JP5423406B2 - 情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法 - Google Patents
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Description
上記第1の撮像手段は、現実空間を撮像して第1の背景画像を取得する。
上記第1の位置関係推定部は、上記第1の背景画像に、予め登録され上記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには上記第1の標識画像を基に上記第1の撮像手段の上記標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、上記第1の背景画像に上記第1の標識画像が含まれないときには上記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から上記第1の位置関係を推定する。
上記画像生成部は、上記第1の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、上記第1の付加画像と上記第1の背景画像とを合成して合成画像を生成する。
上記表示手段は、上記合成画像を表示させる。
上記第1の情報処理装置は、第1の撮像手段と、第1の位置関係推定部とを具備する。
上記第1の撮像手段は、現実空間を撮像して第1の背景画像を取得する。
上記第1の位置関係推定部は、上記第1の背景画像に、予め登録され上記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには上記第1の標識画像を基に上記第1の撮像手段の上記標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、上記第1の背景画像に上記第1の標識画像が含まれないときには上記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から上記第1の位置関係を推定する。
上記第2の情報処理装置は、第2の撮像手段と、第2の位置関係推定部と、送信部とを具備する。
上記第2の撮像手段は、現実空間を撮像して第2の背景画像を取得する。
上記第2の位置関係推定部は、上記第2の背景画像に上記標識の画像である第2の標識画像が含まれるときには上記第2の標識画像を基に上記第2の撮像手段の上記標識に対する空間的な位置関係である第2の位置関係を推定し、上記第2の背景画像に上記第2の標識画像が含まれないときには上記第2の背景画像から抽出された特徴点の変位から上記第2の位置関係を推定する。
上記送信部は、上記第2の位置関係を上記第1の情報処理装置に送信する。
上記第1の情報処理装置は、さらに、受信部と、画像生成部と、表示手段とを具備する。
上記受信部は、上記第2の情報処理装置から送信された上記第2の位置関係を受信する。
上記画像生成部は、上記第1の位置関係及び上記受信された上記第2の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、上記第1の付加画像と上記第1の背景画像とを合成して合成画像を生成する。
上記表示手段は、上記第1の位置関係及び上記第2の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、上記第1の付加画像と上記第1の背景画像とを合成して合成画像を生成する。
上記画像生成部は、上記入力部から入力された指示に応じて上記第1の付加画像を変更してもよい。
上記第1の位置関係推定部は、第1の撮像手段によって撮像された第1の背景画像に、予め登録され上記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには上記第1の標識画像を基に上記第1の撮像手段の標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、上記第1の背景画像に上記第1の標識画像が含まれないときには上記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から上記第1の位置関係を推定する。
上記画像生成部は、上記第1の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、上記第1の付加画像と上記第1の背景画像とを合成して表示手段に表示させる合成画像を生成する。
第1の位置関係推定部が、上記第1の背景画像に、予め登録され上記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには上記第1の標識画像を基に上記第1の撮像手段の上記標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、上記第1の背景画像に上記第1の標識画像が含まれないときには上記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から上記第1の位置関係を推定する。
画像生成部が、上記第1の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、上記第1の付加画像と上記第1の背景画像とを合成して合成画像を生成する。
表示手段が、上記合成画像を表示させる。
本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る情報処理装置1の外観を示す斜視図である。
情報処理装置1の一例として、ポータブル型の情報端末について説明する。
図1に示すように、情報処理装置1は、本体2、ディスプレイ3及びカメラ4(第1の撮像手段)を有する。本体2には、押しボタンスイッチ等である入力部5が設けられている。ディスプレイ3は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等、軽量、薄型化が容易な表示素子を用いたものであればよい。カメラ4は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を用いて構成されたものであればよい。カメラ4は、撮像方向が、ユーザの視線方向と同方向、即ち、ディスプレイ3の表示面側とは逆向きになるように本体2に設けられている。以下で説明するように、AR(Augmented Reality)システムでは、カメラ4がユーザの視覚の替わりとなる。
図2に示すように、情報処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)10、メモリ11、ディスプレイインターフェイス12及びカメラインターフェイス13をさらに有する。ディスプレイ3はディスプレイインターフェイス12に接続されており、カメラ4はカメラインターフェイス13に接続されている。CPU10、メモリ11、ディスプレイインターフェイス12、カメラインターフェイス13及び入力部5は、それぞれバス15によって接続されている。なお、情報処理装置1の構成はここに示すものに限られない。
図4に示すように、情報処理装置1の機能的な構成として、上述のディスプレイ3、カメラ4及び入力部5に加え、位置関係推定部20(第1の位置関係推定部)、オブジェクトデータ記憶部21及び画像データ生成部22(画像生成部)が含まれる。なお、位置関係推定部20、オブジェクトデータ記憶部21及び画像データ生成部22は、CPU10、メモリ11等によって実現されている。
図5は、位置関係推定部20の詳細な機能的構成を示すブロック図である。
同図に示すように、位置関係推定部20は、マーカ検出部23、変位量算出部24及び変換行列算出部25を有する。
マーカ検出部23には、予めマーカの情報が登録されている。マーカの情報は、例えば、図6(A)に示すようにマーカが正方形である場合、マーカを所定の距離で垂直方向から撮像した画像におけるの各辺の長さ等である。なお、マーカ検出部23に、予め現実空間に存在する物体の情報を登録することで、当該物体をマーカとして用いることも可能である。
まず、変位量算出部24は、カメラ4から供給された特定のフレームの現実画像(第1フレーム画像とする)から特徴点を抽出する。特徴点は変位量算出部24が安定的に検出することが可能な点である。具体的には、特徴点は、Moravec演算子等により検出することが可能な、現実画像に表示されている物体の角とすることができる。変位量算出部24は、現実画像において分散した複数の画素位置に特徴点を設定する。図7(A)は、図3(A)で例示した現実画像において設定される特徴点を模式的に示した図である。図7(A)には、第1フレーム画像の特徴点を点Q1、Q2、Q3及びQ4として示す。なお、実際にはより多くの特徴点が設定される。
変換行列算出部25は、マーカ画素位置、即ち、4つの交点Pの画素位置から、向かい合う2辺の直線の方程式を求める。マーカMの2辺は現実空間において同一平面内にあることから、現実画像の平面を現実空間の平面として変換するための回転変換成分が得られる。また、4つの交点Pの画素位置と回転変換成分を用いて、現実空間の平面内における平行移動成分が得られる。変換行列算出部25は、これらの回転変換成分と平行移動成分から空間座標変換行列を算出し、画像データ生成部22に供給する。
本発明の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、第1の実施形態におけるカメラ4、入力部5及び位置関係推定部20は、本実施形態においてそれぞれ第1のカメラ4、第1の入力部5及び第1の位置関係推定部20とする。
図10は、本発明の第2の実施形態に係る情報処理システム200の外観を示す斜視図である。図10に示すように、情報処理システム200は、ARビューア201(第1の情報処理装置)及びARコントローラ202(第2の情報処理装置)を有する。ARビューア201は、第1の実施形態に係る情報処理装置1と同様の構成を有する。即ち、本体2にディスプレイ3、第1のカメラ4(第1の撮像手段)及び第1の入力部5が設けられている。ARビューア201とARコントローラ202とはケーブル203によって接続されている。なお、この接続は無線接続であってもよい。
図12に示すように、ARビューア201は、第1の実施形態に係る情報処理装置1の構成に加え、バス15に接続された通信インターフェイス210(受信部)をさらに有する。通信インターフェイス210にはケーブル203が接続されている。
図14に示すように、情報処理システム200の機能的な構成として、第1の実施形態に係る情報処理装置1の構成に加え、上述した第2のカメラ205及び第2の入力部204と、第2の位置関係推定部221が含まれる。また、第1の実施形態に係る画像データ生成部22に替えて画像データ生成部220が含まれる。なお、第2の位置関係推定部221は、CPU211、メモリ212等によって実現されている。
第2の位置関係推定部221は、図5に示した第1の実施形態に係る位置関係推定部20及び本実施形態に係る第1の位置関係推定部20と同様の構成を有する。即ち、第2の位置関係推定部221は、マーカ検出部23、変位量算出部24及び変換行列算出部25を有する。第1の位置関係推定部20が第1のカメラ4によって撮像された第1の現実画像データから第1の変換行列を生成するのに対し、第2の位置関係推定部221は第2のカメラ205によって撮像された第2の現実画像データから第2の変換行列を生成する。
本発明の第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態において、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係る情報処理システムの外観及び構成は、第2の実施形態に係る情報処理システム200と同一であり、画像データ生成部220の機能的な構成が異なる。
本実施形態の画像データ生成部220は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、オブジェクトデータ記憶部21から供給されたオブジェクトデータと、第1の位置関係推定部20から供給された第1の空間座標変換行列とから、第1のカメラ4を基準とする第1のカメラ座標系でのオブジェクト画像データを算出する。
3…ディスプレイ
4…カメラ、第1のカメラ
20…位置関係推定部、第1の位置関係推定部
22…画像データ生成部
200…情報処理システム
205…第2のカメラ
221…第2の位置関係推定部
220…画像データ生成部
210、214…通信インターフェイス
Claims (7)
- 第1の撮像手段によって現実空間が撮像された第1の背景画像に、予め登録され前記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには前記第1の標識画像を基に前記第1の撮像手段の標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、前記第1の背景画像に前記第1の標識画像が含まれないときには前記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第1の位置関係を推定する第1の位置関係推定部と、
第2の撮像手段によって現実空間が撮像された第2の背景画像に、前記標識の画像である第2の標識画像が含まれるときには前記第2の標識画像を基に前記第2の撮像手段の前記標識に対する空間的な位置関係である第2の位置関係を推定し、前記第2の背景画像に前記第2の標識画像が含まれないときには前記第2の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第2の位置関係を推定する第2の位置関係推定部と、
前記第1の位置関係及び前記第2の位置関係に基づいて合成画像を生成する画像生成部と
を具備する情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記画像生成部は、前記第1の位置関係及び前記第2の位置関係を基に、前記第1の撮像手段に対する前記第2の撮像手段の空間的な位置関係である第3の位置関係を算出し、前記第1の位置関係、前記第2の位置関係及び前記第3の位置関係に基づいて合成画像を生成する
情報処理装置。 - 請求項2に記載の情報処理装置であって、
前記画像生成部は、前記第1の位置関係を基に第1の付加画像を生成し、前記第3の位置関係を基に第2の付加画像を生成し、前記第1の背景画像に前記第1の付加画像及び前記第2の付加画像を合成して前記合成画像を生成する
情報処理装置。 - 第1の情報処理装置と第2の情報処理装置とを具備する情報処理システムであって、
前記第1の情報処理装置は、
現実空間を撮像して第1の背景画像を取得する第1の撮像手段と、
前記第1の背景画像に、予め登録され前記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには前記第1の標識画像を基に前記第1の撮像手段の前記標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、前記第1の背景画像に前記第1の標識画像が含まれないときには前記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第1の位置関係を推定する第1の位置関係推定部とを具備し、
前記第2の情報処理装置は、
現実空間を撮像して第2の背景画像を取得する第2の撮像手段と、
前記第2の背景画像に前記標識の画像である第2の標識画像が含まれるときには前記第2の標識画像を基に前記第2の撮像手段の前記標識に対する空間的な位置関係である第2の位置関係を推定し、前記第2の背景画像に前記第2の標識画像が含まれないときには前記第2の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第2の位置関係を推定する第2の位置関係推定部と、
前記第2の位置関係を前記第1の情報処理装置に送信する送信部とを具備し、
前記第1の情報処理装置は、さらに、
前記第2の情報処理装置から送信された前記第2の位置関係を受信する受信部と、
前記第1の位置関係及び前記第2の位置関係に基づいて合成画像を生成する画像生成部と、
前記合成画像を表示させる表示手段とを具備する
情報処理システム。 - 請求項4に記載の情報処理システムであって、
前記第2の情報処理装置は、ユーザによる操作入力を可能とする入力部をさらに具備し、
前記画像生成部は、前記入力部から入力された指示に応じて前記第1の付加画像を変更する
情報処理システム。 - 第1の撮像手段によって現実空間が撮像された第1の背景画像に、予め登録され前記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには前記第1の標識画像を基に前記第1の撮像手段の標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、前記第1の背景画像に前記第1の標識画像が含まれないときには前記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第1の位置関係を推定する第1の位置関係推定部と、
第2の撮像手段によって現実空間が撮像された第2の背景画像に、前記標識の画像である第2の標識画像が含まれるときには前記第2の標識画像を基に前記第2の撮像手段の前記標識に対する空間的な位置関係である第2の位置関係を推定し、前記第2の背景画像に前記第2の標識画像が含まれないときには前記第2の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第2の位置関係を推定する第2の位置関係推定部と、
前記第1の位置関係及び前記第2の位置関係に基づいて合成画像を生成する画像生成部と
としてコンピュータを機能させるプログラム。 - 第1の位置関係推定部が、第1の撮像手段によって現実空間が撮像された第1の背景画像に、予め登録され前記現実空間に配置された標識の画像である第1の標識画像が含まれるときには前記第1の標識画像を基に前記第1の撮像手段の標識に対する空間的な位置関係である第1の位置関係を推定し、前記第1の背景画像に前記第1の標識画像が含まれないときには前記第1の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第1の位置関係を推定し、
第2の位置関係推定部が、第2の撮像手段によって現実空間が撮像された第2の背景画像に、前記標識の画像である第2の標識画像が含まれるときには前記第2の標識画像を基に前記第2の撮像手段の前記標識に対する空間的な位置関係である第2の位置関係を推定し、前記第2の背景画像に前記第2の標識画像が含まれないときには前記第2の背景画像から抽出された特徴点の変位から前記第2の位置関係を推定し、
画像生成部が、前記第1の位置関係及び前記第2の位置関係に基づいて合成画像を生成する
情報処理方法。
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