JPH1131239A - 注視方向景観ラベリング装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータ上の地理的情報と実風景の景観
画像中の各部分とを対応付けて利用者に提示する。 【解決手段】 注視方向取得部１で人間の注視方向を取
得する。人間の注視方向の景観画像を画像取得部２で取
得し、画像取得時のカメラ位置を位置情報取得部３で取
得し、カメラ角と焦点距離と景観画像サイズをカメラ属
性情報取得部４で取得する。地図情報管理部６で、取得
したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基
に地図情報空間の中で視野空間を求め、視野空間中に存
在する構造物を取得する。ラベル情報作成手段７Ａで構
造物の名称またはその属性情報およびその付与位置を含
むラベル情報を作成し、ラベル情報出力手段８Ａで、ラ
ベル情報中の付与位置の情報に対応する画像中の位置に
構造物の名称またはその属性情報を重畳し、重畳された
画像を視覚機器に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等の景観画
像入力機器を用いて利用者が撮影した画像に対してその
画像中の各部分領域に関する地理的な情報を画像表示装
置に重畳表示したり音声案内等して利用者に教示する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、利用者がいる周辺に関する地理的
情報を利用者に教示するシステムとして種々のナビゲー
ションシステムがあった。

【０００３】図１５は特開平８−２７３０００号に開示
されたナビゲーション装置の構成図である。この装置
は、車両の位置データと動きデータを入力すると、道路
地図データを参照して車両の位置を更新する位置更新部
７１と、地図データ等に基づいて表示用道路データおよ
び表示用背景データを発生させる表示用データ発生部７
２と、これらの表示用データに基づいて３次元動画像デ
ータを作成する３次元動画像データ作成部７３と、記憶
部７４を有し、ナビゲーション装置のユーザが目的地、
経由地を含む走行経路を事前に設定する場合に、地図画
面でなく実際に存在する道路に沿ったリアルな動画像表
示画面を見ながら経路を設定できる機能を有する。

【０００４】この装置によれば、ユーザは実際に在る経
路に沿って走行するときに、その経路に沿った動画像表
示（例えば、図１６）を見ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同装置
を用いる場合、最終的には人間が現実の風景とコンピュ
ータの世界での地理的情報とを肉眼で対応付けることに
よって、現実の風景の中のものが何であるかを認識しな
ければならない。つまり、利用者の眼前にある実際の建
物や道路や山が何であるかを、動画像表示された地図中
の記号等を基にして人間が肉眼を頼りにして人間の脳を
無意識に働かせて対応付けの作業を行って理解しなけれ
ばならない。街角等では、コンピュータでの地図と実際
の景観を見比べては方角を把握したり目印を見つけたり
してその方向を注視し、その方向にある建物の特徴を理
解した上で再度地図を見てその建物が何であるかを理解
している。

【０００６】このため、何度もコンピュータ上の地図と
実風景を見比べて人間の方で対応付けする手間は省略で
きないという問題点がある。特に薄暗がりや夜間等は実
風景が見にくくて対応を取りにくい。

【０００７】本発明の目的は、コンピュータ上の地理的
情報と実風景の画像（以下、景観画像と呼ぶ。）中の各
部分とを対応付けて利用者に教示する景観ラベリング装
置およびシステムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
上の地図データを３次元データとして予め作成してお
き、人間が注視する方向の画像（ＣＧ画像と区別するた
め以降景観画像と呼ぶ）を取得し、そのときの位置とカ
メラの角度と焦点距離と画像サイズを撮影時に取得し、
コンピュータ上の３次元地図空間内で実風景撮影時の位
置とカメラの角度と焦点距離から眺望した場合のコンピ
ュータグラフィックス（以下、ＣＧとする。）画像内で
の地理的情報を取得し、その地理的情報を、実風景であ
る景観画像に重畳表示することで対応付けを実現するも
のである。この地理的情報とは画像での、構造物等の名
称またはその属性情報であり、属性情報とはその構造物
に関するあらゆる属性（例えば輪郭、色等）についての
情報を意味する。この明細書の中では構造物という言葉
を人工の構造物以外に、山や川や海等の天然の地形も含
めて地図ＤＢでの何らかの地理的構造を有するデータ全
ての意味で用いることとする。地理的情報の取得にあた
っては、カメラ位置、カメラ角、焦点距離、画像サイズ
をもとに景観画像を求め、複数画像の構造物を求める。
その構造物が写っているはずの景観画像の位置（以下、
付与位置と称す）を求めて、構造物の名称または属性情
報を重畳表示する。

【０００９】さらに、景観画像での構造物とＣＧ画像で
の構造物との対応付けの精度をさらに上げるためには、
景観画像の各部分領域に対して先に獲得した構造物をパ
ターンマッチングにより対応付ける。獲得した構造物を
基にしてＣＧ画像を作成し、景観画像の前記部分領域に
対してパターンマッチングによりＣＧ画像中の部分領域
を対応付け、対応付けられた部分領域のもととなった構
造物を求める。

【００１０】ここで、ＣＧ画像の作成法の一例について
述べる。先に取得したカメラ位置とカメラ角度と焦点距
離と画像サイズを基に３次元地図ＤＢにアクセスして、
３次元地図空間内での視野空間を求める。視野空間中の
構造物を求め、カメラ画面を投影面として、各構造物の
立体データをこの投影面に３次元投影変換する。さらに
各構造物の投影図形を構成する線データのうち、他の構
造物に隠れて見えない線データを法線ベクトル法等の手
法を用いて隠線消去する。隠線消去して残った線データ
を基にして、ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢ
を利用しているため、各領域毎にその領域のもととなる
構造物の名称を対応付けできる。

【００１１】そうして、パターンマッチングにより景観
画像の各部分領域に対応付けられたＣＧ画像の部分領域
の構造物名称を抽出する。抽出した構造物名称を重畳す
べき実風景画像の位置座標を、３次元地図空間中での構
造物の位置座標を先の投影面に３次元投影変換して求め
る。抽出した構造物名称を重畳すべき実風景画像の位置
座標からラベル情報を作成する。ラベル情報を基に実風
景である景観画像に構造物名称を重畳して、視覚機器に
表示する。

【００１２】本発明の注視方向景観ラベリング装置は、
人間が注視する方向を取得する注視方向取得手段と、注
視方向の画像を取得する画像取得手段と、画像取得時の
カメラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像を取得
したときのカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得する
カメラ属性情報取得手段と、地図情報を管理し、取得し
たカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に
地図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に
存在する構造物を獲得する地図情報管理手段と、構造物
の名称またはその属性情報および付与位置を含むラベル
情報を作成するラベル情報作成手段と、取得したラベル
情報中の付与位置の情報に対応する画像中の位置に前記
構造物の名称またはその属性情報を重畳し、重畳された
画像を視覚機器に出力するラベル情報出力手段と、上記
各手段を制御する制御手段を有する。

【００１３】本発明の他の注視方向景観ラベリング装置
は、人間が注視する方向を取得する注視方向取得手段
と、注視方向の画像を取得する画像取得手段と、画像取
得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像
取得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカ
メラ属性情報取得手段と、取得した画像を複数の部分領
域に分割する画像処理手段と、地図情報を管理し、取得
したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基
に地図情報空間のなかで視野空間を求め、その視野空間
中に存在する構造物を獲得する地図情報管理手段と、前
記画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を対
応付け、対応付けられた前記構造物の名称またはその属
性情報および付与位置を含むラベル情報を作成するラベ
ル情報作成手段と、前記ラベル情報中の構造物の名称ま
たはその属性情報を画像中の付与位置に対応する位置に
重畳し、重畳された画像を視覚機器に出力するラベル情
報出力手段と、前記各手段を制御する制御手段を有す
る。

【００１４】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物を基にしてＣＧ画像を作成
し、前記取得した画像の前記部分領域をパターンマッチ
ングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対応付け、対応
付けられた部分領域の構造物を求め、その構造物の名称
または属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成
する。

【００１５】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物をカメラ画面に３次元投影変
換し、視点から見えない構造物を消去してＣＧ画像を作
成し、ＣＧ画像中の部分領域の輪郭線によってＣＧ画像
を部分領域に分割し、前記取得した画像の前記部分領域
をパターンマッチングにより前記ＣＧ画像の前記部分領
域に対応付け、対応付けられた部分領域の構造物を求
め、その構造物の名称または属性情報および付与位置を
含むラベル情報を作成する。

【００１６】本発明の注視方向景観ラベリングシステム
は、景観ラベリング端末と景観ラベリングセンターから
なり、景観ラベリング端末は、人間が注視する方向を取
得する注視方向取得手段と、注視方向の画像を取得する
画像取得手段と、画像取得時のカメラ位置を取得する位
置情報取得手段と、画像取得時のカメラ角と焦点距離と
画像サイズを取得するカメラ属性情報取得手段と、取得
した画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段と、
前記画像の領域分割に関する情報と前記カメラ位置と前
記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズとを通信網
を介して前記景観ラベリングセンターに送信し、後記景
観ラベリングセンターから後記ラベル情報を受信する通
信制御手段と、後記ラベル情報中の構造物の名称または
属性情報を付与位置に対応する画像中の位置に重畳し、
重畳された画像を視覚機器に出力するラベル情報出力手
段と、上記各手段を制御する端末制御手段を有し、景観
ラベリングセンターは、前記通信網を介して前記景観ラ
ベリング端末から前記画像の領域分割に関する情報と前
記カメラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像
サイズとを受信し、前記景観ラベリング端末に前記ラベ
ル情報を送信する通信制御手段と、地図情報を管理し、
受信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズ
を基に地図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空
間中に存在する構造物を獲得する地図情報管理手段と、
前記画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を
対応付け、対応付けられた前記構造物の名称または属性
情報および付与位置を含む前記ラベル情報を作成するラ
ベル情報作成手段と、上記各手段を制御するセンター制
御手段を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施形態の注視方向
景観ラベリング装置の構成図である。

【００１９】本実施形態の注視方向景観ラベリング装置
は、人間が注視する方向を取得する注視方向取得部１
と、人間の注視方向の画像を取得する、例えばディジタ
ルカメラである画像取得部２と、画像を取得する際のカ
メラ位置を取得する、例えばＧＰＳ受信機である位置情
報取得部３と、画像を取得する際のカメラ角と焦点距離
と画像サイズを取得する、例えばディジタルカメラに取
り付けられた３次元電子コンパスであるカメラ属性情報
取得部４と、地図情報を管理し、取得したカメラ位置と
カメラ角と焦点距離と画像サイズを基に地図情報空間の
中で視野空間を求め、その視野空間中に存在する構造物
を獲得する、例えば地図ＤＢ管理プログラムである地図
情報管理部６と、構造物の名称また輪郭および位置を含
むラベル情報を作成するラベル情報作成部７Ａと、取得
したラベル情報中の付与位置の情報に対応する画像中の
位置に構造物の名称また輪郭を重畳し、重畳された画像
を視覚機器（不図示）に出力するラベル情報出力部８Ａ
と、各部１〜８Ａを制御する制御部９Ａで構成されてい
る。

【００２０】図２は本発明の第２の実施形態の注視方向
景観ラベリング装置の構成図である。

【００２１】本実施形態の注視方向景観ラベリング装置
は、人間が注視する方向を取得する注視方向取得部１
と、人間の注視方向の景観画像を取得する、例えばディ
ジタルカメラである画像取得部２と、画像を取得する際
のカメラ位置を取得する、例えばＧＰＳ受信機である位
置情報取得部３と、同じく画像を取得する際にカメラ角
と焦点距離と画像サイズを取得する、例えばディジタル
カメラに取り付けられた３次元電子コンパスであるカメ
ラ属性情報取得部４と、取得した画像を複数の部分領域
に分割する画像処理部５と、地図情報を管理し、取得し
たカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に
地図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に
存在する構造物を獲得する地図情報管理部６と、画像の
前記部分領域に対して獲得した構造物をパターンマッチ
ングにより対応付け、対応付けられた構造物の名称また
は属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成する
情報作成部７Ｂと、作成されたラベル情報中の構造物の
名称または属性情報を画像中に対応する位置に重畳し、
重畳された画像を視覚機器に出力するラベル情報出力部
８Ｂと、上記各部１〜８Ｂを制御する制御部９Ｂで構成
されている。

【００２２】図３（１）、（２）はヘッドマウントディ
スプレイ装置の構成図で、図１、図２中の注視方向取得
部１、画像取得部２、位置情報取得部３の具体例構成例
を示す図である。なお、図３（１）では図３（２）中の
ものが部省略されている。

【００２３】図３のヘッドマウントディスプレイ装置
は、右眼１１Ｒ、左眼１１Ｌの動きを測定する眼球運動
測定装置１２Ｒ、１２Ｌと、平面表示装置１３Ｒ、１３
Ｌと、レンズ１４Ｒ、１４Ｌと、眼球運動測定装置１２
Ｒ、１２Ｌから求めた両眼の動きより人の注視点Ｐの３
次元位置を算出する注視点算出装置１５と、カメラ１６
と、ＧＰＳユニット１７から構成される。

【００２４】ここで、眼球運動測定装置１２Ｒ、１２Ｌ
と注視点算出装置１５は例えば特開平８−１６６５５９
号公報に開示されたものを使用でき、ＧＰＳユニット１
７をヘッドマウントディスプレイ装置に組み込むことに
ついては特開平−８４５１９号公報に記載されている。
そして眼球運動測定装置１２Ｒ、１２Ｌと注視点算出装
置１５が注視方向取得部１を構成し、カメラ１６が画像
取得部２を構成し、ＧＰＳユニット１７が位置情報取得
部３を構成している。

【００２５】次に、本実施形態の動作を図４の流れ図を
基に詳細に説明する。

【００２６】景観ラベリング装置が起動されると、まず
制御部９Ｂが景観画像に関する情報を取得するために、
注視方向取得部１、位置情報取得部３、カメラ属性情報
取得部４、画像取得部２に対して処理開始コマンドを送
る。注視方向取得部１は人間の注視方向を取得し、制御
部９Ｂに渡す（ステップ２０）。位置情報取得部３は、
制御部９Ｂから命令を受けてＧＰＳ受信機等により位置
情報を毎秒収集し、制御部９Ｂに渡す（ステップ２
１）。ここで、時間間隔は秒単位に限らずどのようにと
ってもよい。画像取得部２は、制御部９Ｂから命令を受
けて人間の注視方向の毎秒の景観画像を取得し、制御部
９Ｂに渡す（ステップ２２）。カメラ属性情報取得部４
は、制御部９Ｂの命令を受けて画像撮影時のカメラ等景
観画像記録装置のカメラ角を水平角と仰角の組で取得し
（ステップ２３）、同時にズーム機能を有する景観画像
装置であれば焦点距離を取得する（ステップ２４）。画
像サイズは景観画像装置毎に固定なので、制御部９Ｂが
画像サイズ情報を保持しておく。制御部９Ｂは収集した
情報を景観画像ファイルとして保持する。

【００２７】図５は、景観画像ファイルのデータ構造の
ファイル形式を示す。景観画像ファイルはヘッダ情報と
画像データを持つ。ヘッダ情報としては、位置情報、カ
メラ角情報、焦点距離、時刻情報、画像ファイルの画像
サイズ、タイプおよびサイズを持つ。位置情報として、
東経、北緯、標高の各データ（例えば、東経１３７度５
５分１０秒、北緯３４度３４分３０秒、標高１０１ｍ３
３ｃｍ等）を有する。カメラ角として、水平角と仰角の
各データ（例えば、水平角右回り２５４度、仰角１５度
等）を有する。焦点距離データは、画像撮影時のカメラ
レンズの焦点距離（例えば２８ｍｍ等）である。時刻情
報として、撮影時の時刻（例えば、日本時間１９９７年
１月３１日１５時６分１７秒等）を持つ。画像ファイル
の画像サイズとして、縦横の画素サイズ（例えば、６４
０×４８０等）を持つ。同じくファイルタイプ（ＴＩＦ
Ｅ形式、８ビットカラー等）を持つ。同じくファイルの
バイト数（３０７．２ＫＢ等）を持つ。画像データその
ものを例えばバイナリー形式で持つ。

【００２８】制御部９Ｂは景観画像ファイルを格納する
と、画像処理部５に対して、景観画像から輪郭線を抽出
し、景観画像を複数の領域に分割するように命令する。
画像処理部５では、大まかに言えば景観画像内の濃度差
を基に微分処理を行って輪郭線を抽出し（ステップ２
５）、その輪郭線を境界としたラベリングを行うことに
よって領域分割する（ステップ２６）。なお、ここで用
いたラベリングと言う技術用語は画像の領域分割におい
て用いられる技術用語であって、本発明の名称である景
観ラベリングとは異なるものである。手順としてはま
ず、画像を白黒濃淡画像に変換する。輪郭は明るさの急
変する部分であるから、微分処理を行って微分値がしき
い値より大きい部分を求めることで輪郭線の抽出を行
う。このとき輪郭線の線幅は１画素であり、輪郭線は連
結しているようにする。そのために細線化処理を行っ
て、線幅１画素の連結した線を得る。ここで微分処理、
細線化処理は従来からある手法を用いれば十分である。

【００２９】得られた輪郭線を領域の輪郭線と考え、輪
郭線により構成される領域に番号をつける操作を行う。
その番号の中で最大の数が領域の数となり、領域中の画
素数がその領域の面積を表す。景観画像を複数の部分領
域に分割した例を図１０に示す。なお、領域間の類似度
（近さ）の尺度を導入し、性質が似ている複数の領域を
一つの領域にまとめていくクラスタ化処理を行ってもよ
い。既存方法のどのようなクラスタ化方法によってもよ
い。

【００３０】制御部９Ｂは景観画像の領域分割処理を完
了させると、地図情報管理部６に対して景観画像ファイ
ルのヘッダ情報を渡して視野空間の算出処理を行う処理
要求を出す（ステップ２７）。地図情報管理部６の例と
しては、地図データベースプログラムがある。地図情報
管理部６は３次元地図データを管理している。２次元地
図データでもよいが、その場合は高さ情報がないために
実風景へのラベリングの付与位置の精度が劣る。なお、
２次元地図データを基にする場合は、高さ情報を補って
処理する。例えば、家屋の２次元データである場合に、
家屋が何階建てかを表す階数情報があれば、階数に一定
数を掛けてその家屋の高さを推定し、２次元データと推
定して求めた高さ情報を基に３次元データを作成する。
階数情報がない場合でも、家屋図形の面積に応じて一定
数の高さを割り振る等して高さ情報を推定することがで
き、同様に推定高さ情報をもとに３次元データを作成す
る。こうして３次元データを作成して処理を進める。

【００３１】３次元地図データの例を図６に示す。図６
（１）に２次元で表現した地図情報空間を示し、図６
（２）に３次元で表現した地図情報空間を示す。この３
次元地図情報空間に対して、地図情報管理部６では制御
部９Ｂの命令を受けて景観画像ファイルのヘッダ情報を
基に視野空間を算出する（ステップ２８）。図７に視野
空間の計算例を示す。まず、水平方向にＸＹ軸が張り、
垂直方向にＺ軸が張るものとする。景観画像ファイルの
ヘッダ情報中の位置情報から、視点Ｅの位置を３次元地
図情報空間の中で設定する。例えば、東経１３７度５５
分１９秒、北緯３４度３４分３０秒、標高１０１ｍ３３
ｃｍであれば、それに対応する地図メッシュ番号中の対
応する座標を設定する。同じくヘッダ情報中のカメラ角
情報中の水平角と仰角をもとにカメラ角方向を設定す
る。カメラ角方向を表す直線上に視点Ｅから焦点距離分
進んだ点に焦点Ｆをとる。視線方向ベクトルはその直線
上で視点Ｅから出る長さ１の単位ベクトルである。景観
画像ファイルの画像サイズで横方向のサイズからカメラ
画面のＸ軸での幅ｘを設定し、縦方向のサイズからＹ軸
での幅ｙを設定する。横ｘ縦ｙの平面は視線方向ベクト
ルに対してカメラ角方向に垂直で、かつ焦点Ｆを含むよ
うに設定される。視点Ｅの座標からカメラ画面の４隅の
点とを結ぶ直線を各々求め、視点Ｅから伸びる４本の半
直線が作る３次元空間を視野空間とする。図８に、３次
元地図空間での視野空間の例を示す。３次元地図空間を
ＸＺ平面から眺めたものである。図８中で斜線で囲まれ
た部分は視野空間に属する空間の、ＸＺ平面での断面図
である。図８の例では、視野空間の中のビルや山が含ま
れている。

【００３２】さらに、地図情報管理部６では、求めら視
野空間の中に存在する構造物を求める。構造物毎に、構
造物を表す立体を構成する各頂点が、視野空間の内部領
域に存在するか否かを計算する。通常２次元地図空間は
一定サイズの２次元メッシュで区切られている。３次元
地図空間のメッシュの切り方としては、縦横の２次元方
向のメッシュに加えて高さ方向にも一定間隔でメッシュ
を切っていく。空間を直方体の単位空間で区切ることに
なる。まず、直方体の単位空間毎視野空間との重なり部
分の有無を調べ、重なり部分がある３次元単位地図空間
の番号を求める。ここでいう３次元単位地図空間の番号
とは、いわゆるメッシュ番号と同様のものである。重な
りを持つ３次元単位地図空間内にある構造物に対して、
視野空間と重なり部分の有無を調べる。構造物を構成す
る頂点の座標と視点の座標とを結ぶ直線を求め、その直
線が図９のカメラ画面に対して交点を持つならば視野空
間内にある。構造物を構成する複数の頂点のうち、一つ
の頂点でもこの条件を満たせば、その構造物は視野空間
と重なり部分を持つものとする。

【００３３】構造物が視野空間の内部に含まれるか、ま
たはその一部が含まれる場合、カメラ画面を投影面とし
て、各構造物をこの投影面に３次元投影変換する処理に
入る（ステップ２９）。ここで、図９に示すように、点
Ｐを次式（１）を基にして視点Ｅを基にした座標系で表
現し直した後、点Ｐをカメラ画面に投影して交点Ｑを求
める。

【００３４】

【数１】 ここで、 点Ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）：構造物を構成する頂点の座標 点Ｅ＝（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）：視点の座標 ベクトルＬ＝（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）：視線方向ベクトル
（単位ベクトル） 点Ｐ’＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）：点Ｐの視点Ｅを基にし
た座標系で表現した場合の座標 ｒ＝（ｌｘ² ＋ｌｙ² ）^1/2 交点Ｑ＝（Ｘ，Ｙ）：点Ｐのカメラ画面への投影点 ｔは焦点距離 ３次元投影変換にあたっては、まず各構造物毎にその頂
点が張る面を求める。例えば、直方体で表現される構造
物ならば、６つの面が求まる。各面をカメラ画面に投影
変換する際に、投影領域に含まれるカメラ画面上の各画
素に対し、視点とその面上の対応点との距離を計算して
奥行き値（Ｚ値）としてメモリに格納する。各構造物の
各面毎に、カメラ画面上の各画素に対する奥行き値（Ｚ
値）を計算し、メモリに格納する。なお（式）１中の
ｚ’は視点からの奥行き値（Ｚ値）を表す。

【００３５】カメラ画面に３次元投影変換された構造物
のうちには、視点から見える構造物と見えない構造物が
ある。その中で視点から見える構造物のみを求め、視点
から反対側にある面や他の構造物に遮られている面を求
める必要がある。そこで、隠面処理を行う（ステップ３
０）。隠面処理の方法には、いろいろあるが、例えばＺ
バッファ法を用いる。他のスキャンライン法、光線追跡
法でもよい。

【００３６】カメラ画面上の画素を任意にとって、その
画素に対して最も小さい奥行き値をとる面を求める。こ
のように各構造物の各面について順次処理を続けていく
と、カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が残さ
れる。カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が決
定され、また視点に最も近い面が共通するカメラ画面上
画素は一般的に領域を構成するので、カメラ画面では、
共通の面を最も近い面とする画素からなる領域が複数で
きる。こうして求まった領域が、視点から見える構造物
の部分領域を３次元投影変換した結果の領域である。視
点から反対側にある面や他の構造物に遮られている面は
消去されている。

【００３７】こうしてできた領域がＣＧ画像領域を形成
する（ステップ３１）。

【００３８】ＣＧ画像領域を構成する２次元図形の頂点
座標に対して、投影変換前の３次元座標を求め、両者の
対応関係をリンク情報としてメモリに格納する。リンク
情報を基にして、その２次元領域がどの構造物の投影図
かということを求めること等に用いる。

【００３９】隠線消去して残った線データを基にして、
ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢを利用してい
るため、各領域毎にその領域の基となる構造物の名称を
対応付けできる。ＣＧ画像の分割された領域に順番に番
号を付けていく。ＣＧ画像を複数の部分領域に分割した
例を図１１に示す。

【００４０】ＣＧ画像の領域分割処理が完了したら、制
御部９Ｂはラベル情報作成部７Ｂに対して、ＣＧ画像の
分割領域と景観画像の分割領域の対応付けを行うように
命令する。ラベル情報作成部７Ｂでは、テンプレートマ
ッチングによりＣＧ画像の分割領域と景観画像の分割領
域の対応付けを行う（ステップ３２、図１２参照）。

【００４１】景観画像の分割領域のうち、番号の若い領
域（例えば、１番）から順にＣＧ画像の分割領域と対応
付けしていく。対応付けに当たっては、従来からあるマ
チング方法のうちのどれをとってもよいが、ここでは単
純なテンプレートマッチング法をとる。つまり、比較す
る２つの領域を重ね合わせ、重なり合う部分の比率が、
しきい値として決めた一定の比率以上にある場合に同一
の構造物に関する領域として対応付けることとする。例
えば、景観画像の分割領域１番目のＲ１に関して、その
領域内にある各画素の座標値を（Ａ，Ｂ）とする。座標
（Ａ，Ｂ）での画素の値は、領域の内部ゆえに１であ
る。ＣＧ画像の１番目の分割領域Ｓ１において、座標
（Ａ，Ｂ）が領域Ｓ１内ならば画素値１であり重なる
が、Ｓ１の外ならば画素値０であり重ならない。こうし
て座標（Ａ，Ｂ）での重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）として、
重なる場合１、重ならない場合０で決まる。座標（Ａ，
Ｂ）を領域Ｒ１内で動かして、重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）
を求める。そして、領域Ｒ１内で動かした座標（Ａ，
Ｂ）の数Ｎ１に対して、重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）が１で
あった座標の数Ｎ２を求めて、Ｎ１／Ｎ２がしきい値以
上である場合に、景観画像の分割領域Ｒ１とＣＧ画像の
分割領域Ｓ１が対応するものと決める。この対応付けを
景観画像の分割領域の１番目から最後のものまで行う。
なお、マッチング方法としてこの他、ＸＹ方向に多少の
位置ずれがあっても同じ値になるような評価関数を用い
てもよい。

【００４２】ラベル情報作成部７Ｂでは、景観画像の部
分領域に対してＣＧ画像の部分領域を対応付けた後、さ
らに景観画像の部分領域毎に重畳すべき情報を求め、重
畳すべき位置とともにラベル情報として作成する処理
（ステップ３４）に入る。まず、景観画像の部分領域に
対して、対応するＣＧ画像の部分領域を取り出す。取り
出したＣＧ画像の部分領域はもともと３次元地図空間の
中の３次元構造物のある面をカメラ画面に対して３次元
投影変換して得られたものである。そこで、３次元投影
変換の基となった３次元構造物の面を、ＣＧ画像の部分
領域が持つ奥行き値（Ｚ値）をキーとして求める。先に
３次元投影変換した際に作成しておいたリンク情報をキ
ーにしてもよい。もととなった構造物の面をもとに、３
次元地図ＤＢにアクセスしてその構造物の名称または属
性情報を取得する。ここで属性情報とは、その構造物に
関して付随する情報を意味し、その構造物に係る情報な
らば何でもよい。そして、名称または属性情報を重畳す
べき位置座標を、景観画像の部分領域に対して決める。
決め方は、どのように決めてもよい。例えば、部分領域
を張る図形の重心でもよい。その構造物の名称または属
性情報、および付与位置座標からラベル情報を作成す
る。表１にラベル情報の例を示す。

【００４３】

【表１】 ラベル情報作成部７Ｂは、ラベル情報を作成し終った
ら、制御部９Ｂにラベル情報を渡す。

【００４４】制御部９Ｂは、ラベル情報を受け取ると、
ラベル情報出力部８Ｂに対して視覚機器に対してラベル
情報を表示等して出力するように命令する。ここでは視
覚機器は、ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ
等の映像表示装置を含む。ラベル情報中の構造物の名称
または属性情報を景観画像中の位置に重畳し（ステップ
３５）、重畳された景観画像を映像表示装置に出力する
（ステップ３６）。図１２にラベル情報が重畳された景
観画像の例を示す。

【００４５】ラベル情報出力部８Ｂはラベル情報を出力
すると、出力完了を制御部９Ｂに通知する。制御部９Ｂ
は出力完了通知を受け取ると、連続して景観ラベリング
の処理を行う場合は先に示した一連の処理手順を再び実
行する。

【００４６】図１４は図２の景観ラベリング装置を通信
システムに適用した注視方向景観ラベリングシステムの
構成図である。

【００４７】景観ラベリングシステムは景観ラベリング
端末４０と景観ラベリングセンター５０と通信網６０で
構成される。

【００４８】景観ラベリング端末４０は、人間の注視方
向を取得する注視方向取得部４１と注視方向の画像を取
得する画像取得部４２と、画像取得時のカメラ位置を取
得する位置情報取得部４３と、画像取得時のカメラ角と
焦点距離と画像サイズを取得するカメラ属性情報取得部
４４と、取得した画像を複数の部分領域に分割する画像
処理部４５と、画像の領域分割に関する情報とカメラ位
置とカメラ角と焦点距離と画像サイズの情報を通信網６
０を介して景観ラベリングセンター５０に送信し、景観
ラベリングセンター５０からラベル情報を受信する通信
制御部４６と、ラベル情報中の構造物の名称または属性
情報を画像中の付与位置に対応する位置に重畳し、重畳
された画像を視覚機器に出力するラベル情報出力部４７
と、上記各部を制御する端末制御部４８で構成される。

【００４９】景観ラベリングセンター５０は通信網６０
を介して景観ラベリング端末４０から前記画像の領域分
割に関する情報とカメラ位置カメラ角と焦点距離と画像
サイズの情報を受信し、景観ラベリング端末４０にラベ
ル情報を送信する通信制御部５３と、地図情報を管理
し、受信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サ
イズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、その視
野空間中に存在する構造物を獲得する地図情報管理部５
１と、画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物
をパターンマッチングにより対応付け、対応付けられた
前記構造物の名称または属性情報および付与位置を含む
ラベル情報を作成するラベル情報作成部５２と、上記各
部を制御するセンタ−制御部５４で構成される。

【００５０】なお、ラベル情報作成部５２は図２中のラ
ベル情報作成部６Ｂと同じ構成をとることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンピュータ上の地理的情報と利用者の注視方向の景観画
像中の各部分とを対応付けて利用者に提示するため、人
間がコンピュータ上の地図と実風景を見比べて人間の方
で対応付けせずとも済み、使い易く、便利であるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の注視方向景観ラベリ
ング装置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の注視方向景観ラベリ
ング装置の構成図である。

【図３】図１、図２中の注視方向取得部１、画像取得部
２、位置情報取得部３の具体例と構成例を示す図であ
る。

【図４】第２の実施形態の注視方向景観ラベリング装置
の処理の流れ図である。

【図５】景観画像ファイルのデータ構造を示す図であ
る。

【図６】２次元地図の例（同図（Ａ））とその３次元地
図（同図（Ｂ））を示す図である。

【図７】視野空間の計算方法を示す図である。

【図８】３次元地図空間での視野空間の例を示す図であ
る。

【図９】投影図の例を示す図である。

【図１０】景観画像の領域分割例を示す図である。

【図１１】ＣＧ画像の領域分割例を示す図である。

【図１２】景観画像の部分領域とＣＧ画像の部分領域の
パターンエッチングの説明図である。

【図１３】景観画像へのラベル情報の重畳の例を示す図
である。

【図１４】本発明の一実施形態の注視方向景観ラベリン
グシステムの構成図である。

【図１５】特開平８−２７３０００号に開示されたナビ
ゲーション装置の構成図である。

【図１６】動画像の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１ 注視方向取得部 ２ 画像取得部 ３ 位置情報取得部 ４ カメラ属性情報取得部 ５ 画像処理部 ６ 地図情報管理部 ７Ａ，７Ｂ ラベル情報作成部 ８Ａ，８Ｂ ラベル情報出力部 ９Ａ，９Ｂ 制御部 ２０〜３６ ステップ ４０ 景観ラベリング端末 ４１ 注視方向取得部 ４２ 画像取得部 ４３ 位置情報取得部 ４４ カメラ属性情報取得部 ４５ 画像処理部 ４６ 通信制御部 ４７ ラベル情報出力部 ４８ 端末制御部 ５０ 景観ラベリングセンター ５１ 地図情報管理部 ５２ ラベル情報作成部 ５３ 通信制御部 ５４ センター制御部 ６０ 通信網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 晃 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 高野 正次 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人間が注視する方向を取得する注視方向
   取得手段と、 前記注視方向の画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像を取得したときのカメラ角と焦点距離と画像サイズ
   を取得するカメラ属性情報取得手段と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得する地
   図情報管理手段と、 前記構造物の名称またはその属性情報および付与位置を
   含むラベル情報を作成するラベル情報作成手段と、 前記ラベル情報中の付与位置の情報に対応する画像中の
   位置に前記構造物の名称またはその属性情報を重畳し、
   重畳された画像を視覚機器に出力するラベル情報出力手
   段と、 上記各手段を制御する制御手段を有する景観ラベリング
   装置。
2. 【請求項２】 人間が注視する方向を取得する注視方向
   取得手段と、 前記注視方向の画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像取得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得す
   るカメラ属性情報取得手段と、 取得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段
   と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得する地
   図情報管理手段と、 前記画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を
   対応付け、対応付けられた前記構造物の名称またはその
   属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成するラ
   ベル情報作成手段と、 前記ラベル情報中の構造物の名称またはその属性情報を
   画像中の前記付与位置に対応する位置に重畳し、重畳さ
   れた画像を視覚機器に出力するラベル情報出力手段と、 前記各手段を制御する制御手段を有する景観ラベリング
   装置。
3. 【請求項３】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記取得した画像の前記部分領域を
   パターンマッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に
   対応付け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、そ
   の構造物の名称または属性情報および付与位置を含むラ
   ベル情報を作成する、請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記取得した画像の前記部分領域をパターンマッチング
   により前記ＣＧ画像の前記部分領域に対応付け、対応付
   けられた部分領域の構造物を求め、その構造物の名称ま
   たは属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成す
   る、請求項２記載の装置。
5. 【請求項５】 景観ラベリング端末と景観ラベリングセ
   ンターからなり、 前記景観ラベリング端末は、人間が注視する方向を取得
   する注視方向取得手段と、前記注視方向の画像を取得す
   る画像取得手段と、画像取得時のカメラ位置を取得する
   位置情報取得手段と、画像取得時のカメラ角と焦点距離
   と画像サイズを取得するカメラ属性情報取得手段と、取
   得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段
   と、前記画像の領域分割に関する情報と前記カメラ位置
   と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズとを通
   信網を介して前記景観ラベリングセンターに送信し、前
   記景観ラベリングセンターからラベル情報を受信する通
   信制御手段と、前記ラベル情報中の構造物の名称または
   その属性情報を付与位置に対応する画像中の位置に重畳
   し、重畳された画像を視覚機器に出力するラベル情報出
   力手段と、上記各手段を制御する端末制御手段を有し、 前記景観ラベリングセンターは、前記通信網を介して前
   記景観ラベリング端末から前記画像の領域分割に関する
   情報と前記カメラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と
   前記画像サイズとを受信し、前記景観ラベリング端末に
   前記ラベル情報を送信する通信制御手段と、地図情報を
   管理し、受信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画
   像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、そ
   の視野空間中に存在する構造物を獲得する地図情報管理
   手段と、前記画像の前記部分領域に対して前記獲得した
   構造物を対応付け、対応付けられた前記構造物の名称ま
   たは属性情報および付与位置を含む前記ラベル情報を作
   成するラベル情報作成手段と、上記各手段を制御するセ
   ンター制御手段を有する注視方向景観ラベリングシステ
   ム。
6. 【請求項６】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記取得した画像の前記部分領域を
   パターンマッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に
   対応付け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、そ
   の構造物の名称または属性情報および付与位置を含むラ
   ベル情報を作成する、請求項５記載のシステム。
7. 【請求項７】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記取得した画像の前記部分領域をパターンマッチング
   により前記ＣＧ画像の前記部分領域に対応付け、対応付
   けられた部分領域の構造物を求め、その構造物の名称ま
   たは属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成す
   る、請求項５記載のシステム。