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技術 形状検出装置、形状検出方法、及びプログラム

出願人 日本電信電話株式会社国立大学法人九州大学
発明者 中茂睦裕森西優次浅野陽子源田悦夫工藤達郎永吉宏之
出願日 2015年8月10日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-158465
公開日 2017年2月16日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-036999
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置
主要キーワード 空間状況 各多面体 形状判定装置 仮想ユニット 各頂点位置 空間ユニット ユニット家具 各立方体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

複数の多面体が組み合わされたオブジェクトについて、動的に各多面体が移動する場合でも、オブジェクトの全体の形状を把握し続けることを可能とする技術を提供する。

解決手段

複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出する形状検出装置において、前記複数の多面体における各多面体の各頂点位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段とを備える。

概要

背景

従来、固定の立体の対象物画像投影を行うプロジェクションマッピングの技術や、モーションキャプチャ技術により動的な対象物の位置や姿勢の変化を認識し、それに対応して画像投影する技術がある。

例えば特許文献1には、オブジェクト投影された格子状のパターンを観察することで、精度よく三次元形状を測定する三次元形状測定装置が開示されている。しかし、このような従来の技術では、複数のユニットが組み合わされたオブジェクトについて、動的に各ユニットが移動する場合には個別のユニットをトラッキングし続けることは困難であった。

概要

複数の多面体が組み合わされたオブジェクトについて、動的に各多面体が移動する場合でも、オブジェクトの全体の形状を把握し続けることを可能とする技術を提供する。複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出する形状検出装置において、前記複数の多面体における各多面体の各頂点位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段とを備える。

目的

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の多面体が組み合わされたオブジェクトについて、動的に各多面体が移動する場合でも、オブジェクトの形状を把握し続けることを可能とする技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出する形状検出装置であって、前記複数の多面体における各多面体の各頂点位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段とを備えることを特徴とする形状検出装置。

請求項2

前記形状検出装置は、形状と接面パターンの構成とを対応付け対応情報を格納した記憶部を備え、前記形状判定手段は、前記対応情報に基づいて、前記複数の多面体における接面パターンの構成に対応する形状を前記オブジェクトの形状であると判定することを特徴とする請求項1に記載の形状検出装置。

請求項3

前記接合判定手段は、前記2つの多面体における第1の多面体のある面の2頂点の各々が、第2の多面体のいずれかの頂点と閾値以下の距離にあることを検出した場合に、第1の多面体は当該面を接合面として第2の多面体と接合していると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の形状検出装置。

請求項4

前記位置情報取得手段は、各多面体の3点に付与された位置検出素子の位置情報に基づいて、各多面体の各頂点の位置情報を取得することを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載の形状検出装置。

請求項5

複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出するための形状検出装置が実行する形状検出方法であって、前記複数の多面体における各多面体の各頂点の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定ステップと、前記接合判定ステップにより得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定ステップとを備えることを特徴とする形状検出方法。

請求項6

前記形状検出装置は、形状と接面パターンの構成とを対応付けた対応情報を格納した記憶部を備え、前記形状判定ステップにおいて、前記形状検出装置は、前記対応情報に基づいて、前記複数の多面体における接面パターンの構成に対応する形状を前記オブジェクトの形状であると判定することを特徴とする請求項5に記載の形状検出方法。

請求項7

前記接合判定ステップにおいて、前記形状判定装置は、前記2つの多面体における第1の多面体のある面の2頂点の各々が、第2の多面体のいずれかの頂点と閾値以下の距離にあることを検出した場合に、第1の多面体は当該面を接合面として第2の多面体と接合していると判定することを特徴とする請求項5又は6に記載の形状検出方法。

請求項8

コンピュータを、請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載の形状検出装置における各手段として機能させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、リアルタイムに実空間の対象物を認識してそこへ画像投影を行う技術に関連し、特に、画像投影する対象物の組み合わせ構造ダイナミックに変形した場合にも対象物の位置や方角トラッキングし続ける技術に関連するものである。

背景技術

0002

従来、固定の立体の対象物に画像投影を行うプロジェクションマッピングの技術や、モーションキャプチャ技術により動的な対象物の位置や姿勢の変化を認識し、それに対応して画像投影する技術がある。

0003

例えば特許文献1には、オブジェクト投影された格子状のパターンを観察することで、精度よく三次元形状を測定する三次元形状測定装置が開示されている。しかし、このような従来の技術では、複数のユニットが組み合わされたオブジェクトについて、動的に各ユニットが移動する場合には個別のユニットをトラッキングし続けることは困難であった。

先行技術

0004

特開2011−127932号公報

発明が解決しようとする課題

0005

つまり、従来の技術では、動的にユニットの組み合わせが変わる投影対象のオブジェクトに対し、実空間へのプロジェクションマッピングによって投影する映像重畳した情報を、リアルタイムに仮想空間上に生成することはできない。

0006

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の多面体が組み合わされたオブジェクトについて、動的に各多面体が移動する場合でも、オブジェクトの形状を把握し続けることを可能とする技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の実施の形態によれば、複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出する形状検出装置であって、
前記複数の多面体における各多面体の各頂点位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、
前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段と
を備えることを特徴とする形状検出装置が提供される。

0008

また、本発明の実施の形態によれば、複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出するための形状検出装置が実行する形状検出方法であって、
前記複数の多面体における各多面体の各頂点の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定ステップと、
前記接合判定ステップにより得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定ステップと
を備えることを特徴とする形状検出方法が提供される。

発明の効果

0009

本発明の実施の形態によれば、複数の多面体が組み合わされたオブジェクトについて、動的に各多面体が移動する場合でも、オブジェクトの形状を把握し続けることが可能となる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施の形態に係る形状検出システムの構成図である。
立法体の頂点を検出するための構成の例を説明するための図である。
形状判定部40の動作を説明するための処理フローである。
接合判定を行う立法体を示す図である。
ユニットAにおいてユニットBと接していない面を示す図である。
ユニットAがユニットBと接する場合の例を示す図である。
ユニットの接面パターンを示す図である。
ユニットの形状パターンと接面パターンの関係を示す図である。

実施例

0011

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態では、本発明をプロジェクションマッピングに適用する場合の例を想定しているが、本発明に係る形状検出技術は、プロジェクションマッピング以外の分野にも適用可能である。また、本実施の形態では、オブジェクトを構成する多面体の例として立法体を採用しているが、これは例であり、本発明は立法体以外の多面体にも適用可能である。

0012

システム構成
図1に本発明の実施の形態に係る形状検出システムの構成例を示す。図1に示す形状検出システムは、本発明の形状認識技術をプロジェクションマッピングに適用する場合の例である。

0013

図1に示すように、本実施の形態に係る形状検出システムは、実空間ユニット10、位置検出部20、仮想ユニット形状構築部30、形状判定部40、実空間状況の仮想再現部50、仮想空間像描画部60、仮想空間視点構築部70、投影部80(プロジェクター)を有する。また、図1には、実空間ユニット10の操作を行う操作者1と、実空間ユニット10に投影された画像を閲覧する閲覧者2が示されている。

0014

実空間ユニット10は、画像(動画あるいは静止画)の投影を行う対象となる物である。本実施の形態では、当該物は立方体の組み合わせからなり、各立法体は動的に移動可能である。以下、当該物(立方体の組み合わせ)を「オブジェクト」と呼び、オブジェクトを構成する各立方体を「ユニット」と呼ぶ。

0015

位置検出部20は、後述するように各ユニットに張り付けられたマーカの位置を検出する。仮想ユニット形状構築部30は、オブジェクトを構成する各ユニットの既知形状情報を保持する機能部である。当該形状情報は、各ユニットの位置姿勢に依存しない各頂点の3次元座標である。図2(a)に示すユニットを例にとると、例えば、「頂点1:(100,100,100)、...、頂点7:(0,0,0)、...」のような頂点1〜頂点8の位置データが保持される。なお、各ユニットの形状は、メジャー等を用いて人が計測してもよいし、既存の3Dスキャナ装置等を用いて自動的に計測してもよい。

0016

形状判定部40は、仮想ユニット形状構築部30から取得した各ユニットの既知の形状情報と、位置検出部20により得られた現実世界のマーカの位置情報に基づいて、各ユニットの各頂点の現実世界の位置を算出し、当該各ユニットの各頂点の位置情報から、オブジェクトの形状を検出する。形状判定部40の処理内容の詳細については後述する。

0017

実空間状況の仮想再現部50は、形状判定部40により得られたオブジェクトの形状及び空間内での配置をコンピュータのデータとして仮想的に再現する。仮想空間視点構築部70は、仮想空間の視点を設定する。仮想空間像描画部60は、実空間状況の仮想再現部50により得られたデータ及び仮想空間視点構築部70により得られた視点の情報を用いて、オブジェクトに投影する仮想空間の画像を描画し、当該画像の情報を投影部80(プロジェクター)に渡す。そして、投影部80がオブジェクト上に画像の投影を行う。

0018

本実施の形態に係る形状検出システムにおける仮想ユニット形状構築部30、形状判定部40、実空間状況の仮想再現部50、仮想空間像描画部60、仮想空間視点構築部70は、例えば、1つ又は複数のコンピュータに、各機能部に対応するプログラムを実行させることで実現可能である。

0019

また、形状判定部40を単独の装置(形状判定装置)として構成することも可能である。当該形状判定装置は、仮想ユニット形状構築部30、実空間状況の仮想再現部50、仮想空間像描画部60、仮想空間視点構築部70等を含んでいてもよい。当該形状判定装置についても、コンピュータに、本実施の形態で説明する形状判定に係る処理に対応するプログラムを実行させることにより実現可能である。

0020

当該形状判定装置は、オブジェクトを構成する複数の多面体における各多面体の各頂点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段を含む。これらの手段は、コンピュータに内蔵されるCPU(Central Processing Unit)やメモリハードディスク等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネット電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。

0021

(頂点の位置検出について)
ユニットの各頂点の位置(現実世界の位置)の取得方法は特定の方法に限定されず、種々の方法を用いることができる。一例として、本実施の形態では、赤外線反射による3点測量機材(図1の位置検出部20に対応)を使用してマーカの位置を検出し、当該マーカの位置と各ユニットの既知の形状情報に基づきユニットの各頂点の位置を取得することとしている。具体的には以下のとおりである。

0022

例えば図2(a)に示すように、ユニット毎に3つの再帰性反射マーカ(位置検出素子)を張り付ける。マーカは、ユニットの個体毎に頂点を挟むユニークな位置に張り付ける。これにより、3つのマーカの位置関係から、どのユニットかを特定することができる。

0023

図2(a)の例では、ユニットの頂点1にマーカP2を配置し、マーカP2と同一平面上の頂点4の方向にマーカP1を配置し、頂点2の方向にマーカP3を配置している。

0024

形状判定部40は、位置検出部20により取得したマーカP1、P2、P3の位置情報から直交する3つの直交単位ベクトルv1、v2、v3を算出する(図2(b))。直交単位ベクトルv1はv1=P1−P2、直交単位ベクトルv2はv2=P3−P2、直交単位ベクトルv3はv1とv2の外積v1×v2で求めることができる。

0025

そして、形状判定部40は、一つの頂点に配置したマーカP2の座標値と直交単位ベクトルv1,v2,v3とから変換行列M(図2(c))を生成する。形状判定部40は、下記の式(1)に示すように、仮想ユニット形状構築部30から取得する頂点の位置ベクトル{X,Y,Z,1}に変換行列Mを掛けることにより、当該頂点の現実世界の位置(実空間座標系における位置)である{x′,y′,z′,1}を算出する。

0026

仮想ユニット形状構築部30から取得するユニットの各頂点の位置に対して上記演算を行うことで、ユニットの各頂点の現実世界の位置が算出される。つまり、変換行列Mはユニットの回転と移動の情報を有し、仮想ユニット形状構築部30から取得する各頂点の位置ベクトルと掛け合わせることで、移動・回転後の実際の各頂点位置を得ることができる。

0027

上記のような処理を行うことで、8頂点全てにマーカを付ける必要がなくなり、どのような形状のユニットであっても3点のマーカを取り付ければその位置姿勢を仮想空間上で再現できる。

0028

(形状判定処理の詳細)
図3は、特に形状判定部40による形状判定処理に着目した形状検出システムの処理フローである。また、図3は、上記の処理により、各ユニットの各頂点の位置の取得がなされた後の処理フローを示す。例えば、ユニットAとユニットBがある場合に、ユニットAの頂点1〜頂点8のそれぞれの位置、及びユニットBの頂点1〜頂点8のそれぞれの位置が取得されている。

0029

図3に示す処理フローの手順に沿って形状判定処理を詳細に説明する。形状判定処理は、立法体の接合判定、各ユニットの接面パターンの抽出、ユニット組み合わせによる形状パターンの認識の3つの処理に大きく分けることができる。以下、各処理について、図3に示す処理フローを参照しながら説明する。

0030

なお、図3に示す処理フローは、オブジェクトの形状判定・描画の1回の処理を示しており、実際には、各ユニットの各頂点の位置の取得、及び、図3に示す処理フローが所定時間間隔で繰り返し実行され、オブジェクトの動的な形状変更にリアルタイムに追随した画像投影が行われる。

0031

<1.立法体の接合判定>
ステップS1において、形状判定部40は、接合判定を行う2つのユニットを選択する。ここでは、図4に示すように、ユニットA(左)とユニットB(右)が選択されたものとする。

0032

次に、形状判定部40は、ユニットAの3次元的な立体内の対角に位置する2頂点(本実施の形態では、図4に示す頂点1と頂点7)を選び、いずれかの頂点がユニットBのいずれかの頂点と近いかどうかの判定を行う。すなわち、図3のステップS2において、形状判定部40は、まず、ユニットAの頂点1とユニットBのいずれかの頂点が近いかどうか判定する。ここでは、閾値を予め定めておき、頂点間の距離が閾値以下である場合に、「近い」と判定する。

0033

ステップS2の判定結果がNoの場合(閾値を超えて遠い場合)、ユニットAの頂点1を含む3面ではユニットBと接合していないと判定し、ステップS9に進む。ステップS9において、形状判定部40は、ユニットAの頂点7とユニットBのいずれかの頂点が近いかどうか判定する。

0034

ステップS9の判定結果がNoの場合、形状判定部40は、ユニットAの頂点7を含む3面でも、ユニットBと接合していないと判定する。図5は、ステップS9の判定結果がNoの場合に対応する状況を説明するための図であり、ユニットBに接していないとして棄却される3面(頂点7を含む3面)を網掛けで示している。

0035

上記のようにステップS9でNoの場合、ステップS5に進み、全てのユニットの組み合わせにおいて接合判定が完了していなければ、ステップS1に戻り、次の2ユニットの組み合わせに対して処理を継続する。

0036

ステップS2での判定結果がYesの場合、すなわち、ユニットAの頂点1とユニットBのいずれかの頂点との距離が閾値以下である場合、ステップS3に進み、形状判定部40は、頂点1を含む3面それぞれについて、平面内の対角の頂点についても距離判定を行う。すなわち、ステップS3では、ユニットAの頂点3、6、8のいずれかと、ユニットBのいずれかの頂点が近いかどうか判定を行う。

0037

ステップS9での判定結果がYesの場合も同様であり、ステップS10において、形状判定部40は、頂点7を含む3面それぞれについて、平面内の対角の頂点について距離判定を行う。すなわち、ステップS10では、ユニットAの頂点2、4、5のいずれかと、ユニットBのいずれかの頂点が近いかどうか判定を行う。

0038

ステップS3もしくはステップS10での判定結果がYes(「近い」と判定)の場合、「近い」との判定結果を得たユニットAの頂点と、選択した頂点(1もしくは7)を含む面でユニットBと接合していると判断し、当該面を接合面として記憶部(形状判定部40が備えるメモリ等)に記録する(ステップS4)。

0039

図6は、ステップS10における判定の例を示しており、頂点2、4、5のいずれかでユニットBの任意の頂点と近い場合、それぞれ、頂点7と2を含む面、頂点7と4を含む面、頂点7と5を含む面で、ユニット同士が接合していると判定される。

0040

ステップS4の記録が終わるとステップS5に進み、全てのユニットの組み合わせにおいて接合判定が完了していなければ、ステップS1に戻り、次の2ユニットの組み合わせに対して処理を継続する。

0041

すなわち、上述した判定処理をユニットの全組み合わせにおいて行い、各ユニットのどの面が他のユニットと接しているかという情報(接面情報)を記憶部に保存しておく。

0042

<2.各ユニットの接面パターンの抽出>
全てのユニットの組み合わせにおいて接合判定を行った後、図3のステップS6において、形状判定部40は、接合判定により得られた接合面の情報から各ユニットの接面パターンを判定し、記憶部に記録する。

0043

ステップS5までの処理で、記憶部には、各ユニットの各頂点の位置情報とともに、ユニット毎に、ユニットのどの面が他のユニットと接しているかの接面情報が格納されている。一例として、「ユニットA:頂点1と6を含む面が接面」、「ユニットB:頂点7と4を含む面が接面、頂点1と6を含む面が接面」、....といった情報が記憶部に格納されている。

0044

本実施の形態のように、オブジェクトを構成するユニットが立法体(正6面体)である場合、6面のうちの何面が接面であるかにより、図7に示すように接面パターンを分類できる。つまり、図7に示すように、「f1:接面なし」、「f2:1接面」、「f3:2接面、2接面が平行」、「f4:2接面、2接面が直角」、「f5:3接面、3接面のうち2面が平行」、「f6:3接面、3接面が互いに直角」に分類できる。

0045

本実施の形態では、このパターンの情報を記憶部に予め保持しており、形状判定部40は、各ユニットの接面情報に基づいて、各ユニットがどのパターンに該当するかを判定し、判定結果を記憶部に記録する。ステップS7においては、例えば、記憶部に、「ユニットA:f1」、「ユニットB:f3」、....といった情報が記録される。

0046

<3.ユニット組み合わせによる形状パターンの認識>
次に、図3のステップS7において、形状判定部40は、接合した各ユニットの接面パターンの構成によりオブジェクトの形状を判定する。

0047

本実施の形態では、例えば図8に示すように、接面パターンの構成とオブジェクトの形状パターンとの関係を示す情報が予め記憶部に格納されている。

0048

図8に示すように、本実施の形態では、ユニットの数毎に、接面パターンの構成に対応する形状パターンが定められている。形状判定部40は、当該形状パターンと、ステップS6で記録した各ユニットの接面パターンの情報とに基づいて、オブジェクトの形状判定を行う。

0049

図8に示すように、例えば、ユニット数が3である場合において、3ユニットのうちの2つのユニットの接面パターンがf2(1接面)であり、残り1ユニットの接面パターンがf3(2接面が平行)であるという構成の場合、当該オブジェクトはパターン3の形状であると判定される。また、例えば、ユニット数が4である場合において、4ユニットのうちの3つのユニットの接面パターンがf2(1接面)であり、残り1ユニットの接面パターンがf6(3接面が互いに直角)であるという構成の場合、パターン10の形状であると判定される。

0050

ここで、例えば、パターン3のオブジェクトを例にとると、3つのユニット全てが地面に接して横たえてある場合と、先端の1ユニットのみが地面に接して直立している場合で、画像投影パターンを変えることも可能である。この場合、、形状パターンを決定するとともに、当該オブジェクト全体としての向きを識別する必要がある。

0051

例えば、オブジェクトを構成する複数ユニットにおいて特定ユニットを予め定めておき、当該特定ユニットの接面方向等によりオブジェクトの方向を判定することができる。例えば、地面をx−z平面、パターン3の先端のユニットAの接面方向ベクトルとして(0,1,0)が得られた場合、このオブジェクトは明らかに地面に対してユニット3つが直立する向き(y軸方向)で接続されていると判定する。このように、同形状であってもその向きによって印象の異なるオブジェクトに関して、画像投影パターンを自動的に切り替えることが可能である。

0052

<描画>
図3のステップS8において、実空間状況の仮想再現部50は、形状判定部40からオブジェクト形状データ、各形状パターンに対応した表面画像データ受け取り、オブジェクトの配置、表面色仮想空間内に再現し、当該再現情報を仮想空間像描画部60に渡す。仮想空間像描画部60は、仮想空間視点構築部70から受け取られた視点情報をもとに、実空間上でオブジェクトへの投影を行うための画像を仮想空間像として描画することで、当該描画の情報が投影部80に送られ、投影部80から実空間ユニット10に対して重畳した画像投影がなされる。

0053

(実施の形態のまとめ)
以上、説明したように、本実施の形態によれば、複数の多面体を組み合わせて構成されたオブジェクトの形状を検出する形状検出装置であって、前記複数の多面体における各多面体の各頂点の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記複数の多面体における2つの多面体の組み合わせ毎に、頂点間の距離に基づいて2つの多面体がいずれかの面で接合しているか否かを判定する接合判定手段と、前記接合判定手段により得られた各多面体の接合面の情報に基づいて、各多面体の接面パターンを判定し、前記複数の多面体における接面パターンの構成に基づいて前記オブジェクトの形状を判定する形状判定手段とを備える形状検出装置が提供される。

0054

前記形状検出装置は、形状と接面パターンの構成とを対応付け対応情報を格納した記憶部を備え、前記形状判定手段は、前記対応情報に基づいて、前記複数の多面体における接面パターンの構成に対応する形状を前記オブジェクトの形状であると判定することができる。

0055

前記接合判定手段は、前記2つの多面体における第1の多面体のある面の2頂点の各々が、第2の多面体のいずれかの頂点と閾値以下の距離にあることを検出した場合に、第1の多面体は当該面を接合面として第2の多面体と接合していると判定することとしてもよい。

0056

前記位置情報取得手段は、例えば、各多面体の3点に付与された位置検出素子の位置情報に基づいて、各多面体の各頂点の位置情報を取得する。

0057

すなわち、本実施の形態では、実空間の各ユニットに付与した3点の位置検出素子の位置情報から各ユニットの頂点座標を計算し、任意の2つのユニットについて頂点間の距離を判定し、接合判定を行い、接合面の情報から各ユニットの接面パターンを判定して記録し、接合した各ユニットの接面パターン構成により形状を判定することとしているため、少ない計算量とすることができ、各ユニットに対する準備労力の少なさ、計算量の少なさにより、効率的にオブジェクトの形状をトラッキングし続けることが可能となる。

0058

これにより、可動する複数の投影面に対し定められた動画あるいは静止画を、リアルタイムに、投影面に対する幾何学的補正を施した上で投影できるとともに、これらの空間的な位置情報及び投影情報を3次元空間内のデータとして収蔵し、再現できる。

0059

また、プロジェクションマッピングをオブジェクトに施してテクスチャ感を出すシステムで、組み立てられたり崩れたりするような演出をする際に、効率的にオブジェクトの全体構造を認識することができる。

0060

また、例えば、室内の模様替え災害時において家具が崩れた状態のシミュレーションを行うこともできる。この場合、各面が真っ白のユニット家具へ映像をプロジェクタで投影して家具全体のイメージを再現する。

0061

このように、本実施の形態によれば、ユニットの組み合わせや位置をCADソフトの中で変更するのではなく、実空間でユニットを手作業で変更する際に映像を追従させることで、全体のスケール感を維持しながら容易にシミュレーションを行うことができる。

0062

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

0063

1操作者
2閲覧者
10 実空間ユニット
20位置検出部
30仮想ユニット形状構築部
40形状判定部
50 実空間状況の仮想再現部
60仮想空間像描画部
70 仮想空間視点構築部
80投影部

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