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技術 動作再生方法、動作再生装置及び動作再生プログラムを記録した記録媒体

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 木田憲一井原雅行石橋聡
出願日 2000年6月23日 (19年1ヶ月経過) 出願番号 2000-190157
公開日 2002年1月11日 (17年7ヶ月経過) 公開番号 2002-008063
状態 未査定
技術分野 イメージ処理・作成 立体TV及びTVの試験,検査,測定等
主要キーワード Y座標 模範動作 関節点 無動作 時刻変更処理 動作映像 各身体部位 自己学習
関連する未来課題
重要な関連分野

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特許:約8,000万件, クラウドファンディング:約100万年件, 科研費・グラントデータ:約500万件, 発明者・研究者情報:約600万人

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図面 (12)

課題

動作の学習効率を向上させる。

解決手段

計測手段1は他者模範動作データを計測し、計測手段5は使用者動作データを計測する。時刻記憶手段8は、使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像再生開始点再生終了点を検出する。計測点抽出手9,10、比率算出手段11、時刻変更手段12は、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう記憶手段4に記憶された模範動作データを変更する。再生制御手段14は、再生速度調整後の模範動作データに基づいて人体立体映像データである模範動作映像データを作成する。表示手段7は、模範動作映像を表示する。

概要

背景

従来、テニス卓球バトミントン野球等のスポーツ競技者フォームを学習する方法には、大きく分けて2通りある。1つは、競技者が指導者指導を受けて学習する方法である。この場合、競技者は、自分の意図を指導者に伝えることにより、適切なアドバイスを受けることが可能である。もう1つの方法は、競技者が指導者の模範フォームが載っている書籍あるいは模範フォームのビデオ映像を見ながら学習する方法である。

概要

動作の学習効率を向上させる。

計測手段1は他者模範動作データを計測し、計測手段5は使用者動作データを計測する。時刻記憶手段8は、使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像再生開始点再生終了点を検出する。計測点抽出手9,10、比率算出手段11、時刻変更手段12は、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう記憶手段4に記憶された模範動作データを変更する。再生制御手段14は、再生速度調整後の模範動作データに基づいて人体立体映像データである模範動作映像データを作成する。表示手段7は、模範動作映像を表示する。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、動作の学習効率を向上させることができる動作再生方法、動作再生装置及び動作再生プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

立体視を用いた仮想現実システムにおいて他者模範動作映像を表示することにより使用者に対して動作を教示する動作再生方法であって、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する模範動作データ計測処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出処理と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記模範動作データを変更する再生速度調整処理と、この再生速度調整処理後の模範動作データに基づいて人体立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生処理とを有することを特徴とする動作再生方法。

請求項2

請求項1記載の動作再生方法において、前記再生処理は、前記模範動作映像の再生中に使用者の動き静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開することを特徴とする動作再生方法。

請求項3

請求項1記載の動作再生方法において、前記模範動作データ計測処理と再生開始点検出処理との間に、前記仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理と、前記模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示処理とを有し、前記再生開始点検出処理は、使用者の所定の身体部位と表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出する処理であり、前記再生終了点検出処理は、前記再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出する処理であることを特徴とする動作再生方法。

請求項4

請求項3記載の動作再生方法において、前記再生速度調整処理は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出処理と、前記模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出処理と、第1の抽出処理で抽出された差分と第2の抽出処理で抽出された差分の比率を求める算出処理と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記模範動作データの計測時刻を前記比率に基づいて変更する時刻変更処理とからなることを特徴とする動作再生方法。

請求項5

立体視を用いた仮想現実システムにおいて他者の模範動作映像を表示することにより使用者に対して動作を教示する動作再生装置であって、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する第1の計測手段と、前記他者の模範動作データを記憶する記憶手段と、使用者の動作データとして使用者の各身体部位の3次元位置を計測する第2の計測手段と、前記使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出手段と、前記使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出手段と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記記憶手段に記憶された模範動作データを変更する再生速度調整手段と、再生速度調整後の模範動作データに基づいて人体の立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生手段とを有することを特徴とする動作再生装置。

請求項6

請求項5記載の動作再生装置において、前記再生手段は、前記模範動作映像の再生中に、前記第2の計測手段によって計測される使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開することを特徴とする動作再生装置。

請求項7

請求項5記載の動作再生装置において、前記仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ手段と、この変更後の模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示手段とを有し、前記再生開始点検出手段は、前記第2の計測手段によって計測される使用者の所定の身体部位と初期表示手段によって表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出するものであり、前記再生終了点検出手段は、前記再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出するものであることを特徴とする動作再生装置。

請求項8

請求項7記載の動作再生装置において、前記再生速度調整手段は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出手段と、前記模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出手段と、第1の抽出手段で抽出された差分と第2の抽出手段で抽出された差分の比率を求める算出手段と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう、前記記憶手段に記憶された模範動作データの計測時刻を前記比率に基づいて変更する時刻変更手段とからなることを特徴とする動作再生装置。

請求項9

立体視を用いた仮想現実システムにおいて他者の模範動作映像を表示することにより使用者に対して動作を教示する動作再生プログラムを記録した記録媒体であって、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する模範動作データ計測処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出処理と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記模範動作データを変更する再生速度調整処理と、この再生速度調整処理後の模範動作データに基づいて人体の立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生処理とをコンピュータに実行させるための動作再生プログラムを記録した記録媒体。

請求項10

請求項9記載の動作再生プログラムを記録した記録媒体において、前記再生処理は、前記模範動作映像の再生中に使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開することを特徴とする動作再生プログラムを記録した記録媒体。

請求項11

請求項9記載の動作再生プログラムを記録した記録媒体において、前記模範動作データ計測処理と再生開始点検出処理との間に、前記仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理と、前記模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示処理とを有し、前記再生開始点検出処理は、使用者の所定の身体部位と表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出する処理であり、前記再生終了点検出処理は、前記再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出する処理であることを特徴とする動作再生プログラムを記録した記録媒体。

請求項12

請求項11記載の動作再生プログラムを記録した記録媒体において、前記再生速度調整処理は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出処理と、前記模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出処理と、第1の抽出処理で抽出された差分と第2の抽出処理で抽出された差分の比率を求める算出処理と、前記模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記模範動作データの計測時刻を前記比率に基づいて変更する時刻変更処理とからなることを特徴とする動作再生プログラムを記録した記録媒体。

技術分野

0001

本発明は、立体視を用いた仮想現実システム係り、特に使用者スポーツ舞踊等の動作を学習する場合に、他者模範動作の3次元映像を表示して動作の習熟支援する動作再生方法、動作再生装置及び動作再生プログラムを記録した記録媒体に関するものである。

背景技術

0002

従来、テニス卓球バトミントン野球等のスポーツの競技者フォームを学習する方法には、大きく分けて2通りある。1つは、競技者が指導者指導を受けて学習する方法である。この場合、競技者は、自分の意図を指導者に伝えることにより、適切なアドバイスを受けることが可能である。もう1つの方法は、競技者が指導者の模範フォームが載っている書籍あるいは模範フォームのビデオ映像を見ながら学習する方法である。

発明が解決しようとする課題

0003

指導者が近くにいない場合には、書籍あるいはビデオ映像によって提供される2次元の模範フォームを見ながら学習することになる。しかし、2次元の模範フォームを頭で理解して学習するよりも、競技者が実際に身体を用いて学習する方がより効果的な学習が可能である。そこで、立体視を用いた仮想環境において競技者の身体位置に合わせて指導者の立体映像重畳表示することにより、競技者の学習支援を行う映像重畳方法が提案されている(井原雅行、志和新一、石橋聡、”身振り学習支援のための立体映像重畳表示”、信学会ソサエティ大会、1999年、A−16−12)。

0004

この映像重畳方法によれば、競技者は、自身と指導者のフォームのずれを認識することができるので、フォームの学習を効果的に行うことができる。しかしながら、この映像重畳方法では、予め記憶された指導者の模範フォームの速度を変えることができないため、競技者が自身の習熟度に合わせて模範フォームの速度を変えるといった学習方法を用いることができず、模範フォームの進行速度に競技者の動作が追いつかないので、結果として一連の模範フォームの特定の動作を学習しようとするときにその特定の動作を重点的に学習することが難しく、動作の学習効率が向上しないという問題点があった。

0005

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、動作の学習効率を向上させることができる動作再生方法、動作再生装置及び動作再生プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の動作再生方法は、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する模範動作データ計測処理(ステップ102)と、使用者によって指定された模範動作映像再生開始点を検出する再生開始点検出処理(ステップ105)と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出処理(ステップ106)と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データを変更する再生速度調整処理(ステップ107)と、この再生速度調整処理後の模範動作データに基づいて人体立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生処理(ステップ109)とを有するものである。このように、本発明では、他者の模範動作データを計測した後に、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点と再生終了点とを検出することにより、他者の模範動作映像のうち再生開始点から再生終了点までの特定の動作映像を再生することができる。また、本発明では、使用者によって指定された再生速度を検出し、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データを変更する。これにより、再生開始点から再生終了点までの特定の動作映像が使用者の所望の再生速度で再生される。また、本発明の動作再生方法の1構成例として、前記再生処理は、模範動作映像の再生中に使用者の動き静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開するようにしたものである。

0007

また、本発明の動作再生方法の1構成例は、模範動作データ計測処理と再生開始点検出処理との間に、仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理(ステップ103)と、模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示処理(ステップ104)とを有し、前記再生開始点検出処理は、使用者の所定の身体部位と表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出する処理であり、前記再生終了点検出処理は、再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出する処理である。また、本発明の動作再生方法の1構成例として、前記再生速度調整処理は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出処理(ステップ701)と、模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出処理(ステップ702)と、第1の抽出処理で抽出された差分と第2の抽出処理で抽出された差分の比率を求める算出処理(ステップ703)と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データの計測時刻を比率に基づいて変更する時刻変更処理(ステップ704)とからなるものである。使用者は、自身の所定の身体部位を再生終了点として指定したい模範動作映像の同一身体部位の位置まで、再生速度として指定したい速度で動かすことにより、所望の再生速度を指定することができる。

0008

また、本発明の動作再生装置は、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する第1の計測手段(1)と、他者の模範動作データを記憶する記憶手段(4)と、使用者の動作データとして使用者の各身体部位の3次元位置を計測する第2の計測手段(5)と、使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出手段(8)と、使用者の動作データに基づき使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出手段(8)と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう記憶手段に記憶された模範動作データを変更する再生速度調整手段(9〜12)と、再生速度調整後の模範動作データに基づいて人体の立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生手段(7,14)とを有するものである。また、本発明の動作再生装置の1構成例として、前記再生手段は、模範動作映像の再生中に、第2の計測手段によって計測される使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開するものである。

0009

また、本発明の動作再生装置の1構成例は、仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ手段(6)と、この変更後の模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示手段(7,14)とを有し、再生開始点検出手段は、第2の計測手段によって計測される使用者の所定の身体部位と初期表示手段によって表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出するものであり、再生終了点検出手段は、再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出するものである。また、本発明の動作再生装置の1構成例として、前記再生速度調整手段は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出手段(9)と、模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出手段(10)と、第1の抽出手段で抽出された差分と第2の抽出手段で抽出された差分の比率を求める算出手段(11)と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう、記憶手段に記憶された模範動作データの計測時刻を比率に基づいて変更する時刻変更手段(12)とからなるものである。

0010

また、本発明の動作再生プログラムを記録した記録媒体は、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する模範動作データ計測処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出処理と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データを変更する再生速度調整処理と、この再生速度調整処理後の模範動作データに基づいて人体の立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生処理とをコンピュータに実行させるものである。また、本発明の動作再生プログラムを記録した記録媒体の1構成例として、前記再生処理は、模範動作映像の再生中に使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開するものである。

0011

また、本発明の動作再生プログラムを記録した記録媒体の1構成例は、前記模範動作データ計測処理と再生開始点検出処理との間に、仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理と、模範動作データに基づいて模範動作映像データを作成して、複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示する初期表示処理とをコンピュータに実行させるものであり、前記再生開始点検出処理は、使用者の所定の身体部位と表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出する処理であり、前記再生終了点検出処理は、前記再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出する処理である。また、本発明の動作再生プログラムを記録した記録媒体の1構成例として、前記再生速度調整処理は、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出処理と、模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出処理と、第1の抽出処理で抽出された差分と第2の抽出処理で抽出された差分の比率を求める算出処理と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう前記模範動作データの計測時刻を比率に基づいて変更する時刻変更処理とからなるものである。

発明を実施するための最良の形態

0012

[実施の形態の1]次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態となる動作再生装置の構成を示すブロック図、図2図1の動作再生装置の概略の動作を示すフローチャート図である。本発明は、他者(スポーツや舞踊等の指導者)の模範動作データを計測する処理と(図2ステップ102)、動作再生装置の使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する処理と(ステップ105)、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する処理と(ステップ106)、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データを変更する処理と(ステップ107)、再生速度調整後の模範動作データに基づいて仮想空間上に模範動作映像を順次表示する処理(ステップ109)とを行うことを特徴とする。

0013

また、本発明は、模範動作映像の再生中に使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開する処理(ステップ109)を行うことを特徴とする。

0014

図1の動作再生装置は、立体視(Stereo Graphics )を用いた仮想現実システム内に設けられるものである。仮想現実システムは、例えば前方のスクリーンの他に上下左右にもスクリーンを配置して、使用者を映像で囲むような構造になっている。さらに、使用者は、液晶シャッタ眼鏡等の立体視用眼鏡を装着するため、あたかもその世界の中に入り込んでいるかのような高い現実感を得ることができる。なお、スクリーンと立体視用眼鏡を用いる代わりに、HMD(Head Mounted Display)と呼ばれる眼鏡を用いてもよい。この場合には、眼鏡上に立体映像が表示される。

0015

動作再生装置の計測手段1は、模範動作を行う他者(指導者)の模範動作データを例えばモーションキャプチャ(Motion Capture)を用いて計測する。モーションキャプチャは、人体に取り付けた複数のセンサによって3次元空間での人体の動き(各関節の動き)を連続的に測定して、各関節点の3次元座標値時系列的に取り込むための装置である。

0016

このようなモーションキャプチャを使用することにより、肩、といった人体の各関節点の3次元座標値を動作データとして取り込むことができる。なお、モーションキャプチャは、磁気式超音波式光学式のいずれでもよい。記憶手段2は、計測手段1によって計測された無動作静止状態の他者のデータを記憶する。

0017

算出手段3は、計測手段1によって計測された同一計測時刻の隣接関節点間を結ぶ線分を算出する。記憶手段4は、計測手段1によって計測された模範動作データと、算出手段3によって算出された関節点間の線分と、計測手段1の計測時刻とを対応付けて記憶する。

0018

計測手段5は、計測手段1と同様の仕組みであるが、動作再生装置の使用者の3次元動作データをモーションキャプチャを用いて計測する。身体部位拡大縮小手段6は、仮想現実システム内に構築される仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理と、使用者と他者のスケールを合わせるスケール合わせ処理を行う。

0019

表示手段7は、立体視を用いた仮想環境を提供する装置であり、前記スクリーンと、前記スクリーンに映像を投射するプロジェクタと、立体視用眼鏡とからなる。また、これらの装置の代わりに、HMDを用いて表示手段7を構成してもよい。時刻記憶手段8は、計測手段5によって計測された使用者の動作データに基づき、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出手段と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出手段とを構成している。

0020

計測点抽出手段9は、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める。計測点抽出手段10は、計測手段1によって再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める。

0021

比率算出手段11は、計測点抽出手段9で抽出された差分と計測点抽出手段10で抽出された差分の比率を求める。時刻変更手段12は、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう、記憶手段4に記憶された模範動作データの計測時刻を比率に基づいて変更する。計測点抽出手段9、計測点抽出手段10、比率算出手段11及び時刻変更手段12は、再生速度調整手段を構成している。

0022

記憶手段13は、再生開始点から再生終了点までの模範動作データと、各模範動作データ毎に隣接関節点間を結ぶ線分と、時刻変更手段12によって変更された計測時刻とを対応付けて記憶する。再生制御手段14は、表示手段7により複数の模範動作映像を仮想空間上に同時に表示させる初期表示処理と、初期表示処理の後、再生開始点、再生終了点及び再生速度が指定されたとき、模範動作映像を時系列的に表示させる再生処理とを行う。

0023

以下、本実施の形態の動作再生装置の動作を図2を用いて詳細に説明する。最初に、キャリブレーションを行うため、模範動作を行う他者は、無動作静止状態の姿勢をとる。計測手段1は、他者に取り付けられたモーションキャプチャにより、無動作静止状態の他者のデータとして各関節点の3次元座標値を取り込む。この無動作静止状態の他者のデータは、記憶手段2に記憶される(図2ステップ101)。

0024

次に、他者は、スポーツや舞踊等の模範動作を行う。計測手段1、算出手段3及び記憶手段4は、模範動作データ計測処理を行う(ステップ102)。図3は模範動作データ計測処理を説明するためのフローチャート図である。まず、計測手段1は、他者に取り付けられたモーションキャプチャにより、模範動作中の他者の模範動作データとして各関節点の3次元座標値を取り込む(図3ステップ201)。

0025

算出手段3は、計測手段1によって計測された同一計測時刻の隣接関節点間を結ぶ線分を算出し(ステップ202)、記憶手段4は、計測手段1によって計測された模範動作データと、各模範動作データ毎に隣接関節点間を結ぶ線分と、計測手段1の計測時刻とを対応付けて記憶する(ステップ203)。計測手段1、算出手段3および記憶手段4は、このようなデータ計測と線分の算出とデータの記憶とを一定の単位時間毎に行う。こうして、模範動作データ計測処理が終了する。

0026

図4は模範動作データ計測処理で取り込んだ各計測時刻における計測点をX−Y座標上で表したものである。図4において、実線は腕の位置を表し、t〜t+6は計測時刻を表している。なお、実際の座標系はX−Y−Z座標系であるが、ここでは見易くするためX−Y座標系としている。

0027

次に、動作再生装置の使用者は、使用前にキャリブレーションを行うため、無動作静止状態の姿勢をとる。計測手段5及び身体部位拡大縮小手段6は、位置合わせ処理とスケール合わせ処理を行う(ステップ103)。図5は位置合わせ処理とスケール合わせ処理を説明するためのフローチャート図である。

0028

まず、計測手段5は、使用者に取り付けられたモーションキャプチャから、無動作静止状態の使用者のデータとして各関節点の3次元座標値を取り込む(図5ステップ301)。続いて、身体部位拡大縮小手段6は、計測手段5によって取り込まれた無動作静止状態の使用者のデータと記憶手段2に記憶された無動作静止状態の他者のデータから、予め決められた基準関節点の座標値を各々抽出し、両基準関節点座標値が同じ値となるように、記憶手段4に記憶された模範動作データの全座標値を一律に加減する(ステップ302)。

0029

このステップ302の処理は、3次元空間上においては他者の基準関節点座標が使用者の基準関節点座標と一致するように、他者の全関節点座標を平行移動させることを意味する。基準関節点はアプリケーション、対象とする動作によって異なるが、例えばの関節点を基準関節点とすればよい。このステップ302の処理により、仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせることができ、模範動作映像と使用者との距離を求めることが可能になる。これで、位置合わせ処理が終了する。

0030

さらに、身体部位拡大縮小手段6は、無動作静止状態の使用者のデータと無動作静止状態の他者のデータから、両者の各身体部位の長さの比(使用者の身体部位の長さ/他者の身体部位の長さ)を計算し、この比(以下、拡大縮小率と呼ぶ)を記憶する(ステップ303)。

0031

例えば、右上腕の長さを求める場合は、右肩に装着されたセンサの座標値と右肘に装着されたセンサの座標値からユークリッド距離を計算する等の方法により、右肩関節点と右肘関節点との距離を求める。身体部位拡大縮小手段6は、このような長さの計算をそれぞれの人体について身体部位ごとに行い、拡大縮小率を身体部位ごとに計算する。

0032

そして、身体部位拡大縮小手段6は、計算した拡大縮小率に基づいて、他者の各身体部位の長さが使用者の対応身体部位の長さと一致するように、記憶手段4に記憶された各関節点の3次元座標値と線分とを変更する(ステップ304)。例えば、右上腕についての拡大縮小率が1.2の場合、身体部位拡大縮小手段6は、記憶手段4に記憶された全関節点座標値中の右肩と右肘の関節点座標値及び右上腕に相当する線分を変更して、他者の右上腕の長さを1.2倍に拡大する。以上の処理により、使用者と同スケールの他者の模範動作映像を表示することが可能になる。これで、スケール合わせ処理が終了する。

0033

次に、再生制御手段14は、初期表示処理を行う(ステップ104)。初期表示処理において、再生制御手段14は、記憶手段4に記憶された模範動作データと線分とに基づいて、人体の立体映像データである模範動作映像データを作成して表示手段7に出力する。表示手段7は、再生制御手段14から出力された模範動作映像データを表示する。

0034

再生制御手段14から出力される模範動作映像データは、左右の眼に異なる映像を提示するデータとなっており、この映像を表示することにより、立体視用眼鏡あるいはHMDを装着した使用者に立体感を与え、立体感のある仮想空間を使用者に提示することが可能となる。

0035

初期表示処理では、各計測時刻毎の模範動作データに対応する各立体映像が同時に表示される。これにより、本来時系列的に表示される他者の一連の模範動作映像が一度に表示される。なお、この初期表示処理は、後述する再生処理が開始されるまで継続される。

0036

使用者は、自身の所定の身体部位を一連の模範動作映像のうち再生開始点として指定したい模範動作映像の同一身体部位に重ね合わせ、この再生開始点の位置で身体部位の動きを一定時間β以上停止させる。計測手段5及び時刻記憶手段8は、使用者の動作に応じて再生開始点を検出する再生開始点検出処理を行う(ステップ105)。図6は再生開始点検出処理を説明するためのフローチャート図である。

0037

まず、時刻記憶手段8は、経過時間T=0として設定する(図6ステップ501)。計測手段5は、使用者に取り付けられたモーションキャプチャにより、使用者が再生開始点の指定のために動かした所定の身体部位の3次元座標値を取り込む(ステップ502)。

0038

時刻記憶手段8は、計測手段5によって計測された所定の身体部位の3次元位置と記憶手段4に記憶された同一身体部位の3次元位置との間の距離dを記憶手段4に記憶された各計測時刻のデータ毎に算出する(ステップ503)。そして、時刻記憶手段8は、記憶手段4に記憶された各計測時刻のデータ中に距離dが予め定められたしきい値αより小さいデータが存在するかどうかを判定する(ステップ504)。

0039

距離dがしきい値α未満のデータが記憶手段4に存在しない場合、時刻記憶手段8は、使用者の3次元位置と他者の3次元位置とが離れていて、使用者が再生開始点を指定していないと判断し、ステップ501に戻る。距離dがしきい値α未満のデータが記憶手段4に存在する場合、時刻記憶手段8は、経過時間Tを1単位時間増やし(ステップ505)、この更新後の経過時間Tが予め定められた一定時間βより大きいかどうかを判定する(ステップ506)。

0040

経過時間Tがしきい値β以下の場合、計測手段5及び時刻記憶手段8は、ステップ502〜505の処理を再び行う。こうして、距離dがしきい値α未満で、かつ経過時間Tがしきい値β以下である限り、単位時間毎にステップ502〜505の処理が行われる。

0041

なお、T=1以降のステップ504の処理では、直前のステップ502で計測された使用者の所定の身体部位とT=0でd<αが成立した他者の同一身体部位との距離dがしきい値α未満である場合のみ判定YESとする。つまり、使用者の所定の身体部位がT=0のときと異なる位置に動いた場合にはステップ501に戻る。

0042

経過時間Tがしきい値βより大きくなったとき(T=β+1になったとき)、時刻記憶手段8は、T=0に対応する実際の時刻を使用者が再生開始点を指定した時刻として記憶すると共に、T=0で計測された使用者の前記所定の身体部位の3次元座標値を記憶する(ステップ507)。

0043

さらに、時刻記憶手段8は、T=0でd<αが成立した模範動作データの計測時刻(ステップ201の処理で計測されたときの時刻)を再生開始点の時刻として記憶すると共に、T=0でd<αが成立した他者の前記同一身体部位の位置を再生開始点の位置として記憶する(ステップ508)。これで、再生開始点検出処理が終了する。

0044

次に、使用者は、再生開始点の位置で身体部位の動きを一定時間β以上停止させた後、模範動作映像に重ね合わせた自身の身体部位を再生終了点として指定したい模範動作映像の同一身体部位の位置まで、再生速度として指定したい速度で動かし、再生終了点の位置で身体部位の動きを一定時間β以上停止させる。計測手段5及び時刻記憶手段8は、使用者の動作に応じて再生終了点を検出する再生終了点検出処理を行う(ステップ106)。

0045

この再生終了点検出処理は、図6の再生開始点検出処理とほぼ同様であるので、ステップ501〜506の処理については説明を省略する。再生開始点検出処理と異なるのは、ステップ507において、時刻記憶手段8が、T=0に対応する実際の時刻を使用者が再生終了点を指定した時刻として記憶すると共に、T=0で計測された使用者の前記所定の身体部位の3次元座標値を記憶することと、ステップ508において、T=0でd<αが成立した模範動作データの計測時刻を再生終了点の時刻として記憶すると共に、T=0でd<αが成立した他者の前記同一身体部位の位置を再生終了点の位置として記憶することである。

0046

図7は再生開始点/終了点検出処理を説明するための説明図である。図7においても、図4の場合と同様にX−Y座標系を用いて説明する。ここでは、肘が前記所定の身体部位として予め設定されているものとする。時刻記憶手段8は、使用者と他者間の距離dがしきい値α未満の状態が一定時間β以上続くと、ステップ507の処理を行う。

0047

図7の例では、時刻T1における使用者の肘の位置が時刻t1(t1はT1より過去の時刻)で計測された他者の肘の位置としきい値α未満の距離にある。この状態が一定時間β以上続くと、時刻記憶手段8は、T1を使用者が再生開始点を指定した時刻として記憶すると共に、座標(X1,Y1)をT1(T=0)で計測された使用者の肘の位置として記憶する。さらに、時刻記憶手段8は、時刻t1を再生開始点の時刻として記憶すると共に、座標(x1,y1)を再生開始点の位置として記憶する。

0048

また、図7の例では、時刻T2(T1<T2)における使用者の肘の位置が時刻t2で計測された他者の肘の位置としきい値α未満の距離にある。この状態が一定時間β以上続くと、時刻記憶手段8は、T2を使用者が再生終了点を指定した時刻として記憶すると共に、座標(X2,Y2)をT2で計測された使用者の肘の位置として記憶する。さらに、時刻記憶手段8は、時刻t2を再生終了点の時刻として記憶すると共に、座標(x2,y2)を再生終了点の位置として記憶する。

0049

再生開始点/終了点検出処理の終了後、計測点抽出手段9,10、比率算出手段11及び時刻変更手段12は、他者の模範動作映像の再生速度が使用者の指定した速度に合うように再生速度調整処理を行う(ステップ107)。図8は再生速度調整処理を説明するためのフローチャート図である。

0050

まず、計測点抽出手段9は、使用者が再生開始点を指定した時刻T1と再生終了点を指定した時刻T2間における計測手段5の計測点数を抽出する(図8ステップ701)。この計測点数は、(T2−T1)/単位時間で求めることができる。続いて、計測点抽出手段10は、再生開始点の時刻t1と再生終了点の時刻t2間における計測手段1の計測点数を抽出する(ステップ702)。この計測点数は、(t2−t1)/単位時間で求めることができる。

0051

次いで、比率算出手段11は、計測点抽出手段9によって抽出された計測点数を計測点抽出手段10によって抽出された計測点数で割った比率を算出する(ステップ703)。

0052

そして、時刻変更手段12は、記憶手段4に記憶された各計測時刻のデータ(模範動作データと各模範動作データ毎に隣接関節点間を結ぶ線分と計測時刻)のうち、再生開始点の時刻t1から再生終了点の時刻t2までのデータを読み出して、読み出した各データ中の計測時刻に比率算出手段11で算出された比率をそれぞれ掛けて各計測時刻を変更し、記憶手段4から読み出した模範動作データと線分と変更した計測時刻とを記憶手段13に格納する(ステップ704)。こうして、再生速度調整処理が終了する。

0053

図9は再生速度調整処理を説明するための説明図である。図4の例において、時刻tが再生開始時刻、時刻t+5が再生終了時刻として指定されたとき、計測点抽出手段10によって抽出される計測点数は6となる。このとき、計測点抽出手段9によって抽出された計測点数を12とすると、比率算出手段11で算出される比率は2となる。この値を計測時刻t〜t+5の各々に掛けることにより、図4に示すデータは図9に示すように計測時刻が変更される。変更後の計測時刻の間隔で図9の手、腕、肘の模範動作映像を再生すれば、この模範動作映像の再生速度は図4の場合の1/2となる。

0054

次に、使用者は、再生開始点と再生終了点と再生速度とを指定した模範動作映像を再生させたい場合、自身の所定の身体部位を再生開始点として指定した模範動作映像の同一身体部位に重ね合わせる。

0055

図2では明示していないが、計測手段5は、使用者の所定の身体部位の3次元座標値を単位時間毎に常時計測している。再生制御手段14は、時刻記憶手段8に記憶された再生開始点の位置と計測手段5によって計測された前記所定の身体部位の現在位置とが予め定められた距離内にあるとき(ステップ108においてYES)、再生処理を行う(ステップ109)。図10はこの再生処理を説明するためのフローチャート図である。

0056

まず、再生制御手段14は、記憶手段13に記憶された各データを読み出して、読み出した各データ中の模範動作データと線分とに基づいて、人体の立体映像データである模範動作映像データを作成して表示手段7に出力する。表示手段7は、再生制御手段14から出力された模範動作映像データを表示する。このようにして、他者の模範動作映像の再生が再生開始点から開始される(図10ステップ901)。

0057

前述の再生速度調整処理で説明したように、記憶手段13に記憶されたデータ中の各計測時刻は、使用者が指定した再生速度で模範動作映像が表示されるように変更されている。再生制御手段14は、記憶手段13から読み出したデータを計測時刻の時間間隔に従って立体映像データに変換する。例えば図9の例で、計測時刻2tのデータを時刻Tに表示したとすれば、計測時刻2(t+1)のデータは時刻T+2において表示され、計測時刻2(t+2)のデータは時刻T+4において表示される。このように、計測時刻の時間間隔でデータが順次表示される。

0058

次に、使用者は、再生が開始された模範動作映像に従ってスポーツや舞踊等のフォームを学習するが、模範動作映像を一時停止させたい場合は、前記所定の身体部位をいったん静止させる。

0059

再生制御手段14は、再生終了時刻t2のデータの再生が終了したかどうかを判定し(ステップ902)、データの再生が終了していない場合は、計測手段5によって計測された前記所定の身体部位の現在位置が停止したかどうかを判定する(ステップ903)。

0060

使用者の所定の身体部位が静止していない場合、再生制御手段14は、再生を継続する。したがって、使用者が所定の身体部位を静止させない限り、ステップ902,903,905の処理が繰り返される。一方、使用者の所定の身体部位の3次元位置が一定時間以上同一位置にある場合、再生制御手段14は、使用者の所定の身体部位が静止したと判断して、模範動作映像の再生を一時停止させる(ステップ904)。再生を一時停止した場合、再生制御手段14は、一時停止の直前に表示していた模範動作映像の表示を続ける。

0061

次に、使用者は、模範動作映像の再生を一時停止させた後、再生を再開させたい場合は、静止させたままにしている前記所定の身体部位を動かす。ステップ903において使用者の所定の身体部位が静止していないと判断し、かつ再生停止中の場合(ステップ905においてYES)、再生制御手段14は、模範動作映像の再生を再開させる(ステップ906)。

0062

以上のような処理を繰り返して、再生終了時刻t2のデータの再生が終了した場合、再生制御手段14は、再生処理を終了する。以上のように、本発明では、使用者は他者の模範動作映像を所望の速度で再生することができ、自己学習を効率的に行うことができる。

0063

なお、本実施の形態では、隣接関節点間を結ぶ線分によって他者の身体を表現しているが、人物モデルを用いてより現実に近い人体を表示するようにしてもよい。人物モデルは、3次元コンピュータグラフィックスとして人物を表示するための詳細ポリゴン座標値やテクスチャマッピングに必要なテクスチャを記憶しているものである。

0064

人物モデルを用いてより現実に近い人体を表示するには、再生制御手段14が、記憶手段4または13に記憶されている3次元座標値を予め詳細ポリゴン座標値、テクスチャとして定義されている人物モデルに適用して、立体映像データを生成すればよい。

0065

[実施の形態の2]図11は本発明の第2の実施の形態となる動作再生装置の構成を示すブロック図である。表示手段7を除く、実施の形態の1の動作再生装置の構成はコンピュータ20で実現することができる。このコンピュータ20は、CPU21、ROM(Read Only Memory)22、RAM(Random Access Memory )23、フロッピィディスク装置等の補助記憶装置24、ハードディスク装置等の大容量の補助記憶装置25、表示手段7とのインタフェースとなるインタフェース装置26、キーボード(不図示)とのインタフェースとなるインタフェース装置27、モーションキャプチャ(不図示)とのインタフェースとなるインタフェース装置28といった構成を有している。

0066

図11の装置において、本発明の動作再生方法を実現させるためのプログラムは、フロッピィディスクCD−ROMメモリカード等の記録媒体に記録された状態で提供される。この記録媒体をコンピュータ20の補助記憶装置24に挿入すると、媒体に記録されたプログラムが読み取られる。そして、CPU21は、読み込んだプログラムをRAM23あるいは補助記憶装置25に書き込み、このプログラムに従って実施の形態の1で説明したような処理を実行する。こうして、実施の形態の1と同様の処理を実現することができる。

発明の効果

0067

本発明によれば、他者の模範動作データとして他者の各身体部位の3次元位置を計測する模範動作データ計測処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生開始点を検出する再生開始点検出処理と、使用者によって指定された模範動作映像の再生終了点を検出する再生終了点検出処理と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データを変更する再生速度調整処理と、この再生速度調整処理後の模範動作データに基づいて人体の立体映像データである模範動作映像データを作成し、立体視を用いて仮想現実システム内に構築される仮想空間上に模範動作映像を順次表示する再生処理とを行うことにより、立体視を用いた仮想現実システムにおいて、使用者は他者の模範動作映像のうち特定の動作を再生開始点と再生終了点を指定することによって再生させることができ、しかも再生速度を指定することによって所望の速度で再生させることができる。その結果、模範動作映像の通常の再生速度に学習が追いつかない場合、使用者は、自身の習熟度に合わせて模範動作映像の再生速度を変更することができる。例えば、模範動作のうち特定の動作が分からない場合、その動作をスロー再生させて重点的に学習することができる。また、逆に上達した場合には、模範動作映像を高速再生することもできる。こうして、本発明は、動作の学習効率を向上させることができる。

0068

また、模範動作映像の再生中に使用者の動きが静止したとき、再生を一時停止し、この一時停止後に使用者が動き始めたとき、再生を再開することにより、使用者は模範動作映像の一時停止/再生再開を任意に指定することができる。その結果、使用者にとっての利便性を向上させることができる。

0069

また、模範動作データ計測処理と再生開始点検出処理との間に、仮想空間の座標系と仮想現実システム内の使用者を含む実空間の座標系の位置を合わせる位置合わせ処理を行うことにより、模範動作映像と使用者との距離を求めることが可能になる。また、使用者の所定の身体部位と表示された模範動作映像中の特定の映像の同一身体部位との距離をd、予め定められたしきい値をαとして、d<αの状態が一定時間以上続いたとき、d<αが成立した模範動作映像を再生開始点として検出することにより、再生開始点検出処理を容易に実現することができ、再生開始点の検出後に、d<αが成立した模範動作映像を再生終了点として検出することにより、再生終了点検出処理を容易に実現することができる。使用者は、自身の所定の身体部位を一連の模範動作映像のうち再生開始点として指定したい模範動作映像の同一身体部位に重ね合わせ、この再生開始点の位置で身体部位の動きを一定時間以上停止させることにより、再生開始点を指定することができる。また、使用者は、再生開始点の指定後、自身の所定の身体部位を再生終了点として指定したい模範動作映像の同一身体部位に重ね合わせ、この再生終了点の位置で身体部位の動きを一定時間以上停止させることにより、再生終了点を指定することができる。

0070

また、使用者の所望の再生速度を示す情報として、使用者が再生終了点を指定した時刻と再生開始点を指定した時刻の差分を求める第1の抽出処理と、模範動作データ計測処理によって計測された他者の模範動作データのうち再生終了点が計測された時刻と再生開始点が計測された時刻の差分を求める第2の抽出処理と、第1の抽出処理で抽出された差分と第2の抽出処理で抽出された差分の比率を求める算出処理と、模範動作映像の再生速度が使用者によって指定された速度となるよう模範動作データの計測時刻を比率に基づいて変更する時刻変更処理とを行うことにより、模範動作映像の再生速度を使用者の所望の速度に調整する再生速度調整処理を容易に実現することができる。使用者は、再生開始点の位置で自身の所定の身体部位の動きを一定時間以上停止させた後、模範動作映像に重ね合わせた自身の身体部位を再生終了点として指定したい模範動作映像の同一身体部位の位置まで、再生速度として指定したい速度で動かし、再生終了点の位置で身体部位の動きを一定時間以上停止させることにより、所望の再生速度を指定することができる。

図面の簡単な説明

0071

図1本発明の第1の実施の形態となる動作再生装置の構成を示すブロック図である。
図2図1の動作再生装置の概略の動作を示すフローチャート図である。
図3本発明の第1の実施の形態における模範動作データ計測処理を示すフローチャート図である。
図4模範動作データ計測処理で取り込んだ各計測時刻における計測点をX−Y座標上で表した説明図である。
図5本発明の第1の実施の形態における位置合わせ処理とスケール合わせ処理を示すフローチャート図である。
図6本発明の第1の実施の形態における再生開始点/終了点検出処理を説明するためのフローチャート図である。
図7本発明の第1の実施の形態における再生開始点/終了点検出処理を示す説明図である。
図8本発明の第1の実施の形態における再生速度調整処理を示すフローチャート図である。
図9本発明の第1の実施の形態における再生速度調整処理を説明するための説明図である。
図10本発明の第1の実施の形態における再生処理を示すフローチャート図である。
図11本発明の第2の実施の形態となる動作再生装置の構成を示すブロック図である。

--

0072

1…計測手段、2…記憶手段、3…算出手段、4…記憶手段、5…計測手段、6…身体部位拡大縮小手段、7…表示手段、8…時刻記憶手段、9、10…計測点抽出手段、11…比率算出手段、12…時刻変更手段、13…記憶手段、14…再生制御手段。

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