JP2014115957A - 拡張現実型建物シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
建築予定場所に家が建った状態をその場で容易に確認できるだけでなく、家の外観などを様々な視点からリアルタイムで確認することも可能とする。
【解決手段】
建物の建築予定場所を含む風景を撮影するための撮影手段と、建築を検討中の建物の三次元コンピュータグラフィックスからなる建物画像を撮影手段が撮影した風景画像に合成する合成処理を行う情報処理手段と、情報処理手段が合成した合成画像を表示するための表示手段とを備えた拡張現実型建物シミュレーション装置を提供する。情報処理手段における合成処理は、風景画像に含まれるマーカーを識別するためのマーカー識別処理と、マーカー識別処理で識別されたマーカーを基準として建物画像を風景画像に位置合わせする位置合わせ処理とを経て行うと好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、拡張現実の技術を利用して、未だ建物が建築されていない建築予定場所に建物が完成した後の状態を表示する拡張現実型建物シミュレーション装置に関する。

家を建てる土地を購入しようとする人は、複数の候補地に足を運んでそれらの土地を自分の目で確かめ、その中から気に入った土地を購入することが一般的である。また、既に土地を所有している人でも、その土地にどんな家を建てればどんな景観になるのかをイメージしながら建てる家のタイプを選ぶ。しかし、更地状態の土地を見ただけでは、その土地に希望の家を建てたらどのような景観になるのか、あるいはその土地にはどのようなタイプの家が合っているのかなどをイメージすることは難しいため、土地や家の契約に踏み切れない人も少なくない。

このため、土地や家を扱う業者の中には、家を建てる予定の土地の周辺の景観が表された絵や写真の中に建築予定の家の外観パースを表した完成予想図を顧客に提示するところもある。この完成予想図によって、上記の点について、ある程度はイメージすることが可能となる。しかし、この種の完成予想図では、特定の視点から見た建物の外観しか分からないという欠点がある。また、この種の完成予想図は、家を建てることを検討している土地の周辺の景観の写真を予め撮影しておき、その写真などをパソコンなどに取り込んで作成する必要があるため、その作成に手間を要するという欠点もある。また、顧客がその土地に足を運んだ際にその場ですぐに提示することができないという欠点もある。

ところで、特許文献１には、顧客が家の購入を検討する段階から施工及び引き渡し後のアフターまで、パソコンの画面を通じて家に関するシミュレーションを行うコンピュータプログラムが提案されている。このコンピュータプログラムでは、家のタイプの選択（同文献の図５）や、周辺建物と影のシミュレーション（同文献の図７）をパソコンの画面上で行うことが可能となっている。しかし、家を建てることを検討している土地に顧客が足を運んだ際に、その場で、完成後の状況をイメージできるものとはなっておらず、上記課題を解決できるものとはなっていない。

また、これまでには、カメラなどで撮影された風景画像に実在しない物体を合成した合成画像をリアルタイムに表示する拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）と呼ばれる技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。拡張現実の技術は、ナビゲーションシステムの分野などで実用化がされつつある。しかし、建築分野において、その土地に家を建てたらどのような景観になるのか、あるいはその土地にはどのようなタイプの家が合っているのかなどを確認するために、拡張現実を利用した技術は未だ提案されていない。

特開２００４−３２６３６９号公報 特開２０１２−２１５９８９号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、家を建てることを検討している土地に顧客が足を運んだ際に、その土地に希望の家を建てたらどのような景観になるのか、あるいはその土地にはどのようなタイプの家が合っているのかなどについて、顧客がその場で容易に確認することができるだけでなく、建築を検討中の家の外観などを様々な視点からリアルタイムで確認することもできる拡張現実型建物シミュレーション装置を提供するものである。

上記課題は、
建物の建築予定場所を含む風景を撮影するための撮影手段と、
建築を検討中の建物の三次元コンピュータグラフィックスからなる建物画像を撮影手段が撮影した風景画像に合成する合成処理を行う情報処理手段と、
情報処理手段が合成した合成画像を表示するための表示手段と
を備えたことを特徴とする拡張現実型建物シミュレーション装置
を提供することによって解決される。

これにより、建物の建築予定場所に足を運んだ顧客は、新築を検討している建物がその建築予定場所に建った状態をその場で確認することが可能になる。また、風景画像に合成される建物画像を、仮想三次元空間上でモデリングされた実時間処理可能な三次元コンピュータグラフィックスにより作成しておけば、顧客は、ある特定の場所及び方向からの建物の外観及び風景だけでなく、様々な場所及び方向からの建物の外観及び風景を確認することが可能になる。加えて、建物の外観だけでなく、建物の内部まで上記の三次元コンピュータグラフィックスにより作成しておけば、顧客は、建物の内部に入った状況をも仮想的に体験することが可能になる。

ここで、「建物画像」とは、新築を検討している建物本体のみを意味する場合と、建物本体と当該建物本体の付随物を意味する場合との両方を含む概念である。建物本体の付随物としては、門、カーポート、塀又は植木などの土地定着物のほか、自動車又は植木鉢などの土地非定着物が例示される。

本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置において、情報処理手段における合成処理の具体的な方法は、特に限定されない。拡張現実における合成処理の方法としては、一般的に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などから取得した位置情報を利用するロケーションベース拡張現実と、撮影画像を利用するビジョンベース拡張現実とがある。しかし、前者は、ＧＰＳの精度に依存するため、風景画像における正確な位置に建物画像を合成できないおそれがある。このため、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置では、通常、ビジョンベース拡張現実が採用される。ビジョンベース拡張現実は、さらに、風景画像に含まれる特定形状の図形（マーカー）を利用するマーカー型と、マーカーを利用しないマーカーレス型とに分類される。

このうち、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置では、マーカー型の拡張現実を採用すると好ましい。すなわち、情報処理手段における合成処理が、風景画像に含まれるマーカーを識別するためのマーカー識別処理と、マーカー識別処理で識別されたマーカーを基準として建物画像を風景画像に位置合わせする位置合わせ処理とを経て行われるようにすると好ましい。建築予定場所に選ばれる場所は様々であり、その周囲の風景も様々であるが、上記構成を採用することにより、どのような建築予定場所であっても、そこにマーカーを設置しておけば、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置を利用することが可能になる。

また、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置において、情報処理手段における合成処理は、建物画像に加えて、当該建物画像で表された建物に関する建物情報も風景画像に合成するものであると好ましい。風景画像に合成する建物情報としては、建物の商品名や、建物の高さや奥行や横幅などの寸法や、建物の価格や、月々のローン返済金額などが例示される。建物が太陽光発電パネルを搭載したものである場合には、月々の発電量や売電金額を表示することもできる。これにより、顧客は、建物がその建築予定場所に建った状態を確認しながら、上記の建物情報も得ることが可能になる。

さらに、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置において、情報処理手段における合成処理は、複数種類の建物画像が登録された建物画像ライブラリから選択された一の建物画像を風景画像に合成するものであると好ましい。これにより、顧客は、１種類の建物画像だけでなく、複数種類の建物画像をその場で見比べることが可能になり、その土地にその建物を建てたらどのような景観になるのか、あるいはその土地にはどのようなタイプの建物が合っているのかなどについて、十分に検討した上で結論を出すことができるようになる。

このとき、建物画像ライブラリから一の建物画像を選択する手段は特に限定されず、タッチパネルやキーボードなどの入力手段によって選択できるようにしてもよいが、以下のようにすると好ましい。すなわち、拡張現実型建物シミュレーション装置が、情報処理手段における合成処理で風景画像に合成する建物画像を識別する識別子を読み取るための識別子読取手段を備え、情報処理手段における合成処理が、識別子読取手段で読み取られた識別子に対応する建物画像を建物画像ライブラリから選択して風景画像に合成するものであるとより好ましい。識別子としては、文字、図形、記号若しくは色彩又はこれらの結合が挙げられるが、バーコードや、ＱＲコード（登録商標）などの二次元バーコードであると好適である。これらの識別子は、建設予定場所に設置された看板や、建物のカタログやパンフレットなどに表示しておくことができる。

さらにまた、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置は、撮影手段、情報処理手段及び表示手段が、それぞれ別体からなるものであってもよい。しかし、この場合には、拡張現実型建物シミュレーション装置の取り扱いが難しくなる。このため、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置は、撮影手段、情報処理手段及び表示手段が一体化された携帯型端末であると好ましい。この種の携帯型端末としては、ｉＰａｄ（登録商標）などのタブレット型端末や、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）などのスマートフォンの他、ノートパソコンなども例示される。

以上のように、本発明によって、家を建てることを検討している土地に顧客が足を運んだ際に、その土地に希望の家を建てたらどのような景観になるのか、あるいはその土地にはどのようなタイプの家が合っているのかなどについて、顧客がその場で容易に確認することができるだけでなく、建築を検討中の家の外観などを様々な視点からリアルタイムで確認することもできる拡張現実型建物シミュレーション装置を提供することが可能になる。

本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置を利用して建物の建築予定場所を確認している状態を示した図である。 本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における処理手順を説明するフロー図である。 本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における表示手段に表示された建物選択画面の一例を示した画像図である。 本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における表示手段に表示された識別子読取画面の一例を示した画像図である。 本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における撮影手段が撮影した風景画像（合成処理前）の一例を示した図である。 図５に示す風景画像にＡタイプの建物画像を合成した合成画像を示した図である。 図５に示す風景画像にＢタイプの建物画像を合成した合成画像を示した図である。 図５に示す風景画像にＣタイプの建物画像を合成した合成画像を示した図である。 図５に示す風景画像にＤタイプの建物画像を合成した合成画像を示した図である。

以下、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置を利用して建物の建築予定場所を確認している状態を示した図である。図２は、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における処理手順を説明するフロー図である。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、図２に示すように、撮影手段と、情報処理手段と、表示手段とを備えたものとなっている。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、図１の上図に示すように、撮影手段、情報処理手段及び表示手段が一体化されたタブレット型端末となっている。以下、拡張現実型建物シミュレーション装置における各構成について、順に説明する。

１．撮影手段
撮影手段は、図１の上図に示すように、建物の建築予定場所を含む風景を撮影するためのものとなっている。撮影手段としては、カメラが用いられる。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーションにおいて、撮影手段は、撮影した風景画像をデジタルデータに変換して出力する小型の（タブレット型端末やスマートフォンに内蔵可能な）デジタルカメラを採用している。デジタルデータに変換された風景画像は、図２に示すように、情報処理手段に入力される。撮影手段は、静止画像を撮影するものであってもよいが、動画を撮影するものであると好ましい。これにより、後述する合成処理において、建物画像を風景画像にリアルタイムに合成していき、撮影方向を変化させたり、撮影場所を移動したりしても、その結果を合成画像にリアルタイムに反映させることが可能になる。

２．情報処理手段
情報処理手段は、図２に示すように、撮影手段から風景画像を受け取り、その風景画像に建築を検討中の建物の三次元コンピュータグラフィックスからなる建物画像を合成する合成処理を行うものとなっている。この合成処理によって、図１の下図に示すような合成画像が得られる。このように、本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、建物の建築予定場所に足を運んだ顧客は、新築を検討している建物がその建築予定場所に建った状態をその場でリアルタイムに確認することが可能となっている。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置においては、情報処理手段として、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び必要なメモリを備えた小型の（タブレット型端末やスマートフォンに内蔵可能な）コンピュータを用いている。

情報処理手段における合成処理は、通常、情報処理手段に組み込まれたソフトウェア又は電子回路により実現される。既に述べた通り、この合成処理の具体的な方法は、特に限定されない。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置では、図２に示すように、情報処理手段における合成処理を、風景画像に含まれるマーカー（図１の上図を参照）を識別するためのマーカー識別処理と、マーカー識別処理で識別されたマーカーを基準として建物画像を風景画像に位置合わせする位置合わせ処理とで構成しており、その合成処理は、マーカー型のビジョンベース拡張現実の技術を用いている。これを実現するためのソフトウェアライブラリとしては、「ＮｙＡＲＴｏｏｌＫｉｔ」や「ＡｎｄＡＲ」などのＡＲＴｏｏｌＫｉｔなどが例示される。

情報処理手段における合成処理をマーカー型のビジョンベース拡張現実の技術を利用して行う場合には、図１の上図に示すように、撮影手段が撮影する風景画像にマーカーが含まれている必要がある。すなわち、建設予定場所における所定位置に予めマーカーを設置しておく必要がある。マーカーの形態は、風景画像に含まれる他の形態と識別可能なものであれば特に限定されず、各種形状を採用することができる。図１の例では、四角枠状のマーカーを採用しているが、これに限定されず、星型などの他の形態を採用することもできる。

情報処理手段は、撮影手段から入力された風景画像に含まれるマーカーを公知のパターンマッチングのアルゴリズムなどを用いて識別する（マーカー識別処理を行う）。その後、そのマーカーにおける特定点（通常、複数の点）が、三次元コンピュータグラフィックスからなる建物画像における対応する点に重なるように建物画像を風景画像に位置合わせし（位置合わせ処理を行い）、建物画像が風景画像に合成された合成画像を得る。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置では、上記の通り、撮影手段が動画を撮影するものとなっていることに加えて、建物画像を、仮想三次元空間上でモデリングされた実時間処理可能な三次元コンピュータグラフィックスにより作成しているので、撮影方向や撮影場所が変化しても、リアルタイムに合成画像が更新されるようになっている。したがって、異なる撮影方向や撮影場所からの建物及び風景をリアルタイムに確認することができるようになっている。

また、本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、図２に示すように、情報処理手段が、複数種類（Ａタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ、Ｄタイプ…）の建物画像が予め記録された建物画像ライブラリを備えており、情報処理手段における合成処理が、建物画像ライブラリから選択された一の建物画像を風景画像に合成することにより行われるようになっている。合成する建物画像は、拡張現実型建物シミュレーション装置を操作する人が選択することができるようになっている。このため、顧客は、１種類の建物画像だけでなく、図６〜９に示すように、複数種類の建物画像をその場で見比べることが可能になっている。図６〜９は、図５に示す風景画像にそれぞれＡタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ、Ｄタイプの建物画像を合成した合成画像を示した図である。図５は、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における撮影手段が撮影した風景画像（合成処理前）の一例を示した図である。

建物画像ライブラリに登録しておく建物画像は、大規模な施設や高層ビルなどであってもよいが、通常、一般的な住宅である。住宅の新築を予定している顧客は、その完成後の建物についてイメージできない人も多く、これを可能とする拡張現実型建物シミュレーション装置に対する需要は高いと考えられるからである。図２において、建物画像ライブラリは、情報処理手段の内部に組み込んだ状態（内部メモリに記憶させた状態）で描いているが、建物画像ライブラリは、ＵＳＢメモリやＣＤ−ＲＯＭなどの外部メモリに記憶されたものであってもよいし、インターネットなどを利用してサーバーから提供されるものであってもよい。

合成する建物画像を建物画像ライブラリから選択する手段は、特に限定されない。図３は、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における表示手段に表示された建物選択画面の一例を示した画像図である。図３に示すように、建物選択画面には、建物画像ライブラリに記憶されている複数種類の建物画像が表示されている。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置において、表示手段は、タッチパネル機能を備えている。このため、拡張現実型建物シミュレーション装置を操作する人は、表示手段における画面の所定箇所に触れることにより、合成する建物画像を選択することができるようになっている。建物画像を選択するための入力手段は、タッチパネルに限定されず、物理的な入力装置など、他のものを採用することもできる。

また、本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、情報処理手段における合成処理で風景画像に合成する建物画像を識別するＱＲコード（登録商標）などの識別子を読み取るための識別子読取手段を備えており、情報処理手段における合成処理が、識別子読取手段で読み取られたＱＲコード（登録商標）に対応する建物画像を建物画像ライブラリから選択して風景画像に合成することも可能なものとなっている。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置においては、撮影手段としてのカメラを識別子読取手段としても共用している。

図４は、本発明の拡張現実型建物シミュレーション装置における表示手段に表示された識別子読取画面の一例を示した画像図である。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置は、所定の操作を行うと、識別子読み取りモードとなり、表示手段に、図４に示す画面が表示されるようになっている。この識別子読取モードでは、表示手段の画面を確認しながらカメラ（識別子読取手段）をＱＲコード（登録商標）に向け、ＱＲコード（登録商標）が読み取り可能な所定位置（図４の画面の枠内）に入ったときに「読取り」ボタンにタッチすると、ＱＲコード（登録商標）が情報処理手段に取り込まれる。ＱＲコード（登録商標）は、建設予定場所に設置された看板や、建物のカタログやパンフレットなどに表示される。

ところで、本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置では、情報処理手段における合成処理は、建物画像だけでなく、図６〜９の合成画像に示すように、当該建物画像で表された建物に関する建物情報も風景画像に合成するようになっている。図６〜９における「建物情報」の欄には、「ＸＸタイプ」や「ＸＸプラン」といった建物の種類の説明や、「ＸＸｍ^２」や「ＸＸ坪」や「４ＬＤＫ」や「５ＬＤＫ」といった建物の広さや間取りの説明や、「建物本体価格ＸＸ万円」や「月々のローンの返済額ＸＸ万円」といった建物の価格やローン返済額に関する説明などが表示される。また、太陽光発電パネルを搭載した建物である場合には、「発電量ＸＸｋＷ」や「月々の売電予想金額ＸＸ万円」といった太陽光発電に関する説明を表示することもできる。その他、「住宅ローンと売電金額を合わせて月々の支払ＸＸ万円」や「カーポート・外構付き」や「耐震設計」といった建物の特徴の説明を表示することもできる。また、図７〜９の合成画像には、建物の外観寸法（寸法線を含む）も建物情報として合成している。

３．表示手段
表示手段は、情報処理手段が合成した合成画像を表示するためのものとなっている。表示手段は、合成画像が表示できるものであれば特に限定されないが、通常、ディスプレイが採用される。拡張現実型建物シミュレーション装置を携帯可能なものとするためには、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなど、薄型のものが好ましい。本実施態様の拡張現実型建物シミュレーション装置では、タッチパネル機能付きの小型の（タブレット型端末やスマートフォンに内蔵可能な）液晶ディスプレイを採用している。

Claims (6)

1. 建物の建築予定場所を含む風景を撮影するための撮影手段と、
   建築を検討中の建物の三次元コンピュータグラフィックスからなる建物画像を撮影手段が撮影した風景画像に合成する合成処理を行う情報処理手段と、
   情報処理手段が合成した合成画像を表示するための表示手段と
   を備えたことを特徴とする拡張現実型建物シミュレーション装置。
2. 情報処理手段における合成処理が、風景画像に含まれるマーカーを識別するためのマーカー識別処理と、マーカー識別処理で識別されたマーカーを基準として建物画像を風景画像に位置合わせする位置合わせ処理とを経て行われる請求項１記載の拡張現実型建物シミュレーション装置。
3. 情報処理手段における合成処理が、複数種類の建物画像が登録された建物画像ライブラリから選択された一の建物画像を風景画像に合成するものである請求項１又は２記載の拡張現実型建物シミュレーション装置。
4. 情報処理手段における合成処理で風景画像に合成する建物画像を識別する識別子を読み取るための識別子読取手段を備え、
   情報処理手段における合成処理が、識別子読取手段で読み取られた識別子に対応する建物画像を建物画像ライブラリから選択して風景画像に合成するものである請求項３記載の拡張現実型建物シミュレーション装置。
5. 情報処理手段における合成処理が、建物画像に加えて、当該建物画像で表された建物に関する建物情報も風景画像に合成するものである請求項１〜４いずれか記載の拡張現実型建物シミュレーション装置。
6. 撮影手段、情報処理手段及び表示手段が一体化された携帯型端末からなる請求項１〜５いずれか記載の拡張現実型建物シミュレーション装置。