JP2013090257A - 自由視点映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全方位画像格納部110には、経路上を移動しながら撮影したパノラマ画像がフレーム単位で格納され、ルート情報格納部130には、経路上の各ノードとブランチを示すルート情報が格納され、対応関係情報格納部120には、各フレームとルート上の1点との対応関係が格納される。データ更新部170は、ユーザの入力操作に基づいて、格納部150,160内の現在地および視線方向を逐次更新する。画像切出部140は、対応関係情報を参照して現在地に対応するフレームのパノラマ画像を読み出し、視線方向の視界を構成する視野画像を切り出す。ルートマップ作成部180は、経路の平面図に、現在地および視線方向を示す指標を重畳したルートマップを作成する。画像表示部190は視野画像とルートマップを並べて表示する。
【選択図】図1
Description
経路に沿って移動しながら全方位カメラを用いて撮影した360°の視界をもつ全方位画像を、フレーム単位で格納する全方位画像格納部と、
経路を構成する複数のノードの各位置を示す位置情報と、これらノード間を接続するブランチを示す接続情報と、によって構成されるルート情報を格納するルート情報格納部と、
全方位画像格納部に格納されている全方位画像の個々のフレームと、ルート情報格納部に格納されているルート情報におけるノードもしくはブランチ上の1点と、の対応関係を示す対応関係情報を格納する対応関係情報格納部と、
経路上の現在地を示す現在地データを格納する現在地データ格納部と、
視線方向を示す視線方向データを格納する視線方向データ格納部と、
ユーザの入力操作に基づいて、現在地が経路上で移動するように現在地データを更新する現在地更新処理と、視線方向が変化するように視線方向データを更新する視線方向更新処理と、を行うデータ更新部と、
現在地データによって示される現在地に対応する現在地フレームを、対応関係情報を参照することにより認識し、全方位画像格納部から現在地フレームの全方位画像を読み出し、読み出した全方位画像から、視線方向データによって示される視線方向の視界を構成する視野画像を切り出す画像切出部と、
現在値データおよび視線方向データに基づいて、経路の平面図に、現在地および視線方向を示す指標を重畳したルートマップを作成するルートマップ作成部と、
視野画像とルートマップとを並べて表示する画像表示部と、
を設けるようにしたものである。
全方位画像格納部が、魚眼レンズもしくは全方位ミラーを装着した全方位カメラを用いて、所定の水平面より上方に位置する半球状視界を撮影して得られる歪曲円形画像から、仰角が所定の基準値以下の領域を切り出し、これに歪み補正を施すことにより得られる矩形状のパノラマ画像を全方位画像として格納するようにしたものである。
全方位画像格納部が、仮想の経路を示す三次元CG画像に基づいて作成された矩形状のパノラマ画像を全方位画像として格納するようにしたものである。
ルート情報格納部が、二次元座標系上における個々のノードの座標値を示す位置情報と、全ノード中の任意の2ノードの組み合わせについて、それぞれ相互間を接続する直線状のブランチが存在するか否かを示す接続情報と、によって構成されるルート情報を格納し、
現在地データ格納部が、二次元座標系上における現在地の座標値を示す現在地データを格納するようにしたものである。
視線方向データ格納部が、二次元座標系の所定の基準軸に対する方位角φ(0°≦φ<360°)を視線方向データとして格納し、
画像切出部が、読み出した全方位画像から、方位角「φ−Δ/2」〜「φ+Δ/2」の範囲内の視界(ただし、Δは所定の切出角度)を構成する視野画像を切り出すようにしたものである。
全方位画像格納部が、一連のフレーム番号が付与されたフレーム単位の画像を格納し、
対応関係情報格納部が、個々のノードに対応するフレームのフレーム番号を特定する対応関係情報を格納し、
画像切出部が、現在地がノードである場合には、当該ノードに対応するフレーム番号が付与されたフレームを現在地フレームと認識し、現在地がブランチ上の中間地点である場合には、当該ブランチの両端に位置する一対のノードに対応する一対のフレーム番号に基づく線形補間により求めたフレーム番号が付与されたフレームを現在地フレームと認識するようにしたものである。
データ更新部が、
前進ボタンと、後退ボタンと、左向きボタンと、右向きボタンと、を有するコントローラを備え、
前進ボタンが押されている間、現在地が経路上を所定の進行方向に所定速度で移動するように現在地データを更新し、後退ボタンが押されている間、現在地が経路上を進行方向とは逆方向に所定速度で移動するように現在地データを更新し、左向きボタンが押されている間、視線方向が所定速度で左向きに変化するように視線方向データを更新し、右向きボタンが押されている間、視線方向が所定速度で右向きに変化するように視線方向データを更新するようにしたものである。
データ更新部が、
現在地を含むブランチの始点ノードから終点ノードに至る進行方向ベクトルを設定する機能を有し、進行方向ベクトルが示す方向を進行方向として現在地更新処理を行い、
現在地がいずれかのノードに到達したときに、現在地更新処理を一時停止し、到達ノードを始点とする新たなブランチをユーザに選択させ、到達ノードを始点ノード、選択されたブランチのもう一方の端点を終点ノードとする新たな進行方向ベクトルの設定を行ってから現在地更新処理を再開するようにしたものである。
データ更新部が、現在地がいずれかのノードに到達したときに、視野画像上に到達ノードを始点とする新たなブランチの方向を示す方向マーカを表示させ、
コントローラが、特定の方向マーカを選択する操作を行うためのマーカ選択ボタンを更に有し、
データ更新部が、マーカ選択ボタンによって選択された方向マーカに対応するブランチを、ユーザが選択したブランチとするようにしたものである。
ルート情報格納部が、直線状のブランチの集合によって構成される経路を示すルート情報を格納しており、
データ更新部が、第1のブランチから第2のブランチへ進んだときに、進行方向ベクトルを基準とした視線方向が一定となるように、第1のブランチと第2のブランチのなす角度θに基づいて視線方向データを更新する処理を行うようにしたものである。
図1は、本発明の基本的な実施形態に係る自由視点映像表示装置の構成を示すブロック図である。図示のとおり、この装置は、全方位画像を格納する全方位画像格納部110、対応関係情報を格納する対応関係情報格納部120、ルート情報を格納するルート情報格納部130、全方位画像から視野画像を切り出す画像切出部140、現在地データを格納する現在地データ格納部150、視線方向データを格納する視線方向データ格納部160、現在地データおよび視線方向データを更新するデータ更新部170、ルートマップを作成するルートマップ作成部180、視野画像とルートマップとを表示する画像表示部190によって構成されている。
続いて、図1に示す自由視点映像表示装置の動作を説明する。§1で述べたとおり、現在地データ格納部150には、経路上の現在地を示す現在地データが格納され、視線方向データ格納部160には、視線方向を示す視線方向データが格納される。ここで、「現在地」とは、この映像表示装置による映像表示の提供を受けるユーザについて、経路上の仮想位置を示すものであり、「視線方向」とは、この仮想位置にいるユーザの仮想の視線方向を示すものである。初期状態では、たとえば、図3のノードN1の位置に「現在地」を設定し、図の右方向に「視線方向」を設定するなどしておけばよい。
ここでは、データ更新部170の具体的な構成例を述べる。ここで述べる実施例の場合、データ更新部170は、図18に例示するようなコントローラ175と、このコントローラを制御するコンピュータによって構成される。このコントローラ175は、コンピュータゲーム用の入力機器として利用されている一般的な装置であり、右側に5つのボタンB1〜B5、中央に3つのボタンB6〜B8、左側に1つのボタンB9が設けられている。
以上、本発明に係る自由視点映像表示装置を基本的な実施形態に基づいて説明したが、ここでは、いくつかの変形例を掲げておく。
§1では、図7に示すような撮影装置を用いた撮影により得られた歪曲円形画像から、仰角が所定の基準値以下の領域を切り出し、これに歪み補正を施すことにより全方位画像(パノラマ画像)を得る例を示したが、もちろん、全方位画像の作成に用いる装置は、図7に示す撮影装置に限定されるものではない。たとえば、図7に示す撮影装置では、魚眼レンズ10を用いてビデオカメラの撮像面に歪曲円形画像を形成していたが、魚眼レンズ10の代わりに全方位ミラーなどを利用してもかまわない。
これまで述べた実施例は、いずれも直線状のブランチのみからなる経路を用いた例であるが、本発明は、曲線状の経路を含む施設についても適用可能である。具体的には、曲線状の経路については、複数のノードとこれらを結ぶ直線からなる折れ線によって近似すれば、これまでどおり、直線状のブランチのみからなる経路として取り扱うことができる。もちろん、一対のノード間をベジェ曲線などで結ぶ曲線状のブランチを定義することも可能である。この場合、曲線上の任意の点の位置を、0〜1の媒介変数によって示すようにすれば、対応するフレームを求めるための補間演算も支障なく行うことができる。
これまで述べた実施例では、視線方向を示すパラメータとして、方位角φのみを用いているが、更に仰角Ψというパラメータを追加することも可能である。この場合、視線ベクトルEは、方位角φと仰角Ψとによって定まることになる。このように仰角Ψをパラメータとして利用する場合、画像切出部140による切出枠は、方位角φと仰角Ψとの双方に応じて定まる。したがって、たとえば、図15に示す例の場合、太線で示す切出枠の縦寸法をより短く設定し、この切出枠の横方向位置を方位角φに基づいて定め、縦方向位置を仰角Ψに基づいて定めればよい。また、コントローラ175には、上向きボタンや下向きボタンなど、仰角Ψを変更する指示を与えるためのボタンを設けておけばよい。
図18に示すコントローラ175は、データ更新部170の一部を構成する機器としての一例を示すものであり、実用上は、この他にも様々な形態の機器をコントローラとして利用することが可能である。特に、操作ボタンなどの形態や配置は、設計上、自由に設定可能である。§3では、ボタンB6〜B9の役割についての説明はなされていないが、これらのボタンには、たとえば、移動速度を設定する機能や、上述した仰角Ψを設定する機能など、様々な機能を割り当てることができる。
これまで述べた実施例では、進行方向ベクトルは、ノードに到達したときにのみ設定されるようになっており、1つのブランチを移動中に視線方向を変えても、進行方向ベクトルは変化しない仕様になっていたが、視線方向に応じて進行方向ベクトルを逆転させるような運用を採ることも可能である。
20:ビデオカメラ
30:データ処理ユニット
40:台車
110:全方位画像格納部
120:対応関係情報格納部
130:ルート情報格納部
140:画像切出部
150:現在地データ格納部
160:視線方向データ格納部
170:データ更新部
175:コントローラ
180:ルートマップ作成部
190:画像表示部
B:ブランチ
B1〜B9:ボタン
B12〜B56:ブランチ
C:対応関係情報
D,D1〜D3:方向マーカ
E,E1,E2:視線ベクトル
F0000〜F2400:フレーム(フレーム番号)
G1:タイトル表示領域
G2:視野画像表示領域
G3:ルートマップ表示領域
H:天頂点
I:現在地指標
J:視線方向指標
M:ルートマップ
M1〜M5,Ma,Mb:中間地点
N1〜N15:ノード
O:座標系の原点
P,P1〜P3:現在地/現在地データ(XY座標値)
Q(P,φ):視野画像
R:ルート情報
V:進行方向ベクトル
X:座標軸
Y:座標軸
Δ:切出角度
φ,φ1,φ2:視線方向/視線方向データ(方位角)
θ:ブランチ間の交差角度
Claims (11)
- 所定の経路に沿って移動する視点から見た任意方向の視界を表示する自由視点映像表示装置であって、
前記経路に沿って移動しながら全方位カメラを用いて撮影した360°の視界をもつ全方位画像を、フレーム単位で格納する全方位画像格納部と、
前記経路を構成する複数のノードの各位置を示す位置情報と、これらノード間を接続するブランチを示す接続情報と、によって構成されるルート情報を格納するルート情報格納部と、
前記全方位画像格納部に格納されている全方位画像の個々のフレームと、前記ルート情報格納部に格納されている前記ルート情報におけるノードもしくはブランチ上の1点と、の対応関係を示す対応関係情報を格納する対応関係情報格納部と、
前記経路上の現在地を示す現在地データを格納する現在地データ格納部と、
視線方向を示す視線方向データを格納する視線方向データ格納部と、
ユーザの入力操作に基づいて、前記現在地が前記経路上で移動するように前記現在地データを更新する現在地更新処理と、前記視線方向が変化するように前記視線方向データを更新する視線方向更新処理と、を行うデータ更新部と、
前記現在地データによって示される現在地に対応する現在地フレームを、前記対応関係情報を参照することにより認識し、前記全方位画像格納部から前記現在地フレームの全方位画像を読み出し、読み出した全方位画像から、前記視線方向データによって示される視線方向の視界を構成する視野画像を切り出す画像切出部と、
前記現在値データおよび前記視線方向データに基づいて、前記経路の平面図に、現在地および視線方向を示す指標を重畳したルートマップを作成するルートマップ作成部と、
前記視野画像と前記ルートマップとを並べて表示する画像表示部と、
を備えることを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1に記載の自由視点映像表示装置において、
全方位画像格納部が、魚眼レンズもしくは全方位ミラーを装着した全方位カメラを用いて、所定の水平面より上方に位置する半球状視界を撮影して得られる歪曲円形画像から、仰角が所定の基準値以下の領域を切り出し、これに歪み補正を施すことにより得られる矩形状のパノラマ画像を全方位画像として格納することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1に記載の自由視点映像表示装置において、
全方位画像格納部が、仮想の経路を示す三次元CG画像に基づいて作成された矩形状のパノラマ画像を全方位画像として格納することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の自由視点映像表示装置において、
ルート情報格納部が、二次元座標系上における個々のノードの座標値を示す位置情報と、全ノード中の任意の2ノードの組み合わせについて、それぞれ相互間を接続する直線状のブランチが存在するか否かを示す接続情報と、によって構成されるルート情報を格納し、
現在地データ格納部が、前記二次元座標系上における現在地の座標値を示す現在地データを格納することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項4に記載の自由視点映像表示装置において、
視線方向データ格納部が、二次元座標系の所定の基準軸に対する方位角φ(0°≦φ<360°)を視線方向データとして格納し、
画像切出部が、読み出した全方位画像から、方位角「φ−Δ/2」〜「φ+Δ/2」の範囲内の視界(ただし、Δは所定の切出角度)を構成する視野画像を切り出すことを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の自由視点映像表示装置において、
全方位画像格納部が、一連のフレーム番号が付与されたフレーム単位の画像を格納し、
対応関係情報格納部が、個々のノードに対応するフレームのフレーム番号を特定する対応関係情報を格納し、
画像切出部が、現在地がノードである場合には、当該ノードに対応するフレーム番号が付与されたフレームを現在地フレームと認識し、現在地がブランチ上の中間地点である場合には、当該ブランチの両端に位置する一対のノードに対応する一対のフレーム番号に基づく線形補間により求めたフレーム番号が付与されたフレームを現在地フレームと認識することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の自由視点映像表示装置において、
データ更新部が、
前進ボタンと、後退ボタンと、左向きボタンと、右向きボタンと、を有するコントローラを備え、
前記前進ボタンが押されている間、現在地が経路上を所定の進行方向に所定速度で移動するように現在地データを更新し、前記後退ボタンが押されている間、現在地が経路上を前記進行方向とは逆方向に所定速度で移動するように現在地データを更新し、前記左向きボタンが押されている間、視線方向が所定速度で左向きに変化するように視線方向データを更新し、前記右向きボタンが押されている間、視線方向が所定速度で右向きに変化するように視線方向データを更新することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項7に記載の自由視点映像表示装置において、
データ更新部が、
現在地を含むブランチの始点ノードから終点ノードに至る進行方向ベクトルを設定する機能を有し、前記進行方向ベクトルが示す方向を進行方向として現在地更新処理を行い、
現在地がいずれかのノードに到達したときに、現在地更新処理を一時停止し、到達ノードを始点とする新たなブランチをユーザに選択させ、前記到達ノードを始点ノード、選択されたブランチのもう一方の端点を終点ノードとする新たな進行方向ベクトルの設定を行ってから現在地更新処理を再開することを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項8に記載の自由視点映像表示装置において、
データ更新部が、現在地がいずれかのノードに到達したときに、視野画像上に到達ノードを始点とする新たなブランチの方向を示す方向マーカを表示させ、
コントローラが、特定の方向マーカを選択する操作を行うためのマーカ選択ボタンを更に有し、
データ更新部が、前記マーカ選択ボタンによって選択された方向マーカに対応するブランチを、ユーザが選択したブランチとすることを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項8または9に記載の自由視点映像表示装置において、
ルート情報格納部が、直線状のブランチの集合によって構成される経路を示すルート情報を格納しており、
データ更新部が、第1のブランチから第2のブランチへ進んだときに、進行方向ベクトルを基準とした視線方向が一定となるように、前記第1のブランチと前記第2のブランチのなす角度θに基づいて視線方向データを更新する処理を行うことを特徴とする自由視点映像表示装置。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の自由視点映像表示装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
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