JP5726201B2 - 3次元立体視表示装置、3次元立体視表示制御装置、およびlsi回路 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明に係る3次元立体表示装置を用いた立体表示システムの構成例を示すブロック図である。図1(a)は、両眼用のカメラで撮影された左右映像から立体映像を表示する立体表示システム1Aを示している。図1(a)において、立体表示システム1Aは、左目用カメラ2a、右目用カメラ2b、記録・撮影装置3、画面合成処理部4、映像再生装置(再生処理部)5及び立体表示モニタ(立体表示モニタ部)6を備える。
左目用カメラ2aと右目用カメラ2bは、両眼の視差を考慮した間隔で並べて配置されており、記録・撮影装置3の制御によって、撮影対象の風景Aを撮影する。左目用カメラ2aと右目用カメラ2bに撮影された風景Aの左右映像データは、記録・撮影装置3に記録される。画面合成処理部4は、記録・撮影装置3から読み出した左右映像データに対して、本発明に特有な3次元立体映像の合成処理を施して映像再生装置5へ出力する。
映像再生装置5は、画面合成処理部4で処理された左右映像データを再生して立体表示モニタ6へ出力する。立体表示モニタ6は、映像再生装置5に再生された左右映像データを、視聴者から見て立体的に表示する。
画面合成処理部4は、立体映像用コンテンツ受信機7が受信した立体映像用コンテンツの左右映像データに対して、本発明に特有な3次元立体映像の合成処理を施して映像再生装置5へ出力する。図1(a)と同様にして、立体表示モニタ6が、映像再生装置5に再生された左右映像データを、視聴者から見て立体的に表示する。
なお、立体表示用コンテンツとして、いわゆる3次元データ(例えば3次元地図データ等)を格納しておき、画面合成処理部4が、この3次元データが示す画像について左右の視点での見え方を演算して左右映像データを生成してもよい。
地図DB13aは、ナビゲーション処理で利用される地図データが登録されたデータベースである。地図データには、地図上のPOI(Point Of Interest)の所在地又はこれに関連する詳細情報が記述されたPOI情報も含まれる。
アイコンデータ13bは、立体表示モニタ6の画面上に表示するアイコンを示すデータである。例えば、ランドマーク等の地物や建物の立体像を示す立体画像アイコンが挙げられる。また、立体画像アイコンには、ナビゲーション処理における、自車位置マークや、目的地マーク、経由地マーク、経路マークを示すアイコンも含まれる。
プログラム13dは、メインCPU4aが実行する車載情報処理用のアプリケーションプログラムである。例えば、画面合成処理部4の機能を実現するプログラムモジュールを含む地図表示用のアプリケーションプログラムがある。
DTV受信機15は、デジタルテレビ放送を受信する受信機であり、ラジオ受信機14と同様に、不図示の選局ボタンの操作に応じて選局がなされる。また、DTV受信機15は、受信したデジタルテレビ放送に3次元立体表示映像データが含まれる場合、図1(b)で示した立体映像用コンテンツ受信機7として機能し、車載情報システム1は、図1(b)で示した立体表示システム1Bとして機能する。
実施の形態1による3次元立体表示装置は、平面画像上に立体像を表示するにあたり、自装置を搭載する移動体の状態に応じて、立体視により平面画像上に立体像が浮き出して見える3次元立体表示を行うか、平面表示用の3次元画像を表示する。
例えば、車載用ナビゲーション装置の地図表示において、自車両が停車中(パーキングブレーキあり)であると、平面地図上で建物等の立体像が浮き出して見える3次元立体表示を行い、自車両が走行状態(走行中、停車中(パーキングブレーキなし))になると、平面地図上で建物等の3次元画像を表示する。
また、図5は、3次元立体表示の画面合成処理を説明するための図である。図6は、図5の画面合成処理におけるデータの流れを示す図である。以降では、図4に沿って画面合成処理の詳細を説明し、図5及び図6を適宜参照する。
また、メインCPU4aは、HDD13に格納されるアイコンデータ13bから、平面地図データPic_planeが示す平面地図上に立体表示させる3次元ランドマークの立体画像アイコンを示すアイコンデータを読み込む。
平面地図データPic_planeが示す平面地図上の点p2(x,y)に位置する「○○ビル」の高さに応じて、立体視で浮き出す度合いを表す距離をz1とすると、このビルの頂上面は、立体視による見かけ上の立体表示面P1に含まれ、立体表示面P1上の点p2(x,y,Z0−z1)で表される。
同様に、平面地図の左目用画像データPic_L(x,y)は、見かけ上の立体表示面P1上の点p2と左目の位置である点Ol(xl,yl,0)を結ぶ直線(ベクトルVl)が、立体表示モニタ6の画面Qと交わる点plの集合で表される。つまり、左目用画像データPic_R(x,y)は、「○○ビル」の立体画像アイコンが位置する点p2を、立体表示モニタ6の画面Qに写像して得られる点plの集合となる。
次に、画面合成処理部4は、車速センサ10から入力した車速パルスを基に、自車両が停車中か否かを判定する(ステップST2)。自車両が停車中である場合(ステップST2;YES)、画面合成処理部4は、運転者と立体表示モニタ6の画面Qの位置関係及び運転者の目の間隔を示すパラメータZ0,d、平面地図データPic_plane及びアイコンデータを用いて、見かけ上の地図表示面Pと運転者の目の位置Or,Olとの距離がZ0となり、さらに立体表示面P1と運転者の目の位置Or,Olとの距離が(Z0−z1)となるように点pr,plを計算する。すなわち、画面合成処理部4は、立体視により「○○ビル」の立体画像アイコンが立体表示される右目用画像データPic_R(x,y)と左目用画像データPic_L(x,y)とを生成する。
映像再生装置5は、画面合成処理部4により生成された右目用画像データPic_R(x,y)と左目用画像データPic_L(x,y)とを再生して立体表示モニタ6へ出力する。立体表示モニタ6は、映像再生装置5により再生された右目用画像データPic_R(x,y)と左目用画像データPic_L(x,y)とを用いて左目用画像及び右目用画像を立体表示する(ステップST6)。
このとき、自車両が停止中であれば、運転者からは、「○○ビル」の立体画像アイコンが、立体視によって平面地図から浮き出すように表示されて見える(z1の高さで知覚される)。一方、自車両が走行中であれば、平面地図上で「○○ビル」の3次元画像が表示される。
上記の説明では、車速センサ10から入力した車速パルスを基に自車両が停車中か否かを判定したが、停車中の判断は、これに限定されるものではない。例えば、図示はしないが、パーキングブレーキを締め、かつ車速が“0”のときを停車と判断して、3次元立体画像を表示してもよい。また、国や州によってHMI(Human Machine Interface)の安全規定が異なるので、対象となる車両状態を基に、平面画像を表示するか、3次元立体画像を表示するかを切り替えるようにしてもよい。
実施の形態2では、自装置を搭載する移動体が停止中である場合に、移動体が走行する道路について立体視による地図の3次元立体表示(いわゆるストリートビュー)を行い、移動体が移動状態にある場合には平面表示用の3次元画像を表示する。
実施の形態2による3次元立体表示装置は、画面合成処理部が、自車両が停車中の場合に、自車両が走行する道路を3次元立体表示する立体表示画面を生成するが、その基本的な構成は上記実施の形態1と同様である。従って、以降の説明では、実施の形態2による3次元立体表示装置を車載情報システムに適用し、その構成については、図3を参照することとする。
実施の形態2では、立体地図の地図表示面上に建物などの立体像を3次元立体表示する3次元立体画像を合成して表示する。
図7は、立体地図の地図表示面Pa上に建物などの立体像を3次元立体表示する画面合成処理を説明するための図である。図8は、図7の画面合成処理におけるデータの流れを示す図である。図7の例では、周囲にビル1、ビル2が存在する道路を3次元立体表示している。
アイコン立体表示面Pbは、立体視によって立体画像アイコンが示す地物の前面が表示されているように見える表示面であり、立体地図表示面Paの手前に平行に設定される。また、アイコン立体表示面Pbは、上述した立体地図表示面Paから手前に浮き出る度合いに応じた距離だけ立体地図表示面Paと離隔している。図7では、運転者から見ると、ビル1が距離z3だけ立体地図表示面Paから浮き出して見える。
同様に、3次元地図の左目用画像データPic_L(x,y)は、アイコン立体表示面Pb上の点p2(x,y,Z0−z3)と左目の位置である点Ol(xl,yl,0)とを結ぶ直線の延長線(ベクトルVr)が、立体地図表示面Paと交わる点plの集合で表される。
図9は、立体地図の地図表示面P上に等高線で表された山等の立体像を3次元立体表示する画面合成処理を説明するための図である。図10は、図9の画面合成処理におけるデータの流れを示す図である。図9では、自車両の停車時に平面地図上に「△△山」を3次元立体表示する。
また、3次元立体表示用の画像は、画面合成処理部4が、この3次元データを基に合成してもよい。さらに、自車両が走行中である場合、3次元建造物を平面表示用のOpenGL形式で平面に3次元表示してもよい。
実施の形態3では、アイコン等の操作入力用のソフトウェアボタンについて、平面地図の地図表示面と平行な別の見かけ上の表示面に立体表示する場合を述べる。
実施の形態3による3次元立体表示装置は、画面合成処理部が、アイコン等の操作入力用のソフトウェアキーを、見かけ上の地図表示面と平行な別の見かけ上の表示面に立体表示する立体表示画面を生成するが、その基本的な構成は上記実施の形態1と同様である。従って、以降の説明では、実施の形態3による3次元立体表示装置を車載情報システムに適用し、その構成については、図3を参照することとする。
図11は、アイコンの見かけ上の表示面を平面地図の地図表示面よりも手前にした画面合成処理を説明するための図である。図12は、図11の画面合成処理におけるデータの流れを示す図である。図11の例では、決定ボタン及び戻るボタンの各アイコンを、平面地図の見かけ上の地図表示面Pより手前のアイコン立体表示面Pbに表示する。
上記実施の形態1〜3では、画面合成処理をメインCPU4aによるソフトウェア処理で実現する場合を示したが、この実施の形態4は、画面合成処理をハードウェアロジックで高速に実施する構成について述べる。
立体視画像計算回路41は、平面画像メモリプレーン42から平面地図データ、3次元立体画像データプレーン43から立体画像データ、内部メモリ11等からパラメータZ0,d,dzを入力し、これらを用いて、上記実施の形態1〜3と同様な画面合成処理を実行する回路である。
例えば、走行中の操作が許容される機能が実行されるアイコンについてのみを3次元立体表示する。つまり、画面合成処理部4が、アイコン画像に対して操作がなされると、当該アイコン画像に対応する機能が実行される場合、自車両の走行中に実行が許可された機能に対応するアイコン画像のみの3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像を生成し、立体表示モニタ6が、映像再生装置5により再生された当該アイコン画像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像を3次元立体表示する。
この場合、アイコンの高さ(アイコンが立体視で浮き出す度合い)は一定にした方が見やすい。
この実施の形態5は、自車両の後方を撮影して、右目用画像と左目用画像をバックモニタ画像として得る左右2つのバックカメラを備えており、自車両を後進させると自動的にバックモニタ画像を3次元立体表示する。
図15は、この発明の実施の形態5による3次元立体表示装置を用いた車載情報システムの構成を示すブロック図である。図15において、車載情報システム1は、上記実施の形態1で説明した図3の構成に加えて、左目用カメラ2a、右目用カメラ2b及びカメラ信号入力装置2cを備え、地図などの画像や映像の表示に関して、図1に示した立体表示システム1Aとして機能するシステムである。この車載情報システム1は、上記実施の形態1で示したシステムとほぼ同様に動作するが、自車両を後進させると自動的にバックモニタ画像を3次元立体表示する点で異なる。
なお、自車両と障害物との距離は、自車両の後方の障害物を検知するバックセンサ(不図示)を用いたり、カメラ2a,2bで撮影された映像を画像認識することで得ることができる。
すなわち、画面合成処理部4が、自車両の車速に応じて、表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面の位置を変更した3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像を生成し、立体表示モニタ6が、当該3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像を3次元立体表示する。
例えば、図5において、「○○ビル」の高さに応じて、立体視で浮き出す度合いを表す距離をz1としたが、自車両の走行中には、当該距離z1を予め定めた値D1で除算してもよい。また、地図上に立体表示したアイコンのうち、立体視によって視聴者側に最も浮き出して見えるアイコン(例えば最も高い地物のアイコン)の浮き出す度合いを示す距離を予め定めた値D2になるようにしてもよい。
さらに、自車両の走行速度が所定の閾値より大きい場合には、立体視によって浮き出す度合いが低くなるように、上記値D1,D2を変更してもよい。
この他、自車両の走行中に3次元立体表示する地図上のアイコンやランドマークの立体視によって浮き出す度合いを示す距離を、ユーザが自由に設定できるようにしてもかまわない。
また、車両、鉄道、船舶又は航空機等の移動体内に、人が携帯して持ち込んで使用するPND(Portable Navigation Device)等の表示装置に適用してもかまわない。
この場合、PNDや携帯電話端末に内蔵される加速度センサの検知情報を用いて、上記移動体が移動しているか否かを判定する。本発明の3次元立体表示装置を携帯電話端末に適用した場合には、これを携帯するユーザが歩行中であるか否かに応じて3次元立体表示を変更する。
Claims (17)
- 移動体に搭載又は保持される3次元立体視表示装置であって、
前記移動体の状態を検出する移動体状態検出部と、
見かけ上の地図表示面とは平行な別の見かけ上の表示面に、立体視を行うデータに立体画像アイコンであることが示されたアイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成する画面合成処理部と、
前記画面合成処理部で生成された前記画像を再生する再生処理部と、
前記再生処理部で再生された前記画像を入力して3次元立体視表示する立体視表示モニタ部とを備え、
前記画面合成処理部は、前記移動体状態検出部が検出した前記移動体の速度に応じて、前記アイコンの見かけ上の表示面の高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成して前記再生処理部へ出力する3次元立体視表示装置。 - 前記アイコンは、操作アイコンであることを特徴とする請求項1記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、前記移動体状態検出部が検出した前記移動体の速度が閾値より大きい場合には、立体視によって浮き出す度合いが低くなるように前記アイコンの高さが低く変更された3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成することを特徴とする請求項2記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、前記アイコンの最も高い部分の立体視によって浮き出す高さが予め決められた設定値となり、前記アイコンの他の部分の立体視によって浮き出す高さが前記アイコンの最も高い部分に対する高さに応じて決められることを特徴とする請求項1記載の3次元立体視表示装置。
- 前記移動体状態検出部は、前記移動体の周囲環境の昼夜の状態を検出し、
前記画面合成処理部は、前記移動体状態検出部が検出した前記移動体の周囲環境の昼夜の状態に応じて、前記アイコンの高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像生成することを特徴とする請求項1記載の3次元立体視表示装置。 - 前記画面合成処理部は、前記移動体が停止していることが検出された場合に、前記アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成し、前記移動体が移動中であることが検出された場合には、前記アイコンの平面地図上での3次元画像表示用の右目用及び左目用の画像を生成することを特徴とする請求項1記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、前記操作アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成するにあたり、前記操作アイコンを3次元立体視表示する見かけ上の表示面の高さを、前記操作アイコンが表示画面より手前に表示される高さとすることを特徴とする請求項2記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、複数の操作アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成するにあたり、前記複数の操作アイコンをそれぞれ3次元立体視表示する見かけ上の表示面を同一にすることを特徴とする請求項2または請求項7記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、前記操作アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成するにあたり、ユーザによる前記操作アイコンの操作に応じて、前記操作アイコンを3次元立体視表示する見かけ上の高さを低くすることを特徴とする請求項2記載の3次元立体視表示装置。
- 前記画面合成処理部は、前記移動体の移動中に実行が許可された機能に対応する前記操作アイコンのみの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成することを特徴とする請求項2記載の3次元立体視表示装置。
- タッチパネルを備え、
前記画面合成処理部は、前記タッチパネルのタッチ操作に従って、前記アイコンが押下される度に、前記アイコンの見かけ上の表示面と見かけ上の地図表示面との距離を短くする3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を前記再生処理部へ出力することを特徴とする請求項1から請求項10のうちのいずれか1項記載の3次元立体視表示装置。 - 移動体に搭載又は保持される3次元立体視表示制御装置であって、
前記移動体の状態を検出する移動体状態検出部と、
見かけ上の地図表示面とは平行な別の見かけ上の表示面に、立体視を行うデータに立体画像アイコンであることが示されたアイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成する画面合成処理部と、
前記画面合成処理部で生成された前記画像を再生する再生処理部と、
前記再生処理部で再生された前記画像を入力して3次元立体視表示する立体視表示モニタ部に映像出力する映像出力部とを備え、
前記画面合成処理部は、前記移動体状態検出部が検出した前記移動体の速度に応じて、前記アイコンの見かけ上の表示面の高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成して前記再生処理部へ出力する3次元立体視表示制御装置。 - 前記画面合成処理部は、前記移動体が停止していることが検出された場合に、前記アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成し、前記移動体が移動中であることが検出された場合には、前記アイコンの平面地図上での3次元画像表示用の右目用及び左目用の画像を生成することを特徴とする請求項12記載の3次元立体視表示制御装置。
- 前記立体視表示モニタ部にはタッチパネルが備えられ、
前記画面合成処理部は、前記タッチパネルからのタッチ操作に関する信号を受信し、前記アイコンの見かけ上の表示面の高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を前記再生処理部へ出力することを特徴とする請求項12または請求項13記載の3次元立体視表示制御装置。 - 移動体の状態を検出する移動体状態検出部と、
アイコンを再生する再生処理部と、
前記再生処理部で再生された前記アイコンを入力して3次元立体視表示する立体視表示モニタ部とに接続され、
見かけ上の地図表示面とは平行な別の見かけ上の表示面に、立体視を行うデータに立体画像アイコンであることが示されたアイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成する画面合成処理部を備えたLSI回路であって、
前記画面合成処理部は、前記移動体状態検出部が検出した前記移動体の速度に応じて、前記アイコンの見かけ上の表示面の高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成して前記再生処理部へ出力するLSI回路。 - 前記画面合成処理部は、前記移動体が停止していることが検出された場合に、前記アイコンの3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を生成し、前記移動体が移動中であることが検出された場合には、前記アイコンの平面地図上での3次元画像表示用の右目用及び左目用の画像を生成することを特徴とする請求項15記載のLSI回路。
- タッチパネルと接続され、
前記画面合成処理部は、前記タッチパネルのタッチ操作に従って、前記アイコンの見かけ上の表示面の高さを変更した3次元立体視表示用の右目用及び左目用の画像を前記再生処理部へ出力することを特徴とする請求項15または請求項16記載のLSI回路。
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