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CG提示装置及びそのプログラム、並びに、CG表示システム

国内特許コード P110005957
整理番号 QP040044
掲載日 2011年11月28日
出願番号 特願2004-312029
公開番号 特開2006-127004
登録番号 特許第4493082号
出願日 平成16年10月27日(2004.10.27)
公開日 平成18年5月18日(2006.5.18)
登録日 平成22年4月16日(2010.4.16)
発明者
  • 源田 悦夫
  • 松隈 浩之
  • 石井 達郎
  • 深谷 崇史
  • 津田 貴生
  • 小宮山 摂
出願人
  • 学校法人九州大学
  • 日本放送協会
発明の名称 CG提示装置及びそのプログラム、並びに、CG表示システム
発明の概要

【課題】 三次元情報の形状となるコンピュータグラフィックスに対して、鑑賞者が見たい任意の方向から見た画像を表示装置に提示することが可能なCG提示装置を提供する。
【解決手段】 CG提示装置10は、鑑賞者の視点位置を測定する鑑賞者視点位置測定手段12と、鑑賞対象物の形状を模したレプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段13aと、レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段13bと、測定されたレプリカの位置及び向きと、予め定められたレプリカの大きさとに基づいて、表示装置30に提示する鑑賞対象物のCGの領域を算出するCG領域算出手段14aと、CG領域算出手段14aで算出されたCGの領域に基づいて、CGデータ記憶手段11に記憶されているCGデータから、CG画像を生成し表示装置30に出力するCG画像生成手段14bとを備えていることを特徴とする。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要


従来、コンピュータが処理するデジタルイメージ、テキストデータ等の情報を、博物館、図書館等で一般の鑑賞者に視覚化して提示(展示)する場合、鑑賞者は、マウス、キーボード、ジョイスティック、タッチパネル等のコンピュータ用デバイスを操作して、その視覚化された情報を鑑賞する方法が一般的である。



また、近年では、バーチャルリアリティ技術を利用して、鑑賞者がセンサ、ヘッドマウントディスプレイ等を装着することで、コンピュータの中に仮想的な世界を構築し、鑑賞者がその仮想現実の世界で、コンピュータと対話(インタラクション)が可能となる装置(仮想現実システム)によって、視覚化された情報を鑑賞するという方法もある。



しかし、コンピュータ用デバイスを操作して情報を鑑賞するためには、鑑賞者は、そのコンピュータ用デバイスの操作方法を予め知識として知っておく必要がある。また、その操作方法を知らない鑑賞者は、情報を鑑賞することができない。
また、バーチャルリアリティ技術を利用した情報の鑑賞では、鑑賞者がセンサ、ヘッドマウントディスプレイ等を装着しなければならず、正しく装着を行うための補助員が必要となったり、眼鏡をかけている鑑賞者の視野が狭くなったり等の問題がある。さらに、鑑賞者にとって、容易に、あるいは、気軽に情報の閲覧をできないという問題がある。



そこで、最近では、虫眼鏡型のインターフェース機器(バーチャルスコープ)によって、情報(画像)を提示する展示システムが提案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
このバーチャルスコープによる展示システムは、全体画像を示すパネルに対して、鑑賞者がバーチャルスコープをかざして動かすことで、そのバーチャルスコープの位置に対応する画像を拡大して、表示装置に提示するものである。これによって、鑑賞者の直感的、かつ、容易な操作によって、画像を拡大して提示することができる。

【特許文献1】特開2002-152620号公報(段落0022~0061、図1~3)

【非特許文献1】深谷、三ッ峰、井上、“バーチャルスコープ”、第7回画像センシングシンポジウム講演論文集、pp.211-214、2001

産業上の利用分野


本発明は、コンピュータグラフィックス(以下CGと略す)データとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカ(模型、人形)の動きに合わせて、前記鑑賞対象物のCG画像を表示装置に提示するCG提示装置及びそのプログラム、並びに、CG表示システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
CGデータとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカの、鑑賞者に対する位置及び向きに連動して、前記鑑賞対象物のCGの位置、大きさ及び向きを変えて、表示装置に提示するCG提示装置であって、
前記鑑賞対象物のCGデータを記憶するCGデータ記憶手段と、
予め定められた基準位置に対する前記鑑賞者の視点位置を測定する鑑賞者視点位置測定手段と、
前記基準位置に対する前記レプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段と、
前記表示装置の表示面に対する前記レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段と、
測定された前記レプリカの位置及び向きと、予め定められた前記レプリカの大きさとに基づいて、前記鑑賞者の視点位置を、前記表示装置の表示領域の中心を向かせた仮想カメラ位置とし、前記表示領域を含む当該仮想カメラの撮影画角の四隅と、前記仮想カメラ位置とからなる四角錐に含まれるレプリカの領域に対応する前記鑑賞対象物の領域を、CGを生成するための領域として算出するCG領域算出手段と、
このCG領域算出手段で算出された領域に基づいて、前記CGデータ記憶手段に記憶されているCGデータから、CG画像を生成し前記表示装置に出力するCG画像生成手段と、
を備えていることを特徴とするCG提示装置。

【請求項2】
前記鑑賞者視点位置測定手段は、
予め定められた位置に固定した第1のカメラによって撮影された、前記鑑賞者の足下を撮影した足下画像と、予め撮影された前記足下画像に対応する背景画像との差分画像に基づいて、前記基準位置に対する前記鑑賞者の立ち位置を測定する立ち位置測定手段と、
予め定められた位置に固定した第2のカメラによって撮影された、前記鑑賞者を撮影した鑑賞者画像と、予め撮影された前記鑑賞者画像に対応する背景画像との差分画像に基づいて、前記鑑賞者の頭頂部を検出する頭頂部検出手段と、
この頭頂部検出手段で検出された頭頂部から所定の範囲内において、前記鑑賞者の顔の領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段で検出された顔の領域における重心位置から、前記鑑賞者の目の位置を特定し、前記基準位置に対する前記鑑賞者の目の高さを測定する視点高測定手段と、
を備え
前記立ち位置測定手段で測定された前記鑑賞者の立ち位置と、前記視点高測定手段で測定された前記鑑賞者の目の高さとで特定される位置を、前記鑑賞者の視点位置とすることを特徴とする請求項1に記載のCG提示装置。

【請求項3】
予め定められた位置に固定した第1のカメラによって撮影された、前記鑑賞者の足下を撮影した足下画像と、予め撮影された前記足下画像に対応する背景画像との差分画像に基づいて、前記基準位置に対する前記鑑賞者の立ち位置を測定する立ち位置測定手段を備え、
前記CG画像生成手段が、前記立ち位置測定手段で測定された鑑賞者の立ち位置に基づいて、表示内容の異なるCG画像を生成することを特徴とする請求項1に記載のCG提示装置。

【請求項4】
前記CG領域算出手段は、前記鑑賞者視点位置測定手段で測定された視点位置、又は、前記レプリカ位置測定手段で測定されたレプリカの位置に、予め定めた方向のオフセットを付加して、前記鑑賞対象物の領域を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載のCG提示装置。

【請求項5】
CGデータとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカの、鑑賞者に対する位置及び向きに連動して、前記鑑賞対象物のCGの位置、大きさ及び向きを変えて、表示装置に提示するために、コンピュータを、
予め定められた基準位置に対する前記鑑賞者の視点位置を測定する鑑賞者視点位置測定手段、
前記基準位置に対する前記レプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段、
前記表示装置の表示面に対する前記レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段、
測定された前記レプリカの位置及び向きと、予め定められた前記レプリカの大きさとに基づいて、前記鑑賞者の視点位置を、前記表示装置の表示領域の中心を向かせた仮想カメラ位置とし、前記表示領域を含む当該仮想カメラの撮影画角の四隅と、前記仮想カメラ位置とからなる四角錐に含まれるレプリカの領域に対応する前記鑑賞対象物の領域を、CGを生成するための領域として算出するCG領域算出手段、
このCG領域算出手段で算出された領域に基づいて、CGデータ記憶手段に記憶されているCGデータから、CG画像を生成し前記表示装置に出力するCG画像生成手段、
として機能させることを特徴とするCG提示プログラム。

【請求項6】
CGデータとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカの、鑑賞者に対する位置及び向きに連動して、前記鑑賞対象物のCGの位置、大きさ及び向きを変えて、表示装置に提示するために、コンピュータを、
予め定められた位置に固定した第1のカメラによって撮影された、前記鑑賞者の足下を撮影した足下画像と、予め撮影された前記足下画像に対応する背景画像との差分画像に基づいて、前記基準位置に対する前記鑑賞者の立ち位置を測定する立ち位置測定手段、
予め定められた位置に固定した第2のカメラによって撮影された、前記鑑賞者を撮影した鑑賞者画像と、予め撮影された前記鑑賞者画像に対応する背景画像との差分画像に基づいて、前記鑑賞者の頭頂部を検出する頭頂部検出手段、
この頭頂部検出手段で検出された頭頂部から所定の範囲内において、前記鑑賞者の顔の領域を検出する顔検出手段、
この顔検出手段で検出された顔の領域における重心位置から、前記鑑賞者の目の位置を特定し、前記基準位置に対する前記鑑賞者の目の高さを測定する視点高測定手段、
前記基準位置に対する前記レプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段、
前記表示装置の表示面に対する前記レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段、
測定された前記レプリカの位置及び向きと、予め定められた前記レプリカの大きさとに基づいて、前記前記鑑賞者の立ち位置及び目の高さで特定される前記鑑賞者の視点位置を、前記表示装置の表示領域の中心を向かせた仮想カメラ位置とし、前記表示領域を含む当該仮想カメラの撮影画角の四隅と、前記仮想カメラ位置とからなる四角錐に含まれるレプリカの領域に対応する前記鑑賞対象物の領域を、CGを生成するための領域として算出するCG領域算出手段、
このCG領域算出手段で算出された領域に基づいて、CGデータ記憶手段に記憶されているCGデータから、CG画像を生成し前記表示装置に出力するCG画像生成手段、
として機能させることを特徴とするCG提示プログラム。

【請求項7】
CGデータとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカの、鑑賞者に対する位置及び向きに連動して、前記鑑賞対象物のCGの位置、大きさ及び向きを変えて、表示装置に提示するために、コンピュータを、
予め定められた基準位置に対する前記鑑賞者の立ち位置及び視点位置を測定する鑑賞者視点位置測定手段、
前記基準位置に対する前記レプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段、
前記表示装置の表示面に対する前記レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段、
測定された前記レプリカの位置及び向きと、予め定められた前記レプリカの大きさとに基づいて、前記鑑賞者の視点位置を、前記表示装置の表示領域の中心を向かせた仮想カメラ位置とし、前記表示領域を含む当該仮想カメラの撮影画角の四隅と、前記仮想カメラ位置とからなる四角錐に含まれるレプリカの領域に対応する前記鑑賞対象物の領域を、CGを生成するための領域として算出するCG領域算出手段、
このCG領域算出手段で算出された領域に基づいて、CGデータ記憶手段に記憶されているCGデータから、CG画像を生成し前記表示装置に出力するCG画像生成手段、
として機能させ、
前記CG画像生成手段が、前記鑑賞者の立ち位置に基づいて、表示内容の異なるCG画像を生成することを特徴とするCG提示プログラム。

【請求項8】
CGデータとして作成された鑑賞対象物の形状を模したレプリカの、鑑賞者に対する位置及び向きに連動して、前記鑑賞対象物のCGの位置、大きさ及び向きを変えて、CG画像を表示装置に提示するために、CG提示装置と、前記レプリカと、前記レプリカの周囲に配置された複数の超音波発信器と、前記鑑賞者を撮影するカメラと、前記表示装置とを備えたCG表示システムであって、
前記レプリカは、
前記超音波発信器から発信される複数の超音波を受信し、その位相差を前記CG提示装置に出力する超音波受信手段と、
当該レプリカの向きを検出し、姿勢情報として前記CG提示装置に出力するジャイロセンサとを備え、
前記CG提示装置は、
前記鑑賞対象物のCGデータを記憶するCGデータ記憶手段と、
前記カメラによって撮影された画像に基づいて、予め定められた基準位置に対する前記鑑賞者の視点位置を測定する鑑賞者視点位置測定手段と、
前記超音波受信器から出力される複数の超音波の位相に基づいて、前記基準位置に対する前記レプリカの位置を測定するレプリカ位置測定手段と、
前記ジャイロセンサから出力される姿勢情報に基づいて、前記表示装置の表示面に対する前記レプリカの向きを測定するレプリカ姿勢測定手段と、
測定された前記レプリカの位置及び向きと、予め定められた前記レプリカの大きさとに基づいて、前記鑑賞者の視点位置を、前記表示装置の表示領域の中心を向かせた仮想カメラ位置とし、前記表示領域を含む当該仮想カメラの撮影画角の四隅と、前記仮想カメラ位置とからなる四角錐に含まれるレプリカの領域に対応する前記鑑賞対象物の領域を、CGを生成するための領域として算出するCG領域算出手段と、
このCG領域算出手段で算出された領域に基づいて、前記CGデータ記憶手段に記憶されているCGデータから、前記CG画像を生成するCG画像生成手段と、
備えていることを特徴とするCG表示システム。
産業区分
  • 計算機応用
  • 入出力装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004312029thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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