JP2020012968A - Video display system for simulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シミュレータ装置の操作時に操作者が頭部に装着してシミュレーション映像を表示する映像表示システムに関するものである。 The present invention relates to a video display system that displays a simulation video by an operator wearing the head when operating a simulator device.
例えば、飛行機の操縦訓練において、実機を用いることなく、訓練者がみる仮想空間を映像生成手段により生成し、訓練者はこの映像が示す情景に応じて操縦するようにして、仮想空間内で飛行機を運用する。この際、訓練者は、仮想空間の映像を表示する映像表示装置を頭部に装着し、操縦者の視界を外界から遮断し、操縦装置を操作する。そのために装着する機器をヘッドマウントディスプレイ(以下、“HMD”ということがある。)という。
操縦者がみる仮想空間は、飛行機の操縦席前方と操縦席からみる機外の情景であり、機外の情景は操縦に伴う移動する飛行機の位置に応じた操縦席からみた情景であるが、操縦席前方の操縦桿、計器板等を含む操縦機器部分の映像は操縦機器の操作に応じて生成されなければ操縦操作と操縦者が視認する映像表示とに違和感が生じることがある。
For example, in pilot training of an airplane, a virtual space viewed by the trainee is generated by the image generation means without using the actual machine, and the trainee operates in accordance with the scene shown by the image, and the airplane is controlled in the virtual space. Operate At this time, the trainee wears an image display device that displays an image of the virtual space on his / her head, blocks the operator's view from the outside, and operates the operation device. A device to be mounted for this purpose is called a head mounted display (hereinafter, sometimes referred to as “HMD”).
The virtual space seen by the pilot is a scene outside the aircraft viewed from the cockpit and the cockpit of the aircraft, and the scene outside the aircraft is a scene seen from the cockpit according to the position of the moving aircraft accompanying the flight. Unless the image of the control device portion including the control stick, the instrument panel, and the like in front of the cockpit is generated in accordance with the operation of the control device, a sense of incongruity may occur between the control operation and the image displayed by the driver.
そのため、本願発明者は、HMDにカメラを搭載し、そのカメラで操縦機器を撮影し、その映像と仮想空間の映像とを合成することを提案する。
初期には、仮想空間内にHMDのカメラによる現実映像を重畳するために、現実空間に配置したマーカないし色を基に重畳していた。
ところが、現実空間にマーカないし色を配置するため、システムが大掛かりなものとなってしまう。
Therefore, the inventor of the present application proposes mounting a camera on the HMD, photographing the control device with the camera, and synthesizing the video and the video in the virtual space.
Initially, in order to superimpose a real image from an HMD camera in a virtual space, superimposition was performed based on markers or colors arranged in the real space.
However, since markers or colors are arranged in the real space, the system becomes large-scale.
解決しようとする問題点は、仮想空間の映像に操縦操作を撮影した現実映像を重畳するためのシステムが大掛かりなものとなる点である。 The problem to be solved is that a system for superimposing a real image obtained by capturing a steering operation on an image in a virtual space becomes large-scale.
本発明の請求項1に係るシミュレータ用映像表示システムは、航空機シミュレータ用の模擬操縦席と、模擬操縦装置と、模擬映像作成手段と、頭部装着具と、前記頭部装着具に取り付けたカメラと、模擬映像作成手段が作成した仮想空間映像の所定領域に前記カメラが撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段と、前記頭部装着具の装着者の両眼を覆うように装着して前記映像重畳手段が重畳する合成映像を表示する表示装置とからなることを特徴とするものである。 An image display system for a simulator according to claim 1 of the present invention includes a simulated cockpit for an aircraft simulator, a simulated pilot device, a simulated image creating means, a head-mounted device, and a camera attached to the head-mounted device. And image superimposing means for superimposing a real image captured by the camera on a predetermined area of the virtual space image created by the simulated image creating means, and wearing the head wearing device so as to cover both eyes of the wearer. And a display device for displaying the composite video to be superimposed by the video superimposing means.
本発明の請求項2に係る移動体シミュレータ用の模擬操縦席と、移動体例えば電車あるいは自動車用の模擬操縦装置と、模擬映像作成手段と、頭部装着具と、前記頭部装着具に取り付けたカメラと、模擬映像作成手段が作成した仮想空間映像の所定領域に前記カメラが撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段と、前記頭部装着具の装着者の両眼を覆うように装着して前記映像重畳手段が重畳する合成映像を表示する表示装置とからなることを特徴とするシミュレータ用映像表示システム。 A simulated cockpit for a moving body simulator according to claim 2 of the present invention, a simulated maneuvering device for a moving body such as a train or a car, a simulated image creating means, a head-mounted device, and a mounted to the head-mounted device. A camera, a video superimposing unit that superimposes a real image captured by the camera on a predetermined area of a virtual space image created by the simulated image creating unit, and a cover that covers both eyes of a wearer of the head wearing device. And a display device for displaying a composite image superimposed by the image superimposing means.
本発明の請求項1に係るシミュレータ用映像表示システムは、模擬映像作成手段が作成した仮想空間映像の所定領域に前記カメラが撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段を備えるから、仮想空間映像の所定領域の指定が仮想空間で容易に指定することができ、システムが大掛かりとならずに構成することができる利点がある。 The image display system for a simulator according to claim 1 of the present invention includes an image superimposing unit that superimposes a real image captured by the camera on a predetermined area of the virtual space image created by the simulation image creating unit. There is an advantage that the specified area can be easily specified in the virtual space, and the system can be configured without increasing the size.
本発明の請求項2に係るシミュレータ用映像表示システムは、模擬映像作成手段が作成した仮想空間映像の所定領域に前記カメラが撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段を備えるから、仮想空間映像の所定領域の指定が仮想空間で容易に指定することができ、システムが大掛かりとならずに構成することができる利点がある。 The video display system for a simulator according to claim 2 of the present invention includes video superimposing means for superimposing a real video taken by the camera on a predetermined area of the virtual space video created by the simulated video creating means. There is an advantage that the specified area can be easily specified in the virtual space, and the system can be configured without increasing the size.
(航空機シミュレータへの応用)
図1は、本発明に係るシミュレータ用映像表示システムの一実施例を示すブロック図であって、101は航空機シミュレータ用の模擬操縦席に備えられる操縦桿、計器板等の模擬操縦装置、102は模擬操縦装置101の操作状況に応じて設定する領域を模擬移動するときに変化する情景の模擬映像を作成する模擬映像作成手段、103は頭部装着具、104は前記頭部装着具に取り付けた動画用のカメラ、105は模擬映像作成手段102が作成した仮想空間映像に前記カメラ104が撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段、106は前記頭部装着具103の装着者の両眼を覆うように装着して前記映像重畳手段105が重畳する合成映像を表示する表示装置、107は本発明装置全体を制御する制御部(コンピュータにより構成される)である。
(Application to aircraft simulator)
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a video display system for a simulator according to the present invention.
模擬映像作成手段102が作成する映像は模擬操縦席から頭部装着具103を装着した操縦者がみることができる範囲の映像であり、その可能な範囲から操縦者が装着する表示装置106の表示面に頭部装着具103または表示装置106が向いている方向に応じた映像が操縦者からみることになる。
頭部装着具103は例えばヘルメットであり、所定の基準方向からの変位を測定する図示しない測定器を備える。カメラ104は頭部装着具103が向いている方向を撮影する。操縦者は模擬操縦装置101の前に座り、表示装置106の表示映像を見ながら模擬操縦装置101を操作する。このとき、カメラ104が模擬操縦装置101の方向を撮影していれば、その映像を模擬映像作成手段102が作成する操縦席内の情景および航空機窓外の情景に重畳する。
模擬映像作成手段102が作成する情景の中に、カメラ104の映像を重畳する所定の領域がある場合は、その領域(合成領域)を特定の識別信号または色信号としておく。模擬映像作成手段102が作成する情景は、模擬操縦席に座った操縦者からみる情景であるから、その視点は模擬操縦席から所定の高さであり、そこからみる重畳すべき模擬操縦装置101の位置は模擬映像作成手段102が作成する仮想空間において一定の位置に設定することができる。その仮想空間の一定の位置の信号を特定の識別信号または色信号としておくのである。
映像重畳手段105は模擬映像作成手段102が作成した仮想空間映像にある特定の識別信号または色信号が所定の領域(合成領域)に前記カメラ104が撮影した現実映像を重畳して合成する。
表示装置106は前記映像重畳手段105が重畳する合成映像を頭部装着具103からの測定方向に応じてその方向に見た映像を表示する。
The image created by the simulated image creation means 102 is an image in a range that can be seen by the operator wearing the head mounted
The head mounted
If the scene created by the simulated
The video superimposing
The
図2により、映像の合成を説明する。
図2(a)は、模擬映像作成手段102が、あらかじめ設定した仮想空間内で模擬航空機を飛行させるときの操縦席と飛行状況に応じた飛行機窓外を操縦席からみた情景を作成したときの映像の一例である。さらに、模擬映像作成手段102はこの映像の操縦装置の部分について特定の識別信号または色信号を設定しておく。設定する操縦装置の部分すなわち合成領域(図2(a)において、破線の閉曲線201aで示す)は、仮想空間を設定する際にあらかじめ定めておく。
図2(b)はカメラ104が撮影した実写映像の一例であり、操縦席前方ある計器板、操縦桿、タッチパネル等の模擬操縦装置101が撮影されている。この映像は操縦席からのものであるから、航空機の操縦状況にかかわらず、模擬操縦装置101とカメラ104との距離はほとんど一定であり、ピント調節、ズーム等は必要ない。
図2(c)は合成映像の一例であり、図(a)の映像に図(b)の映像を映像重畳手段105により重畳した合成映像の一例である。模擬映像作成手段102で作成される映像の姿勢は現実映像を撮影するカメラ104の姿勢でみている方向が一致する。映像重畳手段105は、模擬映像作成手段102が作成した模擬映像の合成領域をカメラ104が撮影した映像に置き換えて、合成画像を得る。図2(c)においてカメラ104の映像を破線の閉曲線201aで示しているが、表示装置106には表示されない。
カメラ104で撮像した映像は模擬映像作成手段102の合成領域を透き通って模擬映像と合成されるから、模擬操縦装置101を操作する状況がカメラ104から撮影されて表示装置106から見ることができ、その模擬操縦装置101の操作状況の模擬映像を作成する必要がない。
With reference to FIG. 2, the composition of the video will be described.
FIG. 2A shows a case where the simulated
FIG. 2B is an example of a photographed image captured by the
FIG. 2C shows an example of a composite image, in which the image shown in FIG. 2B is superimposed on the image shown in FIG. The orientation of the video created by the simulated
Since the image captured by the
(電車または自動車等の移動体シミュレータへの応用)
図3は、本発明に係るシミュレータ用映像表示システムの一実施例を示すブロック図であって、301は移動体シミュレータ用の模擬操縦席に備えられる運転操作機器、計器板等の模擬操縦装置、302は模擬操縦装置301の操作状況に応じて設定する領域を模擬移動するときに変化する情景の模擬映像を作成する模擬映像作成手段、303は頭部装着具、304は前記頭部装着具に取り付けた動画用のカメラ、305は模擬映像作成手段302が作成した仮想空間映像に前記カメラ304が撮影した現実映像を重畳する映像重畳手段、306は前記頭部装着具303の装着者の両眼を覆うように装着して前記映像重畳手段305が重畳する合成映像を表示する表示装置、307は本発明装置全体を制御する制御部(コンピュータにより構成される)である。
(Application to mobile simulators such as trains and cars)
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a video display system for a simulator according to the present invention.
模擬映像作成手段302が作成する映像は模擬操縦席から頭部装着具303を装着した操縦者がみることができる範囲の映像であり、その可能な範囲から操縦者が装着する表示装置306の表示面に頭部装着具303または表示装置306が向いている方向に応じた映像が操縦者からみることになる。
頭部装着具303は例えばヘルメットであり、所定の基準方向からの変位を測定する図示しない測定器を備える。カメラ304は頭部装着具303が向いている方向を撮影する。操縦者は模擬操縦装置301の前に座り、表示装置306の表示映像を見ながら模擬操縦装置301を操作する。このとき、カメラ304が模擬操縦装置301の方向を撮影していれば、その映像を模擬映像作成手段302が作成する操縦席内の情景および移動体窓外の情景に重畳する。
模擬映像作成手段302が作成する情景の中に、カメラ304の映像を重畳する所定の領域がある場合は、その領域(合成領域)を特定の識別信号または色信号としておく。模擬映像作成手段302が作成する情景は、模擬操縦席に座った操縦者からみる情景であるから、その視点は模擬操縦席から所定の高さであり、そこからみる重畳すべき模擬操縦装置301の位置は模擬映像作成手段302が作成する仮想空間において一定の位置に設定することができる。その仮想空間の一定の位置の信号を特定の識別信号または色信号としておくのである。
映像重畳手段305は模擬映像作成手段302が作成した仮想空間映像にある特定の識別信号または色信号が所定の領域(合成領域)に前記カメラ304が撮影した現実映像を重畳して合成する。
表示装置306は前記映像重畳手段305が重畳する合成映像を頭部装着具303からの測定方向に応じてその方向に見た映像を表示する。
The image created by the simulated image creating means 302 is an image in a range where the operator wearing the head mounted
The head mounted
If the scene created by the simulated image creating means 302 includes a predetermined area on which the image of the
The
The
図4により、映像の合成を説明する。図4は自動車のシミュレータの場合を示す。
図4(a)は、模擬映像作成手段302が、あらかじめ設定した仮想空間内で模擬自動車を走行させるときの運転席と運転状況に応じた車両窓外を運転席(操縦席)からみた情景例えば道路上交差点付近の映像を作成したときの一例である。さらに、模擬映像作成手段302はこの映像の操縦装置の部分について特定の識別信号または色信号を設定しておく。設定する操縦装置の部分すなわち合成領域(図4(a)において、破線の閉曲線401aで示す)は、仮想空間を設定する際にあらかじめ定めておく。
図4(b)はカメラ304が撮影した実写映像の一例であり、操縦席前方ある計器板、ハンドル、タッチパネル等の模擬操縦装置301が撮影されている。この映像は操縦席からのものであるから、移動体の操縦状況にかかわらず、模擬操縦装置301とカメラ304との距離はほとんど一定であり、ピント調節、ズーム等は必要ない。
図4(c)は合成映像の一例であり、図4(a)の映像に図4(b)の映像を映像重畳手段305により重畳した合成映像の一例である。模擬映像作成手段302で作成される映像の姿勢は現実映像を撮影するカメラ304の姿勢でみている方向が一致する。映像重畳手段305は、模擬映像作成手段302が作成した模擬映像の合成領域をカメラ304が撮影した映像に置き換えて、合成画像を得る。図4(c)においてカメラ304の映像を破線の閉曲線401aで示しているが、表示装置306には表示されない。
カメラ304で撮像した映像は模擬映像作成手段302の合成領域を透き通って模擬映像と合成されるから、模擬操縦装置301を操作する状況がカメラ304から撮影されて表示装置306から見ることができ、その模擬操縦装置301の操作状況の模擬映像を作成する必要がない。
With reference to FIG. 4, the composition of the video will be described. FIG. 4 shows a case of an automobile simulator.
FIG. 4A shows a scene in which the simulated image creating means 302 looks at the driver's seat when the simulated vehicle runs in a preset virtual space and the outside of the vehicle window according to the driving situation from the driver's seat (pilot seat). This is an example when an image near an intersection on a road is created. Further, the simulated image creating means 302 sets a specific identification signal or color signal for the portion of the image control device. The portion of the control device to be set, that is, the combined area (indicated by a broken closed curve 401a in FIG. 4A) is determined in advance when setting the virtual space.
FIG. 4B is an example of a photographed image captured by the
FIG. 4C shows an example of the composite video, in which the video of FIG. 4B is superimposed on the video of FIG. The orientation of the video created by the simulated
Since the image captured by the
電車のシミュレータに応用する場合は、図4に相当する図は窓外に線路が表示され、カメラにより撮影された運転装置の映像が、模擬映像作成手段(図3の模擬映像作成手段302に相当する。)が作成した映像に合成される。
In the case of application to a train simulator, the diagram corresponding to FIG. 4 shows a track outside the window, and the image of the driving device taken by the camera is used as a simulation image creation unit (corresponding to the simulation
101 模擬操縦装置
102 模擬映像作成手段
103 頭部装着具
104 カメラ
105 映像重畳手段
106 表示装置
107 制御部
Claims (2)
A simulated cockpit for a mobile body simulator, a simulated steering device, a simulated image creating means, a head-mounted device, a camera attached to the head-mounted device, and a predetermined virtual space image created by the simulated image creating device. A video superimposing unit that superimposes a real video captured by the camera on an area, a display device that is mounted so as to cover both eyes of a wearer of the head mounted device, and that displays a composite video superimposed by the video superimposing unit. An image display system for a simulator, comprising:
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2018
- 2018-07-18 JP JP2018134935A patent/JP2020012968A/en active Pending
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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