(57)【要約】【課題】操作者の違和感を低減しつつ、操作者の眼球位置の変化に対応して、表示画像を補正することが可能な画像処理装置を提供すること。【解決手段】操作者Ｄの眼球位置変化データの高周波成分に応じて画像補正されない補正手段３を備える構成とする。これにより、不要な画像補正を抑制することができる。このように、高周波成分に応じた画像補正を実行しないことにより、操作者Ｄの首振り動作を伴う安全確認行動や、移動体（例えば、車両、飛行機、船舶）の動きに対応して、画像の補正が実行されなくなり、不要な画像補正を防止して、操作者の違和感を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者に視認される模擬映像を表示する表示手段、及び前記表示手段による表示画像を操作者の眼球位置に応じて補正する補正手段を備えた画像表示装置において、
操作者の眼球位置変化データを計測する眼球位置計測手段を有し、
前記補正手段は、眼球位置変化データの高周波成分に応じて前記表示画像を補正しないことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記高周波成分が除去された眼球位置変化データの低周波成分のみに基づいて、前記表示画像における視点位置を補正する請求項１記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレータの表示画像を補正する補正手段を備えた画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば運転者の訓練や自動車の研究開発などに利用されるドライビングシミュレータにおいて、予め設定された模擬走行路を走行しているものとして、模擬視界映像を表示するものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２４８８７２号公報
【特許文献２】特開２００２−５２９５３号公報
【特許文献３】特開平８−２９２３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、ドライバの眼球位置（ｅｙｅｐｏｉｎｔ）変化に対応して、表示画像の視点位置（ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ）を補正しているため、ドライバが安全確認行動として頭を動かした場合や、車両の動きに応じて運転者の頭が動いた場合などにあっても、表示画像の視点位置が補正されるため、ドライバに違和感を生じさせていた。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、操作者の違和感を低減しつつ、操作者の眼球位置の変化に対応して、表示画像を補正することが可能な画像処理装置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】
【０００５】
本発明による画像処理装置は、操作者に視認される模擬映像を表示する表示手段、及び表示手段による表示画像を操作者の眼球位置に応じて補正する補正手段を備えた画像表示装置において、操作者の眼球位置変化データを計測する眼球位置計測手段を有し、補正手段は、眼球位置変化データの高周波成分に応じて表示画像を補正しないことを特徴としている。
【０００６】
このような画像表示装置によれば、模擬映像を表示するシミュレータの表示画像が、操作者の眼球位置変化データの高周波成分に応じて補正されないため、不要な画像補正を抑制することができる。高周波成分に応じた補正を実行しないことにより、操作者の首振り動作を伴う安全確認行動や、移動体（例えば、車両、飛行機、船舶）の動きに対応して、画像の補正が実行されなくなり、不要な画像補正を抑制し、操作者の違和感を低減することができる。
【０００７】
ここで、補正手段は、高周波成分が除去された眼球位置変化データの低周波成分のみに基づいて、表示画像における視点位置を補正することが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作者の違和感を低減しつつ、操作者の眼球位置の変化に対応して、表示画像を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、本発明の画像処理装置を備えたドライビングシミュレータについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置を備えたドライビングシミュレータの概略構成図である。
【００１０】
図１に示すドライビングシミュレータ１は、操作者Ｄ（ドライバ）に車両の運転を模擬体験させるものであり、操作者Ｄに視認される模擬映像を表示するスクリーン２、このスクリーン２に表示される表示画像を制御する画像処理装置３、この画像処理装置３から出力された画像信号をスクリーン２に映写するプロジェクタ４を備えている。そして、これらのプロジェクタ４及びスクリーン２が本発明の表示手段を構成している。なお、表示手段として、液晶表示装置など、その他の表示手段を用いてもよい。
【００１１】
画像処理装置３は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部５となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。画像処理装置３は、画像処理を行い、スクリーン２に表示される表示画像を生成するものであり、操作者Ｄの眼球位置に応じて、表示画像を補正する機能を有している。
【００１２】
画像表示装置３では、記憶部５に記憶されたプログラムを実行することで、眼球位置計測部６、視点処理部（補正手段）７が構築される。記憶部５には、模擬映像に関するデータが記憶されている。そして、画像表示装置３は、操作者Ｄの眼球位置を検出するカメラ（眼球位置検出手段）８と電気的に接続されている。
【００１３】
眼球位置計測部６は、カメラ８から出力された検出信号に基づいて操作者Ｄの視線方向を認識し、眼球位置変化データを取得する。取得された眼球位置変化データは、視点処理部７に出力される。
【００１４】
視点処理部７は、記憶部５に記憶された模擬映像に関するデータについて、画像処理を行い、操作者Ｄに視認される模擬映像の画像データを生成する。また、視点処理部７は、操作者Ｄの視点位置に応じて、表示画像を補正する。例えば、表示画像における視点Ｐｖの位置（Ｈｖ）を変更する。
【００１５】
視点処理部７では、例えば１Ｈｚ以上の高周波成分を、眼球位置変化データから除去し、高周波成分が除去された眼球位置変化データに基づいて、表示画像の補正を行なう。
【００１６】
次に、ドライビングシミュレータ１による動作について説明する。図２は、ドライビングシミュレータによる動作手順を示すフローチャートである。なお、図２では、ステップをＳと略記している。まず、ステップ１では、操作者（被験者）Ｄがシートに着座しているか否かを判定する。続く、ステップ２では、操作者Ｄの着座を待ち、操作者Ｄの着座を確認した場合には、操作者Ｄの眼球位置を検出する。ここでは、カメラ８によって、操作者Ｄの顔画像を取得し、眼球位置計測部６によって、画像処理を行い、操作者の視線方向の変化を計測する。
【００１７】
図３は、操作者の顔画像の一例を示すものであり、操作者の視線位置の検出例を示す概略図である。眼球位置計測部６では、操作者Ｄの視線位置として、眼球位置（高さＸ、横位置Ｙ、奥行Ｚ）を検出する。高さＸは、例えば、顔画像のフレームの下端から眼球までの上下方向の距離であり、横位置Ｙは、例えば、顔画像のフレームの側端から、左の眼球までの左右方向の距離であり、奥行Ｚは、基準位置から眼球までの前後方向の距離であり、人間の両眼距離の一般平均距離（６５ｍｍ）に対する計測距離Ｗから算出する。
【００１８】
次に、ステップ３では、視点処理部７は、操作者Ｄの眼球位置に応じて、表示画像（スクリーン映像）の視点（viewpoint：高さ、横位置、奥行）Ｐｖを補正する。続いて、ステップ４では、視点処理部７は、画像データをプロジェクタ４に出力し、スクリーン２による画像表示を行い、ドライビングシミュレータによる模擬走行を開始する。続く、ステップ５では、眼球位置計測部６は、操作者Ｄの眼球位置を検出する。
【００１９】
図４は、検出された眼球位置データを示すグラフである。横軸に時間Ｔを示し、縦軸に眼球位置（高さ）Ｈｅを示している。破線で示すグラフＬ１は、眼球位置計測部６によって検出された眼球位置（高さ）の補正前のデータであり、実線で示すグラフＬ２は、移動平均手法を用いて、高周波成分（例えば１Ｈｚ以上）を取り除いたデータである。なお、高周波成分を除去する手法は、その他の方法でもよく、例えば、ＦＦＴ変換を用いて高周波成分を取り除いてもよい。
【００２０】
次に、視点処理部７は、ドライバの眼球位置の周波数成分を検出し、安全確認行動や車両移動に伴う高周波成分であるのか、操作者の姿勢変化に伴う低周波成分であるのかを判定する。ステップ６では、視点処理部７は、眼球位置データ（図４のグラフＬ１）から高周波成分がカットされた眼球位置データ（図４のグラフＬ２）を生成する。
【００２１】
ステップ７では、視点処理部７は、低周波成分のみの眼球位置データ（高周波成分がカットされた眼球位置データ）に基づいて、表示画像の視点Ｐｖを補正する。視点処理部７は、フィルタ処理を行い、操作者の姿勢変化に伴う眼球位置の変化（低周波成分）のみに基づいて、表示画像の視点位置を補正して描画する。そして、ドライビングシミュレータ１では、ステップ５〜ステップ７の処理を繰り返す。
【００２２】
このようなドライビングシミュレータ１では、模擬映像を表示するシミュレータの表示画像が、操作者の眼球位置変化データの高周波成分に応じて補正されないため、不要な画像補正を抑制することができる。また、高周波成分に応じた補正を実行しないことにより、操作者の首振り動作を伴う安全確認行動や、車両移動に対応して、画像の補正が実行されなくなり、不要な画像補正を抑制し、操作者の違和感を低減することができる。
【００２３】
また、眼球位置を計測して、表示画像の視点位置Ｐｖを補正しているため、表示画面上の水平位置を操作者Ｄの身長（座高）や、姿勢変化に応じて調整することができる。また、本実施形態のドライビングシミュレータ１では、眼球位置変化データの低周波成分のみに基づいて、画像補正を行なうことにより、眼球位置の計測からスクリーン描画までのタイムラグが原因の違和感を解消することができる。これにより、人間の頭部が移動する際に発生する前庭動眼反射（視界のブレ補正機能）を考慮した補正を行なうことができる。
【００２４】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、本発明の画像処理装置をドライビングシミュレータに適用した場合について、説明したが、本発明の画像処理装置をその他の装置に適用してもよい。例えば、その他の移動体（飛行機、船舶、鉄道）の操縦などを模擬体験するための模擬映像を表示する装置に適用してもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、眼球位置計測部６及び視点処理部７が、同一のＣＰＵによって構成されているが、眼球位置計測装置及び視点処理装置を各々備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置を備えたドライビングシミュレータの概略構成図である。
【図２】ドライビングシミュレータによる動作手順を示すフローチャートである。
【図３】操作者の顔画像の一例を示すものであり、操作者の視線位置の検出例を示す概略図である。
【図４】検出された眼球位置データを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１…ドライビングシミュレータ、２…スクリーン、３…画像処理装置、４…プロジェクタ、５…記憶部、６…眼球位置計測部、７…視点処理部（補正手段）、８…カメラ。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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