finger is used, “]J, and when the middle finger is raised, “
The hand posture measuring device 1 collects data that has been gradually sensitized for all patterns, such as ``2'' when the ring finger is up, ``3'' when the little finger is up, ``4'' when the little finger is up, and ``5'' when all the fingers are open.
For example, 10 patterns are measured. The reason why 10 patterns are prepared is to learn as many patterns as possible so that G-como recognition can be performed normally when the person changes.
手の姿勢、a′態を学習する場合の学習方法を第2図に
示す。ニューロコンビニーりに学習するさせる場合、ニ
ューラルネットワークに教示する学習パターンが、例え
ば、
入カニ関節角度(84,20,23,39,29)第2
関節(14,79,82,2L 43)第1関節親人中
薬小
指指指指指
のとき、出カニこの時の姿勢−数字の「2」であるとす
る。FIG. 2 shows a learning method for learning the hand posture, a' position. When the neural network is trained, the learning pattern taught to the neural network is, for example, the second joint angle (84, 20, 23, 39, 29)
Joints (14, 79, 82, 2L 43) 1st joint When the parent middle ring pinky finger finger finger, the posture at this time of the crab is the number "2".
認識したいパターン(例えば1人差指と中指を立てる)
をニューラルネットワークに入力する2ま
ために、第1図(b)に示したニューラルネットワーク
学習装置20において、上記、手の姿勢測定装置1から
出力された2″を示す学習パターンをビットパターン(
例えば、’000010”)に変換して教師信号(認識
パターンと同し)とする。The pattern you want to recognize (for example, holding up your index and middle fingers)
In order to input 2'' into the neural network, the neural network learning device 20 shown in FIG.
For example, '000010'') and use it as a teacher signal (same as the recognition pattern).
そして、そのビットパターンをニューラルネットワーク
の入力X (教師信号)とする。この時の上記手の姿勢
測定装置lから出力された2″を示す関節角をニューラ
ルネットワークネットの入力Y(学習パターン)とする
。これによって、ニューラルネットワークは、入力Yの
時に教師パターンXに近い認識パターン(2進数)を出
力するようなネットワークの結合重みを出力する。Then, this bit pattern is used as the input X (teacher signal) of the neural network. At this time, the joint angle indicating 2'' outputted from the hand posture measuring device 1 is set as the input Y (learning pattern) of the neural network.Thereby, the neural network will be close to the teacher pattern X when the input Y is Outputs the connection weight of the network that outputs the recognition pattern (binary number).
複数の姿勢、状態を学習させたい場合は、第2図で示し
たような学習パターンYを複数パターン学習させる。学
習の終了したニューラル・ホン1−ワークの重みは、上
記結合の重め記憶部21に保持しておき、保持したニュ
ーラル・ネントワークを使って姿勢を認識したい場合に
、該結合重みをニューラル・ネントワークにロードする
。If a plurality of postures and states are to be learned, a plurality of learning patterns Y as shown in FIG. 2 are to be learned. The weights of the neural phoneworks that have been trained are stored in the connection weight storage unit 21, and when it is desired to recognize the posture using the stored neural phoneworks, the connection weights are stored in the neural phoneworks. component work.
2
学習した後、手の姿勢測定装置(データグローブ)1か
らの手の姿勢、状態を入力すれば、それに対応する認識
結果(「1」〜「5」)を得ることができる。2 After learning, by inputting the hand posture and state from the hand posture measuring device (data glove) 1, the corresponding recognition results (“1” to “5”) can be obtained.
又、親指と人差指で丸を作り、「OK」を示すことにす
るという追加においては、その状態のデータを、例えば
、10パターン再び学習させる。Furthermore, in addition, when it is decided to make a circle with the thumb and forefinger to indicate "OK", the data of that state is re-learned, for example, 10 patterns.
このパターンを学習した後には、結合重み記憶部に該ニ
ューラルネットワークの結合重みが保持されるので、認
識時にはこの状態も正常に認識することが可能になる。After learning this pattern, the connection weights of the neural network are held in the connection weight storage section, so that this state can also be recognized normally during recognition.
以上説明したように、手の姿勢、状態を認識するのに、
ニューロコンピュータを使用することにより、手の姿勢
、状態を一般化して記憶することが可能となり、従って
様々な環境下でそれ乙こ適した姿勢、状態を認識するこ
とが可能となる。これにより、ヒユーマンインターフェ
ースにおいて、より人間らしい表現でコンピュータに指
示を与えることかできるシステムが構築でき、その認識
の変更、追加に対しても容易に行えることができる。As explained above, in order to recognize the posture and condition of the hand,
By using a neurocomputer, it becomes possible to generalize and memorize hand postures and conditions, and therefore it becomes possible to recognize appropriate postures and conditions under various environments. As a result, a system can be constructed in which instructions can be given to a computer using more human-like expressions in a human interface, and the recognition can be easily changed or added.
従って、インターフェースシステム作成のための工数の
減少と、より人間に近づいたヒユーマンインターフェー
スを提供することができる効果がある。Therefore, the number of man-hours required for creating an interface system can be reduced, and a human interface that is more human-like can be provided.
第1図は本発明の詳細な説明する同
第2図は本発明の一実施例を示した間
第3図は従来のヒユーマンインターフェース、マンマシ
ンインターフェース、を説明する図。
である。
図面において、
1は手の姿勢測定装置、又は、データグローフ又は、姿
勢測定部
2はニューロコンピュータを用いた認識記憶部20はニ
ューラルネットワーク学習装置。
200はニューラルネットワーク実行部201 は学習
パターン保持部
202は重み更新部。
21ば結合の重み記憶部
3は認識部、叉は、認識装置
をそれぞれ示す。
5FIG. 1 provides a detailed explanation of the present invention, FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional human interface and man-machine interface. It is. In the drawings, 1 is a hand posture measuring device, or a data graph, or a posture measuring section 2 is a neurocomputer, and a recognition storage section 20 is a neural network learning device. 200 is a neural network execution unit 201; learning pattern holding unit 202 is a weight updating unit. The connection weight storage unit 3 21 represents a recognition unit or a recognition device, respectively. 5
Claims (1)
ターフェースにおいて、 手の姿勢や状態を測定する手の姿勢測定部(1)と、 その手の姿勢、状態を一般化して記憶するニューロコン
ピュータを用いた姿勢記憶部(2)と、上記手の姿勢測
定部(1)からのデータからその姿勢、状態を認識する
姿勢認識部(3)を持ち、予め、入力された手の色々な
姿勢、状態に基づいて、上記姿勢記憶部(2)で記憶し
たニューラルネットワークの結合重みによって、新たに
入力される手の色々な姿勢、状態を認識することを特徴
とするニューロコンピュータを用いた手の姿勢認識方式
。[Claims] In a human interface between a human and a computer, there is provided a hand posture measurement unit (1) for measuring the posture and condition of the hand, and a generalization and storage of the posture and condition of the hand. It has a posture memory section (2) using a neurocomputer, and a posture recognition section (3) that recognizes the posture and state of the hand from data from the hand posture measurement section (1), and can handle various hand inputs in advance. A neurocomputer is used which is characterized in that it recognizes various newly input postures and conditions of the hand based on the connection weights of the neural network stored in the posture storage section (2), based on the postures and conditions of the hand. Hand posture recognition method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326983A JPH0774980B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Hand posture recognition method using neurocomputer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326983A JPH0774980B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Hand posture recognition method using neurocomputer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186979A true JPH03186979A (en) | 1991-08-14 |
| JPH0774980B2 JPH0774980B2 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=18193991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326983A Expired - Lifetime JPH0774980B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Hand posture recognition method using neurocomputer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774980B2 (en) |
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-
1989
- 1989-12-15 JP JP1326983A patent/JPH0774980B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774980B2 (en) | 1995-08-09 |
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