(57)【要約】【課題】屋内において床面近傍位置で取得されたデータに基づき構築された３次元地図を人の視点高度で表示する。【解決手段】無人装置２０から３次元地図を取得する地図受信手段１１と、３次元地図を蓄積するデータベース１２と、３次元地図の視点高度を変換する視点高度変換手段１３と、データベース１２から読み出した３次元地図を視点高度変換手段１３により変換された視点高度で表示する表示制御手段１４とを備えた。【選択図】図１
2010128792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の映像取得装置から３次元地図を取得する地図受信手段と、
前記３次元地図を蓄積する記憶手段と、
前記３次元地図の視点高度を変換する視点高度変換手段と、
前記記憶手段から読み出した３次元地図を、前記視点高度変換手段により変換された視点高度で表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
外部の映像取得装置から３次元地図を取得する地図受信手段と、
前記３次元地図を蓄積する記憶手段と、
前記３次元地図の視点位置および視点方向を変換する視点位置変換手段と、
前記３次元地図のうち表示すべき表示範囲を決定する表示範囲決定手段と、
前記記憶手段から読み出した３次元地図を、前記視点位置変換手段により変換された視点位置および視点方向で表示すると共に、前記表示範囲決定手段により決定された表示範囲で表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
複数の３次元地図を合成する地図合成手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
視点高度変換手段は、視点高度を人の歩行時の高度に変換することを特徴とする請求項１または請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
周囲の形状データを取得する測定手段と、周囲の映像を取得する撮像手段と、前記測定手段が取得した形状データと前記撮像手段が取得した映像に基づき３次元地図を生成する地図構築手段と、前記３次元地図を出力する通信手段とを有する映像取得装置と、
前記通信手段を介して前記映像取得装置から３次元地図を取得する地図受信手段と、前記３次元地図を蓄積する記憶手段と、前記３次元地図の視点高度を変換する視点高度変換手段と、前記記憶手段から読み出した３次元地図を、前記視点高度変換手段により変換された視点高度で表示する表示制御手段とを有する表示装置とを備えたことを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無人装置などの移動体に搭載されたカメラの画像を取得し、３次元地図として表示する表示装置および表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の３次元データを表示する表示装置として、ナビゲーション装置やウォークスルーシステムを目的としたものがある。例えば特許文献１のナビゲーション装置では、あらかじめ３次元の都市形状を記憶し、ＧＰＳにより車両の自位置を取得した位置に対応した３次元視点位置から都市形状データを表示する構成が開示されている。
また、特許文献２のウォークスルーシステムでは、あらかじめ３次元の都市形状を記録しておき、何らかの手法を用いて自位置を取得し、道路ネットワークデータから次に通過すると予測される交差点を取得し、この交差点がよく見える視点における３次元地図を表示する構成が開示されている。
【０００３】
さらに、非特許文献１に開示されている遠隔ロボットが取得したカメラ映像を表示する表示装置では、遠隔ロボットが取得した全周囲映像から周辺の３次元形状を取得し、遠隔ロボット前方部分の映像はディスプレイ中央・下方部分に提示し、後方・側方部分の映像はディスプレイの上方部分にバックミラーのように提示している。さらに、広範囲の地図を縮小地図としてディスプレイ下部に合成表示している。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０５／０３８４０２号
【特許文献２】特開２００３−２０８６３４号公報
【非特許文献１】信学技報ＭＶＥ２００６−５１「遠隔ロボット操縦のための映像・形状情報の複合提示手法の提案と評価」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の表示装置は以上のように構成されているので、特許文献１および特許文献２の構成では、あらかじめ３次元都市モデルを構築して車両が取得する位置情報と関連付けて蓄積すると共に、何らかの方法を用いて車両の自己位置を把握する必要があり、屋内撮影映像における表示への適用が困難であるという課題があった。また、交差点を視認し易く提示する手法が提案されているが、交差点以外のさまざまな形状の表示については考慮されておらず、屋内の３次元地図の表示や撮影媒体の位置表示への適用が困難であるという課題があった。
【０００６】
また、非特許文献１の構成では、センサが低い位置に設置された遠隔ロボットにより取得された撮影映像に基づき３次元データが作成されているため、この３次元データの視点が床面付近となり、実際に人の視点から見た印象とは異なる表示となるという課題があった。さらに、縮小地図を表示するためにはあらかじめ地図全体を構築する必要があり、さらにその地図中におけるロボット位置を取得する必要があるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、屋内において床面近傍位置で取得されたデータに基づき構築された３次元地図を、人の視点高度で表示する表示装置および表示システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る表示装置は、外部の映像取得装置から３次元地図を取得する地図受信手段と、前記３次元地図を蓄積する記憶手段と、前記３次元地図の視点高度を変換する視点高度変換手段と、前記記憶手段から読み出した３次元地図を、前記視点高度変換手段により変換された視点高度で表示する表示制御手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、外部の映像取得装置から取得する３次元地図の視点高度を変換する高度変換手段を備えるように構成したので、屋内において床面近傍の視点位置で取得されたデータに基づき構築された３次元地図を、人が歩いている視点の高度で表示することができ、当該３次元地図の視認性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る表示システムの構成を示すブロック図である。
表示システムは、表示装置１０および無人装置（映像取得装置）２０で構成されている。さらに表示装置１０は、地図受信手段１１、データベース（記憶手段）１２、視点高度変換手段１３、表示制御手段１４、表示操作入力手段１５、移動操作入力手段１６およびディスプレイ１７で構成されている。
【００１１】
地図受信手段１１は、後述する無人装置２０の通信装置２１を介して３次元地図を取得し、この３次元地図をデータベース１２および視点高度変換手段１３に出力する。データベース１２は、３次元地図を蓄積する。視点高度変換手段１３は、入力される３次元地図の視点位置を、人が歩く視点の高さに変換する。表示制御手段１４は、データベース１２に蓄積されている３次元地図を読み出し、この３次元地図を視点高度変換手段１３で変換された視点位置で表示するように表示制御を行う。さらに、この表示制御手段１４は、ユーザが表示操作入力手段１５を用いて指示する視点位置や視点方向の３次元地図を表示するように表示制御を行う。
【００１２】
表示操作入力手段１５は、ユーザが入力する視点位置や視点方向の変更を指示する視点制御指示を受け付け、表示制御手段１４に通知する。移動操作入力手段１６は、ユーザが入力する無人装置２０に対する移動制御指示を受け付け、通信装置２１を介して無人装置２０に通知する。ディスプレイ１７は、表示制御手段１４の表示制御に基づいた３次元地図を表示する。
【００１３】
次に、無人装置２０について図１および図２を参照しながら説明する。図２は、実施の形態１に係る無人装置の構成を示す図である。図１に示すように、無人装置２０は、通信装置（通信手段）２１、計算機２２、移動台２７、可動台２８、レーザスキャナ（測定手段）２９、全方位カメラ（撮像手段）３０などで構成されている。通信装置２１は、表示装置１０との通信を行い、例えば無線ＬＡＮ装置などで構成される。計算機２２は、操作受信手段２３、移動制御手段２４、周辺地図構築手段（地図構築手段）２５および地図送信手段２６で構成されている。操作受信手段２３は、表示装置１０の移動操作入力手段１６から入力される移動制御指示を受信する。
【００１４】
移動制御手段２４は、操作受信手段２３が受信した移動制御指示に基づいて移動台２７の動作制御を行う。周辺地図構築手段２５は、可動台２８の動作制御を行う。さらにレーザスキャナ２９が取得した無人装置２０周辺の形状に基づき３次元地図データを作成し、全方位カメラ３０が取得した画像のテクスチャを３次元地図データに貼り付け、３次元地図を構築する。地図送信手段２６は、構築された３次元地図および映像を通信装置２１を介して表示装置１０に出力する。
【００１５】
さらに図２に示すように、無人装置２０は移動台２７の前方に２つの前方車輪２７ａ，２７ｂ、後方の中心に１つの後方車輪２７ｃを備えている。前方車輪２７ａ，２７ｂにはステッピングモータ（図示せず）が実装され、移動制御手段２４から入力される動作制御指示に従って、指定の角変位量だけ任意方向に回転する。さらに前方車輪２７ａ，２７ｂには回転計（図示せず）が取り付けられており、この回転計により検知された回転角度は計算機２２に出力される。後方車輪２７ｃは、左右に曲がることが可能な車輪である。また移動台２７には、移動台２７の傾きを検知する傾斜計２７ｄが取り付けられている。
【００１６】
移動台２７の上面部には、例えば自動精密ステージや電動雲台などの機器を用いて構成される可動台２８が固定されている。可動台２８は、図２に示すピッチ回転軸Ａを中心としてピッチ回転方向Ｂに回転可能であり、周辺地図構築手段２５から入力される制御指示により指定された角度に回転する。
【００１７】
可動台２８の上面部にはレーザスキャナ２９が配置され、可動台２８のピッチ回転方向Ｂへの回転に追従して向きを変える。レーザスキャナ２９は、レーザ光を照射する光源２９ａを中心として、左右水平方向に回転することによりレーザ光を測定方向Ｃの走査角度範囲Ｄ（レーザスキャナ２９がレーザ光を向ける方向を変えられる面）で振り、物体に反射された反射レーザ光が戻ってくるまでの時間から反射物までの距離を測定するレーザ測距装置である。このレーザスキャナ２９の一例として、進行方向左右１２０度の範囲を約０．３６度または１度の分解能で、壁やドアといった構造物までの距離をスキャンデータとして取得する。この例における測定可能距離は４０９５ミリメートルとなる。
【００１８】
全方位カメラ３０は、可動台２８の上部、レーザスキャナ２９の上面部に配置され、可動台２８のピッチ、ロー、およびアジマス回転に追従して向きを変える。全方位カメラ３０は、角度１８０度以上の魚眼レンズで構成され、この魚眼レンズを真上に向けて配置している。
【００１９】
次に、表示装置１０および無人装置２０の動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る表示システムの動作を示すフローチャートである。以下では、無人装置２０は探索対象の建物内部や施設敷地内に配置され、この無人装置２０に対して遠隔地に配置された表示装置１０に表示される情報をユーザが確認しながら、表示装置１０を用いて無人装置２０を操作するものとして説明を行う。
【００２０】
ユーザが表示装置１０の移動操作入力手段１６を用いて、前進、後退、左旋回または右旋回という移動指示を入力し、この移動制御指示が通信装置２１を介して無人装置２０に出力される（ステップＳＴ１）。無人装置２０に入力された移動制御指示は、操作受信手段２３を介して移動制御手段２４に通知され、移動制御手段２４がこの移動制御指示に基づき移動台２７を移動させる（ステップＳＴ２）。
【００２１】
ステップＳＴ３の移動台２７の移動は、例えば前進であれば前方車輪２７ａ，２７ｂを前進方向へ回転させる。回転させる角変位量は左右とも同じとする。後退であれば前方車輪２７ａ，２７ｂを共に後退方向へ回転させる。また、左旋回であれば、進行方向右側の前方車輪２７ｂの角変位を前進方向へ変化させ、左側の前方車輪２７ａを後退方向へ同じ角変位だけ回転させる。右旋回はこの逆である。前進、後退、左旋回、右旋回のどの移動であっても、移動制御手段２４が前方車輪２７ａ，２７ｂに設けられた回転計により計測された角変位量を取得する（ステップＳＴ３）。
【００２２】
移動制御手段２４は、ステップＳＴ３において取得した角変位量と前方車輪２７ａ，２７ｂの直径から前方車輪２７ａ，２７ｂの移動量を算出する（ステップＳＴ４）。さらに、前進および後退は直線移動であるが左右旋回は移動量０の移動となるため、移動制御手段２４は前方車輪２７ａ，２７ｂの旋回角度を算出する（ステップＳＴ５）。なお、移動台２７が傾斜しながら移動した場合には、移動制御手段２４が移動中の移動台２７の傾斜を傾斜計２７ｄから取得し、上下方向を含む３次元的な移動量を算出する。移動制御手段２４は、ステップＳＴ４およびＳＴ５において算出した前方車輪２７ａ，２７ｂの移動量および旋回角度（方位）を周辺地図構築手段２５に出力する。
【００２３】
周辺地図構築手段２５は、移動台２７による無人装置２０の移動が停止すると周辺の地図を３次元データとして取得して３次元地図を構築する。その３次元地図の構築のために、まず初めに無人装置２０の自位置および方向を決定する（ステップＳＴ６）。具体的には、無人装置２０の初期位置を原点とし、初期位置の進行方向をＹ軸、進行方向と直交する右手側をＸ軸とした座標とし、１メートルを１．００とする。前回３次元地図を構築した位置を記録しておき、ステップＳＴ４および５において入力された前方車輪２７ａ，２７ｂの移動量および旋回角度とを合わせることにより、自位置および方向を決定する。なお、このとき無人装置２０の自位置のＺ座標を高さとし、事前に計測済みである床からレーザスキャナ２９の光源２９ａまでの高さをＺ座標値とする。
【００２４】
さらに周辺地図構築手段２５は、可動台２８のピッチを変化させて複数のピッチ角においてレーザスキャナ２９のデータを取得し、周辺の形状を取得する（ステップＳＴ７）。図４は、実施の形態１のレーザスキャナのデータ取得例を示す一例である。図４（ａ）は、データ取得対象場所の壁を示す図であり、図４（ｂ）は５種類のピッチ角において当該壁のレーザスキャナのデータを取得する構成を示している。図４（ａ）および（ｂ）の視点位置Ｅは、無人装置２０の視点位置を示している。また、ピッチ角にマイナス角度を与えれば、床面の形状も計測することができる。
【００２５】
周辺地図構築手段２５は、ステップＳＴ７において取得したレーザスキャナ２９のデータ間を繋ぐベクトルからなる面をＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式データで生成し、これを３次元地図データとする（ステップＳＴ８）。周辺地図構築手段２５は、可動台２８の角度およびステップＳＴ６において決定した無人装置２０の自位置および方向情報に基づき、全方位カメラ３０の入力映像から３次元地図の各面に該当する部分の画像を切り出して３次元地図データに貼り付け、３次元地図を作成する（ステップＳＴ９）。なお、全方位カメラ３０の入力映像からの画像切り出し方法は、例えば特許第４００８６８６号「テクスチャ編集装置、テクスチャ編集システムおよび方法」を適用することができる。
【００２６】
周辺地図構築手段２５は、ステップＳＴ９において作成した３次元地図、ステップＳＴ６において決定した無人装置２０の自位置および方向情報を地図送信手段２６に出力し、地図送信手段２６は、これらを通信装置２１を介して表示装置１０へ出力する（ステップＳＴ１０）。表示装置１０の地図受信手段１１は、ステップＳＴ１０において入力された３次元地図、自位置および方向情報を互いに関連付けてデータベース１２に蓄積すると共に、視点高度変換手段１３に出力する（ステップＳＴ１１）。蓄積時における関連付けとは、例えば、３次元地図、自位置および方向情報を電子データとして記録するときに、ファイル名に取得時刻を入れるなどして関係を保持する処理などが挙げられる。
【００２７】
視点高度変換手段１３は、ステップＳＴ１１において入力された自位置情報のうち視点の高さを所定値に変換し、これを視点制御指示として表示制御手段１４に出力する（ステップＳＴ１２）。例えば、背の高い人の目の高さである床から１．８メートルの位置に視点を変換する。座標で示す場合、床の高さが０であれば、Ｚ座標が１．８となるように変換する。また、無人装置２０が床の傾斜を上り再び平らな地点に静止している場合には、床の高さも高くなっており、床の高さが例えば１メートル（Ｚ座標：１．０）である場合には、視点の高さを２．８メートル（Ｚ座標２．８）に変換する。
【００２８】
表示制御手段１４は、データベース１２から読み出した３次元地図をステップＳＴ１２において入力された視点制御指示に基づいた視点で表示するように表示制御を行い、ディスプレイ１７上に３次元地図を表示する（ステップＳＴ１３）。表示制御手段１４は、例えばＯｐｅｎＧＬなどの関数を用いて３次元地図の壁の形状を表示し、この壁の表面テクスチャを貼り付けて表示する。また、表示制御手段１４は、無人装置２０の位置や向いている方向を示す矢印形状や三角錐形状を配置するように表示制御してもよい。
【００２９】
図５は、上述の処理動作により得られる表示結果を示す図である。図５（ａ）は、視点高度変換手段１３により視点位置が変換される前の表示画像であり、レーザスキャナ２９や全方位カメラ３０の視点位置での表示例を示している。一方、図５（ｂ）は、視点高度変換手段１３により視点位置が変換され、人の歩く高さの視点位置での表示例を示している。このように、視点位置を変換することにより、人の目の高さから見た景色を再現することができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、３次元地図の視点位置を変換する視点高度変換手段１３を設けるように構成したので、撮影場所の床に立つ人の目の高さの視点から見た風景を再現した３次元地図を表示することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、図１に示した実施の形態１に係る表示装置の視点高度変換手段に変えて視点位置変換手段および表示範囲決定手段を設けている。以下では、実施の形態１に係る表示装置１０の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。なお、無人装置は実施の形態１の構成と同一である。
【００３２】
視点位置変換手段３１は、地図受信手段１１から入力される３次元地図の視点位置および視点方向をユーザが操作し易い位置および方向に変換する。表示範囲決定手段３２は、データベース１２から３次元地図を読み出し、読み出した３次元地図の中で表示する部分と表示しない部分を決定し、決定した表示範囲を表示制御手段１４に出力する。表示制御手段１４は、データベース１２から３次元地図を読み出し、この３次元地図を視点位置変換手段３１により指示される視点位置で表示するように表示制御を行う。さらに、表示制御手段１４は、表示範囲決定手段３２から入力される表示範囲のみを表示するように表示制御を行う。さらに、この表示制御手段１４は、ユーザが表示操作入力手段１５を用いて指示する視点位置や視点方向の３次元地図を表示するように表示制御を行う。
【００３３】
次に、視点位置変換手段３１の具体的な動作について図７を参照しながら説明を行う。図７は、実施の形態２に係る視点位置変換手段の視点位置変換処理を示す説明図である。
図７では、無人装置２０の位置を原点Ｏ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）で示し、無人装置２０の撮影方向を矢印Ｃで示している。また、無人装置２０の進行方向をα軸、進行方向を向いてＸＹ平面に水平に、α軸と直交する方向をβ軸、Ｚ方向をγ軸としている。ここで、α、β、γの各軸は１ｍを１．０と表現するものとする。
【００３４】
地図受信手段１１を介して視点位置変換手段３１が取得した３次元地図が有する座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をα−β−γ座標上で表現する。ここで、β軸方向の撮影範囲を示す、βの最小値および最大値をそれぞれβｍｉｎおよびβＭＡＸとする。次に、α−β−γ平面上で、原点Ｏ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）からα軸をマイナス方向に点Ｐ´（図示せず）を置き、βｍｉｎ−点Ｐ´−原点Ｏのなす角度をτ、βＭＡＸ−点Ｐ´−原点Ｏのなす角度をθとする。点Ｐ´を、τおよびθの値が予め定めた値より大きくなるα−β−γ平面上の点に移動させ、移動後の点Ｐ´を点Ｐとする。点Ｐのγ座標を予め設定した値（例えば、３．０）に変更し、この点Ｐからα−β−γ平面上の原点Ｏへ向かうベクトルをベクトルＱ（図示せず）とする。
【００３５】
このようにして決定した点ＰをＸ−Ｙ−Ｚ平面上で表現した無人装置２０の視点位置とし、ベクトルＱをＸ−Ｙ−Ｚ平面上で表現した無人装置２０の視点方向とする。この視点位置および視点方向で３次元地図を表示すると、右端または左端に、３次元地図の端がくるように３次元地図を最大の大きさで表示することができる。図８に、上述したβ方向の画角範囲を最大に設定した場合の表示例を示す。
なお上記では、βの最小値および最大値を用いてα−β−γ平面上の点Ｐの決定を行う処理を示したが、αについて同様の処理を施すと、上端または下端に３次元地図の端がくるように３次元地図を最大の大きさで表示することができる。
【００３６】
次に、表示する３次元地図の部分を取捨選択する表示範囲決定手段３２の具体的な動作について説明する。表示範囲決定手段３２は、Ｘ−Ｙ−Ｚ平面上において、視点位置変換手段３１により決定された視点位置を点Ｐ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とし、無人装置２０の位置を点Ｏ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする。点Ｐと点Ｏを結ぶ直線Ｐ−Ｏと３次元地図モデルに含まれる面Ｒが交わるとする。直線Ｐ−Ｏを中心として予め定めた幅および高さの直方体Ｌを作成し、この直方体Ｌと面Ｒが交わる面の面データを３次元地図から削除する。これを表示範囲として表示制御手段１４に出力する。
【００３７】
ユーザは、表示操作入力手段１５を介して、３次元地図の視点位置や視点方向を任意の位置および方向に変更可能である。その場合、視点位置および視点方向が更新されると、更新された旨が表示範囲決定手段３２に通知される。表示範囲決定手段３２は、更新後の視点位置から無人装置２０を見た方向に存在する遮蔽物（例えば、壁など）を削除部分に設定し、再度表示範囲として表示制御手段１４に出力する。表示制御手段１４は、新たに設定された表示範囲に基づいた３次元地図をディスプレイ１７上に再表示させる。
【００３８】
図９は、実施の形態２に係る表示装置の表示例を示す図である。図９（ａ）は視点位置変換手段が設定した視点位置から無人装置の位置を見た３次元地図を示しており、無人装置の前方に壁が存在している。図９（ｂ）は図９（ａ）の３次元地図に対して表示範囲決定手段が一部データを削除して表示した３次元地図を示しており、無人装置前方の壁の一部が取り除かれて表示されている。
【００３９】
以上のように、この実施の形態２によれば、取得した３次元地図全体を画面いっぱいに表示可能となる視点位置および視点方向を算出する視点位置変換手段３１を設けるように構成したので、視認しやすい３次元地図を表示することができる。
【００４０】
また、この実施の形態２によれば、視点位置変換手段３１により決定された視点位置と無人装置２０間に存在する遮蔽物を削除した表示範囲を算出する表示範囲決定手段３２を設けるように構成したので、例えば壁などに遮蔽されることなく無人装置の位置を表示することができ、周囲の３次元地図との位置関係を正確に把握することができる。
【００４１】
実施の形態３．
図１０は、実施の形態３に係る表示装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、図１に示した実施の形態１に係る表示装置に地図合成手段を追加して設けている。以下では、実施の形態１に係る表示装置の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。なお、無人装置は実施の形態１の構成と同一である。
【００４２】
地図合成手段３３は、無人装置２０が取得した３次元地図をデータベース１２から読み出し、この３次元地図の３次元地図データに、無人装置２０が過去に取得しデータベース１２に記録されている３次元地図データや他の無人装置が取得した３次元地図データを合成する。表示制御手段１４は、地図合成手段３３が合成した３次元地図を視点高度変換手段１３が出力する視点位置でディスプレイ１７上に表示する。
【００４３】
次に、地図合成手段３３の動作について説明する。まず、同一の無人装置２０が過去に取得した３次元地図データを合成する場合について説明する。図１１は、同一の無人装置２０が過去に取得した３次元地図データの合成を説明する図である。図１１（ａ）は現在取得した３次元地図、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は過去に取得した３次元地図を示す図である。また図１１（ｄ）は、図１１（ａ）から図１１（ｃ）の３次元地図を合成した結果を示す図である。
【００４４】
同一の無人装置２０により取得された３次元地図データは、３次元地図データ取得時の無人装置２０の位置座標で構築されているため、図１１（ａ）から図１１（ｃ）に示すようにそれぞれの３次元地図にずれが生じている。そのため、地図合成手段３３は、現在取得した３次元地図に対して過去に取得した３次元地図を座標値に従ってレイアウトすることにより、図１１（ｄ）に示す連続した大きな３次元地図を生成する。地図合成手段３３が合成する３次元地図の範囲は、合成する３次元地図に含まれる座標値を元に、現在の無人装置２０の位置から予め定めた距離以内とする。
【００４５】
次に、異なる無人装置が取得した３次元地図データを合成する場合について説明する。図１２は、異なる無人装置が取得した３次元地図データの合成を説明する図である。図１２（ａ）は無人装置２０Ａが取得した３次元地図データ、図１２（ｂ）は無人装置２０Ｂが取得した３次元地図データ、図１２（ｃ）は図１２（ａ）および図１２（ｂ）を合成した結果を示す図である。なお、ここでは、複数の無人装置２０Ａ，２０Ｂが走行しており、これらの無人装置２０Ａ，２０Ｂが取得した３次元地図は、それぞれの無人装置２０Ａ，２０Ｂを操縦している表示装置１０が受信し、予め各無人装置２０Ａ，２０Ｂに与えたユニークな記号と合わせてデータベース１２に記憶しているもとのとする。
【００４６】
地図合成手段３３は、各３次元地図のテクスチャ面の画像を照合し、一致するテクスチャを持つ３次元地図を合成する。無人装置２０Ａが取得した３次元地図データのテクスチャに例えば「Ａ会議室」という文字列が写っていた場合に、このテクスチャデータを画像とみなして一般的なＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅａｄｅｒ）手法を用いて文字列「Ａ会議室」を認識する。次に、無人装置２０Ｂが取得した３次元地図データのテクスチャデータから「Ａ会議室」という文字を同様にＯＣＲとして認識する。同一文字である「Ａ会議室」が存在するテクスチャの壁面中心を中心点として、位置が一致する方向に無人装置２０Ａあるいは無人装置２０Ｂの一方を回転させて向きを合わせて合成する。地図合成手段３３が合成する３次元地図の範囲は、合成する３次元地図に含まれる座標値を元に、現在の無人装置２０の位置から予め定めた距離以内とする。
【００４７】
なお、テクスチャの照合は、上述した文字列だけではなく、色のパターンマッチングなどを適用してもよい。また、壁面に予め決められた２次元バーコードが描画されている場合には、このバーコードを認識してその位置を一致させてもよい。さらに、無人装置２０に赤外線の受信素子を搭載すると共に天井に赤外線の発光素子を配置し、無人装置２０がこの天井からの赤外線を感知した場所を記憶しておき、これを３次元地図データと共に記録する。そして赤外線によりマークされた位置を一致させることにより３次元地図を合成してもよい。この赤外線に変えて超音波の素子を用いるように構成してもよい。
【００４８】
さらに、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の受信機を無人装置２０に搭載させ、ＲＦＩＤの発信装置を壁に配置するように構成してもよい。また、このＲＦＩＤ発信装置は、走行する無人装置２０から落下させて、その落下点をその場所のマークとして使用してもよい。
【００４９】
以上のように、この実施の形態３によれば、同一の無人装置が現在および過去に取得した３次元地図を合成する、あるいは異なる無人装置が取得した３次元地図を合成する地図合成手段３３を設けるように構成したので、広範囲の３次元地図を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無人装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る表示システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーザスキャナのデータ取得例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る視点位置変換手段の視点位置変換処理を説明する図である。
【図８】図７におけるβ方向の画角範囲を最大にした場合の表示例を示す。
【図９】この発明の実施の形態２に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る表示装置の３次元地図合成例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る表示装置の３次元地図合成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  表示装置、１１  地図受信手段、１２  データベース、１３  視点高度変換手段、１４  表示制御手段、１５  表示操作入力手段、１６  移動操作入力手段、１７  ディスプレイ、２０，２０Ａ，２０Ｂ  無人装置、２１  通信装置、２２  計算機、２３  操作受信手段、２４  移動制御手段、２５  周辺地図構築手段、２６  地図送信手段、２７  移動台、２７ａ，２７ｂ  前方車輪、２７ｃ  後方車輪、２７ｄ  傾斜計、２８  可動台、２９  レーザスキャナ、２９ａ  光源、３０  全方位カメラ、３１  視点位置変換手段、３２  表示範囲決定手段、３３  地図合成手段、Ａ  ピッチ回転軸、Ｂ  回転方向、Ｃ  測定方向、Ｄ  走査角度範囲、Ｅ  視点位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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