JP2003242527A - 情報処理装置および方法 - Google Patents

情報処理装置および方法

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JP2003242527A JP2002040092A JP2002040092A JP2003242527A JP 2003242527 A JP2003242527 A JP 2003242527A JP 2002040092 A JP2002040092 A JP 2002040092A JP 2002040092 A JP2002040092 A JP 2002040092A JP 2003242527 A JP2003242527 A JP 2003242527A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合現実感空間映像を生成する装置におい
て、被験者の望む相手に対して仮想物体の投げ渡しを簡
便で安全な方法で実現できるようにすることを目的とす
る。 【解決手段】 複数の被験者が手に前記仮想物体を所有
している複合現実感空間映像を生成・表示する情報処理
装置であって、被験者の手の位置姿勢を計測する手段
と、被験者の視線を計測する手段と、視線および前記手
の位置姿勢に応じて、前記仮想物体を生成し、前記現実
空間画像に合成する手段とを有し、手の上方向への移動
速度を求め、投げ上げ動作を検出する投げ上げ動作検出
手段と、前記検出手段により投げ上げ動作が検出された
後に、手の上方向への移動速度が一定以下になった場合
に手が止まったと判断する手段と、前記手が止まったと
判断された時の、前記被験者の視点位置および視線方向
から、仮想物体を投げ上げる相手の被験者を判定する判
定手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】複合現実感空間映像における
仮想物体を、被験者の手の動作によって制御するものに
関する。
【０００２】
【従来の技術】複合現実感システムにおけるユーザーイ
ンターフェイスでは、位置センサーによって得られた手
の位置により、ジェスチャーを認識する、また手を動か
した方向を認識するなどによる入力が実現されてきてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仮想物
体の投げ渡しに関しては投げ上げ動作により仮想物体が
手から離れて、移動を始める瞬間の判定が難しかった。
また手を動かす方向により投げる相手を特定する事も可
能であったが、狭い場所では衝突などの事故につながる
可能性もあり、また微妙な方向の制御が難しい等の問題
もあった。
【０００４】また、同時に互いに交換するというイベン
トを発生させるには完全に投げるタイミングがそろう必
要がありそのようなイベントを簡単に発生させる事は難
しかった。
【０００５】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、本願請求項１および請求項３に記載の発明
は、現実空間映像と仮想空間映像を合成して、複合現実
感空間映像を生成する装置において、被験者の望む相手
に対して仮想物体の投げ渡しを簡便で安全な方法で実現
できるようにすることを目的とする。
【０００６】さらに、本願請求項２および請求項４に記
載の発明は、同時交換を簡単に実現できるよようにする
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成要件を有する。
【０００８】本願請求項１に記載の発明は、現実空間映
像と仮想物体を示す仮想空間映像を合成して、複数の被
験者のそれぞれが手に前記仮想物体を所有している複合
現実感空間映像を生成・表示する情報処理装置であっ
て、被験者の手の位置姿勢を計測する手段と、被験者の
視点位置および視線方向を計測する手段と、前記視点位
置および視線方向および前記手の位置姿勢に応じて、前
記仮想物体を生成し、前記現実空間画像に合成する手段
とを有し、手の上方向への移動速度を求め、投げ上げ動
作を検出する投げ上げ動作検出手段と、前記検出手段に
より投げ上げ動作が検出された後に、手の上方向への移
動速度が一定以下になった場合に手が止まったと判断す
る手段と、前記手が止まったと判断された時の、前記被
験者の視点位置および視線方向から、仮想物体を投げ上
げる相手の被験者を判定する判定手段とを有することを
特徴とする。
【０００９】本願請求項２に記載の発明は、前記判定さ
れた相手の被験者への投げ上げ動作が確定した時に、該
相手の被験者が投げ上げ動作中であるか判断する判断手
段と、前記相手の被験者の視線方向を計測する計測手段
と、前記判断手段の判断結果と前記計測手段の計測結果
に応じて、前記被験者および前記相手の被験者の間で仮
想物体を相互に投げ渡す処理のタイミングを制御する制
御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】本願請求項３に記載の発明は、被験者の手
の位置姿勢を計測し、被験者の視点位置および視線方向
を計測し、前記視点位置、前記視線方向および前記手の
位置姿勢に応じて、仮想空間映像を生成し、前記現実空
間映像に合成することにより複合現実感空間映像を生成
する情報処理方法において、前記被験者の手の移動速度
を検出し、前記手の移動速度が一定以上の状態が一定時
間以上続いた場合に、前記仮想空間映像を他の被験者に
移動させ、前記仮想空間映像を移動させる他の被験者
は、手の移動速度が一定以上の状態が一定時間以上続い
た後に、手の移動速度が一定以下になった時における前
記視点位置および視線方向から判断することを特徴とす
る。
【００１１】本願請求項４に記載の発明は、手の移動速
度が一定以上の状態が一定時間以上続いた後に、手の移
動速度が一定以下になった際に、前記他の被験者も手の
移動速度が一定以上の状態が続いていた場合は、前記被
験者と前記他の被験者の間で各々の仮想空間映像を同時
に相互に移動させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１３】［第１の実施形態］図１は、本発明の第１
の実施形態を適用した複合現実感システムの概略構成を
示すシステム構成図である。
【００１４】第一の観察者１００は、ＨＭＤ（Ｈｅａｄ
ＭｏｕｎｔＤｉｓｐｌａｙ）１１０を頭部に、グローブ
１２０を手に装着している。
【００１５】ＨＭＤ１１０は、図２に示したように、ビ
デオカメラ１１１、ＬＣＤ１１２、位置方向測定装置受
信機（目用位置センサ）１１３、光学プリズム１１４，
１１５で構成されている。ビデオカメラ１１１は、光学
プリズム１１５によって導かれた観察者の視点位置およ
び視線方向の現実空間映像を撮影する。目用位置センサ
１１３は、観察者の視点位置および視線方向を測定する
ために利用される。ＬＣＤ１１３は、複合現実空間映像
を表示し、その映像は光学プリズム１１４によって観察
者の瞳に導かれる。
【００１６】グローブ１２０には、手用位置センサ１２
１、スピーカ（図示省略）が内蔵されている。手用位置
センサ１２１は、観察者の手の位置および方向を測定す
るためのセンサとして利用される。スピーカからは手の
位置において発生したイベントに応じた音が発生され
る。この音としては、例えば、手で仮想空間物体に触っ
たり叩いたりした時の音や、手の位置に同期して表示さ
れる仮想空間物体の状態が変わったときに発生する音な
どが考えられる。
【００１７】１３０は位置方向測定装置発信機（位置セ
ンサ発信機）、１３１は位置方向測定装置本体（位置セ
ンサ本体）である。目用位置センサ１１３、手用位置セ
ンサ１２１、及び位置センサ発信機１３０は、位置セン
サ本体１３１に接続されている。位置センサ発信機１３
０からは磁気が発信されており、この磁気は、目用位置
センサ１１３、手用位置センサ１２１で受信される。位
置センサ本体１３１は、目用位置センサ１１３、手用位
置センサ１２１からの受信強度信号に基づいて、夫々
目、手の位置および方向を算出する。ここで、位置方向
測定装置としては、米国Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製ＦＡＳＴ
ＲＡＫなどが利用可能である。
【００１８】１４０は観察者１人分の複合現実空間映像
を生成して、ＨＭＤ１１０に表示する処理装置である。
この処理装置１４０は、例えば、パーソナルコンピュー
タとビデオキャプチャーカード、ＣＧ描画機能を有する
ビデオカード、サウンドカード等で構成される。処理装
置１４０には、ＨＭＤ１１０、スピーカ、位置センサ本
体１３１が接続されている。
【００１９】１７０は第一の観察者１００の手の上に乗
っているかの様に複合される仮想キャラクタである。１
８０は第一の観察者の視線を示す。視線は目用位置セン
サ１１３、位置センサ発信機１３０、位置センサ本体１
３１によって計測可能である。第二の観察者１０１も第
一の観察者と同様の構成である。
【００２０】次に、処理装置１４０において複合現実空
間映像を生成する手順を、図３のフローチャートに基づ
いて説明する。
【００２１】処理装置１４０は、まず、位置センサ本体
１３１から送信されてきた視点位置および視線方向、手
の位置および方向を取り込む（ステップＳ３０１）。な
お、ステップＳ３０１では、位置センサ本体１３１から
送信されてきた視点位置および視線方向、手の位置およ
び方向を定期的に取り込むスレッドＳ３１１を利用す
る。
【００２２】次に、仮想空間の時間を更新し、仮想空間
の状態（仮想空間物体の種類、位置、状態）を更新する
（ステップＳ３０２）。このとき、現実空間物体の位置
方向に同期して位置方向が変化する仮想空間物体がある
場合は、それらも合わせて状態を更新する。例えば、手
の上に常に仮想物体のキャラクタが乗っているように見
せる場合は、このステップＳ３０２でグローブの位置方
向が更新される。
【００２３】次に、現実空間物体の位置方向（手の位
置、視点位置）と仮想空間物体の位置方向の関係を調
べ、予め定義されているイベントが発生したと判断され
る場合には、そのイベントに応じて仮想空間の状態を更
新する（ステップＳ３０３）。例えば、手で仮想空間物
体に触れた場合に仮想空間物体を爆発させること等が考
えられる。
【００２４】次に、ビデオカメラ１１１から得られた観
察者の視点位置および視線方向での現実空間映像を取り
込む（ステップＳ３０４）。このステップＳ３０４で
は、ビデオカメラ１１１から得られた現実空間映像をビ
デオキャプチャーカードから定期的に取得するスレッド
Ｓ３１４を利用する。
【００２５】そして、ステップＳ３０１で取得した観察
者の視点位置および視線方向からの仮想空間映像を、ス
テップＳ３０２，Ｓ３０３で更新された仮想空間の状態
に応じて生成する（ステップＳ３０５）。
【００２６】最後に、ステップＳ３０５で生成された仮
想空間映像と、ステップＳ３０４で取り込まれた現実空
間映像を合成し、ＨＭＤ１１０のＬＣＤ１１２に出力す
る（ステップＳ３０６）。以上の処理を、何らかの終了
操作が行われるまで（ステップＳ３０７）、繰り返し実
行する。
【００２７】図４、図５は、ＨＭＤ１１０の外観図であ
り、図４は撮影部の方向から見た外観図、図５は表示部
の方向から見た外観図である。
【００２８】２０１はＨＭＤ表示部である。このＨＭＤ
表示部２０１としては、右目用表示２０１Ｒと左目用表
示部２０１Ｌの２つが有り、共にカラー液晶とプリズム
を有し、観察者の視点位置および視線方向に対応する複
合現実空間映像が表示される。
【００２９】２０４〜２０８は、頭部装着用の構成部材
である。ＨＭＤ３０１を頭部に装着するには、まず、ア
ジャスタ２０５で長さ調整部２０６を緩めた状態で頭に
かぶる。そして、額装着部２０８を額に密着させてから
側頭装着部２０４と後頭装着部２０７を各々側頭部、後
頭部に密着させるように、アジャスタ２０５で長さ調整
部２０６を絞めればよい。
【００３０】２０３は観察者の視点位置および視線方向
の現実空間映像を撮影するためのＨＭＤ撮影部であり、
このＨＭＤ撮影部２０３としては、右目用撮影部２０３
Ｒと左目撮影用２０３Ｌの２つがあり、共にＮＴＳＣ方
式の小型ビデオカメラにより構成されている。撮影され
た現実空間映像は、仮想空間映像と重畳されて複合現実
空間映像となる。
【００３１】受信機３０２は、観察者の視点位置および
視線方向を測定するための情報として発信機から発せら
れた磁気を受信するために利用される。この受信機３０
２のＨＭＤ３０１への取付部としては、受信機接合部２
００Ｒ，２００Ｌ，２００Ｃの３つが形成されており、
これら受信機接合部２００Ｒ，２００Ｌ，２００Ｃの任
意の接合部に受信機３０２を着脱自在に取付けることが
可能となっている。すなわち、図４および図５では、受
信機３０２は、観察者の視線の進行方向の右側の受信機
接合部２００Ｒに取付けられているが、観察者の視線の
進行方向の左側の受信機接合部２００Ｌ、或いは観察者
の正中線上の受信機接合部２００Ｃに取付けることも可
能である。
【００３２】受信機接合部２００Ｒ，２００Ｌ，２００
Ｃは、本実施形態では、受信機３０２を嵌めこんで固定
するための差込口を有する構成となっているが、他の着
脱自在な接合（取付）方式を採用してもよい。
【００３３】２１０は受信機信号線であり、受信機接合
部２００Ｃの近傍からＨＭＤ３０１の外部に露出してい
る。この受信機信号線２１０は、受信機接合部２００
Ｒ，２００Ｌ，２００Ｃの何れにも受信機３０２を取付
けられるように、十分な長さが確保されている。
【００３４】２０９はＨＭＤ表示部２０１、ＨＭＤ撮影
部２０３等への信号線や電源供給線、上記受信機信号線
２１０等の各種の線を纏めた結束線材であり、後頭装着
部２０７に取り付けられている。そして、結束線材２０
９中の左右のＨＭＤ表示部２０１Ｒ，２０１Ｌ、ＨＭＤ
撮影部２０３Ｒ，２０３Ｌ等への信号線や電源供給線
は、各々、左右の側頭装着部２０４を通っている。
【００３５】図６は、図１のシステムにおける観察者１
人分のハードウェア構成を示すブロック図である。処理
装置（コンピュータ）３０７には、右目用ビデオキャプ
チャーボード３５０、左目用ビデオキャプチャーボード
３５１、右目用グラフィックボード３５２、左目用グラ
フィックボード３５３、Ｉ／Ｏインターフェース３５
４、ネットワークインターフェース３５９が搭載されて
おり、これら構成要素は、ＣＰＵ３５６、ＨＤＤ３５
５、メモリ３５７と接続されている。
【００３６】左右の目用のビデオキャプチャーボード３
５１，３５０は、夫々、左右の目用のビデオカメラ２０
３Ｌ，２０３Ｒに接続され、これらビデオカメラ２０３
Ｌ，２０３Ｒにて撮影された実写映像を本処理装置３０
７で仮想空間映像と構成可能な形式に変換する。また、
左右の目用のグラフィックボード３５３，３５２は、夫
々、左右の目用の表示部（装置）２０１Ｌ，２０１Ｒに
接続され、これら左右の目用の表示部２０１Ｌ，２０１
Ｒに対する表示制御を行う。
【００３７】また、Ｉ／Ｏインターフェース３５４は、
位置方向測定装置本体３０６と接続され、ネットワーク
インターフェース３５９は、ネットワーク３３０と接続
されている。
【００３８】本実施形態では、上述のシステムを用い
て、手のひらにＣＧの水面を出現させ、さらにそこに仮
想キャラクタを合成する複合現実空間映像を提供する。
【００３９】本実施形態では、手の動作を用いて仮想キ
ャラクタの動作を制御する。以下に、仮想キャラクタの
投げ渡しを行う方法について、図７および図８を用いて
具体的に説明する。
【００４０】Ｓ２００１では、手用位置センサの測定結
果から、投げ上げ動作を検出する。例えば第一の観察者
１００が手を一定時間以上の間一定速度以上で上方向に
動かしている事を検出する。この手の動作の検出は手用
位置センサ１２１で検出された手の位置の経過を解析す
ることにより検出することができる。
【００４１】Ｓ２００２では、手用位置センサの測定結
果から、Ｓ２００１で投げ上げ動作が検出された後に手
の上昇速度が一定以下になった時を検出することによ
り、投げ上げ動作の停止を検出する。
【００４２】Ｓ２００３では仮想キャラクタを投げ渡す
相手を判断する。図１においては２人の観察者しか書か
れておらず、他の観察者は省略されているが、本実施形
態では観察者が図示されている以外にも１人以上いる場
合を想定している。Ｓ２００２で投げ上げ動作の停止が
検出された瞬間の第一の観察者１００の視線１８０から
投げ渡す相手を決定する。
【００４３】図１に示されるように、各観察者は位置セ
ンサを備えているので各観察者の位置は把握することが
できる。Ｓ２００２では、投げ上げ動作を行っている観
察者の視線方向に最も近い位置に存在する観察者を検出
し、検出された観察者を投げ渡す相手と決定する。以
下、第二の観察者１０１が投げ渡す相手として説明す
る。
【００４４】Ｓ２００４ではＳ２００３で決定された第
二の観察者の手に向かって仮想キャラクタ（仮想物体）
をジャンプさせるべく、複合現実空間内で移動させる。
これは図３のＳ３０５の仮想空間映像の描画およびＳ３
０６の合成を制御することにより実現することができ
る。
【００４５】以上の処理により、手を用いた簡単な投げ
上げ動作により、仮想物体の第二の観察者への投げ上げ
動作を実現することができる。しかも、移動を始める瞬
間の判定および相手を簡単かつ適切に判定することがで
きる。
【００４６】次に仮想キャラクタの同時交換を行う方法
について図８を用いて説明する。
【００４７】Ｓ２００３で投げ渡す相手を決定するとこ
ろまでは図７と同じである。Ｓ２００５で投げ渡す相手
（第二の観察者）の状況を調べ、第二の観察者が投げ上
げ動作中の場合には、Ｓ２００６で第二の観察者の視線
方向を判断し、第二の観察者が第一の観察者の方を見て
いる場合には、Ｓ２００７で同時交換のイベントを発生
させる。このように、仮想物体を投げるタイミングを簡
単に合わせることができる。
【００４８】Ｓ２００５、Ｓ２００６が成立しなかった
場合には、Ｓ２００４で、単に第一の観察者から第二の
観察者に仮想キャラクタの投げ渡しが行われる。
【００４９】本実施形態によれば、現実空間映像と仮想
空間映像を合成して、複合現実感空間映像を生成・表示
する装置において、被験者の望む相手に対して仮想物体
の投げ渡しを簡便で安全な方法で実現でき、また同時交
換も実現する事ができる。
【００５０】（他の実施形態）前述した図７や図８の機
能を実現する様に各種のデバイスを動作させる様に該各
種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコン
ピュータに、前記実施の形態の機能を実現するためのソ
フトウエアのプログラムコードを供給し、そのシステム
あるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）
を格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動
作させることによって実施したものも本発明の範疇に含
まれる。
【００５１】この場合、前記ソフトウエアのプログラム
コード自体が前述した実施の形態の機能を実現すること
になり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラ
ムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば
かかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を
構成する。
【００５２】かかるプログラムコードを格納する記憶媒
体としては例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハ
ードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等
を用いることが出来る。
【００５３】またコンピュータが供給されたプログラム
コードを実行することにより、前述の実施形態の機能が
実現されるだけではなく、そのプログラムコードがコン
ピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティング
システム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と
共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもか
かるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれるこ
とは言うまでもない。
【００５４】更に供給されたプログラムコードが、コン
ピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された
機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後そのプ
ログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや
機能格納ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部
または全部を行い、その処理によって前述した実施形態
の機能が実現される場合も本発明に含まれることは言う
までもない。
【００５５】
【発明の効果】本願請求項１および３の発明によれば、
現実空間映像と仮想空間映像を合成して、複合現実感空
間映像を生成する装置において、被験者の望む相手に対
して仮想物体の投げ渡しを簡便で安全な方法で実現する
ことができる。
【００５６】さらに、本願請求項２および４の発明によ
れば、同時交換も簡単に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合現実感システムの概略構成を示すシステム
構成図である。
【図２】ＨＭＤの構成を示す構成図である。
【図３】複合現実空間映像の生成処理を示すフローチャ
ートである。
【図４】ＨＭＤを撮影部の方向から見た場合の外観図で
ある。
【図５】ＨＭＤを表示部の方向から見た場合の外観図で
ある。
【図６】図１のシステムにおける観察者１人分のハード
ウェア構成を示すブロック図である。
【図７】投げ渡しのイベントの処理を示すフローチャー
トである。
【図８】同時交換のイベントの処理を示すフローチャー
トである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B050 BA07 BA08 BA09 BA11 EA19 EA24 FA02 5B057 BA13 CA13 CA16 CB13 CB16 CE08 5B087 AA07 AA09 BC32 CC33 5E501 AA17 AC16 FA36 FB42 FB44

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 現実空間映像と仮想物体を示す仮想空間
    映像を合成して、複数の被験者のそれぞれが手に前記仮
    想物体を所有している複合現実感空間映像を生成・表示
    する情報処理装置であって、 被験者の手の位置姿勢を計測する手段と、 被験者の視点位置および視線方向を計測する手段と、 前記視点位置および視線方向および前記手の位置姿勢に
    応じて、前記仮想物体を生成し、前記現実空間画像に合
    成する手段とを有し、 手の上方向への移動速度を求め、投げ上げ動作を検出す
    る投げ上げ動作検出手段と、 前記検出手段により投げ上げ動作が検出された後に、手
    の上方向への移動速度が一定以下になった場合に手が止
    まったと判断する手段と、 前記手が止まったと判断された時の、前記被験者の視点
    位置および視線方向から、仮想物体を投げ上げる相手の
    被験者を判定する判定手段とを有することを特徴とする
    情報処理装置。
  2. 【請求項２】 前記判定された相手の被験者への投げ上
    げ動作が確定した時に、該相手の被験者が投げ上げ動作
    中であるか判断する判断手段と、 前記相手の被験者の視線方向を計測する計測手段と、 前記判断手段の判断結果と前記計測手段の計測結果に応
    じて、前記被験者および前記相手の被験者の間で仮想物
    体を相互に投げ渡す処理のタイミングを制御する制御手
    段とを有することを特徴とする請求項１記載の情報処理
    装置。
  3. 【請求項３】 被験者の手の位置姿勢を計測し、 被験者の視点位置および視線方向を計測し、 前記視点位置、前記視線方向および前記手の位置姿勢に
    応じて、仮想空間映像を生成し、前記現実空間映像に合
    成することにより複合現実感空間映像を生成する情報処
    理方法において、 前記被験者の手の移動速度を検出し、前記手の移動速度
    が一定以上の状態が一定時間以上続いた場合に、前記仮
    想空間映像を他の被験者に移動させ、 前記仮想空間映像を移動させる他の被験者は、手の移動
    速度が一定以上の状態が一定時間以上続いた後に、手の
    移動速度が一定以下になった時における前記視点位置お
    よび視線方向から判断することを特徴とする情報処理方
    法。
  4. 【請求項４】 手の移動速度が一定以上の状態が一定時
    間以上続いた後に、手の移動速度が一定以下になった際
    に、前記他の被験者も手の移動速度が一定以上の状態が
    続いていた場合は、 前記被験者と前記他の被験者の間で各々の仮想空間映像
    を同時に相互に移動させることを特徴とする請求項３記
    載の情報処理方法。
  5. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の情報処理
    方法を実現するためのプログラム。
  6. 【請求項６】 請求項３または請求項４記載の情報処理
    方法を実現するためのプログラムを記録する記録媒体。
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