JPH04277871A - 映像生成処理装置 - Google Patents

映像生成処理装置

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JPH04277871A
JPH04277871A JP3039732A JP3973291A JPH04277871A JP H04277871 A JPH04277871 A JP H04277871A JP 3039732 A JP3039732 A JP 3039732A JP 3973291 A JP3973291 A JP 3973291A JP H04277871 A JPH04277871 A JP H04277871A
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    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドマウンテッド・
ディスプレイに、それを装着した人の視線の移動に応じ
て、所要の映像を表示して、いわゆる仮想環境或いは人
工現実感を生成するシステムにおける、該映像の生成処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】仮想環境或いは人工現実感を生成するシ
ステムにおいて、視覚に関しては、図２に例示するよう
に、映像生成処理装置１がコンピュータグラフィックス
技術によって所要の立体画像を生成して、利用者の頭部
２に装着するヘッドマウンテッド・ディスプレイ３にそ
の映像を表示し、又適当に検出する視線の移動に応じて
、刻々その映像を更新する。
【０００３】立体画像は、例えば両眼の視差に応じた左
右の映像を別個に生成することによって行なわれ、ヘッ
ドマウンテッド・ディスプレイ３は、それぞれの映像が
各一方の眼にのみ見えるような構造にされている。
【０００４】視線の移動の検出には、同じく頭部２に装
着する適当なセンサ４と例えば磁気信号等を発生する信
号源５とを使用して、信号源５を基準としたセンサ４の
位置情報や向き等を計測できるようにし、それによって
頭部の位置と動きを検出し、その動きから視線の方向を
決定する方法が採られる。
【０００５】視線に追随する映像の更新は、例えばある
適当な周期でセンサ４からの計測値を受け取って視線の
方向を決定することにより、その視線の方向が視野の中
心になるような新映像を決定して、表示画像を新映像に
なるように更新することによって行なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記のような、視線に
追随する映像の更新において、、ある１つの視野全体を
カバーする立体画像を生成する処理は比較的長時間を要
し、例えば１画面に少なくとも１００　ミリ秒程度を要
する。
【０００７】一方、動画像を人間が自然な動きに感じる
ようにするためには、毎秒３０フレーム程度の速さで画
面を変化させなければならないといわれているが、視線
の移動に応じて更新する場合に、更新処理時間より短い
周期で画面を更新することはできないので、前記の画像
更新処理時間では上記要件を満足できず、円滑な画面の
遷移ができないという問題がある。
【０００８】本発明は、視線の移動に応ずる画像の更新
における処理量を減少して、更新間隔を短縮できるよう
にした映像生成処理装置を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の構成を
示すブロック図である。図は映像生成処理装置の構成で
あって、センサ部１０と、画像処理部１１と、表示部１
２とを有し、センサ部１０が、人体の視線を検出して、
視線の方向を表す所定の視線ベクトルを発生し、画像処
理部１１が、所与の画像データに基づき、該視線ベクト
ルによって定まる画像を生成して、該画像を表示部１２
の表示画面１３に表示する装置である。
【００１０】画像処理部１１に、視線移動識別部１４と
、優先度割当部１５と、部分更新部１６とを設け、視線
移動識別部１４は、該視線ベクトルを所定の時間間隔で
採取して、最近に採取した２個の該視線ベクトルの差か
ら、視線の移動速度を示す所定の視線移動ベクトルを算
出する。
【００１１】優先度割当部１５は、該視線移動ベクトル
を、表示画面１３の中心を起点とするように表示画面１
３に投影して投影ベクトルを生成し、表示画面１３の所
定の各部分ごとの優先度を、該投影ベクトルに近い程高
く、且つ該投影ベクトルに沿って、該表示画面の中心か
ら周辺に向かって低くする所定の処理によって決定する
。
【００１２】部分更新部１６は、該優先度に従い、該優
先度の高い該部分の順に、最近の該視線ベクトルによっ
て定まる画像によって、表示画面１３の表示を該部分ご
とに更新する。
【００１３】以上において、表示画面１３の所定の各部
分は、表示画面１３を、同じ大きさ同じ形状の長方形に
分割した部分としてよい。又、優先度割当部１５の所定
の処理は、前記投影ベクトル上のそれぞれ異なる所定点
に頂点を有し、該投影ベクトルの起点で該投影ベクトル
に垂直な、前記表示画面上の直線上に底辺を持ち、それ
ぞれ異なる所定面積を有する所定個数の各二等辺三角形
について、最小の該三角形の領域、及び各該三角形とそ
の次に大きな該三角形とによって区切られる各領域ごと
に、各該領域ごとに定める優先度に基づいて、当該領域
と重なる前記各部分の優先度を決定する処理としてよい
。
【００１４】以上に加えて、部分更新部１６は、前記表
示画面の所定の各部分の所定の優先度を予め保持し、各
該部分の画像の更新を行なった場合に当該部分の該優先
度を所定量だけ低くし、前記視線移動ベクトルによって
視線の移動が無い状態を識別した場合には、該優先度に
従う順に各該部分の画像の更新を行なう処理を、該視線
の移動が無い状態が継続する間繰り返すようにしてよい
。
【００１５】
【作用】本発明の映像生成処理装置により、視線の方向
を最優先として、視線に沿って視線の動く方向の部分画
像が優先的に更新される。従って視線に追随する画像更
新を適当に短い周期で行なうと、視線が移動している間
は前記のようにして優先されるある何個かの部分領域の
画像のみが更新されることになる。
【００１６】しかし、視線を動かしている場合には、視
野の中で注意を向けることのできる範囲が狭められ、ほ
ぼ前記の優先処理の順に認識できなくなることが分かっ
ているので、以上のように部分的な更新でも、更新され
ない部分との違和感を生じ難く、むしろ注目する視野部
分が円滑に更新される効果によって、自然感を改善する
ことができる。
【００１７】一方、視線の動きが止まったときは、速や
かに映像全体をそのときの状態に更新するように、例え
ば視野の中心から周辺に向かっての更新を継続して、全
視野領域を更新するようにする。
【００１８】
【実施例】図１の視線移動識別部１４は例えば３０ミリ
秒ごとにセンサ部１０からのデータを制御部１７を経て
受信し、その時刻ｔ　におけるデータとして、頭部の位
置を示す座標（ｘ，ｙ，ｚ）ｔと、視線の方向を示す視
線ベクトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）ｔとを得る。
【００１９】視線移動識別部１４は、１周期前の視線ベ
クトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）ｔ−１を保持し、（Ｖｘ，
Ｖｙ，Ｖｚ）ｔ＝（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）ｔ−（Ｅｘ，Ｅ
ｙ，Ｅｚ）ｔ−１によって、時刻ｔにおける視線移動ベ
クトル（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）ｔを求めて、優先度割当部
１５に渡す。
【００２０】優先度割当部１５は、例えば図３に概念的
に示すように、表示画面を格子状に分割した等大長方形
の各部分に、図に例示するような優先度を与え、優先度
値の大きいものから順に処理を行なうことにより、図に
矢印で示すように視線移動ベクトルを投影した投影ベク
トルに沿う部分が優先的に処理されるようにする。
【００２１】このために優先度割当部１５は、表示画面
１３の平面に、その中心点に起点をもつように、前記の
視線移動ベクトルを投影し、視線移動ベクトルの長さに
比例した必要な長さをもつ投影ベクトルを図４の矢印線
のように想定する。
【００２２】この投影ベクトルを、例えば４等分して、
その分割点とベクトルの先とをそれぞれ頂点にし、投影
ベクトルの起点　（画面の中心）　を通り、投影ベクト
ルに垂直な表示画面上の直線の上に底辺を持つ４個の２
等辺三角形を描く。
【００２３】その場合、各三角形の面積は、予め定める
各一定の大きさとなるように各底辺の長さを決定する。 この面積は頂点の低い方から次第に大きくなるように定
め、例えば内側から１：４：９：１６の比になるような
適当な大きさとする。従って、視線の移動が速く、従っ
て投影ベクトルが長い程、前記の各三角形は細長い三角
形になる。
【００２４】又、最小の　（最も内側の）三角形の領域
と、各三角形に挟まれる部分の３領域との４領域に、そ
れぞれ優先度計算値を内側が最も大きく、外側が順次小
さくなるように、例えば図４のように定めておく。
【００２５】以上の準備の後、各優先度計算値の領域ご
とに、その領域と交差のある表示画面の各部分について
、交差面積と優先度計算値とに比例するように定める値
を計算し、その値を各部分ごとに加えて、その部分の優
先度とする。
【００２６】又、投影ベクトルの逆向きベクトルを設定
して、前記と同様に交差する部分の優先度を求める。但
しこの場合は、前記の視線の移動方向に沿う計算の場合
より充分小さい優先度計算値を使用するように定めてお
く。以上によって三角形によって作られる何れの領域と
も交差しない部分については、最低の優先度を与えるよ
うにする。
【００２７】以上によって、視線の移動が速い程、移動
方向に沿って幅は狭く、長く延びた先まで比較的高い優
先度が与えられ、視線の移動が遅いと中心付近で比較的
幅の広い領域が高い優先度になる。
【００２８】部分更新部１６は、そのように定まる優先
度に従って各部分の更新処理を順次行ない、制御部１７
を経て表示部１２へ表示情報を送って表示画面１３の表
示を部分的に更新する。この処理を次の視線移動ベクト
ルによる更新を始めるまでに可能な個数の各部分につい
て実行する。
【００２９】又、部分更新部１６は、表示画面１３を分
割した前記の各部分について、例えば中心を最高として
周辺に向かって順次低くなる第２の優先度を予め保持し
、以上のようにして、ある部分の更新を終わると、その
部分の第２の優先度を例えばある一定値だけ下げて、処
理済の部分が他の部分より低い優先度になるようにする
。
【００３０】このようにして次の周期の処理を開始する
とき、視線移動ベクトルの絶対値をある閾値と比較し、
閾値より小ければ視線移動が無いと判定し、その場合に
は上記の第２の優先度に従って更新処理を行う。この処
理は以後の周期で視線移動の無い状態が続く限り同様に
継続し、第２の優先度がすべて０以下になるか、又は視
線の移動があった場合には、第２の優先度を初期値の状
態に戻す。
【００３１】図５は、以上の処理の流れを示す図であり
、視線移動識別部１４が各周期の処理開始で処理ステッ
プ２０においてセンサ部１０から視線ベクトルを取得す
ると、処理ステップ２１で、保持している１回前の視線
ベクトルとの差として視線移動ベクトルを算出し、今取
得した視線ベクトルを記憶する。
【００３２】優先度割当部１５は処理ステップ２２で、
その視線移動ベクトルを表示画面に投影した投影ベクト
ルを生成し、処理ステップ２３で投影ベクトルに基づい
て、表示画面の平面に前記のような三角形領域を設定し
、処理ステップ２４で、三角形領域と表示画面の分割し
た各部分との交差面積に基づいて各部分の優先度を算出
決定する。
【００３３】部分更新部１６は、処理ステップ２５で視
線移動ベクトルにより、視線移動の有無を判定し、移動
がある場合には処理ステップ２６で第２の優先度を初期
値にリセットした後、処理ステップ２７で時間を監視し
ながら、処理ステップ２８で優先度順に採り上げる部分
の画像更新を行い、処理ステップ２９でその部分の第２
の優先度を減じる処理を、順次各部分について進め、次
の周期になれば終了する。
【００３４】移動が無いと判定した場合には、処理ステ
ップ３０で時間を監視しながら、処理ステップ３１で第
２の優先度の順に採り上げる画像の各部分の画像更新を
行い、処理ステップ３２でその部分の第　２の優先度を
減じる処理を、順次各部分について進め、次の周期にな
れば終了する。
【００３５】この間に、処理ステップ３３で識別して、
第２の優先度がすべて０以下になった場合には、処理ス
テップ３４で第２の優先度を初期の値にリセットする。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、仮想環境を生成するシステムの映像生成処理装
置において、ヘッドマウンテッド・ディスプレイを装着
した人の視線の移動に応ずる画像の更新間隔を短縮でき
るので、視線移動に追随する自然な映像の生成が可能に
なるという著しい工業的効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　本発明の構成を示すブロック図
【図２】　
　仮想環境を生成するシステムを説明する図
【図３】　
　優先度の割当を説明する図
【図４】　　優先度の算出
処理を説明する図
【図５】　　本発明の処理の流れ図
【符号の説明】
１　　映像生成処理装置 ２　　頭部 ３　　ヘッドマウンテッド・ディスプレイ４　　センサ ５　　信号源 １０　　センサ部 １１　　画像処理部 １２　　表示部 １３　　表示画面 １４　　視線移動識別部 １５　　優先度割当部 １６　　部分更新部 １７　　制御部 ２０〜３４　　処理ステップ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　センサ部と、画像処理部と、表示部と
    を有し、該センサ部が、人体の視線を検出して、視線の
    方向を表す所定の視線ベクトルを発生し、該画像処理部
    が、所与の画像データに基づき、該視線ベクトルによっ
    て定まる画像を生成して、該画像を該表示部の表示画面
    に表示する装置であって、該画像処理部に、視線移動識
    別部と、優先度割当部と、部分更新部とを設け、該視線
    移動識別部は、該視線ベクトルを所定の時間間隔で採取
    して、最近に採取した２個の該視線ベクトルの差から、
    視線の移動速度を示す所定の視線移動ベクトルを算出し
    、該優先度割当部は、該視線移動ベクトルを、該表示画
    面の中心を起点とするように該表示画面に投影して投影
    ベクトルを生成し、該表示画面の所定の各部分ごとの優
    先度を、該投影ベクトルに近い程高く、且つ該投影ベク
    トルに沿って、該表示画面の中心から周辺に向かって低
    くする所定の処理によって決定し、該部分更新部は、該
    優先度に従い、該優先度の高い該部分の順に、最近の該
    視線ベクトルによって定まる画像によって、該表示画面
    の表示を該部分ごとに更新するように構成されているこ
    とを特徴とする映像生成処理装置。
  2. 【請求項２】　　前記表示画面の所定の各部分は、該表
    示画面を同じ大きさで、同じ形状の長方形に分割した部
    分である、請求項１記載の映像生成処理装置。
  3. 【請求項３】　　前記優先度割当部の所定の処理は、前
    記投影ベクトル上のそれぞれ異なる所定点に頂点を有し
    、該投影ベクトルの起点で該投影ベクトルに垂直な、前
    記表示画面上の直線上に底辺を持ち、それぞれ異なる所
    定面積を有する所定個数の各二等辺三角形について、最
    小の該三角形の領域、及び各該三角形とその次に大きな
    該三角形とによって区切られる各領域ごとに、各該領域
    ごとに定める優先度に基づいて、当該領域と重なる前記
    各部分の優先度を決定する処理である、請求項１又は請
    求項２記載の映像生成処理装置。
  4. 【請求項４】　　前記部分更新部は、前記表示画面の所
    定の各部分の所定の優先度を予め保持し、各該部分の画
    像の更新を行なった場合に当該部分の該優先度を所定量
    だけ低くし、前記視線移動ベクトルによって視線の移動
    が無い状態を識別した場合には、該優先度に従う順に各
    該部分の画像の更新を行なう処理を、該視線の移動が無
    い状態が継続する間繰り返す、請求項１、請求項２又は
    請求項３記載の映像生成処理装置。
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