JP7191595B2 - 映像生成装置及び映像生成方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る映像生成装置1の構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態に係る船舶4の側面を示す側面図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
映像生成装置1は、水上を移動する水上移動体である船舶4に搭載される。船舶4は、海、湖、又は河川等の水上を航行可能であれば、どのような水上移動体でもよい。映像生成装置1は、カメラ(撮影機器)3で撮影した映像に、詳細情報を表示することにより、船舶4の周囲の状況を拡張して表現する拡張現実(AR, augmented reality)映像を生成する。以降では、AR映像として説明するが、撮影された映像に情報が付加された映像であればどのような映像でもよい。
カメラ3は、船舶4の周囲を撮影する広角型のビデオカメラである。カメラ3は、ライブ出力機能を有しており、撮影結果としての動画データ(映像データ又はストリームデータなど)をリアルタイムで生成して映像生成装置1に出力する。カメラ3は、撮影方向が船体に対して水平前方となるように船舶4に設置される。カメラ3は、パン又はチルトなどの回転動作をする回転機構を備える。カメラ3は、映像生成装置1から入力される回転動作を指示する信号に基づいて、船舶4の船体を基準として撮影方向を所定の角度範囲内で変更する。船舶4の高さ及び姿勢は波等の自然環境により様々に変化する。これに伴い、カメラ3の高さ及び姿勢(撮影方向)も3次元的に変化する。
プロッタ11は、GNSS受信機7から船舶4の位置を継続して取得することにより、船舶4の航行軌跡の情報を生成する。また、プロッタ11は、ユーザに複数のウェイポイント(船舶4が通過する予定の地点)を設定させることにより、これらのウェイポイントを順次に繋ぐようにして予定航路を生成する。
映像生成装置1には、ユーザが情報を入力するための入力機器14が接続されている。入力機器14は、キーボード又はマウス等である。なお、入力機器14は、ディスプレイ2に触れて情報を入力するタッチパネル、又は、ジョイスティックでもよいし、その他に、情報を入力可能な機器であれば、どのような機器でもよい。
次に、映像生成装置1の構成について説明する。
映像生成装置1は、主にコンピュータで構成される。例えば、コンピュータは、演算処理部及び記憶部を備える。演算処理部は、CPU(central processing unit)又は3次元画像処理を高速で行うためのGPU(graphics processing unit)などである。記憶部は、各種メモリ又はHDD(hard disk drive)などである。なお、コンピュータはどのように構成されてもよい。映像生成装置1は、各種機能を実現するためのソフトウェア(プログラム等)を実行することにより動作する。
撮影位置設定部22は、船舶4におけるカメラ3の位置(撮影位置)を設定する。例えば、撮影位置とは、船体の長さ方向の位置、船体の幅方向の位置、及び、上下方向の位置(高さ)である。カメラ3の高さは、例えば、船舶4において通常想定される喫水線からの高さであるが、船底からの高さとしてもよいし、その他を基準にしてもよい。また、カメラ3の位置をユーザが実際に計測した計測値を入力機器14により入力することにより、撮影位置設定部22に撮影位置が設定されてもよい。撮影位置設定部22は、設定された撮影位置をAR映像生成部20に出力する。
姿勢取得部25は、GNSSコンパス5及び角速度センサ6の検出結果に基づいて、船舶4の現在の姿勢をリアルタイムで取得する。姿勢取得部25は、取得した船舶4の現在の姿勢情報をAR映像生成部20に出力する。
表示設定部29は、ユーザが入力機器14を用いて、AR映像生成部20により生成されるAR映像における詳細情報の表示に関する設定をする。表示設定部29は、詳細情報の表示に関する設定情報をAR映像生成部20に出力する。
AR映像生成部20は、詳細情報生成部31、3次元シーン生成部32、画面情報生成部33、及び、データ合成部34を備える。
海面上(水面上)には、複数のウェイポイント41、及び、目的地までの予定航路を示す折れ線状のルート線42が示されている。ルート線42の近傍には、多角形状(矩形状)の立寄エリア43が示されている。ウェイポイント41、ルート線42、及び、立寄エリア43は、ユーザがプロッタ11を操作することにより、設定される。
詳細情報には、その詳細情報の対象物が配置される海面(水面)における位置(緯度及び経度)を示す情報が含まる。例えば、ルート線42の詳細情報には、2つの変針点(折れ線の屈折点)の地点の位置情報が含まれる。ここでは、2つの変針点の位置は、2つのウェイポイント41の位置と一致する。立寄エリア43の詳細情報には、多角形の頂点となるそれぞれの地点の位置の情報が含まれる。
仮想現実オブジェクト41v~45vが配置される3次元仮想空間40は、図4に示すように、船舶4の基準位置(例えば、上述の基準点4a)を原点とする直交座標系で構成され、水平な面であるxz平面が海面(水面)を模擬するように設定される。図4の例では、座標軸は、+z方向が常に船首方位と一致し、+x方向が右方向、+y方向が上方向となるように定められる。3次元仮想空間40内の各地点(座標)は、船舶4の周囲の現実の位置に対応するように設定される。
他船44を示す仮想現実オブジェクト44vは、大型の船をモデルとした船舶の形状のテンプレートを利用して表現される。仮想現実オブジェクト44vの向きは、AIS情報で取得した他船44の向きを示すように配置される。仮想ブイ45を示す仮想現実オブジェクト45vは、ブイをモデルとした形状のテンプレートを利用して表現される。
図5には、図3に示す状況において、船舶4のカメラ3が撮影した映像が示されている。この撮影映像には、海面に浮かぶ他船44rが写っている。また、撮影映像の下部中央には、船舶4の船首部分が写っている。
図6に示すAR映像は、図5に示す撮影映像に対して、図4の3次元シーンデータ48のレンダリングによる2次元の画像を合成したものである。図6のAR映像では、詳細情報を表現する図形41f,42f,43f,44f,45fが、図5に示す撮影映像に重なるように配置されている。ここで、図6では、カメラ3による撮影映像の部分は、それ以外の部分と区別するために破線で示されている(図8~図10も同様である)。図形41f~45fは、それぞれ仮想現実オブジェクト41v~45vに対応する。他船を表す図形44fは、撮影映像における他船44rの位置にほぼ重なるように配置される。
この配置は、次のように行われる。図4に示す仮想現実オブジェクト41v~45vを、撮影位置設定部22で設定された高さに基づいて計算された距離だけカメラ3に対して下方に位置するxz平面に接するように配置する。さらに、映写スクリーン51の位置を、カメラ3の位置及び向きを考慮して正しく配置する。これにより、図形41f~45fの水面への配置が実現される。
カメラ3は、船舶4に取り付けられているので、その位置及び向きは、船舶4の姿勢が波等により傾いたり、船舶4が波に乗り上げたりすることに伴い変化する。データ合成部34は、船舶4に揺れ(ピッチング、ローリング及びヒービング)が生じた場合、姿勢取得部25が取得した船舶4の姿勢の変化、及び、位置取得部24が取得した船舶4の位置の上下方向の変化をシミュレートするように、3次元仮想空間40におけるカメラ3の位置及び向きを変更する。この変更に伴い、映写スクリーン51の位置を変更する。
この例では、視点追従モードにより、視点カメラ55の位置及び向きも、位置及び向きが変化したカメラ3に追従するように変化する。船舶4の揺れに伴ってカメラ3の位置及び向きが変化しても、それに連動して映写スクリーン51の位置及び向きが変化して、3次元シーンをレンダリングする視点カメラ55の位置及び向きが変化する。これにより、AR映像生成部20は、図8に示すように、違和感のないAR映像を継続的に生成する。
詳細情報生成部31は、目盛情報91を表示するために、必要な情報を船舶機器等から収集する。詳細情報生成部31は、収集した情報を画面情報生成部33に出力する。
データ合成部34は、カメラ3の撮影映像に、3次元シーン生成部32により生成された3次元シーンデータ48を合成する際に、画面情報生成部33により生成された目盛情報91となる画像も合成する。
図13を参照して、AR映像におけるマーカーM1,M2の基本的な表示方法について説明する。
ここでは、船舶4の前方で、横向きにほぼ停止状態の第1水上移動体S1の横を別の第2水上移動体S2が画面の右から左に通り過ぎる場合について説明する。
例えば、入力機器14がタッチパネルの場合、タッチ判定領域R1,R2内で指等が触れれば、マーカーM1,M2がタッチされた(即ち、選択された)と判定される。入力機器14がマウスの場合、タッチ判定領域R1,R2内にカーソルがある状態でクリック等の所定の操作がされれば、マーカーM1,M2がタッチされたと判定される。タッチ判定領域R1,R2は、マーカーM1,M2よりも一回り大きい形状とすることで、マーカーM1,M2から多少外れてタッチしても、マーカーM1,M2がタッチされたと判定される。これにより、ユーザの操作性が向上する。
ここでは、移動している第2水上移動体S2の対応線L2a~L2cの長さが変化する場合について説明したが、停止している第1水上移動体S1の対応線L1の長さが変化してもよい。
時刻t0では、第1水上移動体S1の対応線L1の長さa1は、初期設定の最短の長さである。
例えば、画面情報生成部33は、図14に示す曲線Crのように、対応線L1の長さを変化させる。曲線Crは、対応線L1の長さが目標の長さa2に近づくにつれて、徐々に変化の速度が遅くなることを示している。これにより、ユーザは、マーカーM1を視覚的に追い易くなる。なお、対応線L1の長さa1を徐々に変化させるように描画する方法については、グラフィックス又はアニメーションなどで用いられる既存の方法を適用してもよい。
時刻t6において、対応線L1が初期設定の長さになる前に、第1水上移動体S1のタッチ判定領域R1が別の水上移動体(第5水上移動体)のタッチ判定領域に接触する。画面情報生成部33は、目標とする対応線L1の長さa6を演算し、対応線L1が初期設定の長さに縮む途中の状態から、目標の長さa6に徐々に伸びるように変化させる。これにより、第1水上移動体S1の対応線L1は、目標の長さa6になる。
ここでは、説明の便宜上、第1水上移動体S1に着目して、対応線L1を変化させたが、実際には、各水上移動体のそれぞれにおいて、第1水上移動体S1と同様に、各タッチ判定領域が重ならないように、マーカーに接続される対応線の長さを変化させる。
図11の第1スペースSP1には、メイン情報D1,D2が表示されている部分以外に、実際には何も表示されていない破線で示したメイン情報を表示するための表示欄Dhが確保される。表示欄Dhは、次のように決定される。
ユーザが水上移動体S1,S2のマーカーM1,M2を選択すると、画面情報生成部33は、水上移動体S1,S2のメイン情報D1,D2を表示させる表示欄Dhを決定する(ステップST205)。
危険度の高い水上移動体S1,S2がある場合、水上移動体S1,S2、マーカーM1,M2、又は、メイン情報D1,D2の表示欄Dhなどを、目立つような色にしたり、点滅などの表示形態を変えたりして、視覚的に目立たせるようにすることで、ユーザが危険度の高い物標を発見し易いようにしてもよい。
図17は、図11に示すAR映像の状態から所定時間経過後のAR映像を示している。
図17に示す第1水上移動体S1は、図11に示す第1水上移動体S1の位置からAR映像の画面左下方向に移動している。図17に示す第2水上移動体S2は、図11に示す第2水上移動体S2の位置からAR映像の画面右方向に移動している。
データ合成部34は、3次元シーンデータ48及び映写スクリーン51を同時にレンダリングしなくてもよい。即ち、データ合成部34は、3次元シーンデータ48のレンダリング結果である2次元の映像(図形41f~45fなどの映像)と、映写スクリーン51のレンダリング結果である2次元の映像(映写スクリーン51に貼り付けられたカメラ3の撮影映像)と、を別々に作成してもよい。その後に、別々に作成したこれらの2次元の映像を合成することで、AR映像が生成される。この場合、3次元シーンデータ48のレンダリング処理は、船舶4の移動等に応じて随時行い、映写スクリーン51のレンダリング処理は、カメラ3による映像のフレームレートに応じた短い時間間隔で行うようにしてもよい。
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
詳細情報を表示するためのマーカーを、水上移動体(物標)の垂直方向(上方向又は下方向)に表示することで、AR映像におけるマーカーを見易くすることができる。例えば、マーカーを水上移動体の水平方向(右方向又は左方向)に表示した場合、AR映像では、水平方向に水上移動体が密集し易いため、マーカー同士が重なったり、マーカーと別の水上移動体の表示が重なったりして、マーカーが見え難くなり易い。
マーカーがタッチされたか否かを判定するためのタッチ判定領域を、マーカーを包含するマーカーよりも大きい面積にすることで、マーカーを選択するときのユーザの操作性を向上することができる。
マーカーの表示方法とメイン情報等の表示方法は、それぞれ別々に独立して実施することができ、いずれか一方を実施した場合でも、実施したその表示方法による作用効果を受けることができる。また、両方を実施した場合には、その組合せによる更なる作用効果を得ることができる。
Claims (18)
- 水上移動体に設けられる撮影手段と、
物標に関する物標情報を取得する物標情報取得手段と、
前記撮影手段により撮影される撮影映像に、前記物標情報取得手段により取得される前記物標情報が表示された拡張映像を生成する拡張映像生成手段と、
前記物標をユーザが選択するためのマーカーを、前記拡張映像における前記物標の表示箇所に対応して移動するように表示するマーカー表示手段と、
前記マーカーのそれぞれが選択されたことを判定する判定領域が重ならないように、前記マーカーのうち少なくとも1つの表示箇所を移動するマーカー移動手段と
を備えることを特徴とする映像生成装置。 - 前記物標と前記マーカーとの対応関係を示す第1対応線を表示する第1対応線表示手段
を備えることを特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 前記第1対応線は、前記物標の表示箇所から垂直方向に出ること
を特徴とする請求項2に記載の映像生成装置。 - 前記マーカー移動手段は、前記第1対応線の長さを変えるように、前記マーカーの表示箇所を移動すること
を特徴とする請求項2に記載の映像生成装置。 - 前記マーカー移動手段は、前記マーカーを視覚的に連続するように移動すること
を特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 前記マーカー移動手段は、前記マーカーの前記第1対応線の長さを他の前記マーカーの前記判定領域と重ならない長さにし、他の前記マーカーの前記判定領域と重ならない場合、前記第1対応線の長さを予め設定された長さにすること
を特徴とする請求項2に記載の映像生成装置。 - 前記物標情報取得手段により取得された前記物標情報に基づいて、前記ユーザにより選択された前記マーカーに対応する前記物標の第1詳細情報を表示する第1詳細情報表示手段を備え、
前記マーカー表示手段は、前記第1詳細情報表示手段により表示される前記第1詳細情報を取得した前記物標情報取得手段の種類毎に、前記マーカーの表示形態が異なること
を特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 前記判定領域は、前記マーカーよりも大きい面積であること
を特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 危険な物標を検出する危険物標検出手段と、
前記危険物標検出手段により検出された前記危険な物標又は前記危険な物標に対応する前記物標情報を目立つように表示する危険物標表示手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 前記物標情報取得手段により取得された前記物標情報に基づいて、前記ユーザにより選択された前記マーカーに対応する前記物標の第1詳細情報を、前記拡張映像が表示される画面の予め決められた第1スペースに表示する第1詳細情報表示手段
を備えることを特徴とする請求項1に記載の映像生成装置。 - 前記マーカーと前記第1詳細情報との対応関係を示す第2対応線を表示する第2対応線表示手段
を備えることを特徴とする請求項10に記載の映像生成装置。 - 前記物標情報取得手段により取得された前記物標情報のうち前記第1詳細情報とする項目を前記ユーザが選択するための第1詳細情報項目選択手段
を備えることを特徴とする請求項10に記載の映像生成装置。 - 前記第1詳細情報項目選択手段により選択された前記項目に基づいて、前記第1詳細情報を表示する第1表示欄の数を決定する第1表示欄数決定手段
を備えることを特徴とする請求項12に記載の映像生成装置。 - 前記第1詳細情報を表示する複数の第1表示欄の前記第1スペースにおける配置を決定する第1表示欄配置決定手段
を備えることを特徴とする請求項10に記載の映像生成装置。 - 前記第1詳細情報表示手段は、前記拡張映像における前記物標の表示箇所の移動に対応して、前記第1詳細情報の表示を異なる配置の前記第1表示欄に移動すること
を特徴とする請求項14に記載の映像生成装置。 - 前記第1詳細情報表示手段は、前記第1詳細情報の表示を視覚的に連続するように移動すること
を特徴とする請求項15に記載の映像生成装置。 - 複数の前記第1詳細情報のうち少なくとも1つを前記ユーザが選択するための第1詳細情報選択手段と、
前記物標情報取得手段により取得された前記物標情報に基づいて、前記第1詳細情報選択手段により選択された前記第1詳細情報と同一の前記物標の異なる情報である第2詳細情報を、前記第1スペースと異なる第2スペースに表示する第2詳細情報表示手段と
を備えることを特徴とする請求項10に記載の映像生成装置。 - 水上移動体に設けられる撮影手段により撮影し、
物標に関する物標情報を取得し、
前記撮影手段により撮影した撮影映像に、取得した前記物標情報が表示された拡張映像を生成し、
前記物標をユーザが選択するためのマーカーを、前記拡張映像における前記物標の表示箇所に対応して移動するように表示し、
前記マーカーのそれぞれが選択されたことを判定する判定領域が重ならないように、前記マーカーのうち少なくとも1つの表示箇所を移動すること
を含むことを特徴とする映像生成方法。
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