JP6615541B2 - 投影システム - Google Patents

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Description

本発明は、投影システム等に関する。
従来より、投影装置により投影対象物に対して投影画像を投影するシステムが知られている。このような投影システムの従来技術としては特許文献1、2に開示される技術がある。
特開2013−192189号公報 特開2003−85586号公報
しかしながら、特許文献1、2のような従来技術の投影システムでは、画像生成装置により生成された画像を投影対象物に単に投影するだけであったため、インタラクティブ性に欠けていた。即ち、従来の投影システムでは、ユーザが投影対象物を動かした結果が、投影画像に反映されることはなく、投影対象物をインタラクティブに動かせる面白さを実現できていなかった。例えば施設のアトラクションに投影システムを使用した場合に、投影画像に映る表示物を現実世界の物体のようにユーザに感じさせることはできなかった。このため、長時間に亘って飽きずに楽しめるようなアトラクション等を実現できなかった。
また、映像が投影対象物に追従するようなインタラクティブ性を実現する手法も考えられるが、複数の対象物間を映像が移動できるように、対象物間の相対的な位置関係を活用するような手法については提案されていなかった。
本発明の幾つかの態様によれば、対象物相互の位置関係情報等を反映させた投影画像を投影して、これらの課題を解決でき、よりインタラクティブ性を高めることができる投影システム等を提供できる。
本発明の一態様は、投影画像を投影する投影部と、センサ部の検出情報に基づいて第1、第2の対象物の少なくとも一方の位置情報を取得し、前記投影画像の生成処理を行う処理部と、を含み、前記処理部は、取得された前記位置情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物に投影される第1の投影画像と、前記第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理を行う投影システムに関係する。
本発明の一態様によれば、センサ部の検出情報に基づいて第1、第2の対象物の少なくとも一方の位置情報が取得される。そして取得された位置情報に基づいて、第1、第2の対象物が所与の関係になったと判断されると、第1、第2の対象物に投影される第1、第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理が行われる。このようにすれば、対象物の位置情報に基づいて第1、第2の対象物の関係を判断して、第1、第2の投影画像の内容を変更できる。従って、対象物相互の位置関係情報等を反映させた投影画像を投影して、よりインタラクティブ性を高めることができる投影システムの実現が可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物に対して所与の位置に設定された仮想面と、前記第2の対象物との位置関係を求めて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったか否かを判断してもよい。
このようにすれば、第1の対象物自体ではなく、第1の対象物に対して所与の位置に設定された仮想面と、第2の対象物との位置関係を求めて、第1、第2の対象物が所与の関係になったかを判断できるようになる。従って、擬似的な仮想面を、例えば実在の面(水面等)であるかのようにユーザに認識させて、各種の処理を実行できるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物に投影される前記第1の投影画像と、前記第2の対象物に投影される前記第2の投影画像の少なくとも一方の画像において、表示物を出現させる処理、表示物を消滅させる処理、及び表示物の画像を変更する処理の少なくとも1つの処理を行ってもよい。
このようにすれば、あたかも第1、第2の対象物が所与の関係になったことで、表示物の出現や消滅や画像の変更が生じたかのように、ユーザに感じさせることでき、投影システムにおけるインタラクティブ性を向上できる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物への投影対象である表示物が、前記第2の対象物に例えば追従して投影されるように、前記第2の投影画像の生成処理を行ってもよい。
このようにすれば、第1、第2の対象物が所与の関係になると、第1の対象物への投影対象である表示物が、第2の対象物に例えば追従して投影されて表示されるようになる。従って、あたかも第1、第2の対象物が所与の関係になったことで、第2の対象物に対応する場所に表示物が出現したかのように見える投影画像の生成が可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第2の対象物に投影される前記表示物と、前記第2の対象物との関係に基づいて、前記表示物の表示制御を行ってもよい。
このようにすれば、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になって表示物が第2の対象物に投影される場合に、その表示物と第2の対象物との関係に応じて、表示物についての種々の表示制御が行われるようになり、多様な投影画像の生成が可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になった場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されると判断された前記表示物が、前記第2の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行ってもよい。
このようにすれば、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になると、処理規則に基づく演算処理が行われるようになる。そして、その演算処理の結果に基づいて、第2の対象物に投影されると判断された表示物が、第2の対象物に投影されるように、表示物の種々の表示制御が行われて、投影画像が生成されるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物との関係が前記所与の関係から変化した場合に、前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係の変化に応じた前記表示物の表示制御を行ってもよい。
このようにすれば、第1の対象物と第2の対象物との関係が所与の関係から変化すると、その関係の変化に応じた表示物の表示制御が行われて、その関係の変化を反映させた投影画像が生成されるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係が変化した場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されると判断された前記表示物が、前記第2の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行ってもよい。
このようにすれば、第1の対象物と第2の対象物の関係が変化すると、処理規則に基づく演算処理が行われ、その結果に基づいて、第2の対象物に投影されると判断された表示物が、第2の対象物に投影されるように、表示物の表示制御が行われて、投影画像が生成されるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係が変化した場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されないと判断された前記表示物が、前記第1の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行ってもよい。
このようにすれば、第1の対象物と第2の対象物の関係が変化すると、処理規則に基づく演算処理が行われ、その結果に基づいて、第2の対象物に投影されないと判断された表示物が、第1の対象物に投影されるように、表示物の表示制御が行われて、投影画像が生成されるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記第2の対象物と第3の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、前記表示物を前記第3の対象物に表示するための処理を行ってもよい。
このようにすれば、第2の対象物に投影された表示物が、例えば、あたかも第2の対象物から第3の対象物の方に移動したかのように見える投影画像の生成等が可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記センサ部の検出情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物との相対的な位置関係を求めて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったかを判断してもよい。
このようにすれば、第1、第2の対象物の位置関係を反映させた投影画像を生成できるようになり、インタラクティブ性の向上等を図れるようになる。
また本発明の一態様では、前記相対的な位置関係は、前記第1の対象物に対する前記第2の対象物の高さについての関係であってもよい。
このようにすれば、第1、第2の対象物の高さ関係を反映させた投影画像を生成することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記センサ部の検出情報に基づいて、前記第2の対象物に設定されたマーカの認識処理を行い、前記認識処理の結果に基づいて、前記第2の対象物の位置情報を取得し、取得された前記位置情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったかを判断してもよい。
このようにマーカを利用すれば、第2の対象物の位置情報を、安定的且つ適切に取得して、第1、第2の対象物の関係を判断できるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記マーカに基づいて、前記第2の投影画像が投影される第2の投影領域を求め、前記第2の投影領域に投影される前記第2の投影画像の生成処理を行ってもよい。
このようにすれば、マーカを利用して第2の投影領域を求めて、その第2の投影領域への第2の投影画像を生成し、例えば第2の投影画像の内容を変化させる処理等を実現できるようになる。
また本発明の一態様では、前記第2の対象物は、ユーザの部位又はユーザの把持物であってもよい。
このようにすれば、ユーザの部位や把持物の挙動がインタラクティブに反映されるような投影画像の生成が可能になる。
本実施形態の投影システムの全体構成例。 本実施形態の投影システムの具体的な構成例。 図3(A)、図3(B)は対象物への投影画像の投影手法の説明図。 本実施形態の手法の説明図。 高さ情報マップの例。 図6(A)、図6(B)は対象物の投影画像の内容を変化させる手法の説明図。 図7(A)、図7(B)は対象物にマーカを設定して位置情報の取得等を行う手法の説明図。 マーカパターンに応じて表示物を変更する手法の説明図。 図9(A)、図9(B)は容器への投影画像の投影手法の説明図。 餌アイテムを用いて位置情報の取得等を行う手法の説明図。 対象物への投影画像の生成手法の説明図。 本実施形態の変形例の説明図。 投影画像の補正処理についての説明図。 本実施形態の詳細な処理例のフローチャート。 本実施形態の詳細な処理例のフローチャート。 本実施形態の詳細な処理例のフローチャート。
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.投影システムの構成
図1に本実施形態の投影システムの全体構成例を示す。本実施形態の投影システムは、投影部40、42と処理装置90(広義には処理部)を含む。またセンサ部50を更に含むことができる。なお、本実施形態の投影システムの構成は図1に限定されず、その構成要素(各部)の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
プレイフィールド10は、ユーザ(プレーヤ)がアトラクション等を楽しむためのフィールドであり、図1では砂が敷き詰められた砂場のフィールドになっている。なおプレイフィールド10としては、例えば草や花のフィールド、土のフィールド、スポーツを行うフィールド、或いは競争ゲームのためのコース等が描かれたフィールドなどの種々のフィールドを想定できる。
投影部40、42は、プレイフィールド10(広義には第1の対象物)などに投影画像を投影するものであり、いわゆるプロジェクタにより実現できる。図1では投影部40、42は、プレイフィールド10の上方(例えば天井等)に設置されており、上方側から下方のプレイフィールド10に対して投影画像を投影する。なお図1では2台の投影部40、42が設けられているが、投影部の台数は1台でもよいし、3台以上でもよい。また、プレイフィールド10の地形が変化しないという前提の場合には、床面をスクリーンとし、プロジェクタ(投影部)を床下に配置した、いわゆるリアプロジェクション方式でもよいし、床面をLCD等のフラットパネルディスプレイにより構成してもよい。
センサ部50は、対象物の位置情報等を検出するものである。図1では、センサ部50は、プレイフィールド10の上方(例えば天井等)に設置され、対象物であるプレイフィールド10の例えば高さ情報(各領域での高さ情報)を位置情報として検出している。このセンサ部50は、例えば画像を撮影する通常のカメラや、デプスセンサ(測距センサ)などにより実現できる。
バケツ60は、後述するように、捕まえた魚等の生き物をストックするためのものであり、その上面には、捕獲した生き物の表示物を映すための表示部60(例えばタブレットPCのディスプレイ)が設けられている。
処理装置90は本実施形態の処理部として機能するものであり、投影画像の生成処理等の各種の処理を行う。処理装置90は、例えばデスクトップPC、ノートPC、或いはタブレットPCなどの各種の情報処理装置により実現できる。
図2に本実施形態の投影システムの詳細な構成例を示す。例えば図1の処理装置90は図2の処理部100、I/F部120、記憶部150等により実現される。
処理部100(プロセッサ)は、センサ部50からの検出情報等に基づいて、各種の判断処理や画像の生成処理などを行う。処理部100は記憶部150をワーク領域として各種処理を行う。この処理部100の機能は、各種プロセッサ(CPU、GPU等)、ASIC(ゲートアレイ等)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
I/F(インターフェース)部120は、外部のデバイスとのインターフェース処理を行うものである。例えばI/F部120は、投影部40、42、センサ部50、表示部62との間のインターフェース処理を行う。例えば処理部100により生成された投影画像の情報は、I/F部120を介して投影部40、42に出力される。センサ部50からの検出情報は、I/F部120を介して処理部100に入力される。表示部62に表示する画像の情報は、I/F部120を介して表示部62に出力される。
記憶部150は、処理部100などのワーク領域となるもので、その機能はRAM、SSD、或いはHDDなどにより実現できる。記憶部150は、表示物の情報(画像情報等)を記憶する表示物情報記憶部152や、マーカパターンの情報を記憶するマーカパターン記憶部154や、対象物の高さ情報(位置情報)を記憶する高さ情報記憶部156を含む。
処理部100は、位置情報取得部102、マーカ認識部104、位置関係判定部106、捕獲判定部108、リリース判定部109、画像生成処理部110を含む。また画像生成処理部110は歪み補正部112を含む。なお、これらの構成要素(各部)の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
本実施形態では、処理部100は、センサ部50の検出情報に基づいて第1、第2の対象物の少なくとも一方の位置情報を取得する。例えば位置情報取得部102が、センサ部50から検出情報に基づいて、対象物の位置情報(例えば高さ情報等)の取得処理を行う。例えば後述するように、第1の対象物であるプレイフィールド10と、第2の対象物であるユーザの部位又は容器等の少なくとも一方の位置情報を取得する。なお、第1の対象物(プレイフィールド10等)の位置情報(高さ情報)については、例えば記憶部150に情報テーブルとして予め記憶しておけば、センサ部50からの検出情報に基づき位置情報(高さ情報)を求めなくもよい。第2の対象物の位置情報についても同様である。
そして処理部100は、投影画像の生成処理を行い、投影部40、42は、生成された投影画像を投影する。例えば画像生成処理部110が投影画像の生成処理を行う。例えば、地形の深い位置に対しては特定の生き物を配置し、地形が仮想水面(仮想面)よりも高いと判断されるほど盛り上がっている位置については、水を表示せずに陸地としての表現等を行う。また、図1のように複数のプロジェクタ(投影部40、42)を用いる場合には、それらの映像のつなぎ目部分を目立たなくすることが望ましい。そのためには、プロジェクタからつなぎ目に相当する各ピクセルまでの距離をなるべく精確に求める必要があり、上記の高さ情報をそのために活用することができる。そしてこの際に歪み補正部112が投影画像の歪み補正処理を行ってもよい。例えば対象物の位置情報等に基づいて、対象物に投影画像が投影された際の歪みを低減するための歪み補正処理を行う。しかしながら歪み補正処理は、観察者の視点位置にも依存するものであるから、観察者の視点位置を求めるのが難しい場合や、観察者が複数人いるような場合には、歪み補正を行わないほうが良いこともある。歪み補正を行うか否かは、コンテンツの内容や観察者の状況に応じて適宜決定すればよい。
具体的には処理部100は、センサ部50の検出情報に基づき取得された位置情報に基づいて、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったかを判断する。この判断処理は位置関係判定部106が行う。そして、第1、第2の対象物が所与の関係になったと判断された場合に、第1の対象物に投影される第1の投影画像と、第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理を行う。例えば第1、第2の投影画像の一方の内容を変化させたり、両方の内容を変化させる処理を行う。この画像の変化処理は画像生成処理部110が行う。そして変化処理後の第1、第2の投影画像が、投影部40、42により第1、第2の対象物に投影される。
ここで、第1の対象物は例えば図1のプレイフィールド10などである。第2の対象物は、例えばユーザの部位又はユーザの把持物などである。ユーザの部位は、例えばユーザの手(手のひら)であり、ユーザの把持物はユーザが手等で把持する容器などである。ユーザの部位は、ユーザの顔、胸、お腹、腰、或いは足等の部位であってもよい。また把持物は、容器以外の物であってもよいし、ユーザの手以外の部位で把持される物であってもよい。なお、第1の対象物はプレイフィールド10には限定されず、背景等となるメインの画像等の投影対象となる対象物であればよい。同様に第2の対象物も、ユーザの部位や把持物には限定されない。
また処理部100は、第1の対象物に対して所与の位置(高さ)に設定された仮想面(仮想平面)と、第2の対象物との位置関係を求めて、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったか否かを判断する。そして第1、第2の対象物に投影される第1、第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる。
例えば第1の対象物の投影面からオフセットした位置(上方位置)に、当該投影面に対応する仮想面を設定する。この仮想面は、例えばプレイフィールド10の投影面に対応して仮想的に設定された面である。そして、第1の対象物(第1の対象物の投影面)ではなく、この仮想面と第2の対象物とが所与の関係(位置関係)になったかを判断する。例えば、ユーザの部位や把持物である第2の対象物が、仮想面(例えば仮想海面、仮想水面)に対して所与の関係になったかを判断する。具体的には、第2の対象物が仮想面よりも下方にあるか否かなどを判断する。そして、所与の関係になった場合に、第2の対象物への第2の投影画像(例えば手や容器に映る画像)や、第1の対象物への第1の投影画像(例えば生き物や海面の画像)を変化させる処理を行う。
また処理部100は、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係(狭義には所与の位置関係)になったと判断された場合に、第1の対象物に投影される第1の投影画像と、第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の画像において、表示物を出現させる処理、表示物を消滅させる処理、及び表示物の画像を変更する処理の少なくとも1つの処理を行う。例えば処理部100は、第1の投影画像や第2の投影画像において、後述する生き物等の表示物を出現させる処理を行ったり、逆に表示物を消滅させる処理を行ったり、或いは表示物の画像(表示パターン、テクスチャ、色、エフェクト等)を変更する処理を行う。こうすることで、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、第1の対象物に投影される第1の投影画像と、第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理が実現される。なお表示物の情報(画像情報、オブジェクト情報、属性情報等)は表示物情報記憶部152に記憶される。
例えば処理部100は、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、第1の対象物への投影対象である表示物が、第2の対象物に投影されるように(第2の対象物に追従して投影されるように)、第2の投影画像の生成処理を行う。例えば、海の生き物などの表示物は、第1の対象物であるプレイフィールド10への投影対象となるものである。本実施形態では、プレイフィールド10等の第1の対象物と、ユーザの手などの部位やその把持物である第2の対象物とが、所与の関係になった場合に、海の生き物などの表示物が、第1の対象物だけではなく、ユーザの部位や把持物などの第2の対象物の位置や形状等も考慮して表示されるように、投影画像の生成処理を行う。
例えば処理部100は、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、第1の対象物への投影対象である表示物が、第2の対象物により捕獲されたと判定する。この判定処理は捕獲判定部108(ヒットチェック部)が行う。そして処理部100(画像生成処理部110)は、捕獲されたと判定された表示物が第2の対象物に投影されるように、第2の投影画像の生成処理を行う。例えば、海の生き物などの表示物が、手や容器などの第2の対象物に捕獲されたと判断された場合に、捕獲された生き物等の表示物が、第2の対象物に投影されるようにする。
一方、処理部100は、捕獲されなかったと判定された表示物については、第1の対象物に投影されるように、第1の投影画像の生成処理を行う。例えば、海の生き物等の表示物が第2の対象物により捕獲されなかった場合には、その捕獲に失敗した表示物が、プレイフィールド10等の第1の対象物に投影されるようにする。
また処理部100は、第2の対象物に投影される表示物と、第2の対象物との関係に基づいて、表示物の表示制御を行う。
例えば後述の図4や図7(A)のように、魚14が、ユーザの部位である手20や、把持物である容器22により捕獲されたと判断されると、第2の対象物である手20や容器22に、表示物である魚14が表示されるようになる。例えば手20や容器22が、後述する図4の仮想海面12の下方に入って、第1の対象物であるプレイフィールド10と、第2の対象物である手20や容器22とが、所与の関係になったと判断されると、魚14を、手20や容器22に投影する処理が行われる。
この場合に、処理部100は、表示物である魚14が、手20に対してツンツンしたり、容器22の縁にぶつかるなどの様子を表現するための表示制御を行う。例えば、魚14と手20や容器22とのヒットチェック処理を行い、そのヒットチェック処理の結果に基づいて、魚14の移動を制御する表示制御を行う。こうすることで、あたかも本物の生きた魚14が、手20の上で動いたり、容器22の中で泳いで見えるような仮想現実感を、プレーヤに与えることが可能になる。
また処理部100は、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になった場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、演算処理の結果、第2の対象物に投影されると判断された表示物が、第2の対象物に投影されるように、表示物の表示制御を行う。
例えば第1の対象物であるプレイフィールド10と、第2の対象物である手20や容器22とが所与の関係になった(例えば手20や容器22が仮想海面12の下方に入った)と判断されると、処理規則に基づく演算処理が行われる。一例としては、手20や容器22を基準(中心位置)にして所定範囲(所定半径内)に居る魚を検索し、手20や容器22の方に呼び寄せる演算処理(ゲーム処理)が行われる。この演算処理は、所定の処理規則(アルゴリズム)に基づく処理であり、例えば所定のアルゴリズム(プログラム)に基づく検索処理や移動制御処理やヒットチェック処理などを想定できる。そして、この演算処理の結果、第2の対象物である手20や容器22に投影されると判断された魚が、手20や容器22に投影されるように、表示物である魚の表示制御が行われる。例えば、手20や容器22の方に魚を移動させるなどの表示制御が行われる。
なお、この場合の処理規則に基づく演算処理としては種々の処理を想定できる。例えば後述する図10に示すような餌アイテム26が手20のひらに乗っている場合には、より多くの魚を手20の方に呼び寄せるような演算処理を行う。一方、餌アイテム26が乗っていない場合には、手20の方に魚を呼び寄せなかったり、寄って来る魚の数を少なくするなどの演算処理を行う。こうすることで、ゲーム的な処理である演算処理の結果を踏まえた、表示物の表示制御が可能になる。
また処理部100は、第1の対象物と第2の対象物との関係が所与の関係から変化した場合に、第1の対象物と第2の対象物の関係の変化に応じた表示物の表示制御を行う。
例えば後述する図4に示すように、手20が仮想水面12の下方に入ったという所与の関係の状態から、手20が持ち上げられて、仮想水面12の上方に出たという関係に変化したとする。この場合に処理部100は、この関係の変化(手が仮想水面12の下方から上方に出たという変化)に応じた、魚等の表示物の表示制御を行う。例えば、このような関係の変化があった場合に、魚が捕獲されたと判断して、魚が手20により捕獲された状態を表現する表示制御を行う。例えば、手20に魚が表示(投影)されるような表示制御を行う。或いは、手20の上の魚が跳ねたり、キラリと光るような表示制御を行う。ここで、表示物の表示制御は、例えば表示物を移動させたり、表示物の動作(モーション)を変化させたり、或いは表示物の画像の色、輝度又はテクスチャ等のプロパティを変化させる処理などである。
具体的には処理部100は、第1の対象物と第2の対象物の関係が変化した場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、演算処理の結果、第2の対象物に投影されると判断された表示物が、第2の対象物に投影されるように、表示物の表示制御を行う。例えば魚がユーザの手20で捕獲される様子を表現するような表示制御を行う。或いは、処理部100は、演算処理の結果、第2の対象物に投影されないと判断された表示物が、第1の対象物に投影されるように、表示物の表示制御を行う。例えば捕獲に失敗した魚が、第1の対象物であるプレイフィールド10の方に逃げる様子を表現するような表示制御を行う。
例えば、手20や容器22が仮想海面12の上方に出るというような関係の変化が生じたとする。この場合には、手20や容器22の中心付近に居た魚については、手20の上や容器22の中に留まる表示制御を行う。一方、手20の端部や容器22の縁に居た魚については、手20や容器22からプレイフィールド10側に逃げる表示制御を行う。例えば、魚が、手20や容器22の中心位置(基準位置)から所定範囲内(所定半径内)に居るかを求める演算処理(処理規則に基づく演算処理)を行う。そして、魚が所定範囲内に居る場合には、その魚が手20や容器22に投影されるように、魚の移動制御等の表示制御を行う。一方、魚が所定範囲の外に居る場合には、その魚が手20や容器22から逃げて、プレイフィールド10に投影されるように、魚の移動制御等の表示制御を行う。このような演算処理に基づく表示物の表示制御を行うことで、手20や容器22により魚を捕獲するというようなゲーム処理を実現でき、これまでにない投影システムの実現が可能になる。
また処理部100は、第2の対象物と第3の対象物とが所与の関係(狭義には所与の位置関係)になったと判断された場合に、表示物を、第3の対象物に表示する処理(第の対象物の場所に表示する処理)を行う。ここで、表示物を第3の対象物に表示する処理は、例えば第3の対象物の表示部(例えば図1の表示部62)に表示物を表示したり、第3の対象物に表示物を投影する処理などである。
例えば第2の対象物と第3の対象物とが所与の関係になった場合に、表示物(捕獲された表示物)が、第3の対象物の場所にリリースされたと判定する。この判定処理はリリース判定部109が行う。そして、リリースされた表示物を第3の対象物に表示する処理(第3の対象物の場所に表示する処理)を行う。例えば、手や容器等の第2の対象物により、海の生き物等の表示物が捕獲され、第2の対象物と、図1のバケツ60等の第3の対象物とが所与の位置関係になったとする。例えば、ユーザの手や容器等の第2の対象物が、バケツ60等の第3の対象物に近づくような位置関係になったとする。この場合には処理部100(リリース判定部109)は、捕獲された生き物等がリリースされたと判定する。そして処理部100(画像生成処理部110)は、バケツ60の表示部62の表示画像として、捕獲された生き物等が表示される画像を生成する。こうすることで、捕獲された生き物等がリリースされて、あたかもバケツ60に移動したかのように見える画像を生成できる。なお、この場合にバケツ60等の第3の対象物に、捕獲した生き物等の表示物を投影する処理を行ってもよい。
また処理部100は、センサ部50の検出情報に基づいて、第1の対象物と第2の対象物との相対的な位置関係を求めて、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったかを判断する。例えば高さ方向や横方向における相対的な位置関係を求め、所与の関係になったと判断した場合に、第1、第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる。
ここで相対的な位置関係は、第1の対象物に対する第2の対象物の例えば高さについての関係である。例えばセンサ部50の検出情報に基づいて、高さ方向での第1、第2の対象物の相対的な位置関係を求める。例えば、第2の対象物が、第1の対象物或いは第1の対象物に対して設定された仮想面に対して、上方にあるか、下方にあるかなどを判断する。そして判断結果に基づいて、第1、第2の対象物に対する第1、第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる。
また処理部100は、センサ部50の検出情報に基づいて、第2の対象物に設定されたマーカの認識処理を行う。そして認識処理の結果に基づいて、第2の対象物の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づいて、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったかを判断する。例えば第2の対象物に設定されたマーカを、センサ部50により撮像することで撮像画像を取得し、撮像画像の画像認識処理などを行って、第2の対象物の位置情報を取得する。これらのマーカ認識処理はマーカ認識部104が行う。
即ち、第2の対象物に対してマーカを配置設定する。例えば第2の対象物がユーザの部位である場合に、ユーザの部位にマーカを貼り付けたり、マーカとなる物体をユーザの部位に把持させる。また第2の対象物がユーザの把持物である場合に、把持物そのもの(色彩や形状等の特徴量)をマーカとしたり、把持物にマーカを取り付ける。そして、このマーカをセンサ部50により認識し、認識結果に基づき第2の対象物の位置情報を取得する。例えば撮像画像からマーカを画像認識し、画像認識の結果に基づいて、マーカの位置情報(高さ情報等)を求めて、第1、第2の対象物が所与の関係になったかを判断する。
例えば処理部100は、マーカに基づいて、第2の投影画像が投影される第2の投影領域を求める。そして第2の投影領域に投影される第2の投影画像の生成処理を行う。例えばマーカの認識処理の結果に基づいて、例えばVRAM上での第2の投影領域の位置(アドレス)を求め、その第2の投影領域での第2の投影画像の生成処理を行う。そして例えば第2の投影画像の内容を変化させる処理などを行う。
2.本実施形態の手法
2.1 アトラクションの概要
まず本実施形態の手法により実現されるアトラクションの概要について説明する。本実施形態では、アトラクションの施設に、図1に示すようなプレイフィールド10を設置する。このプレイフィールド10は砂場となっており、子供が砂遊びを楽しめるようになっている。
そして砂場であるプレイフィールド10に対して、投影部40、42を用いたプロジェクションマッピングにより、図3(A)に示すように海水や海の生き物などが表示される画像を投影する。子供は、擬似的な生き物を、手のひらですくい上げて捕獲する。そして生き物を捕獲した手を図3(B)に示すようなバケツ60の場所に移動させると、捕獲した生き物が表示部62に表示される。例えばバケツ60の上部にはタブレットPCが設置されており、そのタブレットPCの表示部62に、捕獲した生き物が表示される。
なお、本実施形態の手法により実現されるアトラクションは、図1のようなアトラクションには限定されない。例えば砂場や海以外のフィールドを表現したアトラクションや、海の生き物の捕獲とは異なる遊びを実現するアトラクションなどにも適用できる。また本実施形態の手法は、図1のような大型のアトラクションのみならず、例えば装置内にプレイフィールドを設けた業務用ゲーム装置などにも適用可能である。
本実施形態の手法により実現されるアトラクションによれば、親は、子供の安全等を心配することなく、わざわざ遠くの海まで出かけて遊ぶというような億劫さを感じることもない。そして本物の海辺ではしゃぎまわる楽しさを親子で一緒に体感できる。子供は、素早く逃げ回る海の小さな生き物を、捕まえられずに諦めたりすることなく、自分の手で捕まえることができる。また、貝殻を拾い、寄せたり引いたりする波と戯れるというような、本物の海辺ではしゃぎまわる楽しさを手軽に思う存分に体感できる。
このために本実施形態のアトラクションでは、手軽に出かけられる屋内の砂場であるプレイフィールド10を用意し、本物の南国のビーチを、波の音や鳥の鳴き声などの環境も模して、リアルに再現する。そして、寄せたり引いたりする浅いビーチの海面や波を、砂へのプロジェクションマッピングによって、まるで本物のように再現する。例えば、時には潮が満ちて全体が水面になったり、潮が引いて砂の干潟が現れたりする様子を再現する。また、子供の足が触れた水面には、水しぶきや波紋がインタラクティブに発生するようにする。水が引いて出現した干潟では、砂場の高さ情報を検知するセンサ部50を利用して、窪んだ部分に水たまりが再現される。また子供が砂を掘れば、その場所が水たまりになる。そして、泳いだり砂の上を歩く海の生き物の画像が、まるで生きているかのように、投影システムにより投影され、子供は、これらの生き物を、手のひらですくい上げて捕まえるという遊びを楽しむことができる。
すくい上げた手のひらに対しても、プロジェクションマッピングにより、海水と捕まえた生き物を、アニメーション表示する。そして子供は、捕まえた生き物を、バケツ60の中に移して眺めることができる。また捕まえた生き物は、スマートフォンに移して持ち帰ることができる。即ち、捕まえた生き物を、バケツ60の表示部62やスマートフォンの表示部に表示することで、あたかも本当に生き物を捕まえたような感覚を子供に体感させる。この場合に、例えば自分に懐いた生き物は、再度、アトラクションの施設に訪れた時に、自分の周りに呼び寄せることができる。そして、自分に懐いた生き物が、自分の周りを回って泳いだり、後について来たりするといった、生き物とのコミュニケーション的な要素も実現する。
このように本実施形態のアトラクションでは、砂場であるプレイフィールド10にプロジェクションマッピングにより画像を投影し、子供が海の生き物を捕まえられるようにする。例えば、初めに「制限時間内に親子で協力して、いっぱい拾ってゲット!」などのアナウンスが行われる。そして、餌を模した光るボール等を投げると、魚が集まって来る。親は、ばしゃばしゃと地団太を踏んで魚を追い込み、追い込んだ魚を子供が捕獲する。また、波打ち際にさざ波が来る演出が行われ、波が引いたあとに、貝殻や魚がたくさん表示される。子供は、クマデやスコップを使って砂を掘り、砂の中に隠された宝物を探すことも可能である。
また、アトラクションには大きなステージ変化がある。例えば通常状態において潮が満ちている時は、砂場の大部分が水面となり、魚がランダムに泳いでいる。
その後、引き潮になり、砂場の水が引く。潮が引いている時は海底(砂)が現れて、窪んだ部分には大小の潮だまりが残る。その潮だまりの中には、潮が満ちている時にそこに居て、潮が引くことで取り残された魚が泳いでおり、子供が捕獲しやすくなっている。また、潮が満ちている時には居なかった、ヤドカリやカニやシャコなどの生き物が、砂の上に出現する。
次に、大波が来るチャンスタイムとなる。例えば大きな波が来て、速い潮の流れが砂場の全面をさらって行く。また大きな魚が波に乗ってやって来たり、波に洗い流されたあとに出てきた砂底に、宝石や珍しい貝殻などが出現する。
2.2 対象物への投影画像の投影手法
以上のようなアトラクション等を実現するために、本実施形態では、センサ部50の検出情報に基づいて第1、第2の対象物の少なくとも一方の位置情報を取得する。そして、取得された位置情報に基づいて、第1、第2の対象物が所与の関係になったか否かを判断する。そして所与の関係になったと判断された場合には、第1の対象物に投影される第1の投影画像と、第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる。例えば第1の対象物に対応する第1の投影面と第2の対象物に対応する第2の投影面が所与の関係になった場合に、第1の投影面に投影される第1の投影画像、或いは第2の投影面に第2の投影画像の内容を変化させる。
具体的には図4に示すように、仮想的な海岸の仮想海面12や魚14、15を表現するための投影画像が、プレイフィールド10に投影される。そして、プロジェクションマッピングにより表現された仮想海面12(広義には仮想面)の下方に、ユーザ(子供等)が手20を入れると、魚14、15が寄って来る。この場合に、例えばユーザがマーカ付きの餌アイテムを手20に乗せて、仮想海面12の下に手20を入れた場合に、その餌アイテムに向かって魚14、15が寄って来るようにしてもよい。
そして、このように魚が寄った状態で、ユーザが、仮想海面12の高さ以上(所定閾値以上)に、手20を持ち上げたとする。すると、手20(又は餌アイテム)から所定範囲内に居た魚は「捕獲」と判定され、それ以外の魚は「逃げた」と判定される。そして捕獲と判定された魚については、ユーザの手20(広義には第2の対象物)にその画像を投影する。一方、逃げたと判定された魚については、その魚が海中に逃げるように見える画像をプレイフィールド10(広義には第1の対象物)に投影する。ここで、捕獲の判定に使用する所定範囲は、例えば手の色をしている範囲のうち、真ん中辺りが有効範囲というように、色情報を判定材料として設定してもよい。
ユーザが魚を捕獲した後、バケツ60の場所(例えば画像マーカ等により認識することができる場所)にユーザの手20が近づき、バケツ60(広義には第3の対象物)と手20(第2の対象物)が所与の位置関係になった場合に、バケツ60への魚の移動の判定が成立する。この判定は、例えばバケツ60の位置に設定された所与の範囲と手20の位置に設定された所与の範囲の交差判定を行うことなどで実現できる。そして、魚がバケツ60に移動した判定されると、バケツ60(バケツアイテム)の表示部62(タブレットPCのディスプレイ)に、その魚の画像が表示される。これにより、捕獲した魚があたかもバケツ60に移動したかのように見えるようにすることができる。
次に、本実施形態の手法を実現する具体的な処理例について更に説明する。なお、以下では、第1の対象物がプレイフィールド10であり、第2の対象物がユーザの手である場合を主に例にとり説明するが、本実施形態はこれに限定されない。第1の対象物はプレイフィールド10以外の物であってもよいし、第2の対象物は、例えばユーザの手以外の部位であってもよいし、ユーザの把持物(容器等)であってもよい。
例えば図4のセンサ部50は、カラー画像(RGB画像)を撮像する通常のカメラ52(撮像部)と、デプス情報を検知するデプスセンサ54(測距センサ)を有する。デプスセンサ54は、例えば投光した赤外線が対象物から反射して戻ってくる時間からデプス情報を得るTOF(Time Of Flight)方式を採用できる。この場合にはデプスセンサ54は、例えばパルス変調された赤外線を投光する赤外線プロジェクタと、対象物から反射して戻って来た赤外線を検知する赤外線カメラにより実現できる。或いは、投光した赤外線パターンを読み取り、パターンの歪みからデプス情報を得るライト・コーディング方式を採用してもよい。この場合にはデプスセンサ54は、赤外線パターンを投光する赤外線プロジェクタと、投光されたパターンを読み取る赤外線カメラにより実現できる。
本実施形態では、このセンサ部50(デプスセンサ54)を用いて、プレイフィールド10等の高さ情報を検出する。具体的には図5に示すように、各分割領域(例えば1cm×1cmの領域)での高さ情報h11、h12、h13・・・を、高さ情報マップ(デプス情報マップ)として、センサ部50からの検出情報(デプス情報)に基づいて取得する。取得された高さ情報は、高さ情報マップとして図2の高さ情報記憶部156に記憶される。
例えば図4において、センサ部50から見た平面視における平面を、X軸、Y軸により規定されるXY平面として、XY平面に直交する軸をZ軸とする。XY平面はプレイフィールド10に対応する第1の投影面(実際は凹凸があるが、その平均値としての平面)に平行な平面である。Z軸は、センサ部50(デプスセンサ54)の向く方向に沿った軸である。この場合に、図5の高さ情報は、Z軸方向での高さ情報(デプス情報)である。例えばプレイフィールド10(第1の投影面、第1の対象物)の位置を基準としたZ軸方向での高さ情報である。図4では、このZ軸方向は、プレイフィールド10から、その上方に設けられたセンサ部50へと向かう方向(図面で上方向)になっている。そして図5の高さ情報マップでは、XY平面での各分割領域での高さ情報h11、h12、h13・・・が記憶されている。
なお、センサ部50のデプスセンサ54により検出されたデプス情報が、デプスセンサ54の位置から各点(各分割領域)への直線的な距離情報である場合には、この距離情報を、上述したようなZ軸方向での高さ情報に変換する処理を行うことで、図5の高さ情報マップを得ることができる。
そして、図4のようにプレイフィールド10の上方に手20が位置する場合には、図5の高さ情報マップにおいて手20の位置に対応する分割領域には、手20(広義には第2の対象物)の高さ情報が記憶されることになる。従って、図5の高さ情報マップを用いることで、プレイフィールド10の各場所での高さ情報のみならず、手20の高さ情報も取得できる。
そして本実施形態では、この高さ情報(デプス情報)に基づいて、プレイフィールド10等への投影画像を生成して投影する。例えば海水や海の生き物が表示される投影画像を生成してプレイフィールド10等に投影する。これにより、例えば前述のように、砂の窪んだ部分だけに海水や海の生き物の画像を投影することなどが可能になる。例えばユーザが砂を掘ると、その場所が水たまりになり、図4に示すように、その水たまりで魚14、15が泳ぐような画像を生成できる。
なお、投影画像の生成の際には、通常の3次元画像(疑似3次元画像)の生成処理と同様の処理を行う。例えばオブジェクト空間において、魚14、15に対応するオブジェクトを配置設定する処理を行う。またプレイフィールド10の投影面から所与の高さに仮想海面12を設定して、その仮想海面12に海面の画像が表示されるように、オブジェクト空間の配置設定処理を行う。そしてオブジェクト空間において所与の視点から見える画像を投影画像として生成する。なお、「所与の視点」とは、その領域に注目しているユーザの視点をなるべく再現するように設定することが望ましいが、ユーザが多人数の場合にはそれが難しいため、最も代表的な視点として、真上からの平行投象での描画となるように設定してもよい。
このようにすれば、擬似的な仮想海面12を、あたかも実在する海面のようにユーザに認識させて、各種の処理を実行できるようになる。例えば、仮想海面12の位置に海面の画像が表示され、その下で魚14、15が泳いでいるように見える擬似的な3次元画像を、投影画像として生成できるようになる。
また本実施形態では、センサ部50(デプスセンサ54)からの検出情報(デプス情報)に基づいて、手20の高さ情報(Z軸方向での高さ)も検出できる。即ち、前述のように、図5の高さ情報マップでは、手20の位置(XY平面での位置)に対応する分割領域には、手20の高さ情報が格納される。この場合の手20の位置は、例えば手20の色(他の領域よりも肌色に近い色)の領域を、センサ部50のカメラ52で撮像されたカラー画像から検出することなどにより特定できる。或いは、後述するように手20の位置に設定されたマーカの認識処理により特定してもよい。
次に、手20の高さが、仮想海面12(仮想面)の高さ(Z軸方向での高さ)よりも低くなったか否かを判断する。そして手20の高さが仮想海面12よりも低くなった場合には、手20が水中にあると判断して、手20のひらにも海水画像を投影する。また手20が水中にある場合には、魚14、15が手20の方に移動するような画像を生成する。
次に、手20のひらに魚が居る状態で、ユーザが手20を仮想海面12よりも高い位置に引き上げた場合に、魚の捕獲判定が行われる。即ち、手20が水中の外に出たと判断された時に、魚が捕獲された否かの捕獲判定が行われる。具体的には、その時の手20の位置(XY平面での位置)を中心とした所定範囲の領域(XY平面での領域)の中に居た魚は、捕獲されたと判定される。一方、所定範囲の領域の外に居た魚は、捕獲できずに逃げられたと判定する。
例えば図6(A)では、魚14が捕獲されたと判定されている。この場合には、手20が水中から出たと判断された後にも、手20のひらには、魚14や海水の画像が投影される。これにより、あたかも自分の手20で魚14を実際に捕獲したかのような仮想現実感をユーザに与えることが可能になる。
この場合に、ユーザが移動したり、手20だけを動かしたりして、手20の位置が移動した場合にも、手20の移動に魚14が追従して移動する画像を生成する。こうすることで、手20が水中から出て移動した場合にも、手20に魚14が乗ったままとなる画像を生成できるようになる。なお、例えば手20の位置が上方に移動した場合に、図1の投影部40(42)と手20との距離が縮まるため、そのままでは上方に移動するにつれて魚14の大きさが小さく見えてしまう。
例えば図13において、B1は持ち上げる前の手20の範囲を示し、B2は持ち上げた後の手20の範囲を示している。またC1は手20を持ち上げる前の魚14の位置及び大きさを示し、C2は手20を持ち上げた後の魚14の位置及び大きさを示している。C1、C2に示すように、手20が上方に移動するにつれて、魚14の大きさが小さく見えてしまう。これを補正するために、高さに応じて魚14のサイズを拡大・縮小する処理を行ってもよい。例えばC3は、補正処理(拡大・縮小及び後述する位置調整)を行った場合の魚14の位置及び大きさを示すものであり、C2に対して魚14の画像(映像)を拡大する処理が行われている。
また、同じく図13に示すように、手20の位置が投影部40(42)の真下でない状況で手20が鉛直上方に移動した場合に、C1、C2に示すように魚14の画像(映像)が手20の位置から投影部40(42)の側にずれていくように見える現象が起きる。それを補正するため、高さを考慮した計算により、C3に示すように、魚14の画像が手20との位置関係を保ったまま映るような位置調整の処理を行ってもよい。
このように図13では、手20等の第2の対象物の高さ情報等の位置情報(投影部40、42と第2の対象物との位置関係)に基づいて、第2の対象物に投影される魚14等の表示物の表示位置の調整処理及びサイズの調整処理の少なくとも一方を行っている。こうすることで、ゲームフィールド10等の第1の対象物と手20等の第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、第1の対象物への投影対象である魚14等の表示物が、手20等の第2の対象物に追従して投影される第2の投影画像の適正な生成処理を実現できる。
図6(B)では、A1に示す場所において手20が水中から出ており、魚15、16は、捕獲できずに逃げたと判定されている。即ち、手20を水中から出した際に、魚15、16は、手20の位置を中心とした所定範囲の領域の外に居たため、捕獲できなかったと判定されている。この場合には、捕獲できなかった魚15、16が、例えばA1の場所から外側に泳いで逃げるような投影画像を生成して、プレイフィールド10に投影する。こうすることで、魚15、16の捕獲に失敗したことをユーザに視覚的に認識させることができる。なお、手20が水中から出たA1の場所の周囲においては、例えば波紋が広がるような画像を生成する。
一方、図6(A)のように魚14が捕獲された状態で、ユーザが図1のバケツ60の場所に手20を移動させたとする。即ち、ユーザの手20(第2の対象物)がバケツ60(第3の対象物)の場所に近づき、所与の位置関係になったとする。すると、捕獲された魚14がバケツ60にリリースされたと判定される。そして図3(B)に示すように、捕獲された魚14をバケツ60の表示部62に表示する処理が行われる。これにより、実際に魚14を捕獲してバケツ60に移すというような仮想現実感をユーザに与えることができる。
以上のように本実施形態によれば、センサ部50の検出情報(デプス情報)に基づいて、プレイフィールド10(第1の対象物)や手20(第2の対象物)の位置情報が取得される。具体的には図4、図5で説明したように位置情報として、プレイフィールド10の高さ情報(各分割領域での高さ情報)や手20の高さ情報が取得される。なおプレイフィールド10の高さ情報が、予めテーブル情報として記憶部150に記憶される場合には、手20の高さ情報(広義には位置情報)だけを取得すればよい。
そして取得された位置情報に基づいて、プレイフィールド10と手20が所与の関係になったかを判断する。具体的には、センサ部50の検出情報に基づいて、プレイフィールド10と手20の相対的な位置関係を求めることで、所与の関係になったかが判断される。この相対的な位置関係は、図4、図5で説明したようにプレイフィールド10(第1の対象物)に対する手20(第2の対象物)の高さについての関係などである。
そしてプレイフィールド10と手20が所与の関係になったと判断されると、プレイフィールド10への第1の投影画像及び手20への第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理が行われる。
例えば図4のように、プレイフィールド10と手20の高さ情報(広義には位置情報)に基づいて、手20が水中に入ったと判断されると、海水の画像が手20に投影されるようになり、手20への第2の投影画像の内容が変化する。また魚14、15が手20の方に寄って来る画像が生成されるようになり、プレイフィールド10への第1の投影画像の内容が変化する。
またプレイフィールド10と手20の高さ情報に基づいて、手20が水中から出たと判断されると、図6(A)に示すように捕獲した魚14や海水の画像が手20のひらに投影されるようになり、手20への第2の投影画像の内容が変化する。また図6(B)に示すように捕獲に失敗した魚14、15がA1の場所から逃げる画像が生成されるようになり、プレイフィールド10への第1の投影画像の内容が変化する。
以上のように本実施形態によれば、投影画像を単に対象物に投影するだけのシステムとは異なり、プレイフィールド10や手20などの対象物の位置情報等を反映させた投影画像を、当該対象物に投影できる。例えば複数の対象物間を映像が移動できるように、対象物間の相対的な位置関係を活用している。従って、プレイフィールド10や手20などの対象物の位置関係が変化すると、これに応じて、これらの対象物に投影される投影画像も変化するようになる。従って、ユーザの動きに応じて、その動きを反映した投影画像が対象物に投影されるようになり、これまでのシステムでは実現できなかったインタラクティブ性の高い投影システムの実現が可能になる。そして、アトラクション等に本実施形態の投影システムを適用することで、面白味があって、長時間に亘ってプレイしても飽きが来ないアトラクション等の実現が可能になる。
また本実施形態では、図4に示すように、プレイフィールド10(第1の対象物)に対して所与の位置に設定された仮想海面12(仮想面)と、手20(第2の対象物)との位置関係を求めて、プレイフィールド10と手20が所与の関係になったか否かを判断する。例えば、手20の高さが仮想海面12よりも低くなったと判断されると、手20が水中に入ったと判断して、手20に海水画像を投影したり、手20に魚14、15が寄って来る画像を生成する。一方、手20が水中に入った後に、手20の高さが仮想海面12よりも高くなったと判断されると、手20が水中から出たと判断して、捕獲した魚14が手20のひらに投影される画像を生成したり、捕獲に失敗した魚15、16が逃げる画像を生成する。
このように、第1の対象物であるプレイフィールド10自体ではなく、プレイフィールド10に設定された仮想海面12を用いて、第2の対象物である手20との位置関係の判定処理を行うことで、水の中で生き物を捕獲する処理などを、簡素な処理で実現できるようになる。
また本実施形態において第1、第2の投影画像の内容を変化させる処理は、例えば第1の投影画像と第2の投影画像の少なくとも一方の画像において、表示物を出現させる処理、表示物を消滅させる処理、或いは表示物の画像を変更する処理である。
例えば図6(A)では、手20の第2の投影画像において、表示物である魚14を出現させる処理が行われている。この時、プレイフィールド10の第1の投影画像においては、魚14を消滅させる処理が行われている。
また図6(B)では、プレイフィールド10の第1の投影画像において、表示物である魚15、16の画像を、A1の場所から逃げる画像に変更する処理が行われている。また図4においても、手20が水中に入ったと判断されると、魚14、15の画像を、手20の方に近寄って来る画像に変更する処理が行われている。
また図6(A)において、魚14をすくい上げて捕獲に成功した場合に、魚14がキラリと光るように、表示物である魚14の画像の変更処理を行ってもよい。また、捕獲した魚14をバケツ60の場所に持って行くと、手20のひらの魚14が例えば飛び跳ねたかのように感じさせるアニメーション表示が行われるように、魚14の画像の変更処理を行ってもよい。そして、魚14は飛び跳ねた後、手20のひらから消え、バケツ60の表示部62に表示されるようになる。
このようにすれば、あたかもプレイフィールド10と手20が所与の関係(位置関係)になったことで、魚14が出現したり、消滅したり、その画像が変更されたかのように、ユーザに感じさせることができ、投影システムにおけるインタラクティブ性を向上できる。
また本実施形態では、プレイフィールド10と手20が所与の関係になったと判断された場合に、プレイフィールド10(第1の対象物)への投影対象である魚14が、図6(A)に示すように、手20(第2の対象物)に投影されるように、第2の投影画像の生成処理が行われる。即ち、本来はプレイフィールド10への投影対象とされている魚14の表示物が、手20にも投影されるようになる。これにより、これまでにない投影画像の表現が可能になる。
具体的には本実施形態では、プレイフィールド10と手20が所与の関係になったと判断された場合に、プレイフィールド10への投影対象である魚14が、手20により捕獲されたと判定する。そして捕獲されたと判定された魚14が手20に投影されるように、第2の投影画像の生成処理が行われる。即ち、手20が水中に入った後、仮想海面12よりも上に出たと判断されると、手20を中心とした所定範囲の領域内に居る魚14が、捕獲されたと判断される。そして図6(A)に示すように、捕獲された魚14が手20に投影される第2の投影画像が生成される。こうすることで、プレイフィールド10で泳ぐ魚14等を、手20によって実際に捕獲したかのように感じることができる仮想現実感を、ユーザに与えることができる。
この場合に、図6(B)に示すように、捕獲されなかったと判定された魚15、16の表示物については、プレイフィールド10に投影されるように、第1の投影画像の生成処理を行う。このようにすることで、ユーザは、捕獲した魚14のみならず、捕獲に失敗して逃げた魚15、16についても、その泳ぐ姿を、プレイフィールド10の第1の投影画像を見て視覚的に認識できるようになり、ユーザの仮想現実感を更に向上できる。
また本実施形態では、手20(第2の対象物)とバケツ60(第3の対象物)とが所与の関係になったと判断された場合に、捕獲されたと判定された魚14の表示物を、バケツ60の場所に表示するための処理を行う。例えば図6(A)に示すようにユーザが魚14を捕獲した後、その手20を図1のバケツ60の場所に持って行くと、捕獲した魚14がバケツ60にリリースされたと判断される。そして捕獲した魚14をバケツ60の表示部62に表示する処理が行われる。この際、手20に投影されていた魚14については第2の投影画像から消滅させる処理も行われる。このようにすることで、ユーザは捕獲した魚をバケツ60に移してストックすることが可能になり、実際の魚とりのような仮想現実感をユーザに与えることが可能になる。そして、例えばアトラクションのプレイの終了時に、バケツ60にストックされた魚の画像を、ユーザのスマートフォン等の携帯型情報端末に表示することで、ユーザは捕獲した魚を家に持ち帰ることが可能になる。これにより、これまでのシステムでは実現できないような魚とり等のアトラクションを実現することが可能になる。
2.3 マーカの設定
以上では、第2の対象物の高さ情報等を検出して本実施形態の手法を実現する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えばセンサ部50からの検出情報に基づいて、第2の対象物に設定されたマーカの認識処理を行い、認識処理の結果に基づいて、第2の対象物の位置情報を取得し、取得された位置情報に基づいて、第1の対象物と第2の対象物とが所与の関係になったかを判断してもよい。
例えば図7(A)では、ユーザの手20により、第2の対象物である容器22(広義には把持物)が把持されている。そして第2の対象物である容器22に対してマーカ24が設定されている。ここでは容器22は、半球状の椰子の実を模したものとなっており、その円状の縁部分に対して、黒色のマーカ24が設定されている。この黒い円状のマーカ24を、図4のセンサ部50のカメラ52により撮像し、得られた撮像画像に基づいてマーカ24の認識処理を行う。
具体的には、カメラ52からの撮像画像に対して画像認識処理を行い、マーカ24に対応する黒い円の画像を抽出する。そして、その黒い円の例えば中心位置を、第2の対象物である容器22の位置として求める。即ち、図4で説明したXY平面での容器22の位置を求める。そして、求められた容器22の位置(X、Y)に対応する高さ情報(Z)を、図5の高さ情報マップから取得する。つまり、センサ部50のデプスセンサ54からのデプス情報により求められた高さ情報マップを用いて、容器22のXY平面での位置に対応する高さ情報を求め、それを容器22の高さとする。
そして図4と同様に、第2の対象物である容器22の高さが仮想海面12よりも低くなったと判断されると、容器22が水中に入ったと判断し、容器22に対して海水の画像を投影する。また魚14、15が容器22の方に寄って来る画像を生成する。その後に、容器22の高さが仮想海面12よりも高くなったと判断されると、容器22が水中から出たと判断し、魚の捕獲判定を行う。そして魚が捕獲されたと判定された場合には、図6(A)と同様に、捕獲に成功した魚14が容器22に投影される画像を生成する。また図6(B)と同様に、捕獲に失敗した魚15、16がA1の場所から逃げる画像を生成する。
例えばセンサ部50のカメラ52の撮像画像から手20の色(肌色に近い色)を検出して、手20の位置を求める手法では、手20の位置を安定的に且つ適切に検出するのが難しいという課題がある。また、図6(A)のように魚14が捕獲された場合に、手20のシワや色の影響を受けてしまい、魚14等の画像を手20に対して鮮明に投影するのが困難であるという課題もある。
この点、図7(A)の手法では容器22に設定されたマーカ24の認識処理の結果に基づいて、容器22の位置を検出している。従って、手22の色等に基づいて手22の位置を検出する手法に比べて、第2の対象物である容器22の位置を安定的且つ適切に検出できるという利点がある。また、容器22の投影面等を適宜に設定することで、捕獲した魚の画像や海水画像等を、鮮明な画像で容器22の投影面に対して投影できるという利点もある。
また図7(B)に示すように、マーカ24のパターン認識を行い、パターン認識の結果に基づいて、ユーザの方に寄ってくる魚の種類を異ならせるなどの処理も可能になる。
例えばマーカ24のパターンが、図7(B)の左側のパターンである場合には、容器22が水中に入ったと判断された場合に、当該パターンに対応づけられた魚15が容器22の方に寄って来るようにする。一方、マーカ24のパターンが、図7(B)の右側のパターンである場合には、当該パターンに対応づけられた魚16が容器22の方に寄って来るようにする。
具体的には、図8に示すように、各マーカパターンに魚の表示物IDを対応づけたマーカパターン情報(テーブル)を用意する。このマーカパターン情報は図2のマーカパターン記憶部154に記憶される。そして、センサ部50のカメラ52からの撮像画像に対する画像認識処理により、図8のいずれのマーカパターンが検出されたかを判定する。そして、容器22が水中に入ったと判断された場合に、検出されたマーカパターンに対応する魚を出現させて、容器22の方に寄って来る画像を生成する。
こうすることで、ユーザは、所持する容器22のマーカ24のパターンに応じて、異なった種類の魚を捕獲しやすくできるようになる。従って、長期に亘って遊んでも飽きが来にくいアトラクション等の実現が可能になる。
なお、容器22(把持物)への投影画像(第2の投影画像)の投影手法としては種々の手法を想定できる。例えば図9(A)では、容器22の半球状の内面に対して、投影部40により投影画像を投影している。
一方、図9(B)では、容器22の上部に対して平面の投影面21を設定する。そして、この平面の投影面21に対して、投影部40により投影画像を投影している。このようにすることで、例えば歪みの少ない投影画像を容器22に対して投影することが容易になる。例えば図9(A)では、歪みの少ない投影画像を投影するためには、容器22の半球状の内面形状とプロジェクタの位置とユーザの視点位置を反映させた歪み補正を行う必要がある。例えば容器22の半球状の内面形状を数式等で表し、この数式等を用いて歪み補正を行う。
これに対して図9(B)の手法によれば、このような歪み補正を行わなくても、歪みの少ない投影画像を容器22に対して投影できるという利点がある。また、ユーザが獲得した魚を、他のユーザや観察者に見せる場合には、複数の視点位置に対して適切な歪み補正を同時に行うことはできないが、容器自体の凹凸がより少ない図9(B)の方が、各視点から平等に見えるという利点もある。
またマーカを用いる手法は図7(A)、図7(B)等で説明した手法には限定されない。例えば、赤外線インクや再帰反射性素材等を用いて、プレーヤには見えない2次元コードを、容器22の底面内側に印刷や塗布や接着等により配置しておき、これを赤外線カメラで撮影することとしてもよい。
別の例としては、図10では、複数の餌アイテム26を用意する。各餌アイテム26には例えば赤外線LEDマーカが設けられている。
ユーザがこの餌アイテム26を手20のひらに乗せると、この赤外線LEDマーカの発光パターンを、センサ部50のカメラ52を用いて画像認識することで、餌アイテム26(手20)の位置が特定される。そして、餌アイテム26に魚が近寄ってくる画像を生成する。また、例えば魚が餌アイテム26をつつくアニメーションを表示し、この時に餌アイテム26を振動させるようにする。即ち、餌アイテム26に設けられた振動機構により餌アイテム26が振動し、その振動がユーザの手20に伝わる。
そして魚のすくい上げに成功すると、手20のひらに捕獲された魚がバタバタと跳ねて、その振動がユーザの手20に伝わる。例えば餌アイテム26を振動させることで、振動をユーザの手20に伝える。これにより、あたかも本物の魚をすくい上げて捕獲したかのような仮想現実感を、ユーザに与えることができる。
この場合に図10に示すように複数の餌アイテム26が用意され、各餌アイテム26に応じて、寄って来る魚の種類が異なるようにする。例えば各餌アイテム26の赤外線LEDマーカは、互いに異なる発光パターンで発光する。従って、この発光パターンの種類を画像認識により判別し、ユーザが餌アイテム26を乗せた手を仮想水面12の下に入れた時に、発光パターンの種類に応じた魚が、餌アイテム26に寄って来るようにする。こうすることで、ユーザごとに異なる魚が寄って来るようになり、遊びの楽しみやバリエーションを増すことができる。
なお、各餌アイテム26に対して可視光LEDではなく赤外光のLEDマーカを用いる理由は、プロジェクタの光線は可視光であるので、その中に配置されたLEDを判別するとき、可視光よりも赤外光のLEDの方が容易なためである。判別が可能であれば、可視光LEDを用いてもよいし、マーカパターンが印刷された紙片等を用いたり、各餌アイテム26に対してマーカパターンを直接印刷してもよい。
また、各餌アイテム26に対して赤外線LEDマーカの代わりに、NFC(近距離無線通信)のチップを内蔵してもよい。そして、このNFCのチップが出力する通信信号をマーカとして、餌アイテム26に魚が寄って来るようにしてもよい。
また本実施形態では、図11に示すように、容器22や餌アイテム26に設けられるマーカに基づいて、第2の投影画像が投影される第2の投影領域RG2を求め、第2の投影領域RG2に投影される第2の投影画像IM2の生成処理を行ってもよい。
例えば図11では、画像が描画されるVRAMにおいて、第1の投影領域RG1には、プレイフィールド10等の第1の対象物に投影される第1の投影画像が描画される。一方、第2の投影領域RG2には、容器22や手20等の第2の対象物に投影される第2の投影画像が描画される。このVRAM上の画像が、図1の投影部40、42により分担されて、プレイフィールド10及び容器22又は手22に投影される。
具体的にはマーカ24の認識結果に基づいて、VRAM上での第2の投影領域RG2の場所(アドレス)を特定し、特定された第2の投影領域RG2に対して、容器22や手22等の第2の対象物に投影される第2の投影画像IM2を描画する。そして例えば図6(A)に示すように魚14が捕獲されたと判断された場合には、図11に示すように、捕獲に成功した魚14が出現してキラリと光るような第2の投影画像IM2を生成して、第2の投影領域RG2に描画する。また図6(B)に示すように、捕獲に失敗した魚15、16が手20が出たA1の場所から逃げて行くような第1の投影画像IM1を生成して、第1の投影領域RG1に描画する。
また魚14を捕獲したユーザが、容器22や手20を移動させると、それに応じて第2の投影領域RG2の位置も変化させる。そして、バケツ60の場所に容器22や手20が移動し、魚14がバケツ60にリリースされたと判定されると、リリースされた魚14が消滅するような第2の投影画像IM2を生成して、第2の投影領域RG2に描画する。
このように図11に示すような描画処理を行う、第1、第2の投影画像IM1、IM2の内容を変化させる処理を、簡素な描画処理で実現することが可能になる。
なお、以上ではプレイフィールド10が、その投影面が水平面(地面)に平行に近い状態になるような砂場等のフィールドである場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば図12に示すように、その投影面が水平面に直交(交差)するようなプレイフィールド10であってもよい。このプレイフィールド10は滝を模しており、ユーザは、例えばマーカが設けられた手網等を持って魚14を捕獲する。プレイフィールド10の横側には投影部40、センサ部50が設けられ、投影部40が、滝の画像をプレイフィールド10に投影する。そしてセンサ部50が、水平面に沿った方向での高さ情報等を検出することで、ユーザが持つ手網が仮想水面に入ったか否かや、魚14を捕獲したか否か等を判定する。また手網が入った水面部分には例えば水しぶきを上げるなどの演出処理も行う。
3.詳細な処理
次に本実施形態の詳細な処理例について図14のフローチャートを用いて説明する。
まずセンサ部50の検出情報に基づいて、図4、図5で説明したようにプレイフィールド10の高さ情報を取得する(ステップS1)。そして、取得された高さ情報に基づいて、プレイフィールド10に海水画像を投影する(ステップS2)。例えば、プレイフィールド10の砂場の窪んだ部分に海水の水たまりが出来るように、海水画像を投影する。
次に手又は容器に設定されたマーカをセンサ部50により画像認識し、マーカの高さ情報を手又は容器の高さ情報として取得する(ステップS3、S4)。例えばセンサ部50のカメラ52の撮像画像を用いた画像認識により、マーカの位置(XY平面)を求め、マーカの位置に基づいて図5の高さ情報マップからマーカの高さ情報を取得する。
次に手又は容器の高さが仮想海面の高さよりも低くなったか否かを判断する(ステップS5)。そして、低くなった場合には手又は容器に海水画像を投影する(ステップS6)。
図15は魚の捕獲判定等の詳細な処理例を示すフローチャートである。
まず、図4で説明したように、手又は容器が仮想海面の下に入った後、仮想海面よりも高く引き上げられたか否かを判断する(ステップS11)。そして仮想海面よりも高く引き上げられた場合には、その時の手又は容器の位置から所定範囲の領域に居た魚を、捕獲された魚と判定し、その他を逃げた魚と判定する(ステップS12)。そして捕獲された魚の画像を、手又は容器の投影画像に表示し、逃げた魚をプレイフィールド10の投影画像に表示する処理を行う(ステップS13)。例えば図11の第2の投影領域RG2への第2の投影画像IM2として、捕獲した魚14が表示される画像を生成し、第1の投影領域RG1への第1の投影画像IM1として、逃げた魚15、16、17が表示される画像を生成する。
図16は魚のリリース判定等の詳細な処理例を示すフローチャートである。
まず、魚を捕獲した手又は容器の位置とバケツの位置をセンサ部50により検知する(ステップS21)。そして、手又は容器の位置とバケツの位置が所与の位置関係になったか否かを判断する(ステップS22)。例えば手又は容器の位置がバケツの配置場所と重なったか否かを判断する。そして所与の位置関係になった場合には、捕獲された魚がバケツにリリースされたと判断して、当該魚の画像をバケツの表示部に表示する(ステップS23)。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(第1の対象物、第2の対象物、仮想面等)と共に記載された用語(プレイフィールド、手・容器・把持物、仮想海面等)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また投影画像の投影手法、第1、第2の対象物の関係についての判定手法、投影画像の生成手法、捕獲判定手法、リリース判定手法等も本実施形態で説明したものに限定されず、これらと均等な手法も本発明の範囲に含まれる。また本発明の手法は種々のアトラクションやゲーム装置に適用できる。
10 プレイフィールド、12 仮想海面(仮想面)、14、15、16、17 魚、
20 手、21 投影面、22 容器、24 マーカ、26 餌アイテム、
RG1、RG2 第1、第2の投影領域、IM1、IM2 第1、第2の投影画像、
40、42 投影部、50 センサ部、52 カメラ、54 デプスセンサ、
60 バケツ、62 表示部、90 処理装置、
100 処理部、102 位置情報取得部、104 マーカ認識部、
106 位置関係判定部、108 捕獲判定部、109 リリース判定部、
110 画像生成処理部、112 歪み補正部、120 I/F部、
150 記憶部、152 表示物情報記憶部、154 マーカパターン記憶部、
156 高さ情報記憶部

Claims (14)

  1. 投影画像を投影する投影部と、
    センサ部の検出情報に基づいて第1、第2の対象物の少なくとも一方の位置情報を取得し、前記投影画像の生成処理を行う処理部と、
    を含み、
    前記処理部は、
    取得された前記位置情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物に投影される第1の投影画像と、前記第2の対象物に投影される第2の投影画像の少なくとも一方の内容を変化させる処理を行い、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物に対して所与の位置に設定された仮想面と、前記第2の対象物との位置関係を求めて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったか否かを判断することを特徴とする投影システム。
  2. 請求項において、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物に投影される前記第1の投影画像と、前記第2の対象物に投影される前記第2の投影画像の少なくとも一方の画像において、表示物を出現させる処理、表示物を消滅させる処理、及び表示物の画像を変更する処理の少なくとも1つの処理を行うことを特徴とする投影システム。
  3. 請求項1又は2において、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったと判断された場合に、前記第1の対象物への投影対象である表示物が、前記第2の対象物に投影されるように、前記第2の投影画像の生成処理を行うことを特徴とする投影システム。
  4. 請求項において、
    前記処理部は、
    前記第2の対象物に投影される前記表示物と、前記第2の対象物との関係に基づいて、前記表示物の表示制御を行うことを特徴とする投影システム。
  5. 請求項3又は4において、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になった場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されると判断された前記表示物が、前記第2の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行うことを特徴とする投影システム。
  6. 請求項3乃至5のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物との関係が前記所与の関係から変化した場合に、前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係の変化に応じた前記表示物の表示制御を行うことを特徴とする投影システム。
  7. 請求項において、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係が変化した場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されると判断された前記表示物が、前記第2の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行うことを特徴とする投影システム。
  8. 請求項6又は7において、
    前記処理部は、
    前記第1の対象物と前記第2の対象物の前記関係が変化した場合に、処理規則に基づく演算処理を行い、前記演算処理の結果、前記第2の対象物に投影されないと判断された前記表示物が、前記第1の対象物に投影されるように、前記表示物の表示制御を行うことを特徴とする投影システム。
  9. 請求項3乃至8のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記第2の対象物と第3の対象物とが所与の関係になったと判断された場合に、前記表示物を前記第3の対象物に表示するための処理を行うことを特徴とする投影システム。
  10. 請求項1乃至のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記センサ部の検出情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物との相対的な位置関係を求めて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったかを判断することを特徴とする投影システム。
  11. 請求項10において、
    前記相対的な位置関係は、前記第1の対象物に対する前記第2の対象物の高さについての関係であることを特徴とする投影システム。
  12. 請求項1乃至11のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記センサ部の検出情報に基づいて、前記第2の対象物に設定されたマーカの認識処理を行い、前記認識処理の結果に基づいて、前記第2の対象物の位置情報を取得し、取得された前記位置情報に基づいて、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが前記所与の関係になったかを判断することを特徴とする投影システム。
  13. 請求項12において、
    前記処理部は、
    前記マーカに基づいて、前記第2の投影画像が投影される第2の投影領域を求め、前記第2の投影領域に投影される前記第2の投影画像の生成処理を行うことを特徴とする投影システム。
  14. 請求項1乃至13のいずれかにおいて、
    前記第2の対象物は、ユーザの部位又はユーザの把持物であることを特徴とする投影システム。
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