JP4652045B2

JP4652045B2 - 視認対象物の視認性評価方法および評価装置

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Publication number: JP4652045B2
Application number: JP2004379396A
Authority: JP
Inventors: 光則牧野; 剛志古畑
Original assignee: 学校法人中央大学
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP2006185270A

Description

本発明は、視認対象物の視認性評価方法および評価装置に関し、特に、美術館における絵画などの美術品や広告などの視認対象物の視認性を評価する方法および装置に関する。

情報セキュリティは、インターネット環境の拡大によって世界中で、大きな問題となっている。これに関係して、ある空間内における対象物体を監視する防犯カメラ、警備員の配置についてこれまで研究されてきた。古くから美術館問題（非特許文献１参照）と呼ばれる多くの研究がなされており、障壁など、ある条件下で、与えられた２次元屋内多角形空間における全ての壁をカバーすることができる、最小の数のカメラ／監視員とその配置を示すことに寄与してきた。

しかし、上記の研究では、以下の点で現実世界と整合しておらず、美術館などにおける監視装置における監視効果を算定することはできなかった。

（１）現実空間は、３次元空間である。
（２）対象空間に他の面を反射または透過する面があったら、視認対象物は間接的に視認することができる。
（３）視認対象物は、以下の場合に、完全にまたは部分的に不可視となる。
（ａ）照明が存在しない、または、照明が弱い場合。
（ｂ）視認対象物からカメラ（視点）までの距離が遠い場合、および／または、空気中の塵の濃度が濃い場合。
（ｃ）人間などの移動する障壁物が存在する場合。
（４）視認性は、視認の状況に応じて評価されるべきである。

また、病院などにおいて用いられる患者を監視する監視システムなどにおいても、上記と同様な状況であり、患者を視認するときの視認性を評価する方法や装置はなかった。

さらに、駅構内の看板や屋外広告などにおいて、広告媒体個別に広告効果を算定することは困難であり、ユーザからの情報収集、売上高変化などにより、推定している。このため、広告媒体を提供する事業者も、広告をするクライアントも、前例や相場という論理性の乏しい根拠で広告料を算定するしかなかった。
非特許文献２には、交通広告における広告ユニットの視認率が定義されているが、ここでは対象路線に乗車した人のうち、確かに見たか見たような気がするという人の割合を調査して、実験的かつ統計的に求めているものであり、実験が大がかりとなるので容易に視認率を求めることはできない。また、この視認率の値には、人間の印象といった主観的な要素も含まれており、必要としている広告媒体のみの客観的、定量的効果が分離されていない。

一方で、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）技術は、写実的な表現ができる上に、目に見えない情報を可視化する有用なツールとしても認知されている。さらに、ＣＧは、情景や情報を可視化するだけでなく、それらを得る(計算する)ことができる。
「計算による可視化」の観点からは、下記の内容によって視認性が得られることを見いだすことができる。

上記の（１）に対して、ＣＧは、３次元空間を扱うことができる。
上記の（２）に対して、ＣＧにおけるレイトレーシング（ＲａｙＴｒａｃｉｎｇ）法（非特許文献３参照）と呼ばれるアルゴリズムは、鏡面反射／透過屈折を表現できる。
上記の（３）の（ａ）および（ｂ）に対して、ほとんどのＣＧアルゴリズムは、光源、距離、塵などの影響を考慮できる。
上記の（３）の（ｃ）に対して、与えられた地理情報で構成される対象空間に対して動く物体を構築し、それらの特性を定義し配置することができる研究（非特許文献４および５参照）がなされている。
上記の（４）に対して、ＣＧはどんな視点からの画像を生成することができる。
Joseph O'Rourke, "Art Gallery Theorems and Algorithms", Oxford University press, (1987) 「交通広告調査レポート２００２新効果指標と特性」、関東交通広告協議会、２００３年 T. Whitted, "An improved illumination model for shaded display", Communications of the ACM, VOL.23, No6, pp. 343-349 (1980.6) Gorge B. Korte, "THE GIS BOOK; Understanding the value and Implementation of Geographic Information Systems, 4th ed.", On Word Press (1997) Craig W. Reynolds, "Flocks, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model", SIGGRAPH 87 Conference Proceedings, pp. 25-34 (1987).

解決しようとする問題点は、上記の美術館問題や、病院での患者の視認性の問題、広告の広告効果を算定する問題などにおいて、現実空間が３次元空間であることや、対象空間に他の面を反射または透過する面があることなどを考慮した、現実世界と整合して視認対象物の視認性を評価する方法や装置がこれまでになかったということである。

上記の課題を解決するため、本発明の視認対象物の視認性評価方法は、取得した３次元画像に対し、視点と視認対象物が設けられた対象空間において前記視点からの前記視認対象物の視認性を評価する視認性評価方法であって、取得した前記３次元画像内で前記視認対象物の表面を１つ以上の三角形のメッシュに区分する工程と、前記メッシュにおける３つの頂点における視認性を、前記視点並びに前記視認対象物の属性として評価し、３つの頂点のうちの２つ以上が可視であるときに前記メッシュが可視であるとして、前記視点からのメッシュ毎の視認性を求める工程と、前記視認対象物の視認性として、前記メッシュ毎の視認性の総和を算出する工程とを有する。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価方法は、視点と視認対象物が設けられた対象空間において、視点からの視認対象物の視認性を評価する視認性評価方法である。
まず、視認対象物の表面に１つ以上の区分を設け、区分毎に、視点からの視認性を評価し、視認対象物の視認性として、区分毎の視認性の総和を算出する。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価方法は、好適には、前記メッシュ毎の視認性を求める工程において、前記３つの頂点における視認性の平均値と前記メッシュ面積を乗じて前記メッシュ毎の視認性とする。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価方法は、好適には、前記視点は、前記３次元映像を取得したカメラの視点であり、前記メッシュ毎の視認性を求める工程において、前記視点に前記カメラの特性で与えられる可視範囲を設けて、前記視認対象物が前記可視範囲にあり、かつ、前記３つの頂点のうちの２つ以上が前記可視範囲内であるときに前記メッシュが可視であるとする。
また、好適には、可視である前記メッシュの面積の和により可視面積を求め、前記区分毎の視認性の総和に、前記視認対象物の前記可視面積を全表面積で割った比に関連する係数を乗じて、前記視認対象物の視認性とする。
また好適には、前記対象空間内に反射性と屈折性の少なくとも一方の性質をもつ障害物が存在するときに、該性質に応じて反射と屈折の一方または双方を１回以上経た後の視認性を間接の視認性として求め、求めた前記間接の視認性を前記視認対象物の視認性に足し合わせる。
さらに好適には、前記間接の視認性として、前記間接の視認性が与える影響の程度を示す係数を前記間接の視認性に乗じてから、前記視認対象物の視認性に足し合わせる。

また、上記の課題を解決するため、本発明の視認対象物の視認性評価装置は、取得した３次元画像に対し、視点と視認対象物が設けられた対象空間において前記視点からの前記視認対象物の視認性を評価する視認性評価装置であって、前記視認対象物の視認性評価の演算処理を行う演算手段と、前記視認対象物の条件を入力する条件入力手段と、前記演算の結果を表示する結果表示手段とを有し、前記演算手段は、取得した前記３次元画像内で前記視認対象物の表面を１つ以上の三角形のメッシュに区分し、前記メッシュにおける３つの頂点における視認性を、前記視点並びに前記視認対象物の属性として評価し、３つの頂点のうちの２つ以上が可視であるときに前記メッシュが可視であるとして、前記視点からのメッシュ毎の視認性を求め、前記視認対象物の視認性として、前記メッシュ毎の視認性の総和を算出する。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価装置は、視点と視認対象物が設けられた対象空間において視点からの視認対象物の視認性を評価する視認性評価装置であり、演算手段と、入力手段と、結果表示手段とを有する。
演算手段は、視認対象物の視認性評価の演算処理を行うものであり、視認対象物の表面に１つ以上の区分を設け、区分毎に、視点からの視認性を評価し、視認対象物の視認性として、区分毎の視認性の総和を算出する。
入力手段は視認対象物の条件を入力する。
結果表示手段は、演算の結果を表示する。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価装置は、好適には、前記演算手段において、前記メッシュ毎の視認性を求める際に、前記３つの頂点における視認性の平均値と前記メッシュ面積を乗じて前記メッシュ毎の視認性とする。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価装置は、好適には、前記視点は、前記３次元映像を取得したカメラの視点であり、前記演算手段において、前記メッシュ毎の視認性を求める際に、前記視点に前記カメラの特性で与えられる可視範囲を設けて、前記視認対象物が前記可視範囲にあり、かつ、前記３つの頂点のうちの２つ以上が前記可視範囲内であるときに前記メッシュが可視であるとする。
また、好適には、前記演算手段において、可視である前記メッシュの面積の和により可視面積を求め、前記区分毎の視認性の総和に、前記視認対象物の前記可視面積を全表面積で割った比に関連する係数を乗じて、前記視認対象物の視認性とする。
また、好適には、前記演算手段において、前記対象空間内に反射性と屈折性の少なくとも一方の性質をもつ障害物が存在するときに、該性質に応じて反射と屈折の一方または双方を１回以上経た後の視認性を間接の視認性として求め、求めた前記間接の視認性を前記視認対象物の視認性に足し合わせる。
さらに好適には、前記演算手段において、前記間接の視認性として、前記間接の視認性が与える影響の程度を示す係数を前記間接の視認性に乗じてから、前記視認対象物の視認性に足し合わせる。

上記の本発明の視認対象物の視認性評価装置は、好適には、前記視認対象物が美術品である。
また、好適には、前記視認対象物が建築物内施設、建築物外施設、設備、備品、出入り口の少なくとも何れか１つであり、前記視点が監視カメラと監視員の少なくとも一方の視点である。
あるいは好適には、前記視認対象物が広告である。

本発明の視認対象物の視認性評価方法によれば、現実空間が３次元空間であることや、対象空間に他の面を反射または透過する面があることなどを考慮して、現実世界と整合して、視認対象物の視認性を評価することができる。

また、本発明の視認対象物の視認性評価装置によれば、現実空間が３次元空間であることや、対象空間に他の面を反射または透過する面があることなどを考慮して、現実世界と整合して、視認対象物の視認性を評価することができる。

以下に、本発明に係る視認対象物の視認性評価方法および評価装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の視認対象物の視認性評価方法および評価装置は、レイトレーシング法を用いた３Ｄ空間内における視認対象物に対する視認性を評価するものであり、空間内において最小数のカメラ／警備員の配置を求めるものではない。評価される視認性は、３Ｄ空間、鏡面反射、透過屈折、塵効果や人間のような障壁物体による影響を計算に入れた視認レベルを与えているものである。

本実施形態に係る視認対象物の視認性評価方法およびそれを実現する評価装置においては、視認対象物の視認性の定義にレンダリング手法であるレイトレーシングを用いている。
すべての視認対象物は、三角形メッシュから構成されるものとし、視認対象物の視認性を、当該視認対象物を構成するメッシュの各頂点についての視認性から算出するものである。

まず、視認対象物の表面における点Ｖにおける色Ｖを求める方法について説明する。
図1は、本実施形態において光学モデルとして用いるフォンモデルの模式図である。
本実施形態では、ＣＧのレンダリング手法であるレイトレーシング法を基に視認性を定義しており、フォンモデルを用いて視認対象物の表面における点Ｖの色Ｃを次の式（１）から計算する。

ここで、
ｃｏｓ α＝−Ｌ₁・Ｎ
ｃｏｓ β＝２（Ｌ₁・Ｎ）（Ｎ・Ｌ₂）−Ｌ₁・Ｌ₂
であり、また、
ｓ：入射光の強さ
ｄｆ：ちり濃度
ｄ₁：光源ＬＳから点Vまでの距離
ｄ₂：視点ＶＰから点Vまでの距離
ｋ_d：拡散反射係数
ｋ_e：環境反射係数
ｋ_s：鏡面反射係数
ｎ：鏡面反射の強度係数
Ｃ_s：物体の表面色
ＲＧＢ＝（０．０〜１．０，０．０〜１．０，０．０〜１．０）
Ｃ_w：ハイライト色
ＲＧＢ＝（０．０〜１．０，０．０〜１．０，０．０〜１．０）
Ｌ₁：光源ＬＳから点V への方向ベクトル
Ｌ₂：視点ＶＰから点V への方向ベクトル
Ｎ：点Ｖの法線ベクトル
である。

次に、カメラ／警備員などの視点ＶＰからの直接視認による視認性Ｉ^(D)を求める方法について説明する。
光と、2種類の物体である、視認される対象物（Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₃，…，Ｏ_n）と障害物（Ｏ'₁，Ｏ'₂，Ｏ'₃，…，Ｏ'_e）から対象物空間が構成されるものとする。対象物Ｏ_iは、メッシュ（Ｐ_ij，ｊ＝１，２，３，…，Ｍ_i）で構成されているものとし、一方、障害物は１組のレイトレーシング法で扱うことができるメッシュおよび／または曲面であるものとする。ここでいう曲面とは平面も含んでいる。
図2は上記のメッシュのモデルであり、Ｖ_ijk（ｋ＝１，２，３）はメッシュＰ_ijの頂点とする。

レイトレーシング法を用いて、カメラや監視員などの視点からメッシュＰ_ijの頂点Ｖ_ijkが可視かどうかを判定する。ここで、メッシュＰ_ijの頂点Ｖ_ijkが可視かどうかの視認性は、視点ＶＰ並びに視認対象物Ｏ_iの属性として評価する。
上記の判定により、少なくとも２つの頂点が可視であり、かつ、図3のカメラＣＡの可視範囲Ｌ_limitを示す模式図に示すように、２つの頂点がカメラなどの視点ＶＰの特性で与えられる可視範囲内にあるときに、メッシュＰ_ijが可視であるとし、このときのメッシュＰ_ijの視認性Ｉ_ijを以下のようにして求める。

まず、上述の式（１）を用いて可視である頂点の色Ｃ_ijkを計算し、次式（２）を用いて色ベクトル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）であるＣ_ijkをスカラー値であるＩ_ijkに変換する。

頂点が不可視である場合、視認性を０とする。そのとき、メッシュＰ_ijの視認性Ｉ_ijは、Ｉ_ijkの平均値とそのメッシュＰ_ijの面積Ｓ_ijの積として次式（３）のように定義する。

次に、対象物Ｏ_iの視認性Ｉ_i（ｉ＝１，２，３，…，Ｍ_i）を次式（４）のように定義する。

ここで、式（４）中のｒ_iは次式（５）のように定義する。

即ち、上記のｒ_iは、Ｏ_iの全表面積（全てのＳ_ijの和）と可視面積（可視であるメッシュの面積Ｓ_ijの和）の比率である。式（５）中のａ_ijはメッシュＰ_ijが可視であるときに１、可視でないときに０となる係数である。
また、式（４）中のσは、０から１までの値を持つ係数である。
図4は、視点ＶＰからの対象物の可視領域ＶＳと不可視領域ＩＶを説明する模式的な例図である。例えば、図４ではｒ_iを０．５としている。このときσは、ｒ_iの与える影響を緩和する働きがある。言い換えれば、σの値が小さい場合、対象物の一部のみしか視認できないとしても、視認性の値を大きくすることができる。

次に、カメラ／警備員の直接の視認性Ｉ^(D)を次式（６）に示すようにＩ_iの合計で定義する。

次に、カメラ／警備員の視点ＶＰからの間接視認による視認性Ｉ^(ID)を求める方法について説明する。
カメラ／警備員からの間接視認による視認性空間内に、反射屈折物体が存在している場合、鏡や透過体を通して間接的に視認対象物を視認することができる。この場合には、レイトレーシング法を用いて以下のように間接的な視認性を考慮する。

まず、すべての反射屈折物体の表面がメッシュＰ'_t（ｔ＝１，２，…，ｌ）で構成されているとする。各Ｐ'_tに対して、間接視認に対する影響のパラメータとしてρ_t（０＜ρ_t≦１）が与えられる。ρ_tが大きい場合、直接視認しているのと近い状況であることを示す。

P'_tの重心で方向が曲げられるカメラ／警備員の視点からの反射／屈折のレイを追跡する。レイが別の反射／屈折表面と交わった場合、多重の反射／屈折が追跡される。レイがどの障害物とも交わらない場合、または反射／屈折物体でない障壁物と交わった場合、Ｐ'_tの間接的な視認性Ｉ^(ID) _tは０となる。そうでなければ、1回／多数回の反射／屈折の後に、レイが対象物Ｏ_iにおけるメッシュＰ_ijと交わる場合、Ｐ'_tに対して次式（７）および（８）のようにＩ^(ID) _ｔが計算される。式（７）はＰ'_tにおいて一回の反射／屈折がある場合で、式（８）は多数回の反射／屈折がある場合である。

ここで、Ｐ'_tの重心を通しての視点からメッシュＰ_ijの各頂点Ｖ_ijkまでの距離を考慮して、式（３）のように定義される。もし多重の反射／屈折が生じる場合、ρ_tは、多重に曲げられたレイに対して定められたρ_tすべてを乗算したρと置き換えられる。
すべてのＰ'_tに対してレイを追跡した後、視点からすべての対象物に対しての間接的な視認性Ｉ^(ID)が、次式（９）に示すように、各視認性の合計値で定義される。

そのとき、ある視点からの総合的な視認性Ｉは、次式（１０）に示すように、直接視認による視認性と間接的な視認による視認性の合計で定義される。

Ｉに対するＩ^(ID)の影響は、ρ_tの値により制御できる。すべてのρ_tの値を０に設定した場合、たとえ空間内に起こる鏡面反射や透過が起こっていても、間接視認性は無視される。

次に、複数視点による視認性の評価について説明する。
Ｉ（ＶＰ_m）は、式（１０）から計算された、一つの視点ＶＰ_m（ｍ＝１，２，…，ｖｐ）からの視認性である。このとき、カメラ／警備員が複数存在する場合の複数の視点ならの総計の視認性Ｉ_sumは、次式（１１）のように定義される。また、視点１つあたりの平均の視認性Ｉ_averageは、次式（１２）に示すように、総計の視認性Ｉ_sumを視点の数ｖｐで割った値となる。また、単位コストあたりの視認性Ｉ_costは、総計の視認性Ｉ_sumを各視点ＶＰ_mに対するコストＣｏｓｔ（ＶＰ_m）の総和で割った値となる。

上記の本実施形態に係る視認対象物の視認性評価方法によれば、現実空間が３次元空間であることや、対象空間に他の面を反射または透過する面があることなどを考慮して、現実世界と整合して、視認対象物の視認性を評価することができる。
また、上記の本実施形態の視認対象物の視認性評価方法により視認性を評価すると、どのような手段が視認性を向上させるか容易に確認することができ、視認性の向上を容易に行うことができる。

本実施形態において上記のようにして得られる視認性は、視認対象物がどのように視認されるかを示す視認対象物の属性であるとして取り扱うことができるほか、視点から視認対象物がそのように視認されるかを示す視点の属性であるとして取り扱うことができる。

視認対象物は、例えば絵画や彫刻などの美術品である。
従来の美術館問題では、取り扱いが2次元空間であるなど、現実世界と整合しておらず、監視装置における監視効果を算定することはできなかった。
本実施形態の視認対象物の視認性評価方法においては、現実空間が３次元空間であることや、対象空間に他の面を反射または透過する面があることなどを考慮して、現実世界と整合して、監視される絵画や彫刻などの美術品の視認性や、監視する視点を持つカメラや監視員の視認性を評価することができる。

また、例えば、視認対象物が建築物内施設、建築物外施設、設備、備品および／または出入り口であり、視点が監視カメラおよび／または監視員の視点とすることもできる。
例えば、ホームセキュリティシステムや、ビルにおけるセキュリティ上の問題において、防犯カメラや非常口の標識などの視認性を評価し、これを高めることで安全性をさらに向上できる。

また、視認対象物として、例えば駅構内や屋外広告などの広告を対象とすることもできる。
従来定義されているユニット視認率は広告ユニットに対する視認率を実験的に求めているが、大がかりな実験となるので容易に視認率を求めることはできなかった。また、この視認率の値には、人間の印象といった主観的な要素も含まれており、必要としている広告媒体のみの客観的、定量的効果が分離されていない。
本実施形態に係る視認対象物の視認性の評価方法により、広告の視認性を客観的に評価することで、広告媒体効果（広告到達レベル）を算出することができ、これよって広告効果の合理的な根拠が得られ、適正な広告料の設定などの基準として用いることが可能である。

さらには、病院などにおける患者など、その他の監視あるいは視認を必要とする対象を視認対象物とすることもできる。例えば、病院などで病人を監視する場合、監視カメラなどの視点の評価を行うことで適正かつ効果的な監視を行い、病院のケアの質を向上させることが可能である。
また、例えば、銀行のＡＴＭなどに設置されている監視カメラなどの視点側の視認性を評価し、向上させることで、安全性を向上させることができる。
さらに、交通標識の視認性を評価し、これを向上させることで、交通事故などの交通上の問題を抑制する効果を期待することができる。

上記の本実施形態に係る視認対象物の視認性評価方法の各計算式に従う計算を行う演算手段と、視認対象物の情報などの演算に用いる条件などを入力する条件入力手段と、演算の結果を表示する結果表示手段を備えることで、本実施形態に係る視認対象物の視認性評価装置を実現できる。
例えば、上記のような演算プログラムを組み込んだコンピュータにより実現できる。

（実施例）
上記の実施形態に係る視認対象物の視認性の評価方法により視認性を評価するシミュレーションを行った。
本実施形態に係る視認性評価方法を実現する評価装置は、レイトレーシング法を用いて、与えられた情報に対し対話的に複数のカメラ／警備員からの見た情景の画像と視認性を同時に生成することができるシステムである。
上記の評価装置において、対話的に入力できる情報は、以下の通りとした。
１．フロアに対し、レンダリングするか否か。
２．視認距離の閾値。環境光、塵の影響。
３．カメラ／監視員の視界。
４．カメラワーク。

このシミュレーションでは、５１２個のメッシュを持った青い球Ｃ_s＝（０．２，０．２，１．０）を視認対象物ＯＢとした。障壁物ＢＡとして、鏡面反射／透過物体ではない赤い障壁を設置した。また、フロアに光源を一つ設置した。さらに、３つのカメラを空間内に設置した。すべてのシミュレーションは、σ＝０．５として計算を行なった。
ここで、フロア上の視認対象物ＯＢの近傍に障壁物ＢＡを設置し、障壁物ＢＡと視認対象物ＯＢ側に２つのカメラＣＡ１，２をそれぞれ所定の高さで設置し、さらにフロア全体を視野に入れることができるように天井にカメラ３を設置した。

図５は、天井に設置したカメラＣＡ３から見たときの情景であり、視認対象物ＯＢ、障害物ＢＡ、カメラＣＡ１，２の相対位置を平面的に示すものである。
天井に設置したカメラからは、カメラの可視範囲Ｌlimitを超えたところに視認対象物があるために、視認性は０として評価された。

図６は、障害物側ＢＡに設置したカメラＣＡ１からの情景である。
障害物ＢＡから、視認対象物ＯＢの一部が見える状態とした。このときの視認性は、０．６２６４７５と評価された。

図７は、視認対象物ＯＢに設置したカメラＣＡ２からの情景である。
障害物ＢＡから、視認対象物ＯＢの全部が見える状態とした。このときの視認性は、３６．２６９４７４と評価され、図６の場合よりも高い視認性であることが確認された。

図８は、障害物側ＢＡに設置したカメラＣＡ１からの情景であり、図６の場合から障害物の位置を動かして視認対象物ＯＢが全部障害物ＢＡに隠れるようにした場合である。
このときの視認性は０と評価された。

図８と同様にして、障害物側ＢＡに設置したカメラ１からの情景において、障害物の位置を動かして視認対象物の半分程度が見えている状態としたときの視認性が１．１３８６６５５と評価され、これを同じ状況として、空気中にちりが存在しているものとした場合、視認性は０．０１２６８５と評価され、視認性にちりの存在が影響を与えることが確認された。

また、図８と同様にして、障害物側ＢＡに設置したカメラ１からの情景において、カメラＣＡ１の位置を動かして視認対象物の全部が見えている状態とし、さらに高い環境照明としたときの視認性が９５．７０３１１３と評価され、これを同じ状況として、環境照明を低くした場合の視認性は０．７７６４６１と評価され、視認性に環境照明が影響を与えることが確認された。

また、図７と同様にして、視認対象物ＯＢに設置したカメラ２からの情景において、視認対象物の色を緑に変更した場合、視認性が１２９．９８１３０３と評価され、青の場合の３６，２６９４７４と比べて高い視認性があり、視認対象物の色が視認性に影響を与えることが確認された。このように、青い物体よりも緑色の物体の方が視認性が高いのは、人間の色の感じ方では青よりも緑をよく感知できるからである。

これらの結果によって提案された視認性は、人間の感覚と一致した視認性というものを効果的に得ることができ表現できた。

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、美術館における美術品を監視するときの視認性を評価する方法のほか、病院などにおいて患者を監視するシステムにおける視認性を評価したり、広告の視認性を評価する方法に適用できる。
また、視点となるのは、カメラなどの撮像装置のほか、監視員などの人間の目として評価することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の視認対象物の視認性評価方法は、美術館における絵画などの美術品や広告などの視認対象物の視認性を評価する方法に適用できる。
また、本発明の視認対象物の視認性評価装置は、美術館における絵画などの美術品や広告などの視認対象物の視認性を評価する装置に適用できる。

図1は本発明の実施形態において光学モデルとして用いるフォンモデルの模式図である。図2は本発明の実施形態において用いるメッシュのモデルである。図3は本発明の実施形態においてカメラの可視範囲を示す模式図である。図4は本発明の実施形態において視点からの対象物の可視領域と不可視領域を説明する模式的な例図である。図５は本発明の実施例における天井に設置したカメラから見たときの情景である。図６は本発明の実施例における障害物側に設置したカメラからの情景である。図７は本発明の実施例における視認対象物に設置したカメラからの情景である。図８は本発明の実施例における障害物側に設置したカメラからの情景である。

符号の説明

ＬＳ…光源
ＶＰ…視点
ＣＡ，ＣＡ１〜ＣＡ３…カメラ
ＯＢ…視認対象物
ＢＡ…障害物

Claims

取得した３次元画像に対し、視点と視認対象物が設けられた対象空間において前記視点からの前記視認対象物の視認性を評価する視認性評価方法であって、
取得した前記３次元画像内で前記視認対象物の表面を１つ以上の三角形のメッシュに区分する工程と、
前記メッシュにおける３つの頂点における視認性を、前記視点並びに前記視認対象物の属性として評価し、３つの頂点のうちの２つ以上が可視であるときに前記メッシュが可視であるとして、前記視点からのメッシュ毎の視認性を求める工程と、
前記視認対象物の視認性として、前記メッシュ毎の視認性の総和を算出する工程と
を有する
視認対象物の視認性評価方法。
前記メッシュ毎の視認性を求める工程において、前記３つの頂点における視認性の平均値と前記メッシュ面積を乗じて前記メッシュ毎の視認性とする
請求項１に記載の視認対象物の視認性評価方法。
前記視点は、前記３次元映像を取得したカメラの視点であり、
前記メッシュ毎の視認性を求める工程において、前記視点に前記カメラの特性で与えられる可視範囲を設けて、前記視認対象物が前記可視範囲にあり、かつ、前記３つの頂点のうちの２つ以上が前記可視範囲内であるときに前記メッシュが可視であるとする
請求項２に記載の視認対象物の視認性評価方法。
可視である前記メッシュの面積の和により可視面積を求め、
前記区分毎の視認性の総和に、前記視認対象物の前記可視面積を全表面積で割った比に関連する係数を乗じて、前記視認対象物の視認性とする
請求項３に記載の視認対象物の視認性評価方法。
前記対象空間内に反射性と屈折性の少なくとも一方の性質をもつ障害物が存在するときに、該性質に応じて反射と屈折の一方または双方を１回以上経た後の視認性を間接の視認性として求め、求めた前記間接の視認性を前記視認対象物の視認性に足し合わせる
請求項４に記載の視認対象物の視認性評価方法。
前記メッシュ毎の視認性は、可視である前記頂点の色ベクトルを計算し、該色ベクトルをスカラー値に変換されたものである
請求項５に記載の視認対象物の視認性評価方法。
色ベクトルＣと、そのスカラー値であるメッシュ毎の視認性Ｉとは次式、すなわち、
Ｃ＝ｓ×exp(-dｆ・ｄ1）（ｋd・cosαCs＋ｋs・cosnβ・Cw)＋ｋe・Cs、
Ｉ＝(0.299R＋0.587G＋0.114B)×exp(−dｆ・ｄ2)
（ただし、ｃｏｓ α＝−Ｌ1・Ｎｃｏｓ β＝２（Ｌ1・Ｎ）（Ｎ・Ｌ2）−Ｌ1・Ｌ2であり、また、
ｓ：入射光の強さ、
ｄｆ：ちり濃度、
ｄ1：光源ＬＳから点Vまでの距離、
ｄ2：視点ＶＰから点Vまでの距離、
ｋd：拡散反射係数、
ｋe：環境反射係数、
ｋs：鏡面反射係数、
ｎ：鏡面反射の強度係数、
Ｃs：物体の表面色、
Ｒ,Ｇ,Ｂ：前記３次元画像から得られ、それぞれ０．０〜１．０の任意の値をもつ前記頂点の色データ、
Ｃw：ハイライト色、
Ｌ1：光源ＬＳから点V への方向ベクトル、
Ｌ2：視点ＶＰから点V への方向ベクトル、である）
から求められる
請求項６に記載の視認対象物の視認性評価方法。
前記間接の視認性として、前記間接の視認性が与える影響の程度を示す係数を前記間接の視認性に乗じてから、前記視認対象物の視認性に足し合わせる
請求項５〜７の何れか一項に記載の視認対象物の視認性評価方法。
取得した３次元画像に対し、視点と視認対象物が設けられた対象空間において前記視点からの前記視認対象物の視認性を評価する視認性評価装置であって、
前記視認対象物の視認性評価の演算処理を行う演算手段と、
前記視認対象物の条件を入力する条件入力手段と、
前記演算の結果を表示する結果表示手段と
を有し、
前記演算手段は、
取得した前記３次元画像内で前記視認対象物の表面を１つ以上の三角形のメッシュに区分し、
前記メッシュにおける３つの頂点における視認性を、前記視点並びに前記視認対象物の属性として評価し、３つの頂点のうちの２つ以上が可視であるときに前記メッシュが可視であるとして、前記視点からのメッシュ毎の視認性を求め、
前記視認対象物の視認性として、前記メッシュ毎の視認性の総和を算出する
視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段において、前記メッシュ毎の視認性を求める際に、前記３つの頂点における視認性の平均値と前記メッシュ面積を乗じて前記メッシュ毎の視認性とする
請求項９に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記視点は、前記３次元映像を取得したカメラの視点であり、
前記演算手段において、前記メッシュ毎の視認性を求める際に、前記視点に前記カメラの特性で与えられる可視範囲を設けて、前記視認対象物が前記可視範囲にあり、かつ、前記３つの頂点のうちの２つ以上が前記可視範囲内であるときに前記メッシュが可視であるとする
請求項１０に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段において、可視である前記メッシュの面積の和により可視面積を求め、前記区分毎の視認性の総和に、前記視認対象物の前記可視面積を全表面積で割った比に関連する係数を乗じて、前記視認対象物の視認性とする
請求項１１に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段において、前記対象空間内に反射性と屈折性の少なくとも一方の性質をもつ障害物が存在するときに、該性質に応じて反射と屈折の一方または双方を１回以上経た後の視認性を間接の視認性として求め、求めた前記間接の視認性を前記視認対象物の視認性に足し合わせる
請求項１２に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段において算出される前記メッシュ毎の視認性は、可視である前記頂点の色ベクトルを計算し、該色ベクトルをスカラー値に変換されたものである
請求項１３に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段は、色ベクトルＣと、そのスカラー値であるメッシュ毎の視認性Ｉとを次式、すなわち、
Ｃ＝ｓ×exp(-dｆ・ｄ1）（ｋd・cosαCs＋ｋs・cosnβ・Cw)＋ｋe・Cs、
Ｉ＝(0.299R＋0.587G＋0.114B)×exp(−dｆ・ｄ2)
（ただし、ｃｏｓ α＝−Ｌ1・Ｎｃｏｓ β＝２（Ｌ1・Ｎ）（Ｎ・Ｌ2）−Ｌ1・Ｌ2であり、また、
ｓ：入射光の強さ、
ｄｆ：ちり濃度、
ｄ1：光源ＬＳから点Vまでの距離、
ｄ2：視点ＶＰから点Vまでの距離、
ｋd：拡散反射係数、
ｋe：環境反射係数、
ｋs：鏡面反射係数、
ｎ：鏡面反射の強度係数、
Ｃs：物体の表面色、
Ｒ,Ｇ,Ｂ：前記３次元画像から得られ、それぞれ０．０〜１．０の任意の値をもつ前記頂点の色データ、
Ｃw：ハイライト色、
Ｌ1：光源ＬＳから点V への方向ベクトル、
Ｌ2：視点ＶＰから点V への方向ベクトル、である）
から算出する
請求項１４に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記演算手段において、前記間接の視認性として、前記間接の視認性が与える影響の程度を示す係数を前記間接の視認性に乗じてから、前記視認対象物の視認性に足し合わせる
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記視認対象物が美術品である
請求項９に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記視認対象物が建築物内施設、建築物外施設、設備、備品、出入り口の少なくとも何れか１つであり、
前記視点が監視カメラと監視員の少なくとも一方の視点である
請求項９に記載の視認対象物の視認性評価装置。
前記視認対象物が広告である
請求項９に記載の視認対象物の視認性評価装置。