JP2005128877A - Complex sense of reality providing system and method, information processing device and method, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現実世界の映像とコンピュータグラフィックス画像とを合成して表示する複合現実感提示システム及び方法、情報処理装置及び方法、並びにコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a mixed reality presentation system and method, an information processing apparatus and method, and a computer program that synthesize and display a real-world video and a computer graphics image.
従来より、現実世界の映像と、三次元モデリングされたCG(コンピュータグラフィックス)画像とを重畳して表示し、あたかも現実の世界にCGで描かれた物体(仮想物体)が存在しているかのように見せることができる複合現実感技術が知れている。これは、現実世界の映像を撮影するための現実映像撮影手段(例えばビデオカメラ)と、現実世界の映像を撮影している位置から見たようにCG画像を作り出すCG画像生成手段と、両者を合成して表示することのできる映像表示手段(例えばHMD(ヘッドマウントディスプレイ)やモニタ)からなる装置である。 Conventionally, a real-world image and a three-dimensional modeled CG (computer graphics) image are superimposed and displayed, and it is as if an object (virtual object) drawn in CG exists in the real world. Mixed reality technology that can make it look like this is known. This includes a real image photographing means (for example, a video camera) for photographing a real world image, a CG image generating means for creating a CG image as seen from the position where the real world image is photographed, and both. This is an apparatus comprising video display means (for example, an HMD (Head Mount Display) or a monitor) that can be displayed in a synthesized manner.
ここで、現実映像撮影手段の視線の位置が変わった場合であっても、現実世界の映像とCG画像との位置関係が正しくなるようになっており、現実映像撮影手段(ビデオカメラ)の視線位置、視線方向を検出するための視線位置姿勢検出手段(例えば位置姿勢センサ)を備えている。 Here, even if the position of the line of sight of the real image photographing means changes, the positional relationship between the real world image and the CG image is correct, and the line of sight of the real image photographing means (video camera) is correct. A line-of-sight position / orientation detection unit (for example, a position / orientation sensor) for detecting the position and the line-of-sight direction is provided.
CG画像生成手段は、三次元モデリングされたCGを、現実空間と同じスケールの仮想空間に置き、視線位置姿勢検出手段によって検出された視線位置、視線方向から観察されたものとしてCGをレンダリングする。このようにして生成されたCG画像と現実世界の映像とを重畳すると、結果として、現実映像撮影手段がどの視線位置、視線方向から観察した場合でも、現実空間の中に正しくCGで生成されたオブジェクトが置かれているような映像を表示することができる。 The CG image generating unit places the CG modeled three-dimensionally in a virtual space having the same scale as the real space, and renders the CG as observed from the line-of-sight position and the line-of-sight direction detected by the line-of-sight position and orientation detection unit. When the CG image generated in this way and the real-world video are superimposed, as a result, even if the real video shooting means observes from any gaze position and gaze direction, it is correctly generated in the real space by CG. An image can be displayed as if an object is placed.
現実世界の映像を撮影する現実映像撮影手段は、例えばビデオカメラが用いられ、ビデオカメラの視線方向にある映像を撮影し、メモリ中にキャプチャする手段である。 For example, a video camera is used as the real video shooting means for shooting the real world video, and the video in the line-of-sight direction of the video camera is shot and captured in the memory.
現実世界の映像とCG画像とを合成して表示する映像表示装置としては、例えばHMD(ヘッドマウントディスプレイ)が用いられる。通常のモニタでなくHMDを用い、さらに上記ビデオカメラをHMDの視線方向に装着することで、観察者が向いている方向の映像をHMDに映し出すことができ、かつ、その方向を向いたときのCGの描画も行えるため、観察者の没入感を高めることができる。 For example, an HMD (Head Mount Display) is used as a video display device that synthesizes and displays a real-world video and a CG image. By using an HMD instead of a normal monitor and mounting the video camera in the direction of the line of sight of the HMD, it is possible to project an image in the direction that the observer is facing on the HMD and Since drawing of CG can also be performed, an observer's immersion feeling can be improved.
位置姿勢検出手段としては磁気方式による位置姿勢センサ等が用いられ、これを上記ビデオカメラ(又はビデオカメラが取り付けられているHMD)に取り付けることによって、ビデオカメラの視線の位置姿勢の値を検出する。磁気方式の位置姿勢センサとは、磁気発生装置(発信機)と磁気センサ(受信機)との間の相対位置・姿勢を検出するものであり、例えば米国ポヒマス(Polhemus)社の製品FASTRAK等が挙げられる。これは特定の領域内で、センサの3次元位置(X,Y,Z)と姿勢(Roll,Pitch,Yaw)をリアルタイムに検出する装置である。 As the position / orientation detection means, a magnetic position / orientation sensor or the like is used. By attaching this to the video camera (or HMD to which the video camera is attached), the position / orientation value of the line of sight of the video camera is detected. . A magnetic position / orientation sensor detects a relative position / orientation between a magnetism generator (transmitter) and a magnetic sensor (receiver). For example, a product FASTRAK of Polhemus, USA Can be mentioned. This is a device that detects the three-dimensional position (X, Y, Z) and posture (Roll, Pitch, Yaw) of a sensor in real time in a specific region.
上記の構成により、観察者はHMDを通じて、現実世界の映像とCG画像とが重畳された世界を観察することができるようになる。観察者が周囲を見回すと、HMDに備え付けられた現実映像撮影装置(ビデオカメラ)が現実世界の映像を撮影し、HMDに備え付けられた視線位置姿勢検出手段(位置姿勢センサ)がビデオカメラの位置視線方向を検出し、これに応じてCG映像生成手段がその視線位置・姿勢から見たCG画像を生成し、これを現実世界の映像に重畳して表示する。 With the above configuration, the observer can observe the world where the real-world video and the CG image are superimposed through the HMD. When the observer looks around, the real image shooting device (video camera) provided in the HMD takes a picture of the real world, and the line-of-sight position and orientation detection means (position and orientation sensor) provided in the HMD is the position of the video camera. The line-of-sight direction is detected, and the CG video generation means generates a CG image viewed from the line-of-sight position / orientation in response to this, and superimposes it on the real-world video for display.
しかしながら、観察者が操作しようとしている現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のCGオブジェクトが存在する状況である場合に、単純に現実世界の映像の上に仮想空間上のCGオブジェクトを重畳してしまうと、観察者が操作しようとする現実空間上のオブジェクトは仮想空間上のCGオブジェクトに隠れて見えなくなってしまう。 However, when the CG object in the virtual space exists in front of the object in the real space that the observer wants to operate, the CG object in the virtual space is simply superimposed on the real-world video. As a result, the object in the real space that the observer wants to operate is hidden behind the CG object in the virtual space and cannot be seen.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のCGオブジェクトが存在して当該現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、その現実空間上のオブジェクトが見えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and when a CG object in a virtual space exists in front of an object in the real space and hides the object in the real space, the real space The purpose is to make the object visible.
本発明の複合現実感提示システムは、現実世界の映像とコンピュータグラフィックス画像とを合成して映像表示手段に表示する複合現実感提示システムであって、複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する手段を備える点に特徴を有する。
本発明の複合現実感提示方法は、現実世界の映像とコンピュータグラフィックス画像とを合成して映像表示手段に表示する複合現実感提示方法であって、複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する手順を有する点に特徴を有する。
本発明のコンピュータプログラムは、現実世界の映像とコンピュータグラフィックス画像とを合成して映像表示手段に表示する処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する処理をコンピュータ実行させる点に特徴を有する。
本発明の複合現実感提示システムは、現実世界の映像を撮影する撮影手段を備えたヘッドマウントディスプレイと、コンピュータグラフィックス画像を生成するとともに、そのコンピュータグラフィックス画像を上記撮影手段により撮影された現実世界の映像と合成して、上記ヘッドマウントディスプレイに提供する情報処理装置とを備え、上記情報処理装置は、上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化手段を備える点に特徴を有する。この場合に、上記ヘッドマウントディスプレイは、当該ヘッドマウントディスプレイを被った観察者の視線位置及び方向を検出するための位置姿勢センサを備え、上記透明化手段は、上記位置姿勢センサからの検出結果に基づいて上記コンピュータグラフィックス画像を透明化するようにしてもよい。
本発明の情報処理装置は、コンピュータグラフィックス画像を生成するとともに、そのコンピュータグラフィックス画像をヘッドマウントディスプレイが有する撮影手段により撮影された現実世界の映像と合成して、上記ヘッドマウントディスプレイに提供する情報処理装置であって、上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化手段を備える点に特徴を有する。
本発明の情報処理方法は、コンピュータグラフィックス画像を生成するとともに、そのコンピュータグラフィックス画像をヘッドマウントディスプレイが有する撮影手段により撮影された現実世界の映像と合成して、上記ヘッドマウントディスプレイに提供する情報処理手段による情報処理方法であって、上記情報処理装置が上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する手順を有する点に特徴を有する。
本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータグラフィックス画像を生成するとともに、そのコンピュータグラフィックス画像をヘッドマウントディスプレイが有する撮影手段により撮影された現実世界の映像と合成して、上記ヘッドマウントディスプレイに提供する処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化処理をコンピュータに実行させる点に特徴を有する。
The mixed reality presentation system of the present invention is a mixed reality presentation system that synthesizes a real-world video and a computer graphics image and displays them on video display means. In the mixed reality space, an object in the real space is displayed. It is characterized in that it comprises means for making transparent the computer graphic object in the virtual space when the computer graphic object in the virtual space previously exists and the object in the real space is hidden. .
The mixed reality presentation method of the present invention is a mixed reality presentation method that combines a real-world video and a computer graphics image and displays them on a video display means. In the mixed reality space, an object in the real space is displayed. It has a feature in that it has a procedure for making a computer graphics object in the virtual space transparent when an object by computer graphics in the virtual space exists and hides the object in the real space. .
A computer program according to the present invention is a computer program that causes a computer to execute a process of synthesizing a real-world video and a computer graphics image and displaying them on video display means. When an object by computer graphics in the virtual space exists in advance and the object in the real space is hidden, the process of making the object by the computer graphics in the virtual space transparent is executed by a computer Have
The mixed reality presentation system of the present invention generates a head mounted display having a photographing means for photographing a real-world image, a computer graphics image, and the reality obtained by photographing the computer graphics image by the photographing means. And an information processing device provided to the head-mounted display in combination with a video image of the world, wherein the information processing device includes a transparent means for transparentizing at least a part of the computer graphics image. Have. In this case, the head-mounted display includes a position / orientation sensor for detecting the line-of-sight position and direction of the observer wearing the head-mounted display, and the transparency means detects the detection result from the position / orientation sensor. Based on this, the computer graphics image may be made transparent.
The information processing apparatus according to the present invention generates a computer graphics image, synthesizes the computer graphics image with a real-world image captured by an imaging unit included in the head mounted display, and provides the synthesized image to the head mounted display. An information processing apparatus is characterized in that the information processing apparatus includes a transparentizing unit that transparentizes at least a part of the computer graphics image.
The information processing method according to the present invention generates a computer graphics image and combines the computer graphics image with a real-world image captured by an imaging unit included in the head mounted display, and provides the synthesized image to the head mounted display. An information processing method by information processing means, characterized in that the information processing apparatus has a procedure for making at least a part of the computer graphics image transparent.
The computer program of the present invention generates a computer graphics image, and synthesizes the computer graphics image with a real-world image captured by the imaging means included in the head mounted display, and provides it to the head mounted display. Is a computer program for causing a computer to execute transparency processing for making at least a part of the computer graphics image transparent.
本発明によれば、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して当該現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化することができるので、観察者は仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトの輪郭を確認しつつ、その先に存在する現実空間上のオブジェクトを見ることができる。 According to the present invention, when a computer graphics object in the virtual space exists in front of an object in the real space and the object in the real space is hidden, the computer graphics object in the virtual space is displayed. Since it can be made transparent, the observer can see the object in the real space existing ahead while confirming the outline of the object by computer graphics in the virtual space.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1に本実施形態の複合現実感システムの概略構成を示す。同図に示すように、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)1とPC(パーソナルコンピュータ)2とがケーブル等を介してデータ通信可能に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the mixed reality system of the present embodiment. As shown in the figure, an HMD (head mounted display) 1 and a PC (personal computer) 2 are connected via a cable or the like so as to be able to perform data communication.
HMD1は、HMD1を被った観察者21の視線位置及び方向を検出するための位置姿勢センサ12、現実世界の映像を撮影するビデオカメラ13、映像表示部14により構成されている。
The HMD 1 includes a position /
また、PC2は、位置姿勢算出部15、キャプチャ部16、画像合成部17、CG作成部18、CG透明化部19により構成されている。なお、本実施形態におけるPC2が本発明でいう情報処理装置に相当するものである。
The PC 2 includes a position /
HMD1は観察者21が複合現実感を感じるためのデバイスであり、PC2は複合現実空間を作り出す装置である。
The HMD 1 is a device for the
HMD1の位置姿勢センサ12は、観察者21の位置姿勢データをPC2の位置姿勢算出部15に送出する。位置姿勢算出部15は、HMD1から受信した位置姿勢データから複合現実空間上の位置姿勢を算出し、その算出値をCG作成部18に送出する。
The position and
また、CG透明化部19は、透明化するCGオブジェクトの指示をCG作成部18に送出する。
Further, the
CG作成部18は、位置姿勢算出部15により算出された位置姿勢に基づいて、観察者21の視点からの仮想空間上のCGオブジェクトを作成する。そのCGオブジェクトの作成の際に、CG透明化部19により指示されたCGオブジェクトは透明化する。このようにしてCG作成部18で作成された仮想空間のCGは画像合成部17に送出される。
The
HMD1のビデオカメラ13は、観察者21の視点から見た現実世界の映像を撮影する。ビデオカメラ13により撮影された映像は、PC2のキャプチャ部16に送出される。キャプチャ部16は、現実空間の映像をキャプチャして画像合成部17に送出する。
The
画像合成部17では、現実世界の映像に仮想空間のCGを重畳して、HMD1の映像表示部14に送出する。映像表示部14では、複合現実空間の映像、即ち現実世界の映像とCG画像とが合成された映像を表示し、観察者21はその映像を見ることができる。
The
以下、図2〜6を参照して、具体的な利用方法について説明する。図2、3に示すように、HMD1を被った観察者21が、現実空間上にある机6の上に載っているボタン3を操作しようとしている。しかし、複合現実空間上では、観察者21とボタン3の間に仮想空間上のCGオブジェクト4が存在しているとする。仮想空間上のCGオブジェクト4は不透明なオブジェクトであり、観察者21は仮想空間上のCGオブジェクト4に邪魔されて、現実空間上のボタン3を見ることができない。
Hereinafter, a specific usage method will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4には、図3の状態で観察者21が見る映像を示す。仮想空間上のCGオブジェクト4を不透明のまま現実世界の映像に重畳すると、図4に示すように現実空間上のボタン3が仮想空間上のCGオブジェクト4に隠れて見えない。
FIG. 4 shows an image viewed by the
そこで、図5に示すように、CG透明化部19にて仮想空間上のCGオブジェクト4を透明化する。図5は、図3の状態から仮想空間上のCGオブジェクト4を透明化しただけで他のものは同じ状況である。これにより、観察者21が見る映像は、図6に示すように、透明化された仮想空間上のCGオブジェクト5の先に現実空間上のボタン3が見えるようになる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the
(その他の実施形態)
上述した実施形態の機能は、コンピュータがコンピュータプログラムを実行することによっても実現される。また、コンピュータプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のコンピュータプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
(Other embodiments)
The functions of the above-described embodiments can also be realized by a computer executing a computer program. Further, means for supplying a computer program to a computer, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM in which such a program is recorded, or a transmission medium such as the Internet for transmitting such a program is also applied as an embodiment of the present invention. be able to. Further, a computer program product such as a computer-readable recording medium in which the above program is recorded can be applied as an embodiment of the present invention. The above computer program, recording medium, transmission medium, and computer program product are included in the scope of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
1 HMD
2 PC
3 現実空間上のボタン
4 仮想空間上のCGオブジェクト
5 透明化された仮想空間上のCGオブジェクト
6 机
12 位置姿勢センサ
13 ビデオカメラ
14 映像表示部
15 位置姿勢算出部
16 キャプチャ部
17 画像合成部
18 CG作成部
19 CG透明化部
21 観察者
1 HMD
2 PC
3 Button in
Claims (8)
複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する手段を備えることを特徴とする複合現実感提示システム。 A mixed reality presentation system that synthesizes a real-world video and a computer graphics image and displays them on a video display means,
In the mixed reality space, when an object by computer graphics in the virtual space exists in front of an object in the real space and hides the object in the real space, the object by the computer graphics in the virtual space is A mixed reality presentation system comprising means for making transparent.
複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する手順を有することを特徴とする複合現実感提示方法。 A mixed reality presentation method for combining a real-world image and a computer graphics image and displaying the image on a video display means,
In the mixed reality space, when an object by computer graphics in the virtual space exists in front of an object in the real space and hides the object in the real space, the object by the computer graphics in the virtual space is A mixed reality presentation method characterized by having a procedure for transparency.
複合現実空間において、現実空間上のオブジェクトの前に仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトが存在して前記現実空間上のオブジェクトを隠している場合に、上記仮想空間上のコンピュータグラフィックスによるオブジェクトを透明化する処理をコンピュータ実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to execute a process of synthesizing a real-world image and a computer graphics image and displaying the image on a video display means
In the mixed reality space, when an object by computer graphics in the virtual space exists in front of an object in the real space and hides the object in the real space, the object by the computer graphics in the virtual space is A computer program for causing a computer to execute a transparent processing.
コンピュータグラフィックス画像を生成するとともに、そのコンピュータグラフィックス画像を上記撮影手段により撮影された現実世界の映像と合成して、上記ヘッドマウントディスプレイに提供する情報処理装置とを備え、
上記情報処理装置は、上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化手段を備えることを特徴とする複合現実感提示システム。 A head-mounted display with a photographing means for photographing real-world images;
An information processing device that generates a computer graphics image and combines the computer graphics image with a real-world image captured by the imaging unit and provides the synthesized image to the head mounted display;
The mixed information presenting system, wherein the information processing apparatus includes a transparent means for transparentizing at least a part of the computer graphics image.
上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化手段を備えることを特徴とする情報処理装置。 An information processing apparatus that generates a computer graphics image and combines the computer graphics image with a real-world image captured by an imaging unit included in the head-mounted display to provide the head-mounted display.
An information processing apparatus comprising transparency means for making at least a part of the computer graphics image transparent.
上記情報処理手段が上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する手順を有することを特徴とする情報処理方法。 An information processing method by an information processing unit that generates a computer graphics image and combines the computer graphics image with a real-world image captured by an imaging unit included in the head mounted display and provides the image to the head mounted display. There,
An information processing method, wherein the information processing means includes a procedure for making at least a part of the computer graphics image transparent.
上記コンピュータグラフィックス画像の少なくとも一部を透明化する透明化処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program that generates a computer graphics image, and synthesizes the computer graphics image with an image of the real world photographed by photographing means included in the head mounted display, and causes the computer to execute processing to be provided to the head mounted display. Because
A computer program for causing a computer to execute a transparency process for making at least a part of the computer graphics image transparent.
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