JP2002008061A - 遠隔共同作業支援システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のユーザが、三次元物体の形状を容易に
把握し、三次元物体上の自由な位置に三次元的な書き込
みを行いながら共同で作業を行うことができ、実物体を
モデルにした三次元形状デザインの共同作業を容易に行
う。 【解決手段】 複数のユーザの通信端末は通信回線を介
して接続されており、三次元データとともに属性を記録
し、記録された属性に基づいて三次元位置データを合成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔地に位置する
複数のユーザがネットワークを介して接続された通信端
末を利用して共同で一つの作業を推進することを支援す
るシステムに利用する。特に、一つの立体画像を作業を
施す対象とし、この立体画像に複数のユーザが共同で描
画を行う作業に利用する。

【０００２】

【従来の技術】遠隔地で通信回線を介して机上の映像を
送受信し、送受信した机上の映像を半透明状に合成して
共同作業を支援するシステムがある。このようなシステ
ムは、例えば、特開平９−１６７９８号公報“多地点協
同描画支援システム”に記載されている。

【０００３】また、実空間中に仮想の描画を行い、立体
的なスケッチを可能にする装置がある。このような装置
は、「星野、大関、吉田、宮崎、安田、長谷川、横井：
“空間スケッチシステムの基礎研究”、日本バーチャル
リアリティ学会第４回大会論文集（１９９９年９月）、
ｐｐ．３２７−３３０」に記載されている。

【０００４】この従来例を図３を参照して説明する。図
３は空間スケッチシステムの構成を示す図であり、自動
車の車内のデザインを自動車シートに座った視点から三
次元空間で行うシステムの例である。図３に示すよう
に、操作者は、１２０インチ背面投射型スクリーンの手
前の自動車シートに、頭部に磁気センサを着け、ペンを
持ち、立体視眼鏡を掛けて着座する。自動車シートは、
下方視界を利用するために、床面より高めに配置する。
頭部に装着した磁気センサの位置をリアルタイムに計測
し、それを基準に左右眼の視点位置を算出する。

【０００５】算出された視点位置とスクリーン四隅の位
置から、ビューイングボリュームを定義し、視点から仮
想物をスクリーンへ投影したＣＧ描画を行う。高速なグ
ラフィックスワークステーションを用いたリアルタイム
の描画（１５Ｈｚ）である。

【０００６】左右各視点について生成したＣＧ画像を時
分割に交互に描画し、それに液晶シャッタ眼鏡の表示・
非表示を同期させ、立体視表示する。コマンド操作はボ
タン付きのペン、３Ｄマウス、テンキーにより行う。シ
ステムを構築するためのスクリーンの位置計測、磁気セ
ンサ補正のための基準位置入力は、光センサ（精度０．
５１ｍｍ）を用いた。各操作者の瞳孔間距離は瞳孔間距
離測定器を使用し入力する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平９−１６７９８
号公報に開示されたシステムでは、共同作業空間は二次
元映像として提供され、平面描画の共有を目的としてい
る。三次元物体を共有することも可能ではあるが、物体
の三次元形状を十分には把握できない。

【０００８】また、上記従来例で説明した空間スケッチ
システムでは、空間上へのスケッチを目的としているた
め、遠隔地にいる複数ユーザが描画を共有する仕組みは
提供されていない。また、何もない空間へのスケッチを
目的としているため、物体を共有することができない。

【０００９】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、複数のユーザが、三次元物体を共有し、物体
上に描画を行いながら共同で作業を行うことができる遠
隔共同作業支援システムを提供することにある。すなわ
ち、本発明は、複数のユーザが、三次元物体の形状を容
易に把握し、三次元物体上の自由な位置に三次元的な書
き込みを行いながら共同で作業を行うことができ、実物
体をモデルにした三次元形状デザインの共同作業を容易
に行うことができる遠隔共同作業支援システムを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のユーザ
が一つの立体画像に対して共同で描画を行うことができ
ることを特徴とする。複数のユーザの通信端末は通信回
線を介して接続されており、複数のユーザがそれぞれ遠
隔地に離散していても共同作業を行うことができる。こ
のとき、三次元データとともに属性を記録し、記録され
た属性に基づいて三次元位置データを合成することを特
徴とする。

【００１１】すなわち、本発明は、遠隔共同作業支援シ
ステムであって、本発明の特徴とするところは、描画の
開始と終了とを指示する手段と、三次元空間における描
画点の三次元位置を検出する手段と、立体画像を表示す
る手段とを含む複数の通信端末と、共同作業の対象とな
る立体画像を撮影する手段を含む映像撮影装置と、前記
開始および終了の指示により区切られた区間毎に当該区
間に含まれる前記描画点の三次元位置情報を記録する手
段と、この記録する手段により記録された前記描画点の
三次元位置情報に基づき前記描画点の集合により構成さ
れる描画線を生成する手段と、この生成する手段により
生成されたこの描画線と前記共同作業の対象となる立体
画像とを合成する手段とを含む制御装置とが設けられ、
前記表示する手段は、前記合成する手段により合成され
た画像を表示する手段を含み、前記通信端末、前記映像
撮影装置、前記制御装置は、相互に通信回線を介して通
信する手段を備えたところにある。

【００１２】これにより、一つの共同作業の対象となる
立体画像に対し、複数のユーザが共同作業により描画を
施すことができる。このとき、ユーザの所在地がそれぞ
れ遠隔地に離散していても通信回線を介して接続されて
おり、共同作業を遂行することができる。

【００１３】前記記録する手段は、前記区間に含まれる
前記描画点について、同一区間に属することを示す識別
情報と、当該同一区間における記録順序を示すシーケン
ス番号と、当該区間が設定された前記通信端末の識別情
報とを当該描画点の三次元位置情報とともに記録する手
段を含み、前記描画線を生成する手段は、前記同一区間
に属することを示す識別情報が同一の前記描画点を前記
シーケンス番号順に前記三次元位置情報にしたがって並
べる手段と、この並べる手段により並べられた前記描画
点間を補間する手段とを含むことが望ましい。

【００１４】すなわち、前記同一区間に属する描画点
は、ユーザが描いた一つの描画線を構成する描画点であ
るので、これらの描画点をシーケンス番号順にその三次
元位置情報にしてがって並べることにより、ユーザが描
いた描画線を生成することができる。

【００１５】また、その区間が設定された通信端末の識
別情報によって、いずれのユーザが描いた描画線である
かを識別することができる。例えば、一つの共同作業の
対象となる立体画像に対し、複数のユーザが共同で描画
するときに、通信端末の識別情報にしたがって、描画線
の色を異なる色にする、あるいは、描画線の線種（実
線、破線、一点鎖線等）を異なる線種にすることによっ
て、各ユーザが描画線の描き手を認識することができ
る。

【００１６】このように、複数のユーザは、三次元的な
書き込みを行いながら共同で作業を行うことができる。
これにより、実物体をモデルにした三次元形状デザイン
の共同作業を容易に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明実施例の遠隔共同作業支援
システムの構成を図１を参照して説明する。図１は本発
明実施例の遠隔共同作業支援システムの全体構成図であ
る。

【００１８】本発明は、遠隔共同作業支援システムであ
って、本発明の特徴とするところは、図１に示すよう
に、描画の開始と終了とを指示する切替部１０３と、三
次元空間における描画点の三次元位置を検出する位置検
知部１０４と、立体画像を表示するステレオ画像表示部
１０５とを含む複数の通信端末１０１と、共同作業の対
象となる立体画像を撮影するステレオ画像入力部１０８
を含む映像撮影装置１０７と、前記開始および終了の指
示により区切られた区間毎に当該区間に含まれる前記描
画点の三次元位置情報を記録するデータ記録部１１１
と、このデータ記録部１１１により記録された前記描画
点の三次元位置情報に基づき前記描画点の集合により構
成される描画線を生成するとともに、この生成されたこ
の描画線と前記共同作業の対象となる立体画像とを合成
する画像合成部１１２とを含む制御装置１１０とが設け
られ、ステレオ画像表示部１０５は、画像合成部１１２
により合成された画像を表示し、通信端末１０１、映像
撮影装置１０７、制御装置１１０は、相互に通信回線１
１４を介して通信する通信インタフェース１０６、１０
９、１１３を備えたところにある。

【００１９】データ記録部１１１は、前記区間に含まれ
る前記描画点について、同一区間に属することを示す識
別情報であるセット番号と、当該同一区間における記録
順序を示すシーケンス番号であるセット内番号と、当該
区間が設定された前記通信端末の識別情報とを当該描画
点の三次元位置情報とともに記録する。

【００２０】画像合成部１１２は、セット番号が同一の
前記描画点をセット内番号順に前記三次元位置情報にし
たがって並べ、この並べられた前記描画点間を補間す
る。補間には各描画点を直線で結ぶ方法またはスプライ
ン曲線を用いる。以下では、本発明実施例をさらに詳細
に説明する。

【００２１】本発明実施例の遠隔共同作業支援システム
について図１を参照して説明する。図１において、符号
１０１は通信端末、符号１０２は描画入力部、符号１０
３は切替部、符号１０４は位置検知部、符号１０５はス
テレオ画像表示部、符号１０６は通信インタフェース、
符号１０７は映像撮影装置、符号１０８はステレオ映像
入力部、符号１０９は通信インタフェース、符号１１０
は制御装置、符号１１１はデータ記録部、符号１１２は
画像合成部、符号１１３は通信インタフェース、符号１
１４は通信回線である。

【００２２】ユーザは描画入力部１０２を保持し、切替
部１０３を操作することで描画の開始と終了を指定す
る。ユーザは切替部１０３で描画の開始を指定した後、
通常のペンで描画を行うように描画入力部１０２を使っ
て空間中に描画動作を行う。そして描画の終了を切替部
１０３の操作によって指定する。

【００２３】ユーザの描画動作は、描画入力部１０２の
空間中の位置の移動となり、描画入力部１０２に付けら
れた位置検知部１０４によってその位置データが検知さ
れる。そして、位置検知部１０４で検知された三次元位
置データは、切替部１０３による描画開始と終了の指定
の間のみ、通信インタフェース１０６を用いて制御装置
１１０へ送信される。これにより描画時の三次元位置デ
ータのみを制御装置１１０へ伝送し、その他のデータは
破棄する。ここで位置検知部１０４としては磁気センサ
を利用する。

【００２４】ユーザは共有したい物体を映像撮影装置１
０７のステレオ映像入力部１０８により撮影し、通信イ
ンタフェース１０９により、制御装置１１０へ送信す
る。

【００２５】ステレオ映像入力部１０８は人間の両眼視
差に基づいて設置した２台のカメラで構成する。制御装
置１１０では、通信端末１０１より送られてきた描画デ
ータを通信インタフェース１１３により受信し、データ
記録部１１１に記録する。また、映像撮影装置１０７よ
り送られてきた映像を同じく通信インタフェース１１３
により受信し、画像合成部１１２に取込む。

【００２６】画像合成部１１２では、データ記録部１１
１から三次元位置データを取り込み描画データを生成す
る。生成した描画データを映像撮影装置１０７より送ら
れてきた映像と合成し、合成画像を通信インタフェース
１１３を用いて通信端末１０１へ送信する。通信端末１
０１は制御装置１１０より送られてきた合成画像を通信
インタフェース１０６により受信し、ステレオ画像表示
部ｉを用いて表示する。

【００２７】次に、画像合成部１１２における画像合成
について説明する。データ記録部１１１に記録されたデ
ータは三次元空間に配置された離散的な描画点のデータ
である。画像合成部１１２は、この離散的な描画点のデ
ータを連続的な描画線に補間する。補間には各描画点を
直線で結ぶ方法またはスプライン曲線を用いる。続い
て、映像撮影装置１０７により撮影された映像と補間さ
れた描画線とを合成する。

【００２８】まず、あらかじめ設定しておいた仮想的な
ユーザの視点位置と視線方向に基づき、補間された描画
線の二次元画像を生成する。二次元画像は、補間された
描画線と視点位置を結ぶ直線が、視線方向ベクトルと垂
直な平面と交わる点の集合として得ることができる。

【００２９】次に、実際の三次元空間における描画とス
テレオ画像表示部１０５の表示との間でキャリブレーシ
ョンを行う。この様子を図２を参照して説明する。図２
はキャリブレーションを説明するための図である。図２
において、符号２０１、２０２は表示例、符号２０３は
イメージ図、符号２１１、２１２は画像合成部１１２に
よって表示された参照点、符号２１３、２１４はユーザ
によって書き込まれた描画点、符号２１５は参照点２１
１、２１２を対角とする長方形、符号２１６は描画点２
１３、２１４を対角とする長方形である。

【００３０】まず、画像合成部１１２はステレオ画像表
示部１０５に表示例２０１に示すように、画面の対角に
参照点２１１、２１２を表示する。ユーザはステレオ画
像表示部１０５を見ながら、その参照点と同じと思われ
る実空間中の場所に描画点を置く。表示例２０２はユー
ザが描画点を置いたところである。描画点はステレオ画
像表示部１０５に表示されるが、キャリブレーションを
していない状態では、通常は、表示例２０２に見られる
ように、参照点とは異なった場所に表示される。そこ
で、このずれがなくなるように描画点の合成位置を調整
する。

【００３１】イメージ図２０３において、参照点２１
１、２１２、描画点２１３、２１４のステレオ画像表示
部１０５上の座標を、それぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ
２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）とする。
長方形２１６が長方形２１５と重なれば描画の位置のキ
ャリブレーションを取ることができる。具体的には、横
方向に（ｘ１＋ｘ２−ｘ３−ｘ４）／２、縦方向に（ｙ
１＋ｙ２−ｙ３−ｙ４）／２平行移動し、横方向に（ｘ
２−ｘ１）／（ｘ４−ｘ３）倍、縦方向に（ｙ２−ｙ
１）／（ｙ４−ｙ３）倍縮小拡大すればよい。この作業
を左右それぞれの視点位置の映像毎に行う。最後に、ス
テレオ映像入力部１０８によって得られた左右それぞれ
の映像に、キャブレーションを施した左右それぞれの視
点位置から得た２次元画像を合成することで合成画像を
得ることができる。

【００３２】次に、データ記録部１１１に記録するデー
タ項目について説明する。データ項目としては、端末番
号、セット番号、セット内番号、三次元位置情報、その
他の属性などが考えられる。端末番号は通信端末１０１
毎に付けられる番号で、各端末にユニークな番号にな
る。セット番号は描画セット毎に付けられる番号で、一
つの描画セットに対して同じ番号が付けられる。

【００３３】ここで、描画セットとは切替部１０３の操
作により、一回の開始から終了の指示の間に記録される
データのセットである。つまりは一本の描画線を構成す
るデータの集まりである。

【００３４】セット内番号とは一つの描画セット内で各
描画点のデータにユニークに付けられるシーケンス番号
である。描画点のデータは離散的であり、連続的な描画
線に補間するには、離散した描画点をつなぐ順番を決め
る必要がある。セット内番号はそのために用いられる。

【００３５】三次元位置情報は、位置検知部１０４で取
得されたデータである。三次元位置情報を前述のセット
内番号の順に補間することにより描画線を再生すること
ができる。その他の属性を用いることで、描画の色指定
などを行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
三次元物体の形状を容易に把握しながら、三次元物体上
の自由な位置に三次元的な書き込みを行いながら共同で
作業を行うことができる。これにより、実物体をモデル
にした三次元形状デザインの共同作業を容易に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の遠隔共同作業支援システムの全
体構成図。

【図２】キャリブレーションを説明するための図。

【図３】空間スケッチシステムの構成図。

【符号の説明】

１０１ 通信端末 １０２ 描画入力部 １０３ 切替部 １０４ 位置検知部 １０５ ステレオ画像表示部 １０６、１０９、１１３ 通信インタフェース １０７ 映像撮影装置 １０８ ステレオ映像入力部 １１０ 制御装置 １１１ データ記録部 １１２ 画像合成部 １１４ 通信回線 ２０１、２０２ 表示例 ２０３ イメージ図 ２１１、２１２ 参照点 ２１３、２１４ 描画点 ２１５、２１６ 長方形

フロントページの続き (72)発明者 石橋 聡 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5B050 BA09 CA07 EA19 EA26 FA02 FA06 5B057 CA13 CB13 CE08 5C064 AA02 AC02 AC05 AC13 AC14 AC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 描画の開始と終了とを指示する手段と、
   三次元空間における描画点の三次元位置を検出する手段
   と、立体画像を表示する手段とを含む複数の通信端末
   と、 共同作業の対象となる立体画像を撮影する手段を含む映
   像撮影装置と、 前記開始および終了の指示により区切られた区間毎に当
   該区間に含まれる前記描画点の三次元位置情報を記録す
   る手段と、この記録する手段により記録された前記描画
   点の三次元位置情報に基づき前記描画点の集合により構
   成される描画線を生成する手段と、この生成する手段に
   より生成されたこの描画線と前記共同作業の対象となる
   立体画像とを合成する手段とを含む制御装置とが設けら
   れ、 前記表示する手段は、前記合成する手段により合成され
   た画像を表示する手段を含み、 前記通信端末、前記映像撮影装置、前記制御装置は、相
   互に通信回線を介して通信する手段を備えたことを特徴
   とする遠隔共同作業支援システム。
2. 【請求項２】 前記記録する手段は、 前記区間に含まれる前記描画点について、 同一区間に属することを示す識別情報と、当該同一区間
   における記録順序を示すシーケンス番号と、当該区間が
   設定された前記通信端末の識別情報とを当該描画点の三
   次元位置情報とともに記録する手段を含み、 前記描画線を生成する手段は、 前記同一区間に属することを示す識別情報が同一の前記
   描画点を前記シーケンス番号順に前記三次元位置情報に
   したがって並べる手段と、この並べる手段により並べら
   れた前記描画点間を補間する手段とを含む請求項１記載
   の遠隔共同作業支援システム。