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JP5455191B2

Device and program for calculating attitude

Abstract

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JP5455191B2, drawing sheet 1
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Term

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24 claims: 21 independent, 3 dependent

  1. 1
    角速度センサと加速度センサとを少なくとも備えた入力装置から角速度データと加速度データとを含む操作データを取得し、当該入力装置の姿勢を算出する姿勢算出装置であって、 前記入力装置から見た重力方向を表す重力ベクトルを、前記操作データを用いて算出する重力方向算出手段と、 前記入力装置の運動による加速度を表す運動加速度ベクトルを前記加速度データにより示される加速度と前記重力ベクトルとに基づいて算出する運動加速度算出手段と、 前記入力装置が所定の運動を行う場合における、前記入力装置の運動による運動加速度と角速度との予め定義された関係に基づいて、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へと前記運動加速度ベクトルを近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第1補正手段と、 前記第1補正手段が補正した重力ベクトルに対応する前記入力装置の姿勢を算出する第1姿勢算出手段とを備え 、 前記所定の運動は、所定位置を中心とした回転運動であり、 前記第1補正手段は、 前記回転運動を行う場合において前記入力装置の運動加速度の方向と直交する直交ベクトルを前記角速度データに基づいて算出する直交ベクトル算出手段と、 前記入力装置の運動加速度と角速度との関係として、前記運動加速度ベクトルが前記直交ベクトルに直交する関係を用いて、前記重力ベクトルを補正するベクトル補正手段とを含む 、姿勢算出装置。
  2. 2
    前記角速度データから前記入力装置の姿勢を算出する第2姿勢算出手段をさらに備え、 前記重力方向算出手段は、前記第2姿勢算出手段が算出した姿勢に基づいて前記重力ベクトルを算出し、 前記第1姿勢算出手段は、前記第1補正手段が補正した重力ベクトルを用いて前記第2姿勢算出手段が算出した姿勢を補正することによって前記入力装置の姿勢を算出する、請求項1に記載の姿勢算出装置。
  3. 3
    前記直交ベクトル算出手段は、前記入力装置から取得される前記角速度データの推移に基づいて角加速度を算出し、前記角速度データにより示される角速度と当該角加速度とに基づいて前記直交ベクトルを算出する、請求項 1 に記載の姿勢算出装置。
  4. 4
    前記所定の運動は、所定位置を中心とした等角速度の回転運動であり、 前記直交ベクトル算出手段は、前記回転運動の中心軸を表す角速度ベクトルを前記直交ベクトルとして算出する、請求項 1 に記載の姿勢算出装置。
  5. 5
    前記ベクトル補正手段は、前記直交ベクトルと前記運動加速度ベクトルとの内積が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 1 から請求項 4 のいずれか1項に記載の姿勢算出装置。
  6. 6
    前記第1補正手段は、前記角速度データにより表される角速度が小さいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 1 から請求項 5 のいずれか1項に記載の姿勢算出装置。
  7. 7
    前記第1補正手段は、前記加速度データにより示される加速度の単位時間あたりの変化量が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 1 から請求項 6 のいずれか1項に記載の姿勢算出装置。
  8. 8
    前記第1補正手段は、前記重力ベクトルを所定角度だけ回転させたときに、回転後の重力ベクトルから算出される運動加速度ベクトルが、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へ最も近づく方向へ、前記重力ベクトルを回転させる補正を行う、請求項1から請求項 7 のいずれか1項に記載の姿勢算出装置。
  9. 9
    前記加速度データが示す加速度の向きに近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第2補正手段をさらに備え、 前記第1姿勢算出手段は、前記第1補正手段および第2補正手段による補正後の重力ベクトルを用いて前記入力装置の姿勢を算出する、請求項1から請求項 8 のいずれか1項に記載の姿勢算出装置。
  10. 10
    前記第2補正手段は、前記角速度データにより表される角速度が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 9 に記載の姿勢算出装置。
  11. 11
    前記第2補正手段は、前記加速度データにより示される加速度の単位時間あたりの変化量が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 9 または請求項 10 に記載の姿勢算出装置。
  12. 12
    角速度センサと加速度センサとを少なくとも備えた入力装置から角速度データと加速度データとを含む操作データを取得し、当該入力装置の姿勢を算出する姿勢算出装置のコンピュータにおいて実行される姿勢算出プログラムであって、 前記入力装置から見た重力方向を表す重力ベクトルを前記操作データを用いて算出する重力方向算出手段と、 前記入力装置の運動による加速度を表す運動加速度ベクトルを前記加速度データにより示される加速度と前記重力ベクトルとに基づいて算出する運動加速度算出手段と、 前記入力装置が所定の運動を行う場合において当該運動により前記入力装置に加えられる運動加速度と角速度との関係を定義しておき、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へと前記運動加速度ベクトルを近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第1補正手段と、 前記第1補正手段が補正した重力ベクトルを用いて前記入力装置の姿勢を算出する第1姿勢算出手段として 前記姿勢算出プログラムは 前記コンピュータを機能させ 、 前記所定の運動は、所定位置を中心とした回転運動であり、 前記第1補正手段は、 前記回転運動を行う場合において前記入力装置の運動加速度の方向と直交する直交ベクトルを前記角速度データに基づいて算出する直交ベクトル算出手段と、 前記入力装置の運動加速度と角速度との関係として、前記運動加速度ベクトルが前記直交ベクトルに直交する関係を用いて、前記重力ベクトルを補正するベクトル補正手段とを含む 、姿勢算出プログラム。
  13. 13
    前記角速度データから前記入力装置の姿勢を算出する第2姿勢算出手段として前記コンピュータをさらに機能させ、 前記重力方向算出手段は、前記第2姿勢算出手段が算出した姿勢に基づいて前記重力ベクトルを算出し、 前記第1姿勢算出手段は、前記第1補正手段が補正した重力ベクトルを用いて前記第2姿勢算出手段が算出した姿勢を補正することによって前記入力装置の姿勢を算出する、請求項 12 に記載の姿勢算出プログラム。
  14. 14
    前記直交ベクトル算出手段は、前記入力装置から取得される前記角速度データの推移に基づいて角加速度を算出し、前記角速度データにより示される角速度と当該角加速度とに基づいて前記直交ベクトルを算出する、請求項 12 に記載の姿勢算出プログラム。
  15. 15
    前記所定の運動は、所定位置を中心とした等角速度の回転運動であり、 前記直交ベクトル算出手段は、前記回転運動の中心軸を表す角速度ベクトルを前記直交ベクトルとして算出する、請求項 12 に記載の姿勢算出プログラム。
  16. 16
    前記ベクトル補正手段は、前記直交ベクトルと前記運動加速度ベクトルとの内積が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 12 から請求項 15 のいずれか1項に記載の姿勢算出プログラム。
  17. 17
    前記第1補正手段は、前記角速度データにより表される角速度が小さいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 12 から請求項 16 のいずれか1項に記載の姿勢算出プログラム。
  18. 18
    前記第1補正手段は、前記加速度データにより示される加速度の単位時間あたりの変化量が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 12 から請求項 17 のいずれか1項に記載の姿勢算出プログラム。
  19. 19
    前記第1補正手段は、前記重力ベクトルを所定角度だけ回転させたときに、回転後の重力ベクトルから算出される運動加速度ベクトルが、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へ最も近づく方向へ、前記重力ベクトルを回転させる補正を行う、請求項 12 から請求項 18 のいずれか1項に記載の姿勢算出プログラム。
  20. 20
    前記加速度データが示す加速度の向きに近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第2補正手段として前記コンピュータをさらに機能させ、 前記第1姿勢算出手段は、前記第1補正手段および第2補正手段による補正後の重力ベクトルを用いて前記入力装置の姿勢を算出する、請求項 12 から請求項 19 のいずれか1項に記載の姿勢算出プログラム。
  21. 21
    前記第2補正手段は、前記角速度データにより表される角速度が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 20 に記載の姿勢算出プログラム。
  22. 22
    前記第2補正手段は、前記加速度データにより示される加速度の単位時間あたりの変化量が大きいほど前記重力ベクトルを補正する量が小さくなるように前記重力ベクトルを補正する、請求項 20 または請求項 21 に記載の姿勢算出プログラム。
  23. 23
    角速度センサと加速度センサとを少なくとも備えた入力装置から角速度データと加速度データとを含む操作データを取得し、当該入力装置の姿勢を算出する姿勢算出システムであって、 前記入力装置から見た重力方向を表す重力ベクトルを、前記操作データを用いて算出する重力方向算出手段と、 前記入力装置の運動による加速度を表す運動加速度ベクトルを前記加速度データにより示される加速度と前記重力ベクトルとに基づいて算出する運動加速度算出手段と、 前記入力装置が所定の運動を行う場合における、前記入力装置の運動による運動加速度と角速度との予め定義された関係に基づいて、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へと前記運動加速度ベクトルを近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第1補正手段と、 前記第1補正手段が補正した重力ベクトルに対応する前記入力装置の姿勢を算出する第1姿勢算出手段とを備え、 前記所定の運動は、所定位置を中心とした回転運動であり、 前記第1補正手段は、 前記回転運動を行う場合において前記入力装置の運動加速度の方向と直交する直交ベクトルを前記角速度データに基づいて算出する直交ベクトル算出手段と、 前記入力装置の運動加速度と角速度との関係として、前記運動加速度ベクトルが前記直交ベクトルに直交する関係を用いて、前記重力ベクトルを補正するベクトル補正手段とを含む、姿勢算出システム。
  24. 24
    角速度センサと加速度センサとを少なくとも備えた入力装置から角速度データと加速度データとを含む操作データを取得し、当該入力装置の姿勢を算出する姿勢算出装置において実行される姿勢算出方法であって、 前記入力装置から見た重力方向を表す重力ベクトルを、前記操作データを用いて算出する重力方向算出ステップと、 前記入力装置の運動による加速度を表す運動加速度ベクトルを前記加速度データにより示される加速度と前記重力ベクトルとに基づいて算出する運動加速度算出ステップと、 前記入力装置が所定の運動を行う場合における、前記入力装置の運動による運動加速度と角速度との予め定義された関係に基づいて、前記角速度データにより示される角速度に対して当該関係を満たす運動加速度へと前記運動加速度ベクトルを近づける方向へ前記重力ベクトルを補正する第1補正ステップと、 前記第1補正ステップにおいて補正された重力ベクトルに対応する前記入力装置の姿勢を算出する第1姿勢算出ステップとを備え、 前記所定の運動は、所定位置を中心とした回転運動であり、 前記第1補正ステップは、 前記回転運動を行う場合において前記入力装置の運動加速度の方向と直交する直交ベクトルを前記角速度データに基づいて算出する直交ベクトル算出ステップと、 前記入力装置の運動加速度と角速度との関係として、前記運動加速度ベクトルが前記直交ベクトルに直交する関係を用いて、前記重力ベクトルを補正するベクトル補正ステップとを含む、姿勢算出方法。
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