JP2014106861A - 画像処理プログラム、画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動者の実際の視界に近い画像を生成する。
【解決手段】画像処理装置１０は、仮想空間を移動する移動者１の視点から見た仮想空間の画像を生成する画像処理プログラムを実行する。画像処理装置１０は、画像処理プログラムを実行することにより、移動者１の移動経路上の屈曲点Ｐ３と移動経路の終点Ｐ４とを結ぶ経路の途中に目標点Ｐ５を設定し、移動者１の視線方向３を目標点Ｐ５への方向に維持したまま移動者１を移動経路に沿って移動させたときの画像４，５を生成する。これにより、終点Ｐ４の方向を視界に入れながら移動する移動者１の視界をシミュレーションすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理プログラム、画像処理方法および画像処理装置に関する。

仮想空間上を移動する移動者の視界を、コンピュータグラフィックスを用いてシミュレーションするシステムがある。このシステムは、たとえば、工場における作業者の作業効率を評価する目的で用いられる。

また、近年、仮想空間を用いた様々な技術が提案されている。たとえば、ユーザの入力に基づいて時間的に変化する新たな視線情報を逐次作成し、作成された視線情報の視線から見た仮想空間の表示データを逐次出力する技術がある。また、ユーザが現在地から所望の進行方向を指示すると、視線方向が進行方向の地表の傾きと平行になるように決定されるようにした技術がある。

特開２０００−２０７５３号公報 特開平９−１５２９５４号公報

屈曲点を含む移動経路を移動する移動者の視界をシミュレーションする際に、移動者の視線方向を単に進行方向とするだけでは、移動者の視界が実際の視界とは異なる不自然なものとなる場合がある。

一側面では、本発明は、移動者の実際の視界に近い画像を生成可能な画像処理プログラム、画像処理方法および画像処理装置を提供することを目的とする。

１つの案では、仮想空間を移動する移動者の視点から見た仮想空間の画像を生成するための画像処理プログラムが提供される。この画像処理プログラムは、コンピュータに、仮想空間における移動者の移動経路上の屈曲点と移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定し、移動者の視線方向を目標点への方向に維持したまま移動者を移動経路に沿って移動させたときの上記の画像を生成する処理を実行させる。

また、１つの案では、上記画像処理プログラムによって実現される処理と同様の処理を実行する画像処理方法および画像処理装置が提供される。
さらに、１つの案では、仮想空間を移動して荷物を運ぶ移動者の視点から見た仮想空間の画像を生成するための画像処理プログラムが提供される。この画像処理プログラムは、コンピュータに、上記の画像を生成する際の移動者の視線方向を、荷物の重量に応じて設定する処理を実行させる。

また、１つの案では、上記画像処理プログラムによって実現される処理と同様の処理を実行する画像処理方法および画像処理装置が提供される。

一側面では、移動者の実際の視界に近い画像を生成できる。

第１の実施の形態の画像処理装置の機能的構成例および動作例を示す図である。 第２の実施の形態の画像処理装置のハードウェア構成例を示す図である。 画像処理装置の機能の例を示すブロック図である。 経路情報テーブルの例について示す図である。 位置情報テーブルの例について示す図である。 注視点情報テーブルの例について示す図である。 画像処理の例を示すフローチャートである。 画像処理の第１の例を示す図である。 画像処理の第２の例を示す図である。 画像処理の第３の例を示す図である。 荷物を持って移動する作業者の視界についての画像生成例を示す図である。 第３の実施の形態の画像処理装置の機能の例を示すブロック図である。 第３の実施の形態における注視点情報テーブルの例について示す図である。 重量閾値情報の例を示す図である。 第３の実施の形態における画像処理の例を示すフローチャートである。 ユーザ入力時の画像処理の変化例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の画像処理装置の機能的構成例および動作例を示す図である。画像処理装置１０は、仮想空間を移動する移動者の視点から見た仮想空間の画像を生成する。仮想空間とは、たとえば、３次元座標空間において人や物体などのオブジェクトが配置される仮想的な空間である。画像処理装置１０は、オブジェクトの形状や位置などの情報を基に、仮想空間を描画した画像を生成することができる。

画像処理装置１０は、設定部１１および生成部１２を有する。設定部１１および生成部１２の処理は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサ、あるいは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのその他の電子回路により実現される。

設定部１１は、仮想空間上を移動する移動者の移動経路上の屈曲点と当該移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定する。生成部１２は、移動者の視線方向を目標点への方向に維持したまま移動者を移動経路に沿って移動させたときの、移動者から見た仮想空間の画像を生成する。これにより画像処理装置１０は、移動者の実際の視界に近い画像を生成することができる。

ここで、図１に示すように、仮想空間上に配置された移動者１が、始点Ｐ１から終点Ｐ４への移動経路であって、視点Ｐ１から終点Ｐ４は見通せるものの、視点Ｐ１と終点Ｐ４との間に障害物などがあることにより、経路としてＰ１から屈曲点Ｐ３を経由して終点Ｐ４へ至る経路を移動する場合の例について説明する。仮想空間において、終点Ｐ４には、物体２が配置されている。移動者１は、始点Ｐ１から屈曲点Ｐ３まで直進後、屈曲点Ｐ３において移動方向を変更し、屈曲点Ｐ３から終点Ｐ４まで直進する。

このとき、設定部１１は、屈曲点Ｐ３と終点Ｐ４を結ぶ経路の途中に目標点Ｐ５を設定する。当該経路の途中の座標は、たとえば、屈曲点Ｐ３から終点Ｐ４までの距離の２／３の距離を、屈曲点Ｐ３から終点Ｐ４へ進めた位置に設定される。そして、設定部１１は、移動者１の視線方向３を目標点Ｐ５への方向に維持したまま、移動者１を移動経路に沿って移動させる。

生成部１２は、たとえば、移動者１が始点Ｐ１に存在する場合、移動者１が始点Ｐ１から目標点Ｐ５を見た仮想空間の画像４を生成する。また、生成部１２は、たとえば、移動者１が通過点Ｐ２を移動中の場合、移動者１が通過点Ｐ２から目標点Ｐ５を見た仮想空間の画像５を生成する。画像４，５には、画像の右側に終点Ｐ４に配置された物体２が映る。

終点位置を見通せ、かつ、移動経路上に屈曲点が存在する場合、実際の移動者はその移動経路上を移動する際、屈曲点を通過した先の位置を視界に入れようとするのが自然である。たとえば、移動者は、移動経路の終点を視界に入れようとする。ただし、屈曲点に到達する前に終点を視界の中心とするのは不自然であり、終点だけでなく、屈曲点から終点に至る経路も視界に入れながら移動するのが自然であると考えられる。好ましくは、終点と屈曲点の両方を視界に入れながら移動するのが最も自然であると考えられる。

第１の実施の形態の画像処理装置１０によれば、たとえば、移動者１が始点Ｐ１から屈曲点Ｐ３に達するまでの間、移動者１の視線方向は、移動者１の移動方向（すなわち屈曲点Ｐ３への方向）ではなく、それより終点Ｐ４に近い方向となる。これにより、視線方向を移動者１の移動方向に一致させた場合と比較して、移動者１の実際の見え方に近い自然な画像を生成することが可能になる。特に、生成された画像の中に終点Ｐ４が含まれるように目標点Ｐ５の位置が選択されることで、画像４，５のように終点Ｐ４に配置された物体２が映り込むようになり、移動者１の実際の見え方に近づけることができる。さらに、終点Ｐ４と屈曲点Ｐ３とが画像に含まれるように目標点Ｐ５の位置が選択されることで、移動者１の実際の見え方にさらに近づけることができる。

［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態の画像処理装置のハードウェア構成例を示す図である。
画像処理装置１００は、移動中の作業者の視界をシミュレーションするコンピュータである。作業者は、たとえば、工場の所定の区域で作業する者である。ここでは、所定の区域は、例として作業者から半径５ｍ程度の範囲を想定している。画像処理装置１００は、仮想空間上に設定された移動経路を移動する作業者の視点から見た仮想空間の画像を生成し、生成した画像をディスプレイ２１に表示する。仮想空間とは、３次元座標空間においてオブジェクトが配置される仮想的な空間である。画像処理装置１００によって生成された画像は、たとえば、作業者による作業の効率化を目的とした分析に用いられる。

画像処理装置１００は、プロセッサ１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０３、画像信号処理部１０４、入力信号処理部１０５、ディスクドライブ１０６および通信インタフェース１０７を有する。上記各ユニットは、画像処理装置１００内でバス１０８に接続されている。

プロセッサ１０１は、プログラムの命令を実行する演算器を含むプロセッサである。プロセッサ１０１は、ＨＤＤ１０３に記憶されているプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ１０２にロードし、プログラムを実行する。なお、プロセッサ１０１は複数のプロセッサコアを備えてもよく、画像処理装置１００は複数のプロセッサを備えてもよい。

ＲＡＭ１０２は、プロセッサ１０１が実行するプログラムや計算に用いられるデータを一時的に記憶する揮発性メモリである。ＨＤＤ１０３は、ＯＳやファームウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラムおよびデータを記憶する不揮発性の記憶装置である。なお、画像処理装置１００は、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの他の種類の記憶装置を備えてもよく、複数個の不揮発性の記憶装置を備えてもよい。

画像信号処理部１０４は、プロセッサ１０１からの命令に従って、画像処理装置１００に接続されたディスプレイ２１に画像を出力する。ディスプレイ２１としては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどを用いることができる。

入力信号処理部１０５は、画像処理装置１００に接続された入力デバイス２２から入力信号を取得し、プロセッサ１０１に通知する。入力デバイス２２としては、マウスやタッチパネルなどのポインティングデバイス、キーボードなどを用いることができる。

なお、ディスプレイ２１や入力デバイス２２は、画像処理装置１００の筐体と一体に形成されていてもよい。
ディスクドライブ１０６は、記録媒体２３に記録されたプログラムやデータを読み取る駆動装置である。記録媒体２３として、たとえば、フレキシブルディスク（ＦＤ：Flexible Disk）やＨＤＤなどの磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical disk）を使用できる。ディスクドライブ１０６は、プロセッサ１０１からの命令に従って、記録媒体２３から読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ１０２またはＨＤＤ１０３に格納する。なお、画像処理装置１００はディスクドライブ１０６を備えていなくてもよい。

通信インタフェース１０７は、ネットワーク３０を介して他の情報処理装置と通信を行う。
図３は、画像処理装置の機能の例を示すブロック図である。画像処理装置１００は、情報記憶部１１０、描画制御部１２０および描画処理部１３０を有する。情報記憶部１１０は、仮想空間上の作業者の視界をシミュレーションするために用いる情報を記憶する。情報記憶部１１０は、仮想空間情報１１１、経路情報テーブル１１２、位置情報テーブル１１３および注視点情報テーブル１１４を有する。

仮想空間情報１１１は、コンピュータグラフィックスを用いて仮想空間を表現するための各種の情報を含む。仮想空間は、画像処理装置１００がシミュレーションの対象とする場所を仮想した３次元空間である。仮想空間には、シミュレーションの対象となる場所に存在する物体や当該場所で作業する作業者などのオブジェクトが配置されている。仮想空間情報１１１には、これらのオブジェクトのデータが含まれる。オブジェクトのデータには、オブジェクトの形状、位置、重心、頂点などを示す情報が含まれる。また、オブジェクトのデータには、姿勢や、素材を示す情報が含まれていてもよい。

経路情報テーブル１１２は、作業者が仮想空間上を移動するときの移動経路の情報を保持する。経路情報テーブル１１２は、たとえば、ユーザの操作入力に応じて情報記憶部１１０に記憶される。

位置情報テーブル１１３は、作業者の現在位置、作業者の移動経路の屈曲点・終点など、仮想空間における座標の一覧情報を一時的に保持する。位置情報テーブル１１３は、経路情報テーブル１１２に基づいて描画制御部１２０により生成される。

注視点情報テーブル１１４は、作業者の注視点の一覧情報を一時的に保持する。注視点とは、作業者が移動する際、作業者の視線方向となる仮想空間の座標である。注視点情報テーブル１１４は、位置情報テーブル１１３に基づいて描画制御部１２０により生成される。

描画制御部１２０は、経路情報テーブル１１２の情報に基づいて、作業者の移動経路の屈曲点・終点を算出する。描画制御部１２０は、算出した屈曲点・終点の座標を位置情報テーブル１１３に格納する。

また、描画制御部１２０は、位置情報テーブル１１３に格納した屈曲点および終点に基づいて、作業者の移動経路の目標点を算出する。目標点とは、仮想空間において、作業者の視線が向かう先として設定される座標であり、移動経路を移動中の作業者の視界に、当該移動経路の終点および移動方向に存在する屈曲点が含まれるように選択される。目標点は、たとえば、作業者の移動経路上の屈曲点と移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に設定される。これにより、作業者は、移動方向と移動経路の終点を視界に入れながら移動するため、移動中の作業者の視界を実際の視界の様子に近づくようにシミュレーションできる。描画制御部１２０は、算出した移動経路の目標点など、注視点に関する情報を注視点情報テーブル１１４に格納する。

また、描画制御部１２０は、経路情報テーブル１１２に格納された移動経路の情報に基づいて仮想空間上の作業者を移動させ、当該作業者の現在位置の情報を位置情報テーブル１１３に格納する。

また、描画制御部１２０は、位置情報テーブル１１３に格納された作業者の現在位置に基づいて、注視点情報テーブル１１４から注視点を選択する。
描画処理部１３０は、位置情報テーブル１１３に格納された作業者の現在位置、決定した注視点に基づき、作業者の視点から見た画像を生成する。そして、描画処理部１３０は、生成した画像のデータをディスプレイ２１に出力して、生成した画像を表示させる。

図４は、経路情報テーブルの例について示す図である。経路情報テーブル１１２は、仮想空間において、作業者が移動するときの移動経路の情報を格納するテーブルである。経路情報テーブル１１２は、通過点ＩＤ、Ｘ座標およびＹ座標の項目を有する。通過点ＩＤの項目には、移動する作業者の移動経路の順番を示す番号が設定される。たとえば、通過点ＩＤ＝“１”に対応する座標は、移動経路の始点となる。また、最大値となる通過点ＩＤ（図４では“６”）に対応する座標は、移動経路の終点となる。Ｘ座標の項目には、各通過点のＸ座標が設定される。Ｙ座標の項目には、各通過点のＹ座標が設定される。

なお、本実施の形態では、移動経路のＺ座標（鉛直方向に対する座標）は、基準標高にある地表面を示す“０”であるものとする。ただし、移動経路に高低差が付与されて、通過点のＺ座標が“０”以外の値をとるようにしてもよい。

図５は、位置情報テーブルの例について示す図である。位置情報テーブル１１３は、作業者の現在位置、作業者の移動経路の屈曲点・終点など、仮想空間における座標の一覧情報を一時的に保持するテーブルである。位置情報テーブル１１３は、経路情報テーブル１１２に基づいて描画制御部１２０により生成され、情報記憶部１１０に記憶される。位置情報テーブル１１３は、位置ＩＤ、種別、Ｘ座標およびＹ座標の項目を有する。

位置ＩＤの項目には、位置情報を識別する識別子が設定される。種別の項目には、位置情報の種別が設定される。たとえば、種別が“現在位置”である位置情報は、仮想空間上の作業者の現在位置を示す。また、種別が“屈曲点”である位置情報は、仮想空間上を移動する作業者の移動経路の屈曲点を示す。また、種別が“終点”である位置情報は、仮想空間上を移動する作業者の移動経路の終点を示す。Ｘ座標の項目には、種別に対応する位置のＸ座標が設定される。Ｙ座標の項目には、種別に対応する位置のＹ座標が設定される。

図６は、注視点情報テーブルの例について示す図である。注視点情報テーブル１１４は、仮想空間上の作業者の注視点の一覧情報を一時的に保持するテーブルである。注視点情報テーブル１１４は、位置情報テーブル１１３に基づいて描画制御部１２０により生成され、情報記憶部１１０に記憶される。注視点情報テーブル１１４は、注視点ＩＤ、種別、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の項目を有する。

注視点ＩＤの項目には、注視点を識別する識別子が設定される。
種別の項目には、注視点の種別が設定される。たとえば、種別が“目標点”である場合、注視点は、描画制御部１２０により算出された目標点であることを示す。また、種別が“終点”の場合、注視点は、作業者の移動経路の終点であることを示す。たとえば、作業者の移動方向上に目標点が存在する場合、注視点を終点にすることで、作業者が目標点より終点側に移動したときも終点の反対側を視界に入れながら移動することを防止できる。

Ｘ座標の項目には、種別に対応する注視点のＸ座標が設定される。Ｙ座標の項目には、種別に対応する注視点のＹ座標が設定される。Ｚ座標の項目には、種別に対応する注視点のＺ座標が設定される。Ｚ座標には、たとえば、仮想空間の地表面から作業者の視点までの高さが設定される。また、終点に配置された物体に目印が存在する場合、当該目印の高さがＺ座標に設定されてもよい。

図７は、画像処理の例を示すフローチャートである。図７は、仮想空間において、作業者が所定の移動経路を移動する場合の画像処理の例である。以下、図７に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

（ステップＳ１１）描画制御部１２０は、経路情報テーブル１１２に格納された情報に基づいて、仮想空間上を移動する作業者の移動経路の終点の座標を算出する。終点の座標の算出は、たとえば、経路情報テーブル１１２から通過点ＩＤが最大である通過点の座標（Ｘ座標およびＹ座標。以下、同様とする。）を取得することで行う。そして、描画制御部１２０は、算出した終点の情報を位置情報テーブル１１３および注視点情報テーブル１１４に格納する。

（ステップＳ１２）描画制御部１２０は、経路情報テーブル１１２に格納された情報に基づいて、仮想空間上を移動する作業者の移動経路の屈曲点の座標を算出する。屈曲点の座標の算出は、たとえば、経路情報テーブル１１２から１つ後の通過点ＩＤのＸ座標およびＹ座標の両方が異なる通過点の座標を取得することで行う。そして、描画制御部１２０は、算出した屈曲点の情報を位置情報テーブル１１３に格納する。

（ステップＳ１３）描画制御部１２０は、位置情報テーブル１１３に格納された情報に基づいて目標点の座標を算出する。目標点の座標の算出は、たとえば、まず、経路情報テーブル１１２から屈曲点および終点の座標を取得する。そして、屈曲点から経路の終点までの距離の例えば２／３の距離を、屈曲点から終点側へ進めた位置の座標を取得することで行う。さらに、描画制御部１２０は、算出した目標点の情報を注視点情報テーブル１１４に格納する。

（ステップＳ１４）描画制御部１２０は、仮想空間に存在する作業者の現在位置の座標の初期値を設定する。現在位置の初期値は、経路情報テーブル１１２において１番目に登録された通過点の座標である。描画制御部１２０は、作業者の現在位置の座標を位置情報テーブル１１３に格納する。

（ステップＳ１５）描画制御部１２０は、作業者の進行方向上に目標点が存在するか判定する。作業者の進行方向上に目標点が存在しない場合、処理をステップＳ１６へ進める。当該作業者の進行方向上に目標点が存在する場合、処理をステップＳ１７へ進める。

なお、このステップＳ１５の判定は、たとえば、作業者の現在位置に基づき、作業者が屈曲点に達したかによって行うことができる。作業者が屈曲点に達していない場合、作業者の進行方向上に目標点が存在しないと判定され、作業者が屈曲点に達している場合、作業者の進行方向上に目標点が存在すると判定される。

（ステップＳ１６）描画制御部１２０は、注視点情報テーブル１１４から目標点（注視点ＩＤ＝Ｖ１）の座標を取得する。そして、描画制御部１２０は、取得した座標を注視点に設定する。注視点は、画像処理装置１００の有する記憶領域（たとえば、ＲＡＭ１０２）に記憶される。

（ステップＳ１７）描画制御部１２０は、注視点情報テーブル１１４から終点（注視点ＩＤ＝Ｖ２）の座標を取得する。そして、描画制御部１２０は、取得した座標を注視点に設定する。注視点は、画像処理装置１００の有する記憶領域（たとえば、ＲＡＭ１０２）に記憶される。

（ステップＳ１８）描画処理部１３０は、仮想空間において、現在位置における作業者の視点から、設定した注視点を見たときの仮想空間の画像を生成する。
この画像は、たとえば、仮想空間内に長方形の投影面を設定し、作業者の視点および投影面の四隅を通る４本の直線を辺とする四角錐を作業者の視界として、透視投影法により生成される。なお、視線方向は例として水平方向に沿うものとする。

（ステップＳ１９）描画処理部１３０は、生成した画像をディスプレイ２１に表示させる。
（ステップＳ２０）描画制御部１２０は、仮想空間において作業者を移動経路に沿って一定距離だけ移動させる。描画制御部１２０は、移動後の作業者の現在位置の座標によって、位置情報テーブル１１３の現在位置の座標を更新する。

（ステップＳ２１）描画制御部１２０は、作業者が移動経路の終点に到達したか判定する。作業者が移動経路の終点に到達していない場合、処理をステップＳ１５へ進める。作業者が移動経路の終点に到達した場合、処理を終了する。

図８は、画像処理の第１の例を示す図である。通過点＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６は、仮想空間における作業者の移動経路の通過点である。これらの通過点は、経路情報テーブル１１２（図４参照）に格納されている。なお、＃１〜＃６の数値は、図４の通過点ＩＤに対応する。

屈曲点Ｐ１２および終点Ｐ１３は、経路情報テーブル１１２の経路情報に基づいて描画制御部１２０により位置情報テーブル１１３に（図５参照）格納されている。また、現在位置Ｐ１１は、移動する作業者４１の位置情報が描画制御部１２０により取得され、位置情報テーブル１１３に格納されている。また、注視点Ｖ１は、屈曲点Ｐ１２および終点Ｐ１３に基づいて描画制御部１２０により算出され、注視点情報テーブル１１４（図６参照）に目標点の情報として格納されている。さらに、注視点Ｖ２は、終点Ｐ１３の情報に基づいて注視点情報テーブル１１４に終点の情報として格納されている。

作業者４１は、仮想空間上の通過点＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６を経由する移動経路上を移動する作業者のオブジェクトである。施設４２は、仮想空間において、作業者４１の移動経路の終点に設置された物体のオブジェクトであり、たとえば作業者４１が運んだ物を格納する棚である。以下、図９〜図１０においても同様である。

図８において、作業者４１の現在位置Ｐ１１は、通過点＃２とする。この場合、作業者４１の注視点は、目標点である注視点Ｖ１となる。そのため、描画処理部１３０により、通過点＃２を移動中の作業者４１の視点から注視点Ｖ１を見たときの仮想空間の画像２１ａが生成され、生成された画像２１ａがディスプレイ２１に表示される。

図９は、画像処理の第２の例を示す図である。図９において、作業者４１の現在位置Ｐ１１は、通過点＃３とする。この場合、作業者４１の注視点は、図８と同様に目標点である注視点Ｖ１となる。そのため、描画処理部１３０により、通過点＃３を移動中の作業者４１の視点から注視点Ｖ１を見たときの仮想空間の画像２１ｂが生成され、生成された画像２１ｂがディスプレイ２１に表示される。

図１０は、画像処理の第３の例を示す図である。図１０において、作業者４１の現在位置Ｐ１１は、通過点＃５とする。この場合、目標点（注視点Ｖ１）は、作業者４１の進行方向上に存在するため、作業者４１の注視点は、移動経路の終点Ｐ１３上の注視点Ｖ２となる。そのため、描画処理部１３０により、現在位置Ｐ１１を移動中の作業者４１の視点から注視点Ｖ２を見たときの仮想空間の画像２１ｃが生成され、生成された画像２１ｃがディスプレイ２１に表示される。

図８〜図１０で示すように、屈曲点Ｐ１２および終点Ｐ１３の位置に基づいて作業者４１の注視点を設定することで、仮想空間上を移動する作業者４１の視界には、常に移動経路の終点に設置された施設４２が含まれる。

第２の実施の形態の画像処理装置１００によれば、屈曲点Ｐ１２および終点Ｐ１３の位置に基づいて算出した目標点（注視点Ｖ１）が作業者４１の視界の中心となるように画像を生成する。これにより、終点Ｐ１３を視界に入れながら移動する作業者４１の視点から見た仮想空間の画像が生成できる。よって、視線方向を常に作業者の移動方向にして仮想空間の画像を生成する方法に比べ、作業者の視界をより正確にシミュレーションできる。

また、目標点が作業者４１の進行方向上に存在する場合、終点Ｐ１３（注視点Ｖ２）を作業者４１の注視点にする。これにより、目標点（注視点Ｖ１）が作業者４１を挟んで終点Ｐ１３の反対側になった場合（たとえば、図８〜図１０において作業者４１が注視点Ｖ１より終点Ｐ１３側に位置した場合）でも、作業者４１は終点Ｐ１３と反対側の目標点（注視点Ｖ１）ではなく終点Ｐ１３（注視点Ｖ２）を視界に入れて移動するため、より正確に作業者の視界をシミュレーションできる。

なお、注視点Ｖ１の座標は、屈曲点Ｐ１２に達するまでの作業者４１の視界に終点Ｐ１３に設置された施設４２が含まれるように設定される。また、特に作業者４１の位置が移動経路の始点に近い状態においては、作業者４１の視界に終点Ｐ１３と屈曲点Ｐ１２の両方が含まれるように注視点Ｖ１の座標が設定されることが望ましい。

本実施の形態のように作業者から半径５ｍ程度の範囲での作業を想定する場合、前述のように、注視点Ｖ１は、屈曲点Ｐ１２から終点Ｐ１３までの距離の２／３の距離を、屈曲点Ｐ１２から終点Ｐ１３側へ進めた位置の座標とすることができる。ここで、終点Ｐ１３と屈曲点Ｐ１２の両方が常に視界に含まれるように、注視点Ｖ１の位置を作業者４１の移動に伴って変化させてもよい。しかしながら、作業者から半径５ｍ程度の範囲での作業であれば、注視点Ｖ１を上記の位置に固定したままでも自然な見え方の画像を生成することができる。

ただし、たとえば、移動経路の始点（通過点＃１）から終点Ｐ１３までの距離が長い場合には、終点Ｐ１３と屈曲点Ｐ１２の両方が視界に入るようにすることは困難になる。この場合には、たとえば、注視点Ｖ１の位置を終点Ｐ１３側に近づけて、視界に終点Ｐ１３が確実に含まれるようにする。たとえば、描画制御部１２０は、移動経路の始点から終点Ｐ１３までの距離が長くなるほど、屈曲点Ｐ１２から終点Ｐ１３までの距離に対する、屈曲点Ｐ１２から注視点Ｖ１までの距離の割合を、２／３，３／４，４／５・・・のように増加させるようにしてもよい。

また、他の処理方法として、描画制御部１２０は、終点Ｐ１３を中心とした一定範囲が視界の右端または左端の一定割合を占めるように、注視点Ｖ１の位置を設定してもよい。
［第３の実施の形態］
ところで、所定の重量以上の荷物を持って移動する場合、作業者の視線は、目的地（移動経路の終点）ではなく荷物の方向になる場合がある。そこで、第２の実施の形態の画像処理装置の変形例として、作業者が荷物を持って移動することを加味して画像を生成する画像処理装置の例について説明する。

図１１は、荷物を持って移動する作業者の視界についての画像生成例を示す図である。作業者４１ａは、荷物４３を持ちながら仮想空間上に設定された移動経路を移動する。ここで、荷物４３の重量が閾値以上の場合、作業者４１ａの視線方向は、作業者の現在位置Ｐ１１にかかわらず、作業者の進行方向に対して地表面側に傾いた方向となる。たとえば、作業者４１ａの注視点は荷物４３の重心Ｇとなる。そのため、移動中の作業者４１ａの視点から重心Ｇを見たときの仮想空間の画像２１ｄが生成され、生成された画像２１ｄがディスプレイ２１に表示される。

このように、閾値以上の荷物を持った作業者４１ａの視点から見た仮想空間の画像２１ｄには、終点の周辺に設置された物体ではなく、荷物４３の画像が含まれる。
図１２は、第３の実施の形態の画像処理装置の機能の例を示すブロック図である。図１２においては、図３と同様の構成要素については同じ符号を付して示している。

画像処理装置１００ａは、情報記憶部１１０ａ、描画制御部１２０ａおよび描画処理部１３０を有する。また、情報記憶部１１０ａは、仮想空間情報１１１、経路情報テーブル１１２、位置情報テーブル１１３、注視点情報テーブル１１４ａ、重量閾値情報１１５および荷物情報１１６を有する。図３で説明した機能については、説明を省略する。

重量閾値情報１１５は、作業者４１ａが持つ荷物の閾値の情報を含む。荷物情報１１６は、作業者４１ａが持つ荷物の重量や荷物の重心の座標などの荷物に関する情報を含む。重心の座標は、作業者４１ａが移動する度に作業者４１ａの現在位置および移動方向に基づいて算出／更新される。

図１３は、第３の実施の形態における注視点情報テーブルの例について示す図である。注視点情報テーブル１１４ａの項目の説明は、注視点情報テーブル１１４と同様のため省略する。注視点情報テーブル１１４ａには、注視点の種類に“ユーザ指定”が追加されている。ユーザ指定とは、ユーザが入力操作により注視点の座標を指定することである。ユーザ指定の座標は、たとえば、ユーザに入力された場合、注視点情報テーブル１１４ａのユーザ指定の座標に関する項目（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の項目）は、ユーザに入力された座標に更新される。また、ユーザ指定の座標は、終点または目標点の座標を初期値としてもよい。

図１４は、重量閾値情報の例を示す図である。重量閾値情報１１５は、情報記憶部１１０ａに記憶されている。重量閾値情報１１５は、作業者４１ａが持つ荷物の重量の閾値の情報である。当該閾値は、作業者４１ａの注視点を荷物の重心にするか否かを判定するために用いられる。重量閾値情報１１５は、閾値ＩＤおよび閾値の項目を有する。閾値ＩＤの項目には、当該閾値を識別するための識別子が設定される。閾値の項目には、荷物の重量の閾値が設定される。

図１５は、第３の実施の形態における画像処理の例を示すフローチャートである。図１５では、図７と同様の処理が行われる処理ステップには同じ符号を付している。
図１５に示す処理は、図７に示した処理を次のように変形したものである。ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が描画制御部１２０ａによって実行された後、次のステップＳ３１の処理が実行される。また、ステップＳ２１において「ＮＯ」と判定された場合にも、次のステップＳ３１の処理が実行される。

（ステップＳ３１）描画制御部１２０ａは、作業者４１ａの持つ荷物の重量が重量閾値情報１１５に設定された閾値以上か判定する。作業者４１ａの持つ荷物の重量は、荷物情報１１６から取得される。荷物の重量が閾値以上の場合、処理をステップＳ３２へ進める。荷物の重量が閾値未満の場合、処理をステップＳ１５へ進める。

（ステップＳ３２）描画制御部１２０ａは、作業者４１ａの現在位置が移動経路の始点または屈曲点か否か判定する。作業者４１ａの現在位置および移動経路の屈曲点の座標は、位置情報テーブル１１３から取得される。移動経路の始点の座標は、経路情報テーブル１１２から最初の通過点の座標（最小の通過点ＩＤに対応する座標）を参照することで取得される。

作業者４１ａの現在位置が移動経路の始点または屈曲点である場合、処理をステップＳ３３へ進める。作業者４１ａの現在位置が移動経路の始点および屈曲点以外の場合、処理をステップＳ３４へ進める。

（ステップＳ３３）描画制御部１２０ａは、目標点（Ｖ１）を注視点とする。具体的には、描画制御部１２０ａは、注視点情報テーブル１１４ａから目標点（Ｖ１）の座標を示す情報（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標）を検索し、検索した座標を注視点に設定する。この後、処理を図７のステップＳ１８へ進める。

（ステップＳ３４）描画制御部１２０ａは、荷物情報１１６に設定された荷物の重心を注視点に設定する。この後、処理を図７のステップＳ１８へ進める。
なお、図７のステップＳ１５〜Ｓ１７，Ｓ２０，Ｓ２１の処理は、描画制御部１２０の代わりに描画制御部１２０ａによって実行される。

また、たとえば、ステップＳ３３の処理が実行された場合、ステップＳ１９の処理では、ステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ３４の処理が実行された場合よりも、目標点（Ｖ１）を注視した状態の画像がたとえば数秒といった長い時間表示されるようにしてもよい。この場合、始点および屈曲点において作業者が立ち止まって終点近傍の方向（すなわち目標点の方向）を確認する動作をシミュレーションすることができ、作業者の実際の視界に近い画像を生成できる。

図１６は、ユーザ入力時の画像処理の変化例を示すフローチャートである。図１６で説明する処理は、作業者４１ａの視界のシミュレーション実行中にユーザ入力などの操作による割込が発生した場合の処理である。

（ステップＳ４１）描画制御部１２０ａは、割込がユーザ入力によるものか否かを判定する。ユーザ入力は、たとえば、注視点に指定する仮想空間の座標にマウスカーソルで指示画像が存在するときに、マウスのボタンを押下した状態にし続ける操作である。割込操作がユーザ入力によるものである場合、処理をステップＳ４２へ進める。割込操作がユーザ入力によるものでない場合、処理を終了する。

（ステップＳ４２）描画制御部１２０ａは、作業者４１ａの移動を停止する。このとき、図１５の処理が一時的に停止される。
（ステップＳ４３）描画制御部１２０ａは、ユーザ入力によって指定された座標を注視点に設定する。具体的には、描画制御部１２０は、ユーザ入力によって指定された座標で注視点情報テーブル１１４ａのユーザ指定（Ｖ３）の座標を更新する。そして、描画制御部１２０は、更新されたユーザ指定（Ｖ３）の座標を注視点に設定する。

（ステップＳ４４）描画処理部１３０は、ステップＳ１８と同様に、仮想空間において、作業者の視点から、設定した注視点を見たときの仮想空間の画像を生成する。
（ステップＳ４５）描画処理部１３０は、生成した画像をディスプレイ２１に表示する。

（ステップＳ４６）描画制御部１２０ａは、ユーザ入力が解除されたか判定する。ユーザ入力の解除は、たとえば、ステップＳ４１により押下され続けた状態のマウスのボタンを離す操作である。ユーザ入力が解除されるまで待ち状態となり、ユーザ入力が解除されると、処理をステップＳ４７へ進める。

（ステップＳ４７）描画制御部１２０ａは、作業者４１ａの移動停止を解除する。これにより、図１５の処理が再開される。
図１６で示すように、画像処理装置１００ａは、作業者４１ａが閾値以上の荷物を持っているときにユーザ入力された場合、作業者４１ａの移動を停止し、ユーザ入力により指定された仮想空間の座標を注視点とした画像を生成する。これにより、所望の位置で荷物を持った移動中の作業者の視点から所望の注視点を見たときの作業者の視界をシミュレーションできる。

なお、図１６において、描画制御部１２０ａは、ステップＳ４２での移動停止処理およびステップＳ４７での移動停止解除処理を実行しなくてもよい。これにより、荷物を持った移動中である作業者の視点から所望の注視点を見たときの作業者の視界をシミュレーションできる。

また、ステップＳ４３の時点でユーザによって指定された座標を注視点に設定するのではなく、ユーザ入力が解除されるまでの間、注視点情報テーブル１１４ａのユーザ指定（Ｖ３）の欄に設定されている座標を注視点に設定してもよい。これにより、作業者の移動中の任意のタイミングで、作業者の視線をあらかじめ決められた方向に向けるという動作をシミュレーションすることができる。ユーザ指定（Ｖ３）の座標としては目標点の座標を設定することができ、この場合には、移動の途中で作業者に終点方向を確認させる動作をシミュレーションすることができる。

また、描画制御部１２０ａは、ユーザ指定の注視点および荷物の重心の方向に、作業者４１ａの視線方向を一定時間間隔で交互に変更してもよい。これにより、荷物と所望の注視点を交互に見ながら移動する作業者４１ａの視界をシミュレーションできる。

第３の実施の形態の画像処理装置によれば、作業者が重い荷物を持って移動する場合、作業者の視線は、移動方向に対して地表面側に傾けた方向とされる。これにより、荷物を持った作業者の視界をより正確にシミュレーションできる。

また、移動中の作業者４１ａの視点からユーザ入力により指定した注視点を見た仮想空間の画像を生成する。これにより、荷物を持つ作業者が移動経路周辺に存在する障害物などを確認しながら移動する場合における作業者の視界をシミュレーションできる。

なお、第１〜第３の実施の形態の画像処理装置１０，１００，１００ａの処理は、コンピュータにプログラムを実行させることで実現できる。このようなプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（たとえば、図２の記録媒体２３）に記録しておくことができる。記録媒体としては、たとえば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどを使用できる。磁気ディスクには、ＦＤおよびＨＤＤが含まれる。光ディスクには、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤおよびＤＶＤ−Ｒ／ＲＷが含まれる。

プログラムを流通させる場合、たとえば、当該プログラムを記録した可搬記録媒体が提供される。また、プログラムを他のコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワーク３０経由でプログラムを配布することもできる。コンピュータは、たとえば、可搬記録媒体に記録されたプログラムまたは他のコンピュータから受信したプログラムを、記憶装置（たとえば、ＨＤＤ１０３）に格納し、当該記憶装置からプログラムを読み込んで実行する。ただし、可搬記録媒体から読み込んだプログラムを直接実行してもよく、他のコンピュータからネットワーク３０を介して受信したプログラムを直接実行してもよい。また、上記の情報処理の少なくとも一部を、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することも可能である。

１ 移動者
２ 物体
３ 視線方向
４，５ 画像
１０ 画像処理装置
１１ 設定部
１２ 生成部
Ｐ１ 始点
Ｐ２ 通過点
Ｐ３ 屈曲点
Ｐ４ 終点
Ｐ５ 目標点

Claims (12)

1. 仮想空間を移動する移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成するための画像処理プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   前記仮想空間における前記移動者の移動経路上の屈曲点と前記移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定し、
   前記移動者の視線方向を前記目標点への方向に維持したまま前記移動者を前記移動経路に沿って移動させたときの前記画像を生成する、
   処理を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
2. 前記画像の生成では、前記移動者が前記屈曲点に達すると、前記視線方向を前記終点の方向に変更する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理プログラム。
3. 前記画像の生成では、前記移動者が運ぶ荷物の重量が所定の値以上の場合、前記視線方向を、前記移動者の移動方向に対して前記仮想空間の地表面側に傾けた方向とする、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の画像処理プログラム。
4. 前記画像の生成では、前記荷物の重量が所定の値以上の場合、前記移動者が前記移動経路の始点に位置するとき、前記視線方向を前記目標点の方向に設定して前記画像を生成し、前記始点からの前記移動者の移動開始後に、前記視線方向を前記移動者の移動方向に対して前記仮想空間の地表面側に傾けた方向に変更する、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像処理プログラム。
5. 前記移動者の移動方向に対して前記仮想空間の地表面側に傾けた方向とは、前記移動者の視点から前記荷物の重心への方向である、
   ことを特徴とする請求項３または４記載の画像処理プログラム。
6. 仮想空間を移動して荷物を運ぶ移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成するための画像処理プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   前記画像を生成する際の前記移動者の視線方向を、前記荷物の重量に応じて設定する、
   処理を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
7. 前記視線方向の設定では、
   前記荷物の重量が所定の値以上の場合、前記視線方向を前記移動者の移動方向に対して前記仮想空間の地表面側に傾けた方向に設定し、
   前記荷物の重量が前記所定の値より小さい場合、前記移動者の移動経路上の屈曲点と前記移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定し、前記視線方向を前記目標点の方向に設定する、
   ことを特徴とする請求項６記載の画像処理プログラム。
8. 前記移動者の移動方向に対して前記仮想空間の地表面側に傾けた方向とは、前記移動者の視点から前記荷物の重心への方向である、
   ことを特徴とする請求項７記載の画像処理プログラム。
9. 仮想空間を移動する移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成する画像処理方法において、
   画像処理装置が、
   前記仮想空間における前記移動者の移動経路上の屈曲点と前記移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定し、
   前記移動者の視線方向を前記目標点への方向に維持したまま前記移動者を前記移動経路に沿って移動させたときの前記画像を生成する、
   ことを特徴とする画像処理方法。
10. 仮想空間を移動して荷物を運ぶ移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成する画像処理方法において、
    画像処理装置が、
    前記画像を生成する際の前記移動者の視線方向を、前記荷物の重量に応じて設定する、
    ことを特徴とする画像処理方法。
11. 仮想空間を移動する移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成する画像処理装置において、
    前記仮想空間における前記移動者の移動経路上の屈曲点と前記移動経路の終点とを結ぶ経路の途中に目標点を設定する設定部と、
    前記移動者の視線方向を前記目標点への方向に維持したまま前記移動者を前記移動経路に沿って移動させたときの前記画像を生成する生成部と、
    を有することを特徴とする画像処理装置。
12. 仮想空間を移動して荷物を運ぶ移動者の視点から見た前記仮想空間の画像を生成する画像処理装置において、
    前記移動者の視線方向を前記荷物の重量に応じて設定する設定部と、
    前記視線方向の設定に基づいて前記画像を生成する生成部と、
    を有することを特徴とする画像処理装置。

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