JP4991515B2 - Image processing system, image processing system control method, and computer program - Google Patents

Image processing system, image processing system control method, and computer program Download PDF

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Description

本発明は、HMD(Head Mounted Display)を用いる複合現実感技術に適用可能な画像処理システム、画像処理システムの制御方法及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing system, an image processing system control method, and a computer program that can be applied to a mixed reality technology using HMD (Head Mounted Display).

近年、現実世界と仮想世界をリアルタイムかつシームレスに融合させる技術として複合現実感、いわゆるMR(Mixed Reality)技術が知られている。MR技術の一つとして、ビデオシースルー型HMDを利用するものがある。そこでは、HMD装着者の瞳位置から観察される被写体と略一致する被写体をビデオカメラなどで撮像し、その撮像画像にCG(Computer Graphics)を重畳表示した画像をHMD装着者が観察できる技術が知られている。   In recent years, a mixed reality, so-called MR (Mixed Reality) technology has been known as a technology for seamlessly combining the real world and the virtual world in real time. One of MR techniques uses a video see-through HMD. There, there is a technology that allows a HMD wearer to observe an image in which a subject that is substantially coincident with the subject observed from the pupil position of the HMD wearer is picked up by a video camera or the like, and an image in which CG (Computer Graphics) is superimposed and displayed on the picked-up image. Are known.

図9は、ビデオシースルー型HMDを利用したワイヤレス複合現実感システム(以降、ワイヤレスMRシステム)の機能ブロック図である。この図を使用して概要を説明する。   FIG. 9 is a functional block diagram of a wireless mixed reality system (hereinafter referred to as a wireless MR system) using a video see-through HMD. The outline will be described with reference to this figure.

ビデオシースルー型HMD901は、まず、外界を撮像する撮像ユニット903、CGが重畳されたMR画像を表示する表示ユニット904、CG描画位置を算出するための値を出力する三次元位置姿勢センサ905を有する。さらに、撮像画像およびセンサ情報に基づきCG描画位置を算出する位置姿勢情報生成部906、撮像画像とCG画像を合成し、MR画像を生成する画像合成部907、CGを描画するための画像処理装置との無線I/F908を備えて構成される。   The video see-through HMD 901 includes an imaging unit 903 that images the outside, a display unit 904 that displays an MR image on which a CG is superimposed, and a three-dimensional position and orientation sensor 905 that outputs a value for calculating a CG drawing position. . Furthermore, a position / orientation information generation unit 906 that calculates a CG drawing position based on the captured image and sensor information, an image composition unit 907 that combines the captured image and the CG image to generate an MR image, and an image processing device for rendering the CG And a wireless I / F 908.

以下、各構成要素の機能について説明する。まず、撮像ユニット903は、HMD装着者の視線位置と略一致する外界の観察画像を撮像する撮像手段として機能する。撮像ユニット903は、一般には、ステレオ画像を生成するために右目用、左目用の二つの撮像素子と光学系および後段の画像処理を行うためのDSP(Digital Signal Processor)から構成される。   Hereinafter, the function of each component will be described. First, the imaging unit 903 functions as an imaging unit that captures an external observation image that substantially matches the line-of-sight position of the HMD wearer. The imaging unit 903 is generally composed of two imaging devices for the right eye and left eye to generate a stereo image, an optical system, and a DSP (Digital Signal Processor) for performing subsequent image processing.

表示ユニット904は、合成されたMR画像を表示するための表示手段として機能する。表示ユニット904も右目用、左目用の二つの表示デバイスと光学系から構成される。表示デバイスは小型の液晶ディスプレイやMEMSによる網膜スキャンタイプのデバイスが使用される。   The display unit 904 functions as display means for displaying the combined MR image. The display unit 904 is also composed of two display devices for the right eye and left eye and an optical system. As the display device, a small liquid crystal display or a retina scan type device using MEMS is used.

三次元位置姿勢センサ905は、HMD装着者の三次元の位置姿勢情報を得るためのセンサである。磁気センサやジャイロセンサ(加速度、角速度)を使用することができる。位置姿勢情報生成部906は、撮像ユニット903で撮像された画像や、三次元位置姿勢センサ905で取得した情報をもとに、HMD装着者の三次元位置姿勢情報を生成する。   The three-dimensional position and orientation sensor 905 is a sensor for obtaining three-dimensional position and orientation information of the HMD wearer. A magnetic sensor or a gyro sensor (acceleration, angular velocity) can be used. The position / orientation information generation unit 906 generates the 3D position / orientation information of the HMD wearer based on the image captured by the imaging unit 903 and the information acquired by the 3D position / orientation sensor 905.

画像合成部907は、撮像画像と後述するCG描画部910で生成されるCG画像を合成し、MR画像を生成する。画像合成部907で生成されたMR画像は、表示ユニット904に送られて、装着者に表示される。無線インタフェース(I/F)908は、位置姿勢情報生成部906で生成された三次元位置姿勢情報を画像処理装置902に伝送し、また描画されたCG画像をHMD901へ無線で伝送するためのインタフェースである。   The image synthesis unit 907 synthesizes the captured image and a CG image generated by a CG drawing unit 910 described later to generate an MR image. The MR image generated by the image composition unit 907 is sent to the display unit 904 and displayed on the wearer. The wireless interface (I / F) 908 is an interface for transmitting the three-dimensional position / orientation information generated by the position / orientation information generation unit 906 to the image processing apparatus 902 and transmitting the rendered CG image to the HMD 901 wirelessly. It is.

次に、画像処理装置902は、HMD901から受け取った三次元位置姿勢情報に基づきCGを描画し、撮像画像との合成処理を行うための情報処理装置である。画像処理装置902として、一般にはパソコンやワークステーション等の高性能な演算処理機能やグラフィック表示機能を有する装置を用いることができる。   Next, the image processing apparatus 902 is an information processing apparatus for drawing a CG based on the three-dimensional position and orientation information received from the HMD 901 and performing a synthesis process with a captured image. As the image processing apparatus 902, an apparatus having a high-performance arithmetic processing function or graphic display function such as a personal computer or a workstation can be generally used.

画像処理装置902は、無線I/F909とCG描画部910を備える構成となっている。そして、無線I/F909は、画像処理装置側の無線I/Fであり、無線I/F908と同様の構成を有する。また、CG描画部910は、位置姿勢情報とコンテンツによりCGを描画する。   The image processing apparatus 902 includes a wireless I / F 909 and a CG drawing unit 910. The wireless I / F 909 is a wireless I / F on the image processing apparatus side and has the same configuration as the wireless I / F 908. The CG drawing unit 910 draws a CG based on the position / orientation information and the content.

以上の構成および処理のプロセスにより、ユーザーは、ビデオシースルー型HMDを装着して、現実世界と仮想世界とがリアルタイムかつシームレスに融合したMR空間を体験することができる。   With the above configuration and processing process, the user can wear the video see-through HMD and experience an MR space in which the real world and the virtual world are seamlessly fused in real time.

図9では、HMD901から画像処理装置902への送信データを位置姿勢情報のみとし、システム全体の伝送データ量を少なくすべく、三次元位置姿勢センサ905、位置姿勢情報生成部906及び画像合成部907をHMD901側に配置した。しかし、これらの機能を画像処理装置902側で持つ構成としてもよい。その場合、HMD901から画像処理装置902へ撮像画像を送信するため、伝送データ量は増加するが、HMD側のハードウェア構成の簡易化や処理負荷の軽減などの効果が期待できる。   In FIG. 9, the transmission data from the HMD 901 to the image processing apparatus 902 is only the position and orientation information, and the three-dimensional position and orientation sensor 905, the position and orientation information generation unit 906, and the image composition unit 907 are used to reduce the transmission data amount of the entire system. Was placed on the HMD901 side. However, these functions may be provided on the image processing apparatus 902 side. In this case, since the captured image is transmitted from the HMD 901 to the image processing apparatus 902, the amount of transmission data increases, but effects such as simplification of the hardware configuration on the HMD side and reduction of processing load can be expected.

ビデオシースルー型HMDを用いる上記ワイヤレスMRシステムは、複数のマーカや、客観カメラ等の三次元位置姿勢センサ、および画像処理装置を適切な間隔をもって配置することにより、より広い領域でMR空間を体験することが可能となる。ワイヤレスMRシステムでは、HMDと画像処理装置は基本的に一対一の通信を行っているため、HMD901の装着者が移動することにより、画像処理装置902との距離が離れると、電波強度が低下し、安定した通信が行えなくなることがある。   The wireless MR system using a video see-through HMD experiences an MR space in a wider area by arranging a plurality of markers, a three-dimensional position and orientation sensor such as an objective camera, and an image processing device at appropriate intervals. It becomes possible. In the wireless MR system, the HMD and the image processing apparatus basically perform one-to-one communication. Therefore, when the wearer of the HMD 901 moves and the distance from the image processing apparatus 902 increases, the radio field intensity decreases. , Stable communication may not be possible.

したがって、通信中の画像処理装置902との距離が離れた場合は、HMD装着者の現在位置から距離が近い画像処理装置902に通信を切り換える処理を行うことで、通信状態を維持することができる。切替処理を行うには、マーカや三次元位置姿勢センサの三次元位置姿勢情報と、画像処理装置902の設置位置に関する情報、及び各画像処理装置が使用している無線周波数帯域(チャネル)や接続ID等の接続に関する情報をシステム内で管理する必要がある。しかし、これらの情報はすべて事前にユーザーが手動で登録するため、MR空間の構築にかかるユーザーの負荷は非常に大きい。   Therefore, when the distance from the image processing apparatus 902 in communication is increased, the communication state can be maintained by performing a process of switching communication from the current position of the HMD wearer to the image processing apparatus 902 that is closer to the distance. . In order to perform the switching process, the 3D position and orientation information of the marker and the 3D position and orientation sensor, the information regarding the installation position of the image processing device 902, the radio frequency band (channel) and connection used by each image processing device It is necessary to manage information related to connections such as IDs in the system. However, since all the information is manually registered in advance by the user, the load on the user for building the MR space is very large.

そこで、マーカに無線通信の接続要求に必要な固有情報を付加することにより、無線接続を行う際のユーザー負荷を軽減する手法が提案されている(特許文献1を参照。)。   In view of this, a technique has been proposed in which user information when performing wireless connection is reduced by adding unique information necessary for a wireless communication connection request to the marker (see Patent Document 1).

この提案技術では、通信を行おうとする無線端末の固有情報を含むマーカを撮影して、画像情報から無線通信に関わる固有情報を取得し、取得した固有情報を含む接続要求信号を送信する。これにより、周囲の通信可能な無線端末を探索する時間、および探索結果から通信を行う無線端末を選択する時間を省略し、所望の無線端末と迅速に通信を開始するものである。   In this proposed technique, a marker including unique information of a wireless terminal that is to perform communication is photographed, unique information related to wireless communication is acquired from image information, and a connection request signal including the acquired unique information is transmitted. This eliminates the time for searching for wireless terminals that can communicate with each other and the time for selecting a wireless terminal that performs communication from the search result, and quickly starts communication with a desired wireless terminal.

また、HMDを利用したMRシステムにおいて、現実空間と仮想空間との位置合わせに用いるマーカの追加登録を、HMDを装着したまま行うための手法が提案されている(特許文献2を参照)。この提案技術では、HMDの撮像部によって撮影された現実世界の撮像画像内において、ユーザーが操作入力部より新たに追加したマーカを指定すると、該当するマーカの世界座標を撮像画像内にある既知のマーカ群の世界座標情報を用いて算出する。そして、追加マーカと算出された世界座標を登録、管理する。
特開2005−142807号公報 特開2005−327204号公報
In addition, in an MR system using an HMD, there has been proposed a method for performing additional registration of a marker used for alignment between a real space and a virtual space while the HMD is mounted (see Patent Document 2). In this proposed technique, when a user designates a newly added marker from the operation input unit in a real-world captured image captured by the HMD imaging unit, the world coordinates of the corresponding marker are known in the captured image. Calculation is performed using the world coordinate information of the marker group. Then, additional markers and calculated world coordinates are registered and managed.
JP 2005-142807 A JP-A-2005-327204

しかしながら上述した従来の技術には、以下のような問題があった。   However, the above-described conventional technique has the following problems.

特許文献1の提案手法では、接続相手を切り替える際に、必ず通信相手となる無線端末に添付されたマーカが見えている必要がある。従って、無線端末の位置およびマーカの設置位置をユーザーが把握しておく必要がある。また、ワイヤレスMRシステムのように、複数ユーザーが空間内を自由に移動可能なシステムでは、ユーザーによるマーカの遮蔽が発生し得るため、確実にマーカを捉えることは必ずしも簡単ではない。   In the proposed method of Patent Document 1, when switching the connection partner, the marker attached to the wireless terminal that is the communication partner must be visible. Therefore, the user needs to know the position of the wireless terminal and the installation position of the marker. In addition, in a system in which a plurality of users can freely move in a space, such as a wireless MR system, it is not always easy to reliably capture the marker because the user may block the marker.

また、特許文献2の提案手法では、追加マーカの位置姿勢の取得に関してはユーザー負荷を軽減することができる。その一方で、無線端末の接続に関する固有情報については、取得された位置姿勢情報と対応付けながらユーザーが手動で登録する必要が依然としてある。   Further, with the proposed method of Patent Document 2, it is possible to reduce the user load regarding the acquisition of the position and orientation of the additional marker. On the other hand, it is still necessary for the user to manually register the unique information related to the connection of the wireless terminal while associating it with the acquired position and orientation information.

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、マーカに位置合わせに用いる情報と、無線接続に関する情報を与えることで、容易にMR空間を構成することができるとともに、ユーザー負荷を軽減することを目的とする。また、マーカに与えられた三次元位置姿勢情報と無線端末の持つ固有の接続情報を対応付けて登録することによって、位置姿勢情報を用いた通信相手の切り替え制御が可能となる。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to easily configure an MR space and to reduce a user load by providing information used for alignment and information related to wireless connection to a marker. And Further, by switching the three-dimensional position / orientation information given to the marker and the unique connection information of the wireless terminal and registering them, switching control of the communication partner using the position / orientation information becomes possible.

上記課題を解決するため本発明の一形態は、現実空間を撮像して撮像画像データを生成する撮像手段を備え、該撮像画像データをCG画像と合成して表示手段に表示する表示装置と、前記CG画像を生成し、前記表示装置に無線通信により提供する複数の画像処理装置とを備える画像処理システムであって、
前記現実空間に配置された第1の指標につき、該第1の指標の第1の位置姿勢情報を登録し、前記画像処理装置に添付された第2の指標につき、該第2の指標の第2の位置姿勢情報と前記表示装置が前記画像処理装置と無線通信するための接続情報とを関連づけて登録するリストを登録する登録手段と、
前記表示装置と通信する前記複数の画像処理装置のいずれかとの通信状況が悪化した場合に、前記撮像手段により生成された撮像画像データに含まれる前記第1の指標について前記リストに登録されている第1の位置姿勢情報と、前記リストに登録されている前記第2の位置姿勢情報とに基づいて、前記表示装置と最も距離の近い画像処理装置を選択する選択手段と
を備え、
前記表示装置は、通信する画像処理装置を、前記選択手段により選択された前記最も距離の近い画像処理装置に切り替えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes an imaging unit that captures a real space and generates captured image data, and combines the captured image data with a CG image and displays the display unit on the display unit; An image processing system comprising a plurality of image processing devices that generate the CG image and provide the display device with wireless communication,
The first position and orientation information of the first index is registered for the first index arranged in the real space, and the second index of the second index is attached to the second index attached to the image processing apparatus. Registration means for registering a list for registering the position and orientation information of 2 and the connection information for the display device to wirelessly communicate with the image processing device;
When the communication status with any of the plurality of image processing devices communicating with the display device deteriorates, the first index included in the captured image data generated by the imaging unit is registered in the list. Selection means for selecting an image processing apparatus closest to the display device based on first position and orientation information and the second position and orientation information registered in the list;
The display device switches an image processing device to be communicated to the closest image processing device selected by the selection unit.

また、前記第2の指標には、前記接続情報が与えられ、前記表示装置は、
前記撮像画像データから、前記第1の指標又は第2の指標を検出する指標検出手段と、
前記指標検出手段により検出された指標の位置姿勢情報を、前記リストに登録された他の指標の位置姿勢情報を利用して生成する位置姿勢情報生成手段と、
前記検出された指標が前記リストに登録されているか否かを判定する判定手段と
を備え、
前記検出された指標が前記リストに登録されていないと判定され、かつ、該検出された指標が前記第2の指標の場合に、前記リストには該検出された第2の指標について、該第2の指標について生成された前記第2の位置姿勢情報と、前記第2の指標から抽出された前記接続情報とが追加されることを特徴とする。
Further, the connection information is given to the second indicator, and the display device
Index detecting means for detecting the first index or the second index from the captured image data;
Position and orientation information generating means for generating the position and orientation information of the index detected by the index detection means by using the position and orientation information of other indices registered in the list;
Determination means for determining whether or not the detected index is registered in the list,
When it is determined that the detected index is not registered in the list, and the detected index is the second index, the list includes the second index for the detected second index. The second position / orientation information generated for the second index and the connection information extracted from the second index are added.

本発明によれば、記載のシステム構成を用いることにより、マーカに位置合わせに用いる位置情報と無線接続に関する接続情報を対応付けることができ、容易にMR空間を構成することを可能とし、ユーザー負荷を軽減することができる。   According to the present invention, by using the described system configuration, it is possible to associate the position information used for alignment with the connection information related to the wireless connection with the marker, to easily configure the MR space, and to reduce the user load. Can be reduced.

また、マーカに与えられた三次元位置姿勢情報と無線端末の持つ固有の接続情報を対応付けて登録することによって、位置姿勢情報を用いた通信相手の切り替え制御が可能となる。   Further, by switching the three-dimensional position / orientation information given to the marker and the unique connection information of the wireless terminal and registering them, switching control of the communication partner using the position / orientation information becomes possible.

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明を実現する第1の実施形態を図に従って説明する。以下の説明では、MRシステムに無線通信を適用したワイヤレスMRシステムに、本発明の実施形態に係る画像処理システムを適用した場合について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment for realizing the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where the image processing system according to the embodiment of the present invention is applied to a wireless MR system in which wireless communication is applied to the MR system will be described.

図2は、第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムの構成を示した図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the wireless MR system according to the first embodiment.

ビデオシースルー型のHMD201は、装着者の観察している左目、右目それぞれの画像を取得するための撮像手段と、MR画像を構成する左目、右目用のステレオ画像を装着者に提供するための画像表示手段を有する。HMD201は、有線接続された中継器202を介して、コントローラ203と無線通信を行う。本システムで使用する無線通信方式は、WLAN(Wireless Local Area Network)、WPAN(Wireless Personal Area Network)のような、小規模ネットワークを構成する方式を想定している。   The video see-through type HMD 201 is an image for obtaining images of the left eye and the right eye that the wearer is observing, and an image for providing the wearer with stereo images for the left eye and the right eye constituting the MR image. It has a display means. The HMD 201 performs wireless communication with the controller 203 via a repeater 202 connected by wire. The wireless communication system used in this system assumes a system that configures a small-scale network such as a WLAN (Wireless Local Area Network) or a WPAN (Wireless Personal Area Network).

中継器202は、HMD201と同様に使用者の身体の一部に装着して使用し、HMD201および中継器202はバッテリーによる駆動が可能である。コントローラ203と有線接続されたPC204は、CG画像の描画を行う画像処理手段を有する。PC204はコントローラ203を介し、中継器202と無線通信を行う。HMD201では、中継器202で受信したCG画像とHMD201で撮像した背景画像を合成し、合成されたMR画像を画像表示手段によりHMD装着者に表示する。本実施例では、HMD201と中継器202を個々のハードウェアとしているが、中継器202の持つ機能を全てHMD201内に実装し、一体型の装置とすることも可能である。   The repeater 202 is used by being attached to a part of the user's body in the same manner as the HMD 201, and the HMD 201 and the repeater 202 can be driven by a battery. The PC 204 wired to the controller 203 has image processing means for drawing a CG image. The PC 204 performs wireless communication with the repeater 202 via the controller 203. In the HMD 201, the CG image received by the repeater 202 and the background image captured by the HMD 201 are combined, and the combined MR image is displayed to the HMD wearer by the image display means. In the present embodiment, the HMD 201 and the repeater 202 are used as individual hardware. However, all the functions of the repeater 202 can be mounted in the HMD 201 to form an integrated apparatus.

同様に、PC204とコントローラ203についても、コントローラ203の持つ機能をすべてPC204内に実装して一体化することや、PC204とコントローラ203がそれぞれ有する機能を集め、専用の画像処理装置を構成することもできる。また、画像合成機能は、必ずしもHMD201側で有している必要はなく、PC204、またはコントローラ203側に実装する構成も可能である。   Similarly, with respect to the PC 204 and the controller 203, all the functions of the controller 203 are mounted and integrated in the PC 204, or the functions possessed by the PC 204 and the controller 203 are collected to form a dedicated image processing apparatus. it can. The image composition function does not necessarily have to be provided on the HMD 201 side, and can be configured to be installed on the PC 204 or the controller 203 side.

以下の説明では、機能的な観点から、HMD201と中継器202がそれぞれ有する機能を組み合わせたものをHMD、PC204とコントローラ203がそれぞれ有する機能を組み合わせたものを画像処理装置と分類して説明する。   In the following description, from a functional viewpoint, a combination of the functions of the HMD 201 and the repeater 202 is classified as an HMD, and a combination of the functions of the PC 204 and the controller 203 is classified as an image processing apparatus.

図1は、本発明の特徴を説明する第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステム全体の機能ブロックの一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of functional blocks of the entire wireless MR system according to the first embodiment for explaining the features of the present invention.

第1の実施形態のシステムにおいて、HMD10は、撮像ユニット101、マーカ検出部102、位置姿勢情報生成部103、三次元位置姿勢センサ104、無線I/F105、画像合成部108、表示ユニット109、接続管理部117を有する。また、画像処理装置11は、無線I/F106、CG画像描画部107、接続管理部110、有線I/F111を有する。さらにシステム管理サーバ12は、ハブ112と、有線I/F113、リスト管理部114、マーカリスト115、切り替え制御部116を有する。そして、すべての画像処理装置11とシステム管理サーバ12とは、ハブ112を介して有線接続されている。   In the system according to the first embodiment, the HMD 10 includes an imaging unit 101, a marker detection unit 102, a position / orientation information generation unit 103, a three-dimensional position / orientation sensor 104, a wireless I / F 105, an image composition unit 108, a display unit 109, and a connection. A management unit 117 is included. The image processing apparatus 11 includes a wireless I / F 106, a CG image drawing unit 107, a connection management unit 110, and a wired I / F 111. Further, the system management server 12 includes a hub 112, a wired I / F 113, a list management unit 114, a marker list 115, and a switching control unit 116. All the image processing apparatuses 11 and the system management server 12 are connected via a hub 112 by wire.

以下、各構成要素の機能について説明する。まず、撮像ユニット101は、HMD装着者の視線位置と略一致する外界の観察画像を撮像する撮像手段として機能する。撮像ユニット101は、一般には、ステレオ画像を生成するために右目用、左目用の二つの撮像素子と光学系および後段の画像処理を行うためのDSPから構成される。   Hereinafter, the function of each component will be described. First, the imaging unit 101 functions as an imaging unit that captures an observation image of the outside world that substantially matches the line of sight of the HMD wearer. The imaging unit 101 is generally composed of two imaging elements for the right eye and left eye for generating a stereo image, an optical system, and a DSP for performing subsequent image processing.

マーカ検出部102は、撮像画像から位置姿勢情報の算出に利用するマーカを検出する。マーカの検出処理については、図3、図5a乃至図5bを参照して後述する。位置姿勢情報生成部103は、撮像ユニット101で撮像された画像や、三次元位置姿勢センサ104で取得した情報をもとに、HMD装着者の三次元位置姿勢情報を生成したり、マーカの位置姿勢情報を生成したりする。   The marker detection unit 102 detects a marker used for calculating position and orientation information from the captured image. The marker detection process will be described later with reference to FIGS. 3 and 5a to 5b. The position / orientation information generation unit 103 generates the three-dimensional position / orientation information of the HMD wearer based on the image captured by the imaging unit 101 and the information acquired by the three-dimensional position / orientation sensor 104, or the position of the marker. Generate posture information.

三次元位置姿勢センサ104は、HMD装着者の三次元の位置姿勢情報を得るためのセンサである。磁気センサやジャイロセンサ(加速度、角速度)を使用することができる。無線インタフェース(I/F)105は、位置姿勢情報生成部103で生成された三次元位置姿勢情報を画像処理装置11に伝送し、また描画されたCG画像をHMD10へ無線で伝送するための通信手段である。無線通信のプロトコルは、BluetoothやIEEE802.11等を利用することができる。   The three-dimensional position and orientation sensor 104 is a sensor for obtaining three-dimensional position and orientation information of the HMD wearer. A magnetic sensor or a gyro sensor (acceleration, angular velocity) can be used. The wireless interface (I / F) 105 transmits the three-dimensional position / orientation information generated by the position / orientation information generation unit 103 to the image processing apparatus 11 and wirelessly transmits the rendered CG image to the HMD 10. Means. As a wireless communication protocol, Bluetooth, IEEE802.11, or the like can be used.

画像合成部108は、撮像画像と後述するCG画像描画部107で生成されるCG画像を合成し、MR画像を生成する。画像合成部108で生成されたMR画像は、表示ユニット109に送られて、装着者に表示される。表示ユニット109は、合成されたMR画像を表示するための表示手段として機能する。表示ユニット109も右目用、左目用の二つの表示デバイスと光学系から構成される。表示デバイスは小型の液晶ディスプレイやMEMSによる網膜スキャンタイプのデバイスが使用される。   The image synthesis unit 108 synthesizes the captured image and the CG image generated by the CG image drawing unit 107 described later to generate an MR image. The MR image generated by the image composition unit 108 is sent to the display unit 109 and displayed to the wearer. The display unit 109 functions as display means for displaying the combined MR image. The display unit 109 is also composed of two display devices for right eye and left eye and an optical system. As the display device, a small liquid crystal display or a retina scan type device using MEMS is used.

接続管理部117は、画像処理装置11との無線通信を管理するための管理手段であって、システム管理サーバ12から切替指示を受信した場合に利用する無線周波数チャネルを変更する。   The connection management unit 117 is a management unit for managing wireless communication with the image processing apparatus 11 and changes a wireless frequency channel used when a switching instruction is received from the system management server 12.

次に、画像処理装置11において、無線インタフェース(I/F)106は、位置姿勢情報生成部103で生成された三次元位置姿勢情報をHMD10から受信し、また描画されたCG画像をHMD10へ無線で伝送するための通信手段である。無線通信のプロトコルは、BluetoothやIEEE802.11等を利用することができる。   Next, in the image processing apparatus 11, the wireless interface (I / F) 106 receives the three-dimensional position / orientation information generated by the position / orientation information generation unit 103 from the HMD 10 and wirelessly renders the drawn CG image to the HMD 10. It is a communication means for transmitting by. As a wireless communication protocol, Bluetooth, IEEE802.11, or the like can be used.

CG画像描画部107は、HMD10から受信した三次元位置姿勢情報と、コンテンツ画像とを利用してCGを描画する。接続管理部110は、無線I/F106における無線通信と、有線I/F111における通信を管理する管理手段である。有線インタフェース(I/F)111は、ハブ112を介してシステム管理サーバ12との通信を行うための通信手段である。   The CG image drawing unit 107 draws a CG using the 3D position and orientation information received from the HMD 10 and the content image. The connection management unit 110 is a management unit that manages wireless communication in the wireless I / F 106 and communication in the wired I / F 111. A wired interface (I / F) 111 is a communication unit for communicating with the system management server 12 via the hub 112.

次に、システム管理サーバ12において、有線インタフェース(I/F)113は、ハブ112を介して画像処理装置11と通信を行うための通信手段である。リスト管理部114は、マーカリスト115の作成、更新を管理するリスト管理手段である。マーカリスト115は、現実空間上に配置された指標としてのマーカの情報を管理するリストである。詳細なデータ構造については、図5b等を参照して説明する。   Next, in the system management server 12, a wired interface (I / F) 113 is a communication unit for communicating with the image processing apparatus 11 via the hub 112. The list management unit 114 is a list management unit that manages creation and update of the marker list 115. The marker list 115 is a list for managing information on markers as indices arranged in the real space. A detailed data structure will be described with reference to FIG.

図1のシステム構成では、1つのHMD10と3つの画像処理装置11a、b、cだけを示しているが、本実施形態では、撮像から表示までのリアルタイム性がある程度維持できる範囲であればこれらの数を増やすことが可能である。よって、図示されていない複数のHMD10、および画像処理装置11がシステム内に存在していてもよい。ただし、HMD10と画像処理装置11は一対一の通信を前提としているため、HMD10の数は、画像処理装置11の数以下とする。   In the system configuration of FIG. 1, only one HMD 10 and three image processing apparatuses 11a, 11b, and 11c are shown. However, in the present embodiment, these ranges can be used as long as real-time performance from imaging to display can be maintained to some extent. It is possible to increase the number. Therefore, a plurality of HMDs 10 and image processing apparatuses 11 that are not shown may exist in the system. However, since the HMD 10 and the image processing apparatus 11 are premised on one-to-one communication, the number of HMDs 10 is equal to or less than the number of image processing apparatuses 11.

本実施形態のワイヤレスMRシステムでは、マーカ情報登録時と、ユーザーのMR体験時とに大きく二つの動作を行う。まず、エリアを構成する際に必要となる、マーカ情報登録時の動作を説明する。   In the wireless MR system of the present embodiment, two operations are largely performed when marker information is registered and when a user experiences MR. First, an operation at the time of registering marker information, which is necessary when configuring an area, will be described.

HMD10は、撮像ユニット101で現実空間画像の取得を行い、指標検出手段としてのマーカ検出部102で撮像画像からマーカを検出し、検出マーカからID情報を抽出する。位置姿勢情報生成部103では、HMD10の無線I/F105、画像処理装置の無線I/F106a、有線I/F111a、ハブ112、システム管理サーバ12の有線I/F113、リスト管理部114を介し、マーカリスト115を参照する。   The HMD 10 acquires a real space image by the imaging unit 101, detects a marker from the captured image by the marker detection unit 102 as an index detection unit, and extracts ID information from the detected marker. In the position / orientation information generation unit 103, the marker is passed through the wireless I / F 105 of the HMD 10, the wireless I / F 106a of the image processing apparatus, the wired I / F 111a, the hub 112, the wired I / F 113 of the system management server 12, and the list management unit 114. Refer to Listing 115.

マーカ検出部102で撮像画像から検出されたマーカのうち、位置姿勢情報がマーカリストに登録されていないマーカが存在する場合がある。係るマーカは新規のマーカとして、撮像画像内で検出された位置姿勢情報が登録済みの既知のマーカと、三次元位置姿勢センサ104で取得したセンシング情報とを利用して、その位置姿勢情報を算出し、マーカリスト115に登録を行う。以上が、マーカ情報登録時のワイヤレスMRシステムにおける動作の説明である。   Of the markers detected from the captured image by the marker detection unit 102, there may be a marker whose position and orientation information is not registered in the marker list. The marker calculates the position and orientation information using a known marker in which the position and orientation information detected in the captured image is registered and the sensing information acquired by the three-dimensional position and orientation sensor 104 as a new marker. Registration to the marker list 115. The above is description of operation | movement in the wireless MR system at the time of marker information registration.

続いて、ユーザーのMR体験時の動作を説明する。HMD10は、撮像ユニット101で現実空間画像の取得を行い、マーカ検出部102で撮像画像から位置姿勢情報の算出に利用するマーカを検出する。位置姿勢情報生成部103では、HMD10の三次元位置姿勢情報を生成する。この三次元位置姿勢情報の生成は、システム管理サーバ12内のマーカリスト115、マーカ検出部102で撮像画像から検出されたマーカ情報、及び三次元位置姿勢センサ104で取得したセンシング情報を利用して行う。   Next, the user's MR experience will be described. The HMD 10 acquires a real space image with the imaging unit 101, and detects a marker used for calculation of position and orientation information from the captured image with the marker detection unit 102. The position / orientation information generation unit 103 generates three-dimensional position / orientation information of the HMD 10. The three-dimensional position / orientation information is generated using the marker list 115 in the system management server 12, marker information detected from the captured image by the marker detection unit 102, and sensing information acquired by the three-dimensional position / orientation sensor 104. Do.

位置姿勢情報生成部103で生成された三次元位置姿勢情報は、HMD10の無線I/F105を介して、画像処理装置11aに送信される。画像処理装置11aは、無線I/F106aを介してHMD10から三次元位置姿勢情報を受け取ると、三次元位置姿勢情報に基づき、仮想空間の仮想画像であるCG画像の描画を行う。また、それと同時に、有線I/F111aを介してシステム管理サーバ12へ、HMD10aから受け取った三次元位置姿勢情報を送信する。   The three-dimensional position / orientation information generated by the position / orientation information generation unit 103 is transmitted to the image processing apparatus 11 a via the wireless I / F 105 of the HMD 10. When the image processing apparatus 11a receives the three-dimensional position / orientation information from the HMD 10 via the wireless I / F 106a, the image processing apparatus 11a draws a CG image that is a virtual image of the virtual space based on the three-dimensional position / orientation information. At the same time, the 3D position and orientation information received from the HMD 10a is transmitted to the system management server 12 via the wired I / F 111a.

画像処理装置11aで生成された仮想画像データであるCG画像は、無線I/Fを介してHMD10に送信される。画像合成部108では、現実空間画像である撮像画像データと受信したCG画像を合成し、表示ユニット109で合成画像データとしてのMR画像を表示する。システム管理サーバ12の切り替え制御部116では、画像処理装置11aから送信されたHMD10の三次元位置姿勢情報と、マーカリスト115に登録されている画像処理装置11に添付された接続情報用マーカの位置姿勢情報を参照し、切り替え制御を行う。   The CG image, which is virtual image data generated by the image processing apparatus 11a, is transmitted to the HMD 10 via the wireless I / F. The image synthesis unit 108 synthesizes the captured image data that is a real space image and the received CG image, and the display unit 109 displays an MR image as the synthesized image data. In the switching control unit 116 of the system management server 12, the 3D position and orientation information of the HMD 10 transmitted from the image processing apparatus 11 a and the position of the connection information marker attached to the image processing apparatus 11 registered in the marker list 115. Switching control is performed with reference to the posture information.

例えば、HMD10が移動し、画像処理装置11aとの距離が離れたことを検出した場合、切り替え制御部116は、マーカリスト115に登録された接続情報用マーカの中から、HMD10の現在位置に最も近い画像処理装置11を選択する。そして、切り替え指示をHMD10と通信中の画像処理装置11aの接続管理部110a、および次に通信を行わせる画像処理装置11の接続管理部110に送信する。画像処理装置11aの接続管理部110aでは、システム管理サーバ12からの切り替え指示を受信すると、該指示を無線I/Fを介してHMD10の接続管理部117に送信する。HMD10の接続管理部117では、受信した切り替え指示に基づき、利用する無線周波数チャネルを変更することで、他の画像処理装置11と接続を切り替えることができる。   For example, when it is detected that the HMD 10 has moved and the distance from the image processing apparatus 11a has been increased, the switching control unit 116 has the most current position of the HMD 10 among the connection information markers registered in the marker list 115. A near image processing apparatus 11 is selected. Then, the switching instruction is transmitted to the connection management unit 110a of the image processing apparatus 11a in communication with the HMD 10 and to the connection management unit 110 of the image processing apparatus 11 that performs communication next. When the connection management unit 110a of the image processing apparatus 11a receives a switching instruction from the system management server 12, the connection management unit 110a transmits the instruction to the connection management unit 117 of the HMD 10 via the wireless I / F. The connection management unit 117 of the HMD 10 can switch the connection with another image processing apparatus 11 by changing the radio frequency channel to be used based on the received switching instruction.

次に、図3を参照して、本実施形態における三次元位置姿勢情報の概念を説明する。図3は、第1の実施形態におけるHMDの撮像画像を用いた三次元位置姿勢情報を説明するための図である。   Next, the concept of the three-dimensional position / orientation information in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for describing three-dimensional position and orientation information using a captured image of the HMD in the first embodiment.

HMD10の撮像ユニット101によって取得した撮像画像30において、現実空間内に設置されたマーカ302には、予めMR空間内における絶対位置姿勢情報、又は任意の絶対位置姿勢に対する相対位置姿勢情報が与えられる。マーカ検出部102は、撮像画像データ中からマーカ302を検出する。位置姿勢情報生成部103は、検出されたマーカ302の大きさや形状、塗りつぶしのパターンなどの情報から、三次元位置姿勢情報を算出する。本実施形態において三次元位置姿勢情報は、マーカ302の持つ位置姿勢情報を基準としたHMD10本体の相対的位置関係、およびHMD装着者がマーカを観察している向きを示す情報である。   In the captured image 30 acquired by the imaging unit 101 of the HMD 10, absolute position and orientation information in the MR space or relative position and orientation information with respect to an arbitrary absolute position and orientation is given in advance to the marker 302 installed in the real space. The marker detection unit 102 detects the marker 302 from the captured image data. The position / orientation information generation unit 103 calculates three-dimensional position / orientation information from information such as the size and shape of the detected marker 302 and a fill pattern. In the present embodiment, the three-dimensional position / orientation information is information indicating the relative positional relationship of the HMD 10 main body based on the position / orientation information of the marker 302 and the direction in which the HMD wearer is observing the marker.

図3では、一例として、マーカ302の中心部を原点とする三次元座標系(303a、303b、303c)をMR空間内における座標系として想定しているが、座標系の原点はマーカ302上に設定する必要はない。たとえば、座標系の原点とマーカ302との相対的位置関係を対応付けることにより、任意の位置に設定してもよい。また、本実施形態では、図3に示すように複数のマーカを同時に用いることが可能である。複数のマーカを用いることにより、位置姿勢情報を算出可能な領域を拡大できる。   In FIG. 3, as an example, a three-dimensional coordinate system (303a, 303b, 303c) having the origin at the center of the marker 302 is assumed as a coordinate system in the MR space. It is not necessary to set. For example, an arbitrary position may be set by associating the relative positional relationship between the origin of the coordinate system and the marker 302. In this embodiment, a plurality of markers can be used simultaneously as shown in FIG. By using a plurality of markers, it is possible to enlarge an area where position and orientation information can be calculated.

また、複数のマーカを同時に用いる場合、マーカ同士の相対的な位置姿勢の関係を予め算出し、各マーカの位置姿勢情報を登録しておくことによって、より精度の高いHMD10の三次元位置姿勢情報の算出が可能となる。複数のマーカを同時に使用する場合でも、図3に示したような内部の塗りつぶしパターンによって方向まで識別が可能なマーカを使用しなくてもよい。例えば、特定色を用いたカラーマーカーや、LEDなどの発光素子のような方向性を持たないマーカを利用することもできる。また、事前に用意されたマーカではなく、テーブルの輪郭線304、壁や床の境界線305やコーナーの特徴点306のような、撮像画像中に含まれる自然特徴や、画像中の任意の色を抽出して指標として用いることもできる。   When a plurality of markers are used at the same time, the relationship between the relative positions and orientations of the markers is calculated in advance, and the position and orientation information of each marker is registered, so that the three-dimensional position and orientation information of the HMD 10 with higher accuracy can be obtained. Can be calculated. Even when a plurality of markers are used at the same time, it is not necessary to use a marker that can be identified in the direction by the internal filling pattern as shown in FIG. For example, a color marker using a specific color or a marker having no directionality such as a light emitting element such as an LED can be used. In addition, natural features included in the captured image, such as table contour line 304, wall / floor boundary line 305, and corner feature point 306, and any color in the image, not markers prepared in advance. Can be extracted and used as an index.

上述してきたような、同一種類のマーカを複数用いたり、数種類のマーカを同時に用いたり、マーカ情報と画像中の自然特徴の情報を組み合わせて用いたりすることによって、より高い精度で三次元位置姿勢情報を生成することができる。また、複数のマーカや自然特徴は相対的な位置関係が算出され、システムに登録されるため、全てのマーカや特徴点が画像内に表示されていなくても、それぞれのマーカや自然特徴の位置姿勢を推定することが可能である。   By using multiple markers of the same type as described above, using several types of markers at the same time, or using a combination of marker information and natural feature information in the image, the 3D position and orientation can be improved with higher accuracy. Information can be generated. In addition, since the relative positional relationship between multiple markers and natural features is calculated and registered in the system, even if not all markers and feature points are displayed in the image, the position of each marker or natural feature It is possible to estimate the posture.

本実施形態のワイヤレスMRシステムの三次元位置姿勢情報の生成には、上述のHMD10に内蔵された主観カメラ(内部イメージセンサ)で撮像した画像情報を用いる方法の他に、各種センシングデバイスによるセンシング情報を用いる方法がある。センシングデバイスの例としては、磁気センサ、ジャイロセンサなどのように、HMD10に取り付けて使用するタイプのデバイスがある。また、客観カメラ(外部イメージセンサ)などのように、HMD10以外に取り付けて使用するタイプのデバイスもある。客観カメラを使用する場合は、HMD本体にもマーカを取り付けて検出対象とする。   In order to generate the three-dimensional position and orientation information of the wireless MR system of the present embodiment, in addition to the method using image information captured by the subjective camera (internal image sensor) built in the HMD 10 described above, sensing information by various sensing devices is used. There is a method of using. As an example of the sensing device, there is a type of device that is used by being attached to the HMD 10 such as a magnetic sensor or a gyro sensor. In addition, there is a type of device that is attached and used in addition to the HMD 10, such as an objective camera (external image sensor). When using an objective camera, a marker is also attached to the HMD main body as a detection target.

これらのセンシングデバイスは一種類のみで使用することも、複数の種類のデバイスを組み合わせて使用することも可能である。また、HMD10に内蔵された主観カメラで撮像した画像情報と、センシングデバイスで取得したセンシング情報を組み合わせて三次元位置姿勢情報の生成を行うことによって、より精度の高い三次元位置姿勢情報を得ることができる。また、主観カメラでマーカが見えていないような状態でも三次元位置姿勢情報を取得することが可能となる。   These sensing devices can be used alone, or a plurality of types of devices can be used in combination. Further, by generating 3D position and orientation information by combining image information captured by a subjective camera built in the HMD 10 and sensing information acquired by a sensing device, more accurate 3D position and orientation information is obtained. Can do. Further, it is possible to acquire the three-dimensional position / orientation information even when the marker is not visible with the subjective camera.

次に図5a乃至図5eを参照して、本実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成方法について説明する。図5aは、本発明の特徴を説明する第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成方法について説明する図である。   Next, an area configuration method of the wireless MR system in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5a to 5e. FIG. 5a is a diagram for explaining an area configuration method of the wireless MR system in the first embodiment for explaining the features of the present invention.

図5aのワイヤレスMRシステムは、HMD501、画像処理装置502a、b、c、d、e、ハブ503、システム管理サーバ504で構成される。また、空間内には、空間内における絶対位置姿勢情報を与えられた基準マーカ505と、位置姿勢情報算出のために用いるための位置情報マーカ(第1の指標)506a、b、c、d、eが配置されている。画像処理装置502には接続情報用マーカ(第2の指標)が添付され、該接続情報用マーカには、マーカIDと、MACアドレスや利用周波数チャネルといった無線接続に関する情報とが添付されている。よって、HMD501の撮像ユニット101により、マーカID、MACアドレス、利用周波数チャネルの情報を画像データより取得することができる。画像データに含まれるマーカID、MACアドレス、利用周波数チャネルは、文字認識によってもよいし、該情報が二次元バーコードにより表現されている場合には、該二次元バーコードから読み取ることができる。   The wireless MR system shown in FIG. 5A includes an HMD 501, image processing apparatuses 502 a, b, c, d, and e, a hub 503, and a system management server 504. Also, in the space, a reference marker 505 given absolute position and orientation information in the space, and position information markers (first indices) 506a, b, c, d, and 506 for use in calculating the position and orientation information. e is arranged. The image processing apparatus 502 is attached with a connection information marker (second index), and the connection information marker is attached with a marker ID and information related to wireless connection such as a MAC address and a use frequency channel. Therefore, the information of the marker ID, the MAC address, and the used frequency channel can be acquired from the image data by the imaging unit 101 of the HMD 501. The marker ID, the MAC address, and the used frequency channel included in the image data may be recognized by characters. When the information is expressed by a two-dimensional barcode, it can be read from the two-dimensional barcode.

図5aでは、説明にあたり視覚的に理解しやすいように位置情報マーカ506および接続情報用マーカのパターンを、それぞれ数字、アルファベットの形状になるように設定している。マーカに関する情報は、図5bに示すマーカリスト115に格納される。マーカリスト115は、システム管理サーバ504で管理される。マーカリスト115は、ID511、種類512、位置姿勢情報513及び無線接続情報514が関連づけて登録されている。   In FIG. 5a, the patterns of the position information marker 506 and the connection information marker are set so as to have numbers and alphabets, respectively, so that the description can be easily understood visually. Information about the marker is stored in the marker list 115 shown in FIG. 5b. The marker list 115 is managed by the system management server 504. In the marker list 115, ID 511, type 512, position and orientation information 513, and wireless connection information 514 are registered in association with each other.

ID511は、登録されるマーカを一意に識別するための識別情報である。種類512は、マーカが、第1の指標としての位置情報マーカと第2の指標としての接続情報用マーカとのいずれであるか判別するための情報として、「接続情報」、「位置姿勢情報」のいずれかが登録される。位置姿勢情報513は、該マーカのMR空間における位置姿勢の情報である。第1の位置姿勢情報として、位置情報マーカの位置姿勢情報と、第2の位置姿勢情報として接続情報用マーカの位置姿勢情報とが登録される。無線接続情報514は、画像処理装置502のMACアドレスと利用周波数チャネルの情報が登録される。   ID511 is identification information for uniquely identifying a registered marker. The type 512 includes “connection information” and “position and orientation information” as information for determining whether the marker is a position information marker as a first index or a connection information marker as a second index. One of these is registered. The position and orientation information 513 is information on the position and orientation of the marker in the MR space. The position and orientation information of the position information marker and the position and orientation information of the connection information marker are registered as the second position and orientation information as the first position and orientation information. In the wireless connection information 514, information on the MAC address of the image processing apparatus 502 and the used frequency channel is registered.

本実施形態では、まず、マーカから取得したID511、種類512、無線接続情報514(接続情報用マーカのみ)がマーカリスト115に格納され、次いで、位置姿勢情報513に画像処理装置502により算出された値が登録される。   In this embodiment, first, the ID 511, type 512, and wireless connection information 514 (only the connection information marker) acquired from the marker are stored in the marker list 115, and then calculated by the image processing apparatus 502 as the position / orientation information 513. A value is registered.

エリア構成の際、まず、HMD501は、自身の周囲の画像処理装置502に接続要求をブロードキャストし、応答のあった画像処理装置502のうちの一つと無線通信を開始する。この時点では、HMD501は、画像処理装置502a、b、c、d、eの内、どの場所に設置された画像処理装置502と通信を行っているかは判断できていなくてもよい。   In the area configuration, first, the HMD 501 broadcasts a connection request to the image processing apparatuses 502 around it and starts wireless communication with one of the image processing apparatuses 502 that has responded. At this time, the HMD 501 may not be able to determine which of the image processing devices 502a, b, c, d, and e is communicating with the image processing device 502 installed.

続いて、HMD501といずれかの画像処理装置502が通信を行っている状態で、HMD501を用いて基準マーカ505を含む撮像画像を取得する。図中の囲い線507は、撮像画像に含まれるマーカを示している。撮像画像内に、システム管理サーバ504で管理しているマーカリスト115に位置姿勢情報が登録されていない未登録のマーカが含まれていた場合、基準マーカ505の位置姿勢情報から、未登録のマーカの位置姿勢情報を算出し、リストに登録する。   Subsequently, a captured image including the reference marker 505 is acquired using the HMD 501 in a state where the HMD 501 and any one of the image processing apparatuses 502 are communicating. A surrounding line 507 in the figure indicates a marker included in the captured image. In the captured image, if the marker list 115 managed by the system management server 504 includes an unregistered marker for which position and orientation information is not registered, an unregistered marker is obtained from the position and orientation information of the reference marker 505. Is calculated and registered in the list.

ここでは、画像処理装置502aに添付された接続情報用マーカの位置姿勢情報を、基準マーカ505を用いて算出し、図5bのリストのID511の"A"に算出した位置姿勢情報を登録することとなる。このような処理の流れによって、画像処理装置502aに添付されたマーカについて、ID511、位置姿勢情報513及び無線接続情報514が対応付けられる。   Here, the position / orientation information of the connection information marker attached to the image processing apparatus 502a is calculated using the reference marker 505, and the calculated position / orientation information is registered in “A” of the ID 511 in the list of FIG. 5B. It becomes. By such a processing flow, the ID 511, the position / orientation information 513, and the wireless connection information 514 are associated with the marker attached to the image processing apparatus 502a.

次に、図5cで示すようにHMD501が移動することによって、未登録のマーカが撮像画像内に検出された場合を考える。この場合、マーカリスト115に位置姿勢情報513が登録されている既知のマーカの位置姿勢情報との相対的な関係から、未登録のマーカの位置姿勢情報を算出し、マーカリスト115に登録する。   Next, consider a case where an unregistered marker is detected in the captured image by moving the HMD 501 as shown in FIG. 5c. In this case, the position and orientation information of the unregistered marker is calculated from the relative relationship with the position and orientation information of a known marker in which the position and orientation information 513 is registered in the marker list 115 and registered in the marker list 115.

図5cでは、画像処理装置502bに添付された接続情報用マーカと、位置情報マーカ506aが未登録のマーカに該当する。そこで、画像処理装置502aに添付された接続情報用マーカを基準として、各マーカの位置姿勢情報を算出する。その結果、図5dに示すように、マーカリスト115の位置姿勢情報513に算出された値が登録される。   In FIG. 5c, the connection information marker attached to the image processing apparatus 502b and the position information marker 506a correspond to unregistered markers. Therefore, the position and orientation information of each marker is calculated with reference to the connection information marker attached to the image processing apparatus 502a. As a result, as shown in FIG. 5d, the calculated values are registered in the position / orientation information 513 of the marker list 115.

以上の処理を繰り返し行い、すべてのマーカの位置姿勢情報513のリストへの登録が完了すると、図5eに示すようなマーカリスト115が完成する。マーカリスト115には、すべてのマーカIDが登録されているため、すべてのマーカの位置姿勢情報の登録が完了したかどうかを判断することが可能である。したがって、未登録のマーカがエリア内に存在する場合には、その内容をHMD501の表示ユニット109に表示してユーザーに通知することにより、マーカ登録の漏れをなくすことができる。   When the above process is repeated and registration of the position / orientation information 513 of all the markers in the list is completed, a marker list 115 as shown in FIG. 5E is completed. Since all marker IDs are registered in the marker list 115, it is possible to determine whether or not registration of position and orientation information of all markers has been completed. Therefore, when there is an unregistered marker in the area, the contents are displayed on the display unit 109 of the HMD 501 and notified to the user, so that omission of marker registration can be eliminated.

図5eのマーカリストをシステム内で管理することにより、画像処理装置502の接続情報と位置姿勢情報の対応関係が明らかとなる。そこで、図6に示すような画面を、HMD装着者に対して提供することができる。図6は、発明の第1の実施形態に対応する通信中の画像処理装置の表示機能について説明するための図である。   By managing the marker list in FIG. 5e in the system, the correspondence between the connection information and the position / orientation information of the image processing apparatus 502 becomes clear. Therefore, a screen as shown in FIG. 6 can be provided to the HMD wearer. FIG. 6 is a diagram for explaining a display function of the image processing apparatus in communication corresponding to the first embodiment of the invention.

図6において、HMD装着者601には、HMD201の表示ユニット109に画面602に示すような画面が表示されている。画面602に示すように、HMD装着者601が画像処理装置603に添付されたマーカ604を観察すると、マーカ検出部102によりマーカ604の情報が抽出され、マーカリスト115から対応する接続情報が抽出される。そして、画面602の領域605に示されるように、現在HMD201が接続している画像処理装置603を明示するとともに、画像処理装置603に関する情報をHMD装着者601に提示できる。   In FIG. 6, a screen as shown on a screen 602 is displayed on the display unit 109 of the HMD 201 for the HMD wearer 601. As shown on the screen 602, when the HMD wearer 601 observes the marker 604 attached to the image processing apparatus 603, the marker detection unit 102 extracts information on the marker 604 and extracts corresponding connection information from the marker list 115. The Then, as shown in an area 605 of the screen 602, the image processing apparatus 603 to which the HMD 201 is currently connected can be clearly shown, and information related to the image processing apparatus 603 can be presented to the HMD wearer 601.

同様に、登録済みのマーカをHMD201で観察した際に、識別子を付けて表示を行うこともできる。また、マーカリストに登録された位置姿勢情報は、システム動作中に適宜、更新することができる。   Similarly, when a registered marker is observed with the HMD 201, an identifier can be attached and displayed. Further, the position / orientation information registered in the marker list can be appropriately updated during the system operation.

例えば、画像処理装置502bの設置位置が、マーカリストに登録されている情報と異なることが検出された場合に、現在の位置姿勢情報を算出し、マーカリストを更新する。設置位置変化の検出は、周囲の複数マーカとの相対位置関係やセンサ情報を用いることで実現する。マーカリストの情報を更新可能にすることによって、一度エリアを構成した後に、HMDと画像処理装置との通信状態を確認しながら、画像処理装置の設置位置を調整することが可能となる。また、以上に説明してきたように、マーカリストはシステム管理サーバ504で一元管理を行っており、HMDは個々で取得したマーカの位置姿勢情報を送信しているだけであるため、複数のHMDを同時に用いてエリア構成を行うことが可能である。   For example, when it is detected that the installation position of the image processing apparatus 502b is different from the information registered in the marker list, the current position / orientation information is calculated and the marker list is updated. The detection of the installation position change is realized by using a relative positional relationship with a plurality of surrounding markers and sensor information. By making the information of the marker list updatable, it is possible to adjust the installation position of the image processing apparatus while confirming the communication state between the HMD and the image processing apparatus after the area has been configured once. Further, as described above, the marker list is centrally managed by the system management server 504, and the HMD only transmits the position and orientation information of the marker acquired individually. It is possible to use the area configuration simultaneously.

次に、図7を参照して、本実施形態に対応する空間内に新規のマーカが追加された場合、或いは、マーカの設置位置が変更された場合の処理について説明する。図7は、発明の第1の実施形態に対応するマーカ情報登録時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図7に対応する処理は、各機能ブロックにおいて対応する処理プログラムを実行することにより実現される。   Next, a process when a new marker is added in the space corresponding to the present embodiment or when the marker installation position is changed will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of processing when registering marker information corresponding to the first embodiment of the invention. The processing corresponding to FIG. 7 is realized by executing a processing program corresponding to each functional block.

ステップS701では、HMD10は、周囲の画像処理装置11に対して接続要求を無線I/F105でブロードキャストし、無線接続を試みる。周囲の画像処理装置11のいずれかと接続が成功した場合は(ステップS702において「YES」)、ステップS703の処理へ移行する。一方、接続に失敗した場合は(ステップS702において「NO」)、ステップ701に戻り、接続が成功するまでブロードキャストを繰り返す。   In step S <b> 701, the HMD 10 broadcasts a connection request to the surrounding image processing apparatuses 11 via the wireless I / F 105 and attempts to establish a wireless connection. If the connection with any of the surrounding image processing apparatuses 11 is successful (“YES” in step S702), the process proceeds to step S703. On the other hand, if the connection fails ("NO" in step S702), the process returns to step 701 and repeats the broadcast until the connection is successful.

ステップS703の処理では、HMD10の撮像ユニット101によって撮像を行い、撮像画像を取得する。続いてマーカ検出部102が撮像画像内からマーカを検出を行い、マーカを検出できた場合は(ステップS704において「YES」)、ステップS705へ移行する。一方、マーカを検出できなかった場合は(ステップS704において「NO」)、ステップS703に戻り、撮像画像内からマーカを検出できるまで撮像を繰り返す。   In the process of step S703, imaging is performed by the imaging unit 101 of the HMD 10, and a captured image is acquired. Subsequently, when the marker detection unit 102 detects a marker from the captured image and detects the marker (“YES” in step S704), the process proceeds to step S705. On the other hand, if the marker cannot be detected (“NO” in step S704), the process returns to step S703, and imaging is repeated until the marker can be detected from within the captured image.

ステップS704でマーカを検出した場合、ステップS705では、位置姿勢情報生成部103が検出したマーカの画像からIDを判定する。また、ステップS706では、位置姿勢情報生成部103がマーカリスト115をシステム管理サーバ12から取得し、マーカリスト115内に既に位置姿勢情報が登録されている撮像画像内のマーカ情報を取得する。続くステップS707では、位置姿勢情報生成部103が、取得したマーカ情報やセンサで取得したセンシング情報を用いて、ステップS704で検出したマーカの位置姿勢情報を算出する。   When a marker is detected in step S704, in step S705, an ID is determined from the marker image detected by the position and orientation information generation unit 103. In step S <b> 706, the position / orientation information generation unit 103 acquires the marker list 115 from the system management server 12, and acquires marker information in the captured image in which the position / orientation information is already registered in the marker list 115. In subsequent step S707, the position / orientation information generation unit 103 calculates the position / orientation information of the marker detected in step S704 using the acquired marker information or the sensing information acquired by the sensor.

撮像画像内のマーカの位置姿勢情報の算出に成功した場合は(ステップS708において「YES」)、ステップS709に移行する。一方、算出できなかった場合は(ステップS708において「NO」)、ステップS703に戻り、再び撮像画像の取得を行う。ステップS709では、位置姿勢情報生成部103が算出したマーカの位置姿勢情報が、すでにマーカリスト115に登録されているか否かを判定する。算出したマーカの位置姿勢情報がマーカリストに登録されていない場合は(ステップS709において「NO」)、ステップS710において、リスト管理部114がマーカリスト115に位置姿勢情報を登録し、本処理を終了する。   If the position / orientation information of the marker in the captured image has been successfully calculated (“YES” in step S708), the process proceeds to step S709. On the other hand, if it cannot be calculated (“NO” in step S708), the process returns to step S703, and the captured image is acquired again. In step S <b> 709, it is determined whether the marker position / orientation information calculated by the position / orientation information generation unit 103 is already registered in the marker list 115. If the calculated marker position / orientation information is not registered in the marker list (“NO” in step S709), the list management unit 114 registers the position / orientation information in the marker list 115 in step S710, and the process ends. To do.

算出したマーカの位置姿勢情報が既にマーカリストに登録されていた場合は(ステップS709において「YES」)、ステップS711に移行する。ステップS711では、位置姿勢情報生成部103がマーカリスト115に登録されている位置姿勢情報と比較して変化があるか否かを判定する。もし、登録済みの位置姿勢情報から変化していると判定された場合は(ステップS711において「YES」)、ステップS710に移行して最新の位置姿勢情報を登録する。一方、登録済みの位置姿勢情報と変化していないと判定された場合は(ステップS711において「NO」)、ステップS703に戻り、再び撮像画像の取得を行う。   If the calculated marker position / orientation information has already been registered in the marker list (“YES” in step S709), the process proceeds to step S711. In step S <b> 711, the position / orientation information generation unit 103 determines whether or not there is a change as compared with the position / orientation information registered in the marker list 115. If it is determined that the registered position / orientation information has changed ("YES" in step S711), the process proceeds to step S710 to register the latest position / orientation information. On the other hand, if it is determined that there is no change from the registered position and orientation information (“NO” in step S711), the process returns to step S703, and the captured image is acquired again.

以上のようにして、位置姿勢情報が登録されていないマーカや、位置姿勢情報に変化のあったマーカについては、マーカリスト115の位置姿勢情報513の登録内容を更新することができる。   As described above, the registration contents of the position / orientation information 513 in the marker list 115 can be updated for markers for which position / orientation information is not registered or markers whose position / orientation information has changed.

次に、図4を参照して本実施形態に対応するワイヤレスMRシステムにおけるエリア構成と通信切替処理について説明する。図4は、発明の第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成と通信切替処理を説明するための図である。   Next, an area configuration and communication switching processing in the wireless MR system corresponding to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the area configuration and the communication switching process of the wireless MR system in the first embodiment of the invention.

本実施形態におけるワイヤレスMRシステムは、HMD401が画像処理装置402a、b、c、d、eのいずれかと一対一で無線通信を行っている。また、画像処理装置402で生成されたCG画像とHMDで撮影された撮像画像とが合成されたMR画像を表示することにより、HMD装着者がMR空間を体験することができる。   In the wireless MR system in this embodiment, the HMD 401 performs wireless communication with any one of the image processing apparatuses 402a, b, c, d, and e on a one-to-one basis. Further, by displaying an MR image in which a CG image generated by the image processing device 402 and a captured image captured by the HMD are combined, the HMD wearer can experience the MR space.

ここでは、画像処理装置402a、b、c、d、eはそれぞれ、405a、b、c、d、eで示した周波数チャネルを用いて通信を行うものとする。   Here, the image processing apparatuses 402a, b, c, d, and e are assumed to perform communication using the frequency channels indicated by 405a, b, c, d, and e, respectively.

画像処理装置402a、b、c、d、eは、ハブ403を介してシステム管理サーバ404と有線接続されている。システム管理サーバ404は、三次元位置姿勢情報や接続情報の管理、通信切り替えの制御機能を有する。本実施形態では、システム管理サーバ404を別ハードウェアとしているが、システム管理サーバ404の機能を画像処理装置402に実装することも可能である。システム管理サーバ404の機能を画像処理装置402に実装することで、ハードウェアを一台削減することができ、システム全体のコストの低減が見込まれる。   The image processing apparatuses 402 a, b, c, d, and e are connected to the system management server 404 via a hub 403 by wire. The system management server 404 has functions for managing 3D position and orientation information and connection information, and for controlling communication switching. In this embodiment, the system management server 404 is separate hardware, but the function of the system management server 404 can be implemented in the image processing apparatus 402. By mounting the function of the system management server 404 in the image processing apparatus 402, one piece of hardware can be reduced, and the cost of the entire system is expected to be reduced.

HMD401が図中の位置に存在するとき、最も距離の近い画像処理装置402dと無線通信を行っている。このときHMDは、画像処理装置402dに設定されたCh5の周波数チャネルを利用して画像処理装置402dと通信を行っている。HMD装着者が移動し、図中のHMD401'の位置に移動すると、画像処理装置402dとの距離が遠くなり、電波強度が悪化するため、安定した通信状態を維持することが困難になる。   When the HMD 401 is present at the position in the figure, wireless communication is performed with the image processing apparatus 402d having the closest distance. At this time, the HMD communicates with the image processing apparatus 402d using the Ch5 frequency channel set in the image processing apparatus 402d. If the HMD wearer moves and moves to the position of the HMD 401 ′ in the figure, the distance from the image processing apparatus 402d increases, and the radio wave intensity deteriorates, making it difficult to maintain a stable communication state.

このような場合、HMD401'は現在位置から最も距離の近い画像処理装置402aに設定されたCh1の周波数チャネルを利用して画像処理装置402aと接続するように切替制御を行う。この切替制御のために、まず、その時点で撮像ユニット101で撮像された画像データに含まれるマーカの位置姿勢情報と、マーカリスト115に含まれる位置姿勢情報のうち種類512が「接続情報」である位置姿勢情報とを比較する。比較の結果、距離が最も近い「接続情報」のマーカを選択する。図4の例では、当該マーカはHMD401'と最も距離の近い画像処理装置402aのマーカに該当することとなる。   In such a case, the HMD 401 ′ performs switching control so as to connect to the image processing apparatus 402a using the Ch1 frequency channel set in the image processing apparatus 402a that is the closest to the current position. For this switching control, first, the type 512 of the marker position and orientation information included in the image data captured by the imaging unit 101 and the position and orientation information included in the marker list 115 is “connection information”. Compare with certain position and orientation information. As a result of the comparison, the “connection information” marker having the closest distance is selected. In the example of FIG. 4, the marker corresponds to the marker of the image processing apparatus 402a that is closest to the HMD 401 ′.

以上の切り替え制御を行うことで、一つの画像処理装置で通信できるエリアでは補えないような、広い領域でMR空間を体験することが可能となる。このような切り替え処理を実現するために、画像処理装置402に設定された周波数チャネル情報と設置位置情報、およびHMD401の位置情報をシステム管理サーバ404で管理することが必要となる。   By performing the above switching control, it is possible to experience the MR space in a wide area that cannot be compensated for in an area where communication can be performed with one image processing apparatus. In order to realize such switching processing, it is necessary to manage the frequency channel information and installation position information set in the image processing apparatus 402 and the position information of the HMD 401 by the system management server 404.

以上説明してきたように、記載のシステム構成を用いることにより、ユーザーは、HMDを装着して、マーカや画像処理装置の配置された空間内を歩き回るだけで、ワイヤレスMRシステムのエリア構成を行うことができる。よって、マーカの位置姿勢情報や画像処理装置の接続情報等の登録にかかるユーザー負荷を大幅に軽減することが可能となる。また、マーカや画像処理装置の設置位置姿勢の変化を検出し、マーカリストを更新できるため、通信状況を確認しながら、画像処理装置の配置を変えても、位置姿勢情報の変更が速やかに行うことが可能である。さらに、画像処理装置の位置姿勢情報、および接続情報をシステム管理サーバで同時に管理しているため、HMDの位置に応じて、接続する画像処理装置を切り換える制御を行うことができる。   As described above, by using the described system configuration, the user can perform the area configuration of the wireless MR system simply by wearing the HMD and walking around the space where the marker and the image processing apparatus are arranged. Can do. Therefore, it is possible to greatly reduce the user load related to registration of marker position and orientation information, connection information of the image processing apparatus, and the like. In addition, since the change of the installation position and orientation of the marker and the image processing apparatus can be detected and the marker list can be updated, even if the arrangement of the image processing apparatus is changed while checking the communication status, the position and orientation information is quickly changed. It is possible. Furthermore, since the position and orientation information of the image processing apparatus and the connection information are simultaneously managed by the system management server, it is possible to perform control for switching the image processing apparatus to be connected according to the position of the HMD.

(第2の実施形態)
次に、発明の第2の実施形態を図に従って説明する。上述の第1の実施形態では、システム管理サーバおよび画像処理装置側でマーカリストの管理、切り替え制御を行った。これに対し、本実施形態では、HMD側でマーカリストの管理、切り替え制御を行うことを特徴とする。この点を中心に内容を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment described above, marker list management and switching control are performed on the system management server and the image processing apparatus side. In contrast, the present embodiment is characterized in that marker list management and switching control are performed on the HMD side. The contents will be described focusing on this point.

図8は、発明の第2の実施形態に対応するワイヤレスMRシステム全体の機能ブロックの一例を示す図である。本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、まずは、エリア構成時の動作から説明する。   FIG. 8 is a diagram showing an example of functional blocks of the entire wireless MR system corresponding to the second embodiment of the invention. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, first, the operation during area configuration will be described.

HMD10は、撮像ユニット101で現実空間画像の取得を行い、マーカ検出部102で撮像画像からマーカを検出し、ID情報を抽出する。位置姿勢情報生成部103では、リスト管理部801を介してマーカリスト802を参照する。リスト管理部801で、マーカ検出部102で撮像画像から検出されたマーカの中に、位置姿勢情報がマーカリスト802に登録されていないマーカが存在すると判定された場合、位置姿勢情報生成部103で位置姿勢情報を算出する。位置姿勢情報生成部103は、撮像画像内に検出された既に位置姿勢情報が登録されている既知のマーカ、および三次元位置姿勢センサ104で取得したセンシング情報を利用して、位置姿勢情報の生成を行う。また、生成された位置姿勢情報は、リスト管理部801により、マーカリスト802に登録される。   The HMD 10 acquires a real space image with the imaging unit 101, detects a marker from the captured image with the marker detection unit 102, and extracts ID information. The position / orientation information generation unit 103 refers to the marker list 802 via the list management unit 801. When the list management unit 801 determines that there is a marker whose position and orientation information is not registered in the marker list 802 among the markers detected from the captured image by the marker detection unit 102, the position and orientation information generation unit 103 Position and orientation information is calculated. The position / orientation information generation unit 103 generates position / orientation information using a known marker in which the position / orientation information has already been registered detected in the captured image and the sensing information acquired by the three-dimensional position / orientation sensor 104. I do. The generated position / orientation information is registered in the marker list 802 by the list management unit 801.

以上が本実施形態における、マーカ情報登録時のワイヤレスMRシステムの動作である。エリア構成を行う際の処理内容において、第1の実施形態と大きく異なるのは、マーカリスト802を参照するために画像処理装置と無線通信を行うか否かの点にある。   The above is the operation of the wireless MR system when registering marker information in the present embodiment. The processing contents when performing the area configuration differ greatly from the first embodiment in whether or not wireless communication is performed with the image processing apparatus in order to refer to the marker list 802.

本実施形態では、マーカリスト802をHMD10内で管理しているため、エリア構成時に無線通信を行う必要がなく、HMD10の省電力化が実現できる。ただし、複数のHMD10を利用してエリア構成を行う際には、それぞれのHMD10で取得した情報をやりとりするために無線通信を行う必要があるので、HMD10の処理負荷が増大した分、MR体験可能時間は短くなる。   In this embodiment, since the marker list 802 is managed in the HMD 10, it is not necessary to perform wireless communication at the time of area configuration, and power saving of the HMD 10 can be realized. However, when an area is configured using a plurality of HMDs 10, it is necessary to perform wireless communication in order to exchange information acquired by the respective HMDs. Therefore, an MR experience can be experienced as the processing load of the HMDs increases. Time is shortened.

続いて、本実施形態におけるユーザのMR体験時の動作について説明するが、MR画像を表示する処理の流れは第1の実施形態と同様である。MR体験時の処理内容において、第1の実施形態と大きく異なるのは、切り替え制御の主体がHMD10側にあるという点である。   Next, the operation of the user during the MR experience in this embodiment will be described. The flow of processing for displaying the MR image is the same as that in the first embodiment. The content of processing at the time of MR experience is greatly different from that of the first embodiment in that the main body of switching control is on the HMD 10 side.

本実施形態では、HMD10内の位置姿勢情報生成部103で生成される位置姿勢情報によって、HMD10の移動を検出してから、すぐにマーカリスト802内のマーカ情報を参照し、切り替え制御部803で切り替え制御を開始することができる。従って、第1の実施形態の切替制御時に発生していた画像処理装置11を介してシステム管理サーバ12にアクセスし、システム管理サーバ12からの切替指示を受信するまでの待機時間を省略することができる。   In the present embodiment, after detecting the movement of the HMD 10 based on the position and orientation information generated by the position and orientation information generation unit 103 in the HMD 10, the marker information in the marker list 802 is immediately referred to, and the switching control unit 803 Switching control can be started. Therefore, the system management server 12 is accessed via the image processing apparatus 11 that has occurred during the switching control of the first embodiment, and the waiting time until the switching instruction from the system management server 12 is received may be omitted. it can.

本実施形態では、切り替えのための待機時間が短縮されることで、切替時の伝送エラーやフレーム落ちの頻度を減少させることができる。   In this embodiment, the waiting time for switching is shortened, so that the frequency of transmission errors and frame dropping at the time of switching can be reduced.

以上説明してきたように、HMD10側でマーカリスト802を管理し、切替制御を行う本実施形態のシステム構成を用いることで、全体のシステム構成からシステム管理サーバを除くことができ、システム構成の簡略化を実現できる。但し、HMDの機能の複雑化に伴いサイズが増大し、HMD自身の処理負荷は増大するが、エリア構成時に、電力消費の大半を占める無線通信を行わなくて済むため、結果としてMR体験可能時間の長時間化が期待できる。   As described above, by using the system configuration of this embodiment that manages the marker list 802 on the HMD 10 side and performs switching control, the system management server can be excluded from the overall system configuration, and the system configuration is simplified. Can be realized. However, as the function of the HMD increases, the size increases and the processing load of the HMD itself increases. However, it is not necessary to perform wireless communication that occupies most of the power consumption when configuring the area. Can be expected to be longer.

さらには、切替制御時のシステム管理サーバとの通信時間を省くことができるため、切り替えにかかる処理時間を短縮することができ、エラーやフレーム落ちの頻度を減少させることが可能となる。ただし、上述したように、機能の複雑化によりHMDにおける処理負荷が増大するため、システム実現のためには、HMDの処理能力が、第1の実施形態のシステム構成を実現するために必要なHMDの処理能力よりも、高性能であることが要求される。   Furthermore, since the communication time with the system management server at the time of switching control can be saved, the processing time required for switching can be shortened, and the frequency of errors and frame dropping can be reduced. However, as described above, the processing load in the HMD increases due to the complexity of the functions. Therefore, in order to realize the system, the processing capability of the HMD is required to realize the system configuration of the first embodiment. It is required to have a higher performance than the processing capability.

[その他の実施形態]
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
[Other Embodiments]
Note that the present invention can be applied to a system including a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, and a printer), and a device (for example, a copying machine and a facsimile device) including a single device. You may apply to.

また、本発明の目的は、前述した機能を実現するコンピュータプログラムのコードを記録した記憶媒体を、システムに供給し、そのシステムがコンピュータプログラムのコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたコンピュータプログラムのコード自体が前述した実施形態の機能を実現し、そのコンピュータプログラムのコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。また、そのプログラムのコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した機能が実現される場合も含まれる。   The object of the present invention can also be achieved by supplying, to a system, a storage medium that records the code of a computer program that realizes the functions described above, and the system reads and executes the code of the computer program. In this case, the computer program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the computer program code constitutes the present invention. In addition, the operating system (OS) running on the computer performs part or all of the actual processing based on the code instruction of the program, and the above-described functions are realized by the processing. .

さらに、以下の形態で実現しても構わない。すなわち、記憶媒体から読み出されたコンピュータプログラムコードを、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。そして、そのコンピュータプログラムのコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行って、前述した機能が実現される場合も含まれる。   Furthermore, you may implement | achieve with the following forms. That is, the computer program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Then, based on the instruction of the code of the computer program, the above-described functions are realized by the CPU or the like provided in the function expansion card or function expansion unit performing part or all of the actual processing.

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するコンピュータプログラムのコードが格納されることになる。   When the present invention is applied to the above storage medium, the computer program code corresponding to the flowchart described above is stored in the storage medium.

発明の第1の実施形態に対応するワイヤレスMRシステム全体の機能ブロックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional block of the whole wireless MR system corresponding to the 1st Embodiment of invention. 第1の実施形態に対応するワイヤレスMRシステムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the wireless MR system corresponding to 1st Embodiment. 発明の第1の実施形態におけるHMDの撮像画像を用いた三次元位置姿勢情報を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the three-dimensional position and orientation information using the captured image of HMD in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成と通信切替処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the area structure and communication switching process of the wireless MR system in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the area structure method of the wireless MR system in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるマーカリスト115の作成例を示す図である。It is a figure which shows the creation example of the marker list | wrist 115 in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるワイヤレスMRシステムのエリア構成方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the area structure method of the wireless MR system in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるマーカリスト115の作成例を示す図である。It is a figure which shows the creation example of the marker list | wrist 115 in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態におけるマーカリスト115の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the marker list | wrist 115 in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態における通信中の画像処理装置の表示機能について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display function of the image processing apparatus in communication in the 1st Embodiment of invention. 発明の第1の実施形態に対応するマーカ情報登録時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the process at the time of the marker information registration corresponding to the 1st Embodiment of invention. 第2の実施形態における全体のシステム構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the whole system configuration | structure in 2nd Embodiment. ワイヤレスMRシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a wireless MR system.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・ HMD
11・・・ 画像処理装置
12・・・ システム管理サーバ
101・・・ 撮像ユニット
102・・・ マーカ検出部
103・・・ 位置姿勢情報生成部
104・・・ 三次元位置姿勢センサ
105・・・ 無線I/F(HMD)
106・・・ 無線I/F(画像処理装置)
107・・・ CG画像描画部
108・・・ 画像合成部
109・・・ 表示ユニット
110・・・ 接続管理部(画像処理装置)
111・・・ 有線I/F(画像処理装置)
112・・・ ハブ
113・・・ 有線I/F(システム管理サーバ)
114・・・ リスト管理部
115・・・ マーカリスト
116・・・ 切り替え制御部
117・・・ 接続管理部(HMD)
10 ... HMD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Image processing apparatus 12 ... System management server 101 ... Imaging unit 102 ... Marker detection part 103 ... Position and orientation information generation part 104 ... Three-dimensional position and orientation sensor 105 ... Wireless I / F (HMD)
106: Wireless I / F (image processing apparatus)
107 CG image rendering unit 108 Image compositing unit 109 Display unit 110 Connection management unit (image processing apparatus)
111... Wired I / F (image processing device)
112 ... Hub 113 ... Wired I / F (system management server)
114 ... List management unit 115 ... Marker list 116 ... Switching control unit 117 ... Connection management unit (HMD)

Claims (7)

現実空間を撮像して撮像画像データを生成する撮像手段を備え、該撮像画像データをCG画像と合成して表示手段に表示する表示装置と、前記CG画像を生成し、前記表示装置に無線通信により提供する複数の画像処理装置とを備える画像処理システムであって、
前記現実空間に配置された第1の指標につき、該第1の指標の第1の位置姿勢情報を登録し、前記画像処理装置に添付された第2の指標につき、該第2の指標の第2の位置姿勢情報と前記表示装置が前記画像処理装置と無線通信するための接続情報とを関連づけて登録するリストを登録する登録手段と、
前記表示装置と通信する前記複数の画像処理装置のいずれかとの通信状況が悪化した場合に、前記撮像手段により生成された撮像画像データに含まれる前記第1の指標について前記リストに登録されている第1の位置姿勢情報と、前記リストに登録されている前記第2の位置姿勢情報とに基づいて、前記表示装置と最も距離の近い画像処理装置を選択する選択手段と
を備え、
前記表示装置は、通信する画像処理装置を、前記選択手段により選択された前記最も距離の近い画像処理装置に切り替えることを特徴とする画像処理システム。
An imaging unit that captures a real space and generates captured image data, a display device that synthesizes the captured image data with a CG image and displays it on the display unit, and generates the CG image and wirelessly communicates with the display device An image processing system comprising a plurality of image processing devices provided by
The first position and orientation information of the first index is registered for the first index arranged in the real space, and the second index of the second index is attached to the second index attached to the image processing apparatus. Registration means for registering a list for registering the position and orientation information of 2 and the connection information for the display device to wirelessly communicate with the image processing device;
When the communication status with any of the plurality of image processing devices communicating with the display device deteriorates, the first index included in the captured image data generated by the imaging unit is registered in the list. Selection means for selecting an image processing apparatus closest to the display device based on first position and orientation information and the second position and orientation information registered in the list;
The display apparatus switches an image processing apparatus to be communicated to the image processing apparatus having the shortest distance selected by the selection unit.
前記第2の指標には、前記接続情報が与えられ、
前記表示装置は、
前記撮像画像データから、前記第1の指標又は第2の指標を検出する指標検出手段と、
前記指標検出手段により検出された指標の位置姿勢情報を、前記リストに登録された他の指標の位置姿勢情報を利用して生成する位置姿勢情報生成手段と、
前記検出された指標が前記リストに登録されているか否かを判定する判定手段と
を備え、
前記検出された指標が前記リストに登録されていないと判定され、かつ、該検出された指標が前記第2の指標の場合に、前記リストには該検出された第2の指標について、該第2の指標について生成された前記第2の位置姿勢情報と、前記第2の指標から抽出された前記接続情報とが追加されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
The connection information is given to the second indicator,
The display device
Index detecting means for detecting the first index or the second index from the captured image data;
Position and orientation information generating means for generating the position and orientation information of the index detected by the index detection means by using the position and orientation information of other indices registered in the list;
Determination means for determining whether or not the detected index is registered in the list,
When it is determined that the detected index is not registered in the list, and the detected index is the second index, the list includes the second index for the detected second index. The image processing system according to claim 1, wherein the second position and orientation information generated for the second index and the connection information extracted from the second index are added.
前記検出された指標が前記リストに登録されていないと判定され、かつ、該検出された指標が前記第1の指標の場合に、前記リストには該検出された第1の指標について、該第1の指標について生成された前記第1の位置姿勢情報が追加されることを特徴とする請求項2に記載の画像処理システム。     When it is determined that the detected index is not registered in the list and the detected index is the first index, the list includes the first index for the detected first index. The image processing system according to claim 2, wherein the first position and orientation information generated for one index is added. 前記判定手段は、前記検出された指標が前記リストに既に登録されている場合に、該登録されている指標の前記位置姿勢情報が、前記位置姿勢情報生成手段で生成された位置姿勢情報と一致するか否かを判定し、
前記判定手段により一致しないと判定された場合に、該登録されている指標の前記位置姿勢情報が、前記位置姿勢情報生成手段で生成された位置姿勢情報により更新されることを特徴とする請求項2または3に記載の画像処理システム。
When the detected index is already registered in the list, the determining unit matches the position and orientation information of the registered index with the position and orientation information generated by the position and orientation information generating unit. Determine whether or not to
The position / orientation information of the registered index is updated with the position / orientation information generated by the position / orientation information generation unit when the determination unit determines that they do not match. The image processing system according to 2 or 3.
前記表示装置は、前記登録手段と、前記選択手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理システム。   The image processing system according to claim 1, wherein the display device further includes the registration unit and the selection unit. 前記画像処理システムは、前記画像処理装置と通信するシステム管理サーバをさらに備え、
前記システム管理サーバは、前記登録手段と、前記選択手段とを備え、前記最も距離の近い画像処理装置への切替指示を、前記画像処理装置を介して前記表示装置へ通知することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理システム。
The image processing system further includes a system management server that communicates with the image processing apparatus,
The system management server includes the registration unit and the selection unit, and notifies the display device of an instruction to switch to the closest image processing device via the image processing device. The image processing system according to claim 1.
現実空間を撮像して撮像画像データを生成する撮像手段を備え、該撮像画像データをCG画像と合成して表示手段に表示する表示装置と、前記CG画像を生成し、前記表示装置に無線通信により提供する複数の画像処理装置とを備える画像処理システムの制御方法であって、
前記表示装置の登録手段が、前記現実空間に配置された第1の指標につき、該第1の指標の第1の位置姿勢情報を登録し、前記画像処理装置に添付された第2の指標につき、該第2の指標の第2の位置姿勢情報と前記表示装置が前記画像処理装置と無線通信するための接続情報とを関連づけて登録するリストを登録する登録工程と、
前記表示装置の選択手段が、前記表示装置と通信する前記複数の画像処理装置のいずれかとの通信状況が悪化した場合に、前記撮像手段により生成された撮像画像データに含まれる前記第1の指標について前記リストに登録されている第1の位置姿勢情報と、前記リストに登録されている前記第2の位置姿勢情報とに基づいて、前記表示装置と最も距離の近い画像処理装置を選択する選択工程と、
を備え、
前記表示装置は、通信する画像処理装置を、前記選択工程において選択された前記最も距離の近い画像処理装置に切り替えることを特徴とする画像処理システムの制御方法。
An imaging unit that captures a real space and generates captured image data, a display device that synthesizes the captured image data with a CG image and displays it on the display unit, and generates the CG image and wirelessly communicates with the display device A method for controlling an image processing system comprising a plurality of image processing devices provided by
The registration means of the display device registers the first position / orientation information of the first index for the first index arranged in the real space, and for the second index attached to the image processing apparatus. A registration step of registering a list for associating and registering the second position and orientation information of the second index and connection information for the display device to wirelessly communicate with the image processing device;
The first indicator included in the captured image data generated by the imaging unit when the selection unit of the display device deteriorates the communication status with any of the plurality of image processing devices communicating with the display device Selection for selecting an image processing device closest to the display device based on the first position and orientation information registered in the list and the second position and orientation information registered in the list Process,
With
The display apparatus switches an image processing apparatus to be communicated to the image processing apparatus with the shortest distance selected in the selection step.
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