JP2011197736A - Vision field support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体に取り付けられた複数の撮像装置が撮像した画像から生成した、全周囲画像を、使用者の視線情報に基づき表示する頭部装着型の視界支援装置に関するものである。 The present invention relates to a head-mounted type visual field support device that displays an all-around image generated from images captured by a plurality of imaging devices attached to a moving body based on user's line-of-sight information.
頭部装着型の画像表示装置(ヘッド・マウント・ディスプレイ)としては、災害時の救助活動に使用されるものや、移動体の操縦者などが使用するものなどが知られている。(例えば、特許文献1、2、3、4参照)
Known head-mounted image display devices (head-mounted displays) are those used for rescue operations during disasters, and those used by mobile operators. (For example, see
従来の頭部装着型の表示装置は、使用者が向いている方向の画像を取得し表示することが前提であり、またその視界も狭い範囲内に限られている。このため、使用者が視界範囲外(死角)の周囲画像を見る場合は、その方向へ頭を向ける必要があり、頭部装着型の画像表示装置を装着したまま頭部を動かす動作により、頚部に負担がかかるという問題があった。 A conventional head-mounted display device is premised on acquiring and displaying an image in a direction in which the user is facing, and the field of view is limited to a narrow range. For this reason, when the user sees a surrounding image outside the field of view (dead angle), it is necessary to turn the head in that direction, and the head is moved while the head-mounted image display device is worn. There was a problem that it took a burden.
また、使用者が直に視界の範囲内にあるものを見ている実体(外界の景色)と、各種情報とを同時に表示するには、透過型の表示装置に画像を重ね合わせる。このため、外界の景色が見えにくくなるという問題があった。 Further, in order to simultaneously display an entity (an outside scene) in which the user is directly looking within the field of view and various kinds of information, the image is superimposed on a transmissive display device. For this reason, there was a problem that it was difficult to see the scenery of the outside world.
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、頭部装着型の表示装置を装着して視界範囲外の周囲画像を見る際に、装着者の負担を軽減する視界支援装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and provides a visual field support device that reduces the burden on the wearer when viewing a surrounding image outside the visual field range by wearing a head-mounted display device. The purpose is to obtain.
本発明による視界支援装置は、移動体の周囲の画像を撮影する複数の撮像装置と、上記複数の撮像装置が撮像した画像から全周囲画像を合成する統合画像生成装置と、使用者の頭部へ装着でき使用者から見た視界の中心部に情景を見ることができる透過領域と、上記統合画像生成装置が生成した全周囲画像を表示するための透過領域の周りを囲む非透過領域とを有する表示装置と、上記使用者の頭部の動きを検出する頭部動作検出装置と、を備え、上記表示装置は、上記頭部動作検出装置により検出される上記使用者の頭部の動き情報に基いて、上記非透過領域に表示される全周囲画像をスクロールさせる処理を行うものである。 The visual field support device according to the present invention includes a plurality of imaging devices that capture images around a moving body, an integrated image generation device that synthesizes all-around images from images captured by the plurality of imaging devices, and a user's head A transparent area where the scene can be seen at the center of the field of view seen from the user, and a non-transparent area surrounding the transparent area for displaying the all-around image generated by the integrated image generating device And a head movement detection device that detects movement of the user's head, wherein the display device detects movement information of the user's head detected by the head movement detection device. Based on the above, a process of scrolling the entire surrounding image displayed in the non-transparent area is performed.
本発明によれば、使用者は視界の範囲内にあるものが直に見える実体と、統合画像生成した全周囲画像のうち使用者の視界範囲外となる画像とを、頭部に装着した表示装置により同時に見ることができるため、頭部を動かすことなく視界範囲外を見ることができ、使用者の身体、特に頸部にかかる負担を軽減することができる。 According to the present invention, a display in which a user wears on the head an entity in which what is within the field of view is directly visible, and an image that is outside the user's field of view of the entire surrounding image generated by the integrated image generation. Since it can be seen simultaneously by the device, it can be seen outside the field of view without moving the head, and the burden on the user's body, particularly the neck, can be reduced.
実施の形態1.
以下に本発明における一実施の形態を説明する。
図1は本発明に係る実施の形態1による視界支援装置の構成を示すブロック図である。図2は本視界支援装置の表示装置11による視界の概念を示す図である。図3は本視界支援装置における表示装置11の使用者20から見た視界の概念を示す図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a field-of-view support apparatus according to
図1において、視界支援装置は、複数の撮像装置1,2,3と、統合画像生成装置10と、表示装置11と、頭部動作検出装置12を備えている。複数の撮像装置1,2,3、統合画像生成装置10、表示装置11、および頭部動作検出装置12は、頭部装着具21に設けられており、頭部装着型の画像表示装置(ヘッド・マウント・ディスプレイ)を構成している。頭部装着具21は、ヘルメットや、ヘッドバンド、帽子などによって構成され、使用者20の頭部に装着される。
In FIG. 1, the visual field support device includes a plurality of
撮像装置1〜3は、それぞれ移動体の周囲の画像を撮影する。撮像装置1〜3の視線軸の方向は、例えば頭囲360度周りに120度間隔で、前右側方、前左側方、および後方をそれぞれ向くように設置されている。撮像装置1〜3は、例えば使用者20が搭乗する移動体の外部において、頭部装着具21の前右側方、前左側方、および後方に取り付けられ、頭囲360度周りに120度間隔で設置される。また、頭部装着具21に直接、撮像装置1〜3が設置され、頭部装着具21の前右側方、前左側方、および後方に取り付けられ、頭囲360度周りに120度間隔で設けられても良い。なお、隣接する撮像装置1〜3間の視線軸の角度差は、120度以外の角度でも良く、その設置角度も他の角度間隔であっても良い。
The
統合画像生成装置10は、頭部装着具21に実装されて、複数の撮像装置1〜3が撮像した画像から、全周囲画像を合成する。当該全周画像は、各撮影装置の視線軸を中心とした所定の視野角内の画像を、使用者20の全周囲(周囲球面の全周範囲)に貼り付けることによって構成され、隣接する撮像装置1〜3間で画像に部分的な重なりを有していても良い。表示装置11は、頭部装着具21の前方に取り付けられ、使用者20の視線に対向する位置に装着される。頭部動作検出装置12は、頭部装着具21に実装され、使用者20の頭部の動きを検出する。頭部動作検出装置12は、例えばジャイロや加速度検出器が設けられており、頭部の角速度や基準軸(視線軸)の方向を検出することで使用者20の頭部の動きを検出する。なお、統合画像生成装置10は、必ずしも頭部装着具21に実装されている必要はない。
The integrated
図1は撮像装置が3つの場合の例を示しているが、これは撮像装置の数を限定するものではなく、2つ以上あれば良い。また、図2において、表示装置11は、使用者20から見た視界の中心部(眼前)に設けられた透過(シースルー)領域30と、透過領域30の周りを囲む非透過領域31が形成されている。透過領域30は、例えば可視光透過性の樹脂部材で設けられたサンバイザによって構成される。非透過領域31は、EL素子画像表示デバイスや液晶画像表示デバイスなどの表示画面によって構成される。表示装置11は、頭部動作検出装置12により検出される使用者の頭部の動き情報に基いて、非透過領域31に表示される全周囲画像をスクロールさせるスクロール処理部が設けられている。
FIG. 1 shows an example in which there are three imaging devices. However, this does not limit the number of imaging devices, and two or more imaging devices are sufficient. In FIG. 2, the display device 11 includes a transmissive (see-through)
本視界支援装置は、以上のように構成されて次のように動作する。
本視界支援装置は、図1に示すように、移動体に取り付けられた複数の撮像装置1〜3が撮像した画像から、統合画像生成装置10により全周囲画像が生成される。頭部動作検出装置12により検出された使用者20の頭部の動き情報を基に、統合画像生成装置10の生成した全周囲画像のうち使用者20の視線方向の画像をスクロールし、スクロールした画像を頭部に装着した表示装置11を通じて使用者20へ供給する。
The visual field support device is configured as described above and operates as follows.
As shown in FIG. 1, in this visual field support device, an all-around image is generated by an integrated
本視界支援装置における表示装置11の視界は、図2に示すようになされている。視界の中心部には、使用者20が視界の範囲内にあるものを直に見るための透過領域30が配置される。また、透過領域30の周囲には、統合画像生成装置10が生成した全周囲画像のうち、使用者20の視界の範囲外(死角)となる画像を表示するための透過領域30の周りを囲む非透過領域31が配置される。非透過領域31の範囲は概ね人の視界の範囲と一致するものとする。
The visual field of the display device 11 in this visual field support device is as shown in FIG. In the central part of the field of view, a
図3(a)は表示装置11と移動体の窓40を通じて移動体の周囲画像が見える様子を示している。図3(b)は表示装置11の透過領域30が移動体の窓40の端面41に接した場合の透過領域30の周囲画像の動きを示した図である。
FIG. 3A shows a state in which an image around the moving body can be seen through the display device 11 and the
図3では、使用者20が窓40の設けられた移動体に搭乗している例が示されている。表示装置11の使用者20から見た視界は、移動体の窓40の窓の端面41によって制限され、窓の端面41から外側の領域は使用者20の目視によって直接見ることができないものとする。また、図3において、表示装置11によって生成された全周囲画像のうち、透過領域30の周囲画像50〜52が示されている。また、外界の景色53は使用者20が透過領域30越しに見えるものとする。
FIG. 3 shows an example in which the
図3に示すように、使用者20が表示装置11の透過領域30の範囲外を見るために頭部を動かすと、その動きを頭部動作検出装置12が検出し、方向、角速度などの移動情報として表示装置11へ出力する。この移動情報を基に、表示装置11は、視界の中心部に位置する透過領域30が移動体の窓の端面41に接するか、または越えたことを認識する。
As shown in FIG. 3, when the
具体的には、移動情報として、頭部が図の右方向に回転中であるかもしくは回転してから停止し、かつ視線軸の方向が窓の端面41に接するか、または越えた位置を向いていることを認識する。当該認識に応じて、表示装置11のスクロール処理部は、使用者20が透過領域30越しに見える外界の景色53を含み、かつ非透過領域31に表示される透過領域30の周囲画像50〜52を、頭部の動きに応じて移動(スクロール)させる処理を行う。
Specifically, as the movement information, the head is rotating in the right direction of the figure or stopped after rotating, and the direction of the line of sight touches the end face 41 of the window or faces a position beyond it. Recognize that In response to the recognition, the scroll processing unit of the display device 11 includes an
また、表示装置11のスクロール処理部は、頭部動作検出装置12からの使用者20の頭部の方向、角速度などの移動情報から、頭部が正方向に回転してスクロールが開始した後、逆方向に反転したことを認識すると、非透過領域31に表示される透過領域30の周囲画像50〜52のスクロールを停止する処理を行う。
In addition, the scroll processing unit of the display device 11 starts moving from the head movement detecting device 12 and moving information such as the direction of the head of the
図3(a)における周囲画像50と51は、図3(b)においては表示装置11の周囲画像を表示するための非透過領域31から外れるため、見えなくなる。逆に図3(a)における周囲画像52は、図3(b)においては非透過領域31へ入ってくるため、見えるようになる。
The surrounding
このようにして、透過領域30が窓の端面41に接するか越えてしている間、非透過領域31に表示される周囲画像を移動(スクロール)し続けることで、使用者20は統合画像生成装置10が生成した全周囲画像から視界の範囲外(死角)の画像を見ることができる。
In this way, the
以上説明したとおり、実施の形態1による視界支援装置は、移動体の周囲の画像を撮影する複数の撮像装置(1〜3)と、上記複数の撮像装置(1〜3)が撮像した画像から全周囲画像を合成する統合画像生成装置10と、使用者の頭部へ装着でき使用者から見た視界の中心部に情景を見ることができる透過領域30と、上記統合画像生成装置10が生成した全周囲画像の一部を表示するための透過領域30の周りを囲む非透過領域31とを有する表示装置11と、上記使用者20の頭部の動きを検出する頭部動作検出装置12と、を備え、上記表示装置11は、上記頭部動作検出装置12により検出される上記使用者20の頭部の動き情報に基いて、上記非透過領域31に表示される全周囲画像をスクロールさせる処理を行う。
As described above, the visual field support device according to the first embodiment is based on a plurality of imaging devices (1 to 3) that capture images around a moving body and images captured by the plurality of imaging devices (1 to 3). Generated by the integrated
このようにして、非透過領域31に表示される周囲画像をスクロールし続けることで、使用者20は統合画像生成装置10が生成した全周囲画像から、視界の範囲外(死角)の画像を見ることができる。かくして、使用者20は視界の範囲内にあるものが直に見える実体(外界の景色)と、統合画像生成した全周囲画像のうち使用者の視界範囲外(死角)となる画像とを、頭部に装着した表示装置により同時に見ることができるため、頭部を動かすことなく視界範囲外(死角)を見ることができ、使用者の身体、特に頸部にかかる負担を軽減することができる。
In this way, by continuously scrolling the surrounding image displayed in the
実施の形態2.
図4は使用者20の眼球の動きに応じて周囲画像を移動させる場合の実施の形態2による視界支援装置の画像の動きを示すものであり、図4(a)は表示装置11の透過領域30と透過領域30の周りを囲む非透過領域31を通じて、外界の景色53と透過領域30の周囲画像50,51がスクロール前に見える状態を示した図であり、図4(b)は表示装置11の透過領域30と透過領域30の周りを囲む非透過領域31を通じて、外界の景色53と透過領域30の周囲画像52がスクロールして見える状態を示した図である。本実施の形態2による視界支援装置は、使用者20の眼球の動きを検出する眼球動作検出装置13が更に設けられており、眼球動作検出装置13は表示装置11に接続されている。
FIG. 4 shows the movement of the image of the visual field support apparatus according to the second embodiment when the surrounding image is moved according to the movement of the eyeball of the
眼球動作検出装置13は、使用者20の眼球の動きを検出し、視線方向60を移動情報として表示装置11へ出力する。眼球動作検出装置13は、表示装置11の外側に設置された図示しない眼球撮像装置(カメラ)が、透過領域30を介して使用者20の眼球を撮像し、眼球撮影画像について画像処理を行うことにより、使用者20の眼球の動きの検出を行う。これによって、眼球の視線方向60が非透過領域31内に存在することを認識すると、その視線方向60の向く方向から正面(透過領域30を向く)方向に向かって、非透過領域31に表示される透過領域30の周囲画像50〜52を移動(スクロール)させる。また、眼球動作検出装置13は、スクロールが開始した後、使用者20の眼球の動きから、視線方向60がスクロール開始時点での方向から正面方向に向かう方向に反転したことを検出すると、周囲画像50〜52のスクロールを停止する。
The eyeball movement detection device 13 detects the movement of the eyeball of the
図4から容易にわかるとおり、図3で示した表示装置11は透過領域30と移動体の窓の端面41との関係を認識する必要がなくなるほか、使用者20は視線方向60を変えるだけで頭部を動かすことなく非透過領域31に表示される視界範囲外(死角)の周囲画像を移動(スクロール)することができる。このため、身体、特に頸部にかかる負担を更に軽減することができる。
As can be easily seen from FIG. 4, the display device 11 shown in FIG. 3 does not need to recognize the relationship between the
実施の形態3.
図5は非透過領域31に表示するカーソル(擬似視線)70の動きに応じて周囲画像を移動させる場合の実施の形態3の画像の動きを示すものである。図5(a)は表示装置11の透過領域30と透過領域30の周りを囲む非透過領域31を通じて、外界の景色53と透過領域30の周囲画像50,51がスクロール前に見える状態を示した図であり、図5(b)は表示装置11の透過領域30と透過領域30の周りを囲む非透過領域31を通じて、外界の景色53と透過領域30の周囲画像52がスクロールして見える状態を示した図である。
FIG. 5 shows the movement of the image according to the third embodiment when the surrounding image is moved according to the movement of the cursor (pseudo gaze) 70 displayed in the
本実施の形態3による視界支援装置は、表示装置11において、カーソル(擬似視線)70を表示装置11の表示画面に表示させるカーソル表示部(図示せず)が設けられている。カーソル表示部は、カーソル(擬似視線)70を表示装置11の表示画面に表示する。また、カーソル表示部は、使用者20による表示装置11の入力指示装置(図示せず)への操作入力に基いて、カーソル(擬似視線)70の位置を表示装置11の表示画面内で移動することができる。
In the display support device according to the third embodiment, the display device 11 is provided with a cursor display unit (not shown) that displays a cursor (pseudo gaze) 70 on the display screen of the display device 11. The cursor display unit displays a cursor (pseudo line of sight) 70 on the display screen of the display device 11. The cursor display unit moves the position of the cursor (pseudo gaze) 70 within the display screen of the display device 11 based on an operation input by the
眼球動作検出装置13の出力以外の情報を基に、使用者20が表示装置11へカーソル(擬似視線)70の表示位置を提示する。表示装置11は、カーソル(擬似視線)70の表示位置に基いて、カーソル(擬似視線)70が非透過領域31内に位置することを認識すると、カーソル(擬似視線)70の存在位置から正面(透過領域30を向く)方向に向かって、非透過領域31に表示される透過領域30の周囲画像50〜52を移動(スクロール)させる。また、表示装置11は、スクロールが開始した後、使用者20によるカーソルの操作指示により、カーソル(擬似視線)70がスクロール開始時点での方向から正面方向に向かう方向に反転移動したことを検出すると、周囲画像50〜52のスクロールを停止する。
Based on information other than the output of the eyeball motion detection device 13, the
図5によれば、図3で示した使用者20の頭部の動きを検出する頭部動作検出装置12、および図4で示した使用者20の眼球の動きを検出する眼球動作検出装置13は必要なくなるほか、非透過領域31に表示される視界範囲外(死角)の周囲画像の移動(スクロール)が使用者20の身体の動きに依存しなくなるため、使用者20以外の他者により制御することが可能となる。
According to FIG. 5, the head movement detection device 12 for detecting the movement of the head of the
実施の形態4.
図6は使用者毎に表示装置11の非透過領域31に表示される視界範囲外(死角)の周囲画像の移動(スクロール)を最適化する場合の実施の形態4の構成を示すものである。頭部や眼球の動きの癖や、体格の違いなどによる頭部に装着した表示装置11と移動体の窓40や窓の端面41との距離の違いなど、使用者毎の固有の情報を使用者情報記憶装置14に記憶する。この図6によれば、使用者に応じた固有の情報を表示装置11へ伝えることで、視線の位置や動きの癖などを表示制御へ加味することができ、表示精度の向上を図ることが可能となる。
FIG. 6 shows the configuration of the fourth embodiment in the case of optimizing the movement (scrolling) of surrounding images outside the field of view (dead angle) displayed in the
本発明によれば、航空機や車両などの移動体において搭乗者が操縦や監視などのために必要とする視界の範囲外(死角)となる周囲画像を見ることができる。本発明は、航空機や船舶、自動車産業、交通運輸産業に広く利用できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surrounding image which becomes out of the range of the visual field which a passenger | crew needs for a control, monitoring, etc. in moving bodies, such as an aircraft and a vehicle, can be seen. The present invention can be widely used in aircraft, ships, automobile industry, and transportation industry.
1〜3 撮像装置、10 統合画像生成装置、11 表示装置、12 頭部動作検出装置、13 眼球動作検出装置、20 使用者、14 使用者情報記憶装置、30 透過領域、31 非透過領域、40 移動体の窓、41 窓の端面、50〜52 周囲画像、53 外界の景色、60 使用者の視線方向、70 カーソル(擬似視線)。 1 to 3 imaging devices, 10 integrated image generation devices, 11 display devices, 12 head motion detection devices, 13 eyeball motion detection devices, 20 users, 14 user information storage devices, 30 transmission regions, 31 non-transmission regions, 40 Window of moving body, 41 End face of window, 50-52 surrounding image, 53 Scenery of the outside world, 60 user's gaze direction, 70 cursor (pseudo gaze).
Claims (4)
上記複数の撮像装置が撮像した画像から全周囲画像を合成する統合画像生成装置と、
使用者の頭部へ装着でき使用者から見た視界の中心部に情景を見ることができる透過領域と、上記統合画像生成装置が生成した全周囲画像を表示するための透過領域の周りを囲む非透過領域とを有する表示装置と、
上記使用者の頭部の動きを検出する頭部動作検出装置と、
を備え、
上記表示装置は、上記頭部動作検出装置により検出される上記使用者の頭部の動き情報に基いて、上記非透過領域に表示される全周囲画像をスクロールさせる処理を行う視界支援装置。 A plurality of imaging devices that capture images around the moving body;
An integrated image generation device that synthesizes an all-around image from images captured by the plurality of imaging devices;
A transmissive region that can be worn on the user's head and can see a scene at the center of the field of view as viewed from the user, and a transmissive region for displaying the all-around image generated by the integrated image generation device are surrounded. A display device having a non-transmissive region;
A head motion detection device for detecting the movement of the user's head;
With
The above-mentioned display device is a field-of-view assistance device that performs processing for scrolling the entire surrounding image displayed in the non-transparent area based on the movement information of the user's head detected by the head motion detection device.
上記複数の撮像装置が撮像した画像から全周囲画像を合成する統合画像生成装置と、
使用者の頭部へ装着でき使用者から見た視界の中心部に情景を見ることができる透過領域と、上記統合画像生成装置が生成した全周囲画像を表示するための透過領域の周りを囲む非透過領域を有する表示装置と、
上記使用者の眼球の動きを検出する眼球動作検出装置と、
を備え、
上記表示装置は、上記眼球動作検出装置により検出される上記使用者の眼球の動き情報に基いて、上記非透過領域に表示される全周囲画像をスクロールさせる処理を行う視界支援装置。 A plurality of imaging devices that capture images around the moving body;
An integrated image generation device that synthesizes an all-around image from images captured by the plurality of imaging devices;
A transmissive region that can be worn on the user's head and can see a scene at the center of the field of view as viewed from the user, and a transmissive region for displaying the all-around image generated by the integrated image generation device are surrounded. A display device having a non-transmissive region;
An eye movement detection device for detecting the movement of the eyeball of the user;
With
The visual field support device that performs a process of scrolling the all-around image displayed in the non-transparent area based on the movement information of the user's eyeball detected by the eyeball motion detection device.
上記複数の撮像装置が撮像した画像から全周囲画像を合成する統合画像生成装置と、
使用者の頭部へ装着でき使用者から見た視界の中心部に情景を見ることができる透過領域と、上記統合画像生成装置が生成した全周囲画像を表示するための透過領域の周りを囲む非透過領域を有する表示装置と、
上記使用者の視線を模擬するカーソル表示部とを備え、
上記表示装置は、上記カーソル表示部により検出される上記カーソルの位置情報に基いて、上記非透過領域に表示される全周囲画像をスクロールさせる処理を行う視界支援装置。 A plurality of imaging devices that capture images around the moving body;
An integrated image generation device that synthesizes an all-around image from images captured by the plurality of imaging devices;
A transmissive region that can be worn on the user's head and can see a scene at the center of the field of view as viewed from the user, and a transmissive region for displaying the all-around image generated by the integrated image generation device are surrounded. A display device having a non-transmissive region;
A cursor display unit that simulates the user's line of sight,
The above-mentioned display device is a field-of-view support device that performs processing for scrolling the entire surrounding image displayed in the non-transparent area based on the position information of the cursor detected by the cursor display unit.
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