JP2003150979A - 表示システム - Google Patents

表示システム

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JP2003150979A
JP2003150979A JP2001350329A JP2001350329A JP2003150979A JP 2003150979 A JP2003150979 A JP 2003150979A JP 2001350329 A JP2001350329 A JP 2001350329A JP 2001350329 A JP2001350329 A JP 2001350329A JP 2003150979 A JP2003150979 A JP 2003150979A
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JP
Japan
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virtual reality
reality space
texture
space
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JP2001350329A
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English (en)
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Yoji Takahashi
洋史 高橋
Hiroyuki Hatanaka
浩之 畠中
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】現実空間における景色を仮想現実空間における
景色として、低コストで高価なコンピュータを必要とす
ることなく再現性良く表示できる表示システムを提供す
る。 【解決手段】現実空間における景色に対応する仮想現実
空間を構成する景色を、画像として観察者に視認させ
る。仮想現実空間における3次元モデル3Aにテクスチ
ャを貼り付けることで生成される画像データを出力する
制御装置と、その画像データに対応する画像を表示する
表示装置とを備える。その3次元モデル3Aにおける前
記テクスチャが貼り付けられる面は、その仮想現実空間
における観察者の視点位置Vの周囲に配置される。その
テクスチャの構成データとして、その仮想現実空間にお
ける観察者の視点位置に対応する現実空間における位置
から、その現実空間における景色を撮影することで生成
される画像データが用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば管制官の訓
練用シミュレータ等において仮想現実空間を構成する画
像を表示するのに利用できる表示システムに関する。
【0002】
【従来の技術】現実空間における景色に対応する仮想現
実空間を構成する景色を、画像として観察者に視認させ
る表示システムが各種シミュレータにおいて利用されて
いる。例えば管制官の訓練を行なうシミュレータでは、
管制室から視認される飛行機と景色とをコンピュータグ
ラフィックス画像により生成している。そのような表示
システムは、仮想現実空間における3次元モデルにテク
スチャを貼り付けることで生成される画像データを出力
する制御装置と、その画像データに対応する画像を表示
する表示装置とを備えている。
【0003】従来、その仮想現実空間における景色を構
成する画像データを生成するため、現実空間における景
色を上空から人工衛星等により撮影することで画像デー
タを生成し、また、国土地理院作成の地図データ等を用
いて現実空間における地形に対応する3次元モデルを作
成し、その画像データをテクスチャとしてその3次元モ
デルに貼り付け、さらに建築物等を個別にポリゴンデー
タを用いて描画していた。すなわち管制官の訓練を行な
うシミュレータであれば、管制塔近傍の景色を撮影した
衛星写真を、管制塔近傍の地形データを用いて作成され
た地形モデルにテクスチャとして貼り付け、管制塔近傍
の建築物等を個別にポリゴンデータを用いて作成してい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現実空間における地形
に対応する3次元モデルの作成には手間を要し、開発工
数、費用が増大し、また、その3次元モデルを構成する
ポリゴン数が多いため、画像処理能力の高い高価なコン
ピュータが必要になる。また、テクスチャとして現実空
間における風景を遠く離れた位置から撮影した衛星写真
を用い、建築物等をポリゴンにより作成した場合、現実
空間における景色の再現性が低くなる。さらに、シミュ
レータ等においては仮想現実空間における観察者の視点
位置や視点位置からの視程の変更が要望されることがあ
る。しかし、その視点位置や視程の変更に応じて仮想現
実空間を構成する景色を変更するにはより多くの手間が
必要になる。本発明は、上記問題を解決することのでき
る表示システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、仮想現実空間
における3次元モデルにテクスチャを貼り付けることで
生成される画像データを出力する制御装置と、その画像
データに対応する画像を表示する表示装置とを備え、現
実空間における景色に対応する仮想現実空間を構成する
景色を、画像として観察者に視認させる表示システムに
おいて、その3次元モデルにおける前記テクスチャが貼
り付けられる面は、その仮想現実空間における観察者の
視点位置の周囲に配置され、そのテクスチャの構成デー
タとして、その仮想現実空間における観察者の視点位置
に対応する現実空間における位置から、その現実空間に
おける景色を撮影することで生成される画像データが用
いられることを特徴とする。その3次元モデルの形状
は、その現実空間における景色が存在する位置の地形に
依存することなく設定されているのが好ましい。本発明
によれば、仮想現実空間において観察者が視認する景色
は、仮想現実空間における観察者の視点位置に対応する
現実空間における位置から撮影した景色に対応する。よ
って、その景色を撮影することで生成される画像データ
をテクスチャの構成データとし、そのテクスチャが貼り
付けられる3次元モデルの面を仮想現実空間における観
察者の視点位置の周囲に配置することで、その3次元モ
デルの形状を単純化することができる。すなわち、その
3次元モデルの形状を、その現実空間における景色が存
在する位置の地形に依存することなく設定できる。これ
により、その3次元モデルを少ないポリゴンにより容易
かつ短時間で構成し、その作成の手間を少なくして開発
工数、費用を低減し、画像処理能力の高い高価なコンピ
ュータを要することなく現実空間における景色の再現性
を高くすることができる。
【0006】本発明において、その仮想現実空間におけ
る観察者の視点位置の設定が変更可能とされ、その制御
装置は、その仮想現実空間における視点位置の設定変更
に応じて生成される複数の画像データをテクスチャ構成
データとして記憶し、そのテクスチャは、その仮想現実
空間における視点位置の設定変更に応じた現実空間にお
ける景色の変化に対応するように変更可能とされている
のが好ましい。また、その仮想現実空間における観察者
の視点位置からの視程の設定が変更可能とされ、その制
御装置は、その仮想現実空間における視点位置からの視
程の設定変更に応じて生成される複数の画像データをテ
クスチャ構成データとして記憶し、そのテクスチャは、
その仮想現実空間における視程の設定変更に応じた現実
空間における景色の変化に対応するように変更可能とさ
れているのが好ましい。さらに、その仮想現実空間にお
ける気象条件の設定が変更可能とされ、その制御装置
は、その仮想現実空間における気象条件の設定変更に応
じて生成される複数の画像データをテクスチャ構成デー
タとして記憶し、そのテクスチャは、その仮想現実空間
における気象条件の設定変更に応じた現実空間における
景色の変化に対応するように変更可能とされているのが
好ましい。これにより、仮想現実空間における観察者の
視点位置、視点位置からの視程、気象条件の変化に応じ
て変化する景色を観察者に視認させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に示す表示システムは、管制
官の訓練用シミュレータにおいて仮想現実空間を形成す
るのに用いられるもので、表示装置1と、この表示装置
1に接続される制御装置2とを備え、現実空間における
管制塔近傍の景色に対応する仮想現実空間を構成する景
色を画像として観察者に視認させる。
【0008】その表示装置1は、制御装置2から出力さ
れる画像データに対応する画像を表示するもので、画像
表示光Lを出射する表示器1aと、その画像表示光Lの
光路を変更して観察者の目に導く光路変更部1bとを有
する。その表示装置1は、例えば光路変更部1bとして
大型スクリーンやドーム型スクリーン等を有し、そのス
クリーン上に画像表示光Lによって投影される画像を観
察者に視認させるものや、表示器1aと光路変更部1b
とが観察者の頭部に装着され、ミラーやハーフミラー等
により構成される光路変更部1bにより画像表示光Lを
観察者の目に導いて画像を視認させる頭部装着型表示装
置により構成できる。
【0009】その制御装置2は、仮想現実空間における
3次元モデルにテクスチャを貼り付けることで生成され
る画像データを出力する。その3次元モデルの形状は現
実空間における景色が存在する位置の地形に依存するこ
となく設定され、本実施形態では図2に示すように多角
柱形状とされている。その3次元モデル3Aにおける上
記テクスチャが貼り付けられる面は、その仮想現実空間
における観察者の視点位置Vの周囲に配置される多角柱
の内側面と底面とされる。そのテクスチャの構成データ
として、その仮想現実空間における観察者の視点位置V
に対応する現実空間における位置、すなわち管制塔にお
ける管制室から、その管制塔の近傍の現実空間における
景色を撮影することで生成される画像データが用いられ
る。
【0010】図3は、その画像データに対応して表示装
置1により表示される画像の一例であって、仮想現実空
間における管制塔近傍の山や滑走路といった風景の画像
3を示す。図3においては、その風景の画像3の画像に
重ねて仮想の飛行機の画像4を表示している。図4は、
その3次元モデル3Aの一部を拡大したもので、ワイヤ
ーフレームにより示される多角柱の内側面と底面とにテ
クスチャが貼り付けられることで風景の画像データが生
成される。また、飛行機の画像4に対応する画像データ
は、複数のポリゴンから構成されるワイヤーフレーム4
Aに予め生成されたテクスチャを張り付けることで生成
される。なお、その3次元モデル3Aにおける上記テク
スチャが貼り付けられる面が、視点位置Vからは飛行機
の飛行経路よりも遠方にあるように設定することで、風
景の画像3と飛行機の画像4との相対位置関係を正しく
表示できる。
【0011】その仮想現実空間における観察者の視点位
置Vの設定が変更可能とされ、そのテクスチャは、その
仮想現実空間における視点位置Vの設定変更に応じた現
実空間における景色の変化に対応するように変更可能と
されている。例えば、その視点位置Vは管制室における
管制官の位置と、飛行機の操縦席におけるパイロットの
位置とに選択的に設定可能とされ、その管制官の位置か
ら現実空間における景色を撮影することで生成される画
像データとパイロットの位置から現実空間における景色
を撮影することで生成される画像データとがテクスチャ
構成データとして制御装置2に記憶され、視点位置Vの
設定変更に応じて3次元モデル3Aに貼り付けられるテ
クスチャが変更される。これにより、管制官の訓練にお
いてパイロットの視認風景を管制官に認識させ、訓練効
果を向上することができる。また、管制官の訓練用シミ
ュレータをパイロットの訓練用飛行シミュレータに接続
することで、観察者と飛行シミュレータの使用者との訓
練を連携して行なうことが可能になり、より訓練効果の
向上を図ることができる。
【0012】その仮想現実空間における観察者の視点位
置Vからの視程の設定が変更可能とされ、そのテクスチ
ャは、その仮想現実空間における視程の設定変更に応じ
た現実空間における景色の変化に対応するように変更可
能とされている。現実空間における視程は一日における
時間帯や気象条件によって変化することから、異なる視
程毎に現実空間における景色を撮影することで生成され
る複数の画像データがテクスチャ構成データとして制御
装置2に記憶され、視程の設定変更に応じて3次元モデ
ル3Aに貼り付けられるテクスチャが変更される。これ
により、管制官の訓練において視程の変化に応じた風景
の変化を管制官に認識させ、訓練効果を向上することが
できる。なお、異なる視程毎に現実空間における景色を
撮影することなく、最も見通しのよい視程での現実空間
における景色を撮影して画像データを生成し、その画像
データを加工することでそれより短い視程の画像データ
を生成するようにしてもよい。
【0013】その仮想現実空間における気象条件の設定
が変更可能とされ、そのテクスチャは、その仮想現実空
間における気象条件の設定変更に応じた現実空間におけ
る景色の変化に対応するように変更可能とされている。
現実空間における景色の見え方は気象条件の変化によっ
て変化することから、異なる気象条件毎に現実空間にお
ける景色を撮影することで生成される複数の画像データ
がテクスチャ構成データとして制御装置2に記憶され、
視程の設定変更に応じて3次元モデル3Aに貼り付けら
れるテクスチャが変更される。これにより、管制官の訓
練において気象条件の変化に応じた風景の変化を管制官
に認識させ、訓練効果を向上することができる。なお、
異なる気象条件毎に現実空間における景色を撮影するこ
となく、最も良い気象条件での現実空間における景色を
撮影して画像データを生成し、その画像データを加工す
ることでそれより悪い気象条件での画像データを生成す
るようにしてもよい。
【0014】上記実施形態によれば、仮想現実空間にお
いて観察者が視認する景色は、仮想現実空間における観
察者の視点位置Vに対応する現実空間における位置から
撮影した景色に対応する。よって、その景色を撮影する
ことで生成される画像データをテクスチャの構成データ
とし、そのテクスチャが貼り付けられる3次元モデル3
Aの面を仮想現実空間における観察者の視点位置Vの周
囲に配置することで、その3次元モデル3Aの形状を単
純化することができる。すなわち、その3次元モデル3
Aの形状を、その現実空間における景色が存在する位置
の地形に依存することなく設定される上記のような多角
柱形状とすることができる。これにより、その3次元モ
デル3Aを少ないポリゴンにより容易かつ短時間で構成
し、その作成の手間を少なくして開発工数、費用を低減
し、画像処理能力の高い高価なコンピュータを要するこ
となく現実空間における景色の再現性を高くすることが
できる。
【0015】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば3次元モデル3Aの形状は多角柱に限定されず、例
えば円柱形、球形、あるいは錐体形等としてもよい。ま
た、上記のような風景の画像3と飛行機の画像4以外の
画像、例えば管制室の窓枠の画像をコンピュータグラフ
ィックス技術により生成し、それら画像3、4と併せて
表示するようにしてもよい。さらに、本発明を管制官の
訓練用シミュレータ以外のシミュレータにより利用して
も良く、例えば完成後の建築物からの景観を建築物完成
前に視認したり、有名な景観を別の場所で視認するため
の景観シミュレータにおいて利用できる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、現実空間における景色
を仮想現実空間における景色として、低コストで高価な
コンピュータを必要とすることなく再現性良く表示でき
る表示システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の表示システムの構成説明図
【図2】本発明の実施形態における3次元モデルを示す
【図3】本発明の実施形態の表示装置により表示される
画像の一例を示す図
【図4】本発明の実施形態における3次元モデルの一部
を拡大したワイヤーフレームを示す図
【符号の説明】
1 表示装置 2 制御装置 3A 3次元モデル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B050 AA06 BA08 BA09 BA18 EA27 EA28 FA02 5B080 GA22

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】仮想現実空間における3次元モデルにテク
    スチャを貼り付けることで生成される画像データを出力
    する制御装置と、その画像データに対応する画像を表示
    する表示装置とを備え、現実空間における景色に対応す
    る仮想現実空間を構成する景色を、画像として観察者に
    視認させる表示システムにおいて、その3次元モデルに
    おける前記テクスチャが貼り付けられる面は、その仮想
    現実空間における観察者の視点位置の周囲に配置され、
    そのテクスチャの構成データとして、その仮想現実空間
    における観察者の視点位置に対応する現実空間における
    位置から、その現実空間における景色を撮影することで
    生成される画像データが用いられることを特徴とする表
    示システム。
  2. 【請求項2】その3次元モデルの形状は、その現実空間
    における景色が存在する位置の地形に依存することなく
    設定されている請求項1に記載の表示システム。
  3. 【請求項3】その仮想現実空間における観察者の視点位
    置の設定が変更可能とされ、その制御装置は、その仮想
    現実空間における視点位置の設定変更に応じて生成され
    る複数の画像データをテクスチャ構成データとして記憶
    し、そのテクスチャは、その仮想現実空間における視点
    位置の設定変更に応じた現実空間における景色の変化に
    対応するように変更可能とされている請求項1または2
    に記載の表示システム。
  4. 【請求項4】その仮想現実空間における観察者の視点位
    置からの視程の設定が変更可能とされ、その制御装置
    は、その仮想現実空間における視点位置からの視程の設
    定変更に応じて生成される複数の画像データをテクスチ
    ャ構成データとして記憶し、そのテクスチャは、その仮
    想現実空間における視程の設定変更に応じた現実空間に
    おける景色の変化に対応するように変更可能とされてい
    る請求項1〜3の中の何れかに記載の表示システム。
  5. 【請求項5】その仮想現実空間における気象条件の設定
    が変更可能とされ、その制御装置は、その仮想現実空間
    における気象条件の設定変更に応じて生成される複数の
    画像データをテクスチャ構成データとして記憶し、その
    テクスチャは、その仮想現実空間における気象条件の設
    定変更に応じた現実空間における景色の変化に対応する
    ように変更可能とされている請求項1〜4の中の何れか
    に記載の表示システム。
JP2001350329A 2001-11-15 2001-11-15 表示システム Pending JP2003150979A (ja)

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