JP2005107970A - 画像表示装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3次元CADデータに基づいて作成された簡易試作物300を含む現実空間の映像情報を映像入力装置102により取り込む。位置・姿勢計測装置205は、映像入力装置102及び簡易試作物300の位置及び姿勢を計測し、この計測結果に基づいて、情報処理装置400は、映像入力装置102によって得られる映像中の簡易試作物300の位置/姿勢情報を取得する。そして、この位置/姿勢情報と上記3次元CADデータとに基づいて、映像入力装置102より得られた映像中の簡易試作物300に重なるように3次元コンピュータグラフィック画像を描画し、映像と3次元コンピュータグラフィック画像の合成映像を映像表示装置101へ出力する。
【選択図】 図1
Description
任意視点における現実空間の映像情報に仮想空間の映像情報を重畳し、観察者に提示する画像表示方法であって、
3次元CADデータに基づいて作成された模型を含む現実空間の映像情報を撮像装置により取り込む撮像工程と、
前記撮像装置及び前記模型の位置及び姿勢を計測し、前記撮像工程によって得られる映像中の該模型の位置及び姿勢を示す位置/姿勢情報を取得する計測工程と、
前記位置/姿勢情報と前記3次元CADデータとに基づいて、前記撮像工程で得られた映像中の前記模型に重なるように3次元コンピュータグラフィック画像を描画して、該映像と該3次元コンピュータグラフィック画像を合成する合成工程とを備える。
任意視点における現実空間の映像情報に仮想空間の映像情報を重畳し、観察者に提示する画像表示装置であって、
3次元CADデータに基づいて作成された模型を含む現実空間の映像情報を取り込み可能な撮像手段と、
前記撮像手段及び前記模型の位置及び姿勢を計測し、前記撮像手段によって得られる映像中の該模型の位置及び姿勢を示す位置/姿勢情報を取得する計測手段と、
前記位置/姿勢情報と前記3次元CADデータとに基づいて、前記撮像手段によって得られた映像中の前記模型に重なるように3次元コンピュータグラフィック画像を描画することにより、該映像と該3次元コンピュータグラフィック画像を合成する合成手段とを備える。
以下に説明する本実施形態の複合現実感システムでは、3次元CADのデータよりラピッド・プロトタイピング装置で作成した簡易試作物(簡易モックアップ)に、同じ3次元CADのデータを変換して作成した3次元CG(3D−CG)データを、複合現実感システムを使って位置・姿勢方向を一致させて重ね合わせ、表示する。これにより、視覚的な評価と触覚的な評価を同時に実現し、より完成品に近い状態での評価を可能とする。
第1実施形態においては、磁気を利用した位置・姿勢計測を例に説明した。しかしながら、磁気を利用した位置・姿勢計測においては、環境により計測精度が不安定になる場合がある。たとえば磁気トランスミッタの近傍に金属物体が存在する場合には磁場が乱れ、磁気センサの出力する値が不安定になる。また、磁気トランスミッタと磁気センサの距離が遠くなるほど、計測精度が悪化するなどの問題がある。このような計測精度の問題は、磁気利用のセンサに限らず、種々の方式の位置・姿勢計測装置においても発生する。例えば、光学的に位置・姿勢を計測する手段が存在するが、この場合には光を発光させる装置と、光を受光する装置との間に遮蔽物などが存在すると計測が不安定になり、誤差が生じるなどの問題がある。
上記第1、第2実施形態において、映像合成部402では、現実空間の映像データに、仮想空間の映像(CG映像)を重畳(上書き)することで合成映像を生成している。この場合には、本来CG映像より手前にあるべきはずのものも、CG映像で上書きされてしまうため、CG映像と現実物体との奥行き感に矛盾が生じる場合がある。これを、図10を参照して詳しく説明する。
第1〜第3実施形態では、3DCADデータに基づいて生成されるCGの明るさや色調は、3DCADデータが含む光源情報等に基づいて決定されている。しかしながら、CADデータの光源情報は必ずしも現実空間に適したものではない。たとえば、現実空間が暗い場合には、CGの明るさも暗めに落とさないと、CGが現実空間中に浮き上がってしまい、自然な合成映像とはならない。そこで、第4実施形態では、現実空間の映像にCGを重畳する場合に、情報処理装置400内に取り込んだ現実空間の映像データに基づいてCG描画のための各種パラメータを設定する。こうすることにより、CGの明るさ、色調などを、現実空間の環境に合わせ、違和感の少ない合成映像を生成可能とする。以下、第4実施形態における構成と処理の流れを、図13、図14を参照して説明する。
映像入力装置102より入力される現実空間の映像は、撮像系プリズム104を通して入力されるため、光学的な歪を含む可能性がある。たとえば、図15において、(a)は実際の現実空間中に置かれた簡易試作物300である。この簡易試作物300を、(b)に示すような歪み量を有した撮像系プリズム104を通すと、図15の(c)のように歪んだ物体として映像入力装置より入力される。この映像にCGを重畳すると、図15(d)のように現実空間中の簡易試作物とCG映像が重ならず、違和感の大きい合成映像となってしまう。
Claims (13)
- 任意視点における現実空間の映像情報に仮想空間の映像情報を重畳し、観察者に提示する画像表示方法であって、
3次元CADデータに基づいて作成された模型を含む現実空間の映像情報を撮像装置により取り込む撮像工程と、
前記撮像装置及び前記模型の位置及び姿勢を計測し、前記撮像工程によって得られる映像中の該模型の位置及び姿勢を示す位置/姿勢情報を取得する計測工程と、
前記位置/姿勢情報と前記3次元CADデータとに基づいて、前記撮像工程で得られた映像中の前記模型に重なるように3次元コンピュータグラフィック画像を描画して、該映像と該3次元コンピュータグラフィック画像を合成する合成工程とを備えることを特徴とする画像表示方法。 - 前記3次元CADデータに基づいて3次元コンピュータグラフィックスデータを生成し、保持する生成工程を更に備え、
前記合成工程は、前記3次元コンピュータグラフィックスデータを用いて3次元コンピュータグラフィック画像を描画することを特徴とする請求項1に記載の画像表示方法。 - 前記撮像工程で得られた映像より、前記模型上の3次元位置が既知である特徴点を抽出する特徴点抽出工程を更に備え、
前記計測工程は、前記撮像工程で得られた映像における前記模型と前記撮像装置の相対的な位置/姿勢情報を、前記特徴点抽出工程で抽出された特徴点の位置に基づいて補正することを特徴とする請求項1に記載の画像表示方法。 - 前記撮像工程によって得られた映像より、所定の色情報を含む領域を抽出する領域抽出工程を更に備え、
前記合成工程は、前記領域抽出工程で抽出された領域への前記3次元コンピュータグラフィック画像の描画を禁止することを特徴とする請求項1に記載の画像表示方法。 - 前記撮像工程によって得られた映像に基づいて3次元コンピュータグラフィック画像のための描画パラメータを生成するパラメータ生成工程を更に備え、
前記合成工程は、前記生成工程で生成された描画パラメータを用いて前記3次元コンピュータグラフィック画像を描画することを特徴とする請求項1に記載の画像表示方法。 - あらかじめ保持された、前記撮像装置の歪み量に基づいて、前記撮像工程で取得された現実空間の映像情報を補正する映像補正工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画像表示方法。
- 任意視点における現実空間の映像情報に仮想空間の映像情報を重畳し、観察者に提示する画像表示装置であって、
3次元CADデータに基づいて作成された模型を含む現実空間の映像情報を取り込み可能な撮像手段と、
前記撮像手段及び前記模型の位置及び姿勢を計測し、前記撮像手段によって得られる映像中の該模型の位置及び姿勢を示す位置/姿勢情報を取得する計測手段と、
前記位置/姿勢情報と前記3次元CADデータとに基づいて、前記撮像手段によって得られた映像中の前記模型に重なるように3次元コンピュータグラフィック画像を描画することにより、該映像と該3次元コンピュータグラフィック画像を合成する合成手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記撮像手段で得られた映像より、前記模型上の3次元位置が既知である特徴点を抽出する特徴点抽出手段を更に備え、
前記計測手段は、前記撮像手段で得られた映像における前記模型と前記撮像装置の相対的な位置/姿勢情報を、前記特徴点抽出手段で抽出された特徴点の位置に基づいて補正することを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。 - 前記撮像手段によって得られた映像より、所定の色情報を含む領域を抽出する領域抽出手段を更に備え、
前記合成手段は、前記領域抽出手段で抽出された領域への前記3次元コンピュータグラフィック画像の描画を禁止することを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。 - 前記撮像手段によって得られた映像に基づいて3次元コンピュータグラフィック画像のための描画パラメータを生成するパラメータ生成手段を更に備え、
前記合成手段は、前記生成手段で生成された描画パラメータを用いて前記3次元コンピュータグラフィック画像を描画することを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。 - あらかじめ保持された、前記撮像手段の歪み量に基づいて、前記撮像手段で取得された現実空間の映像情報を補正する映像補正手段を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の画像表示方法をコンピュータによって実現するための制御プログラム。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の画像表示方法をコンピュータによって実現するための制御プログラムを格納した記憶媒体。
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