(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の装置と第２の装置が無線通信により接続された無線通信システムであって、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記第１の装置が備える撮像装置によって撮影された画像に含まれる、前記第２の装置との相対位置関係が既知の指標と前記第１の装置が備える撮像装置との相対位置関係に基づいて、前記第１の装置の３次元位置を検出する位置検出手段と、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記位置検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置と前記第２の装置の間の装置間距離を算出する距離算出手段と、
前記第１及び第２の装置のうちの前記距離算出手段を有する装置から他方の装置へ、前記距離算出手段により算出された装置間距離を、前記無線通信を介して送信する距離送信手段と、
前記第１及び第２の装置のそれぞれにおいて、前記装置間距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記指標は、前記画像に含まれるマーカあるいは特徴点であり、
前記位置検出手段は、前記画像からマーカ、或いは特徴点を抽出し、その大きさ、形、パターン、位置関係に基づいて、前記第１の装置の３次元位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記位置検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置に表示するためのＣＧ画像を生成する生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
第１の装置と第２の装置が無線通信により接続された無線通信システムであって、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記第１の装置が備える３次元位置姿勢センサからの出力により、前記第１の装置の３次元位置を検出する位置検出手段と、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記位置検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置と前記第２の装置の間の装置間距離を算出する距離算出手段と、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記位置検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置に表示するためのＣＧ画像を生成する生成手段と、
前記第１及び第２の装置のうちの前記距離算出手段を有する装置から他方の装置へ、前記装置間距離を前記無線通信を介して送信する距離送信手段と、
前記第１及び第２の装置のそれぞれにおいて、前記装置間距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記無線通信の通信品質を検出する通信品質検出手段を更に備え、
前記出力制御手段は、前記検出された通信品質に基づいて前記送信出力を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記通信品質検出手段は、無線通信のエラービット数の割合、或いは電波強度を検出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記出力制御手段は、前記通信品質検出手段により検出された通信品質が所定の条件を満たす場合に、前記通信品質に基づいて前記送信出力を制御することを特徴とする請求項５または６の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
更に、前記第１及び第２の装置のうちの前記通信品質検出手段を有する装置から他方の装置へ、前記通信品質検出手段により検出された通信品質、或いは該通信品質から派生した送信制御情報を、前記無線通信を介して送信する制御情報送信手段を備え、
前記出力制御手段は、更に制御情報送信手段を介して受信された前記通信品質、或いは前記送信制御情報に基づいて前記送信出力を制御することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
第１の装置と第２の装置が無線通信により接続された無線通信システムにおける送信出力制御方法であって、
前記第１及び第２の装置のいずれかが、前記第１の装置が備える撮像装置によって撮影された画像に含まれる、前記第２の装置との相対位置関係が既知の指標と前記第１の装置が備える撮像装置との相対位置関係に基づいて、前記第１の装置の３次元位置を検出する位置検出工程と、
前記第１及び第２の装置のいずれかが、前記位置検出工程で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置と前記第２の装置の間の装置間距離を算出する距離算出工程と、
前記第１及び第２の装置のうちの前記距離算出工程を実行する装置から他方の装置へ、前記距離算出工程で算出された装置間距離を前記無線通信を介して送信する距離送信工程と、
前記第１及び第２の装置のそれぞれが、前記装置間距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御工程とを備えることを特徴とする送信出力制御方法。
【請求項１０】
第１の装置と第２の装置が無線通信により接続された無線通信システムにおける送信出力制御方法であって、
前記第１及び第２の装置のいずれかが、前記第１の装置が備える３次元位置姿勢センサからの出力により、前記第１の装置の３次元位置を検出する位置検出工程と、
前記第１及び第２の装置のいずれかが、前記位置検出工程で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置と前記第２の装置の間の装置間距離を算出する距離算出工程と、
前記第１及び第２の装置のいずれかが、前記位置検出工程で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置に表示するためのＣＧ画像を生成する生成工程と、
前記第１及び第２の装置のうちの前記距離算出工程を実行する装置から他方の装置へ、前記装置間距離を前記無線通信を介して送信する距離送信工程と、
前記第１及び第２の装置のそれぞれが、前記装置間距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御工程とを備えることを特徴とする送信出力制御方法。
【請求項１１】
撮像手段を備える表示装置と無線通信を行う情報処理装置であって、
前記表示装置が備える撮像手段によって撮像された画像を前記無線通信を介して受信する受信手段と、
前記受信した画像に含まれる、前記情報処理装置との相対位置関係が既知の指標と前記表示装置が備える撮像手段との相対位置関係に基づいて、前記撮像手段の３次元位置を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記表示装置と前記情報処理装置との間の距離を算出する距離算出手段と、
前記表示装置に、前記距離算出手段により算出された距離を前記無線通信を介して送信する距離送信手段と、
前記距離算出手段で算出された距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御手段とを備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１２】
前記検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記表示装置に表示するためのＣＧ画像を生成する生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
撮像手段を備える表示装置と無線通信を行う情報処理装置の制御方法であって、
受信手段が、前記表示装置が備える撮像手段によって撮像された画像を前記無線通信を介して受信する受信工程と、
検出手段が、前記受信した画像に含まれる、前記情報処理装置との相対位置関係が既知の指標と前記表示装置が備える撮像手段との相対位置関係に基づいて、前記撮像手段の３次元位置を検出する検出工程と、
距離算出手段が、前記検出工程で検出された３次元位置に基づいて、前記表示装置と前記情報処理装置との間の距離を算出する距離算出工程と、
距離送信手段が、前記表示装置に、前記距離算出工程で算出された距離を前記無線通信を介して送信する距離送信工程と、
出力制御手段が、前記距離算出工程で算出された距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御工程とを備えることを特徴とする情報処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線データ通信技術に関し、特に三次元位置情報から得られる送受信間の距離情報に基づき、無線の送信出力を制御する無線通信システムおよび送信出力制御方法、情報処理装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムの分野では、無線端末の高機能化に伴う消費電力の増大が懸念されており、省電力化技術が重要視されている。従来、無線端末の省電力化を実現する方法として、受信側の無線端末で受信状態（品質）を測定し、それらの変化に応じて送信制御を行う方法が提案されている。
【０００３】
図１６は、無線通信システムにおいて、電波強度を測定し、電波強度に応じて送信出力の制御を行う無線端末の概略的な機能構成を示すブロック図である（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
無線端末は受信器１６０１で電波を受信すると、電波強度測定部１６０２で受信電波強度の測定を行う。送信制御部１６０３は、電波強度測定部１６０２において測定された電波強度の大きさに基づき、自身の無線送信出力の大きさを決定し、送信器１６０４より決定された出力でもってデータの送信を行う。送信制御部１６０３における送信出力制御では、例えば、電波強度測定部１６０２において測定された受信電波強度が小さい場合には送受信間の空間の伝搬損失が大きいと判断され、自身の送信出力を大きくするよう制御される。反対に電波強度測定部１６０２において測定された受信電波強度が大きい場合は、伝搬損失が小さいと判断され、自身の送信出力を小さくするといった制御を行う。これにより、伝搬損失が小さいときにも、大きな出力で送信するような無駄な電力消費を抑えることが可能となる。
【０００５】
或いは、電波強度の測定ではなく、無線端末が受信したデータの全ビット数のうちのエラービット数の割合を表すＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）を算出して送信電力を制御する手法も提案されている。この場合、ＢＥＲが高いときには自身の送信出力を大きくし、ＢＥＲがある基準値よりも低いときには自身の送信出力が小さくなるように制御が行われる（特許文献３）。
【０００６】
どちらの方法も、受信側の無線端末で通信品質をモニタリングし、送信制御を行うという点では同じである。
【０００７】
図１７はＧＰＳにより取得した位置情報を用いて、無線Ｉ／Ｆ部の電源制御を行う無線端末の簡単な機能ブロック図である（特許文献４参照）。
【０００８】
制御部１７０１は受信電波の強度を測定し、ＧＰＳ受信機１７０２によって取得された位置座標情報との関連付けを行った後、メモリ１７０３に位置座標と受信電波強度の情報を格納する。この作業を移動中に繰り返し行うことにより、無線端末が移動した軌跡上の受信電波強度情報が、位置座標情報とともにメモリ１７０３に蓄積される。データ蓄積後は、再度受信電波強度を測定することなく、ＧＰＳ受信機１７０２によって取得された無線端末の位置情報に基づき、メモリ１７０３内のデータベースを参照して、無線端末が存在する位置座標の電波強度を把握することができる。例えば、ＧＰＳ受信機１７０２において取得された位置情報とメモリ１７０３内のデータベースから、制御部１７０１は、当該無線端末が電波強度が非常に小さく、安定した通信が行えない位置座標に存在していると判定する。そして、この場合、制御部１７０１は、第１の電源部１７０４から供給する無線Ｉ／Ｆ部１７０５の無線回路ブロックへの電源や、第２の電源部１７０６から供給するベースバンドコーデック部１７０７への電源を遮断するといった制御が可能となる。また、安定して通信可能な電波強度をもつ位置座標に無線端末が存在すると判定した場合には、制御部１７０１は各部への電源供給を再開する。電源供給の再開においては、第１の電源部１７０４から無線Ｉ／Ｆ部１７０５の無線回路ブロックへの電力供給、第２の電源部１７０６からベースバンドコーデック部１７０７への電力供給が開始される。このような構成によれば、通信圏外時の無駄な電力消費を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１９３７４５号公報
【特許文献２】特開平７−２１２３０３号公報
【特許文献３】特開平５−２２２１１号公報
【特許文献４】特開２００２−２４６９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上述した従来の技術においては、以下のような問題があった。
【００１１】
図２は理想環境下とフェージング環境下における電波強度と距離および電波強度と時間との関係を示した図である。
【００１２】
図２の（ａ）および（ｂ）において破線で示しているのは、理想環境下における電波強度と距離、電波強度と時間との関係である。しかしながら、現実空間では送信器から送信された電波は周囲の構造や地形、移動体などによって反射・回折を繰り返し、複数の経路に分散して伝搬する。その結果、受信器では、各経路の距離差によって位相がずれた複数の電波が重ね合わされた合成波を受信することになる。これをフェージングといい、図２（ａ）および（ｂ）中に実線で示したように、距離的にも時間的にも非常に複雑な電波強度変化が生じることになる。
【００１３】
上記フェージング環境下における無線通信を考えた場合、受信側の無線端末側で受信電波強度やＢＥＲなどの通信状態（品質）を測定し、それらの変化に応じて送信制御を行う方法の場合を考える。この方法では、無線端末側で常に激しく変動している通信品質を測定し続け、制御に反映させるため、無線端末の処理負荷が高くなり、省電力の効果は低くなる。また、位置座標と電波強度を対応付けてメモリに蓄積し、無線端末のメモリ内の情報を用いて送信制御を行う方法では、測定時に取得された電波強度に基づき、送信出力の制御が行われてしまう。そのため、同じ位置においても激しく強度が変動しているフェージング環境下では安定した通信を行うことが困難である。また、無線端末側でＧＰＳ情報を取得し続けるという点では上記方法と同様、省電力効果は低くなる。また、ＧＰＳによる位置計測は屋外でしか使用できない上に、位置計測誤差が数十メートルと大きい。そのため、屋内で使用される無線端末の送信制御や、ＷＰＡＮの無線規格に含まれるＵＷＢのような、最大伝送距離が１０メートル程度の近距離無線通信の送信制御には利用できない。尚、ＷＰＡＮとはWireless Personal Area Networkであり、ＵＷＢとはUltra Wide Band（超広帯域無線）である。
【００１４】
本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、受信側の無線端末で常に通信品質をモニタリングすることなく安定した無線通信を可能とする送信出力制御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】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による無線通信システムは以下の構成を備える。すなわち、
第１の装置と第２の装置が無線通信により接続された無線通信システムであって、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記第１の装置が備える撮像装置によって撮影された画像に含まれる、前記第２の装置との相対位置関係が既知の指標と前記第１の装置が備える撮像装置との相対位置関係に基づいて、前記第１の装置の３次元位置を検出する位置検出手段と、
前記第１及び第２の装置のいずれかにおいて、前記位置検出手段で検出された３次元位置に基づいて、前記第１の装置と前記第２の装置の間の装置間距離を算出する距離算出手段と、
前記第１及び第２の装置のうちの前記距離算出手段を有する装置から他方の装置へ、前記距離算出手段により算出された装置間距離を、前記無線通信を介して送信する距離送信手段と、
前記第１及び第２の装置のそれぞれにおいて、前記装置間距離に基づいて、前記無線通信のための送信出力を制御する出力制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受信側の無線端末で常に通信品質をモニタリングすることなく安定した無線通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態におけるシステム構成例を示した機能ブロック図である。
【図２】（ａ）は電波強度と距離との関係を示した図であり、（ｂ）は電波強度と時間との関係を示した図である。
【図３】第１実施形態におけるＭＲシステムの構成例を示した図である。
【図４】第１実施形態における処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】（ａ）は第１実施形態における電波強度と距離の関係を示した図であり、（ｂ）は第１実施形態における電波強度と時間との関係を示した図である。
【図６】第１実施形態における画像情報を用いた３次元位置情報の生成を説明する図である。
【図７】第２実施形態における送信レベル制御の概念を示した図である。
【図８】第２実施形態におけるＢＥＲ測定による送信レベル制御を行うシステム構成を示した機能ブロック図である。
【図９】第２実施形態におけるＢＥＲ測定による送信レベル制御を行うシステムにおける処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における電波強度測定による送信レベル制御を行うシステム構成を示した機能ブロック図である。
【図１１】第３実施形態における電波強度測定による送信レベル制御を行うシステムの処理の流れを示したフローチャートである。
【図１２】第４実施形態におけるシステム構成の機能ブロック図である。
【図１３】第４実施形態におけるシステムの処理の流れを示したフローチャートである。
【図１４】第５実施形態におけるシステム構成の機能ブロック図である。
【図１５】第５実施形態におけるシステムの処理の流れを示したフローチャートである。
【図１６】一般的な、電波強度測定による送信制御を行うシステム構成の例を示した機能ブロック図である。
【図１７】一般的な、ＧＰＳを用いた位置計測による送信制御を行うシステム構成の例を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
本発明を実現する第１実施形態を図に従って説明する。以下の説明では、ＭＲ（MixedReality：複合現実感）システムに、本発明の実施形態に係る無線通信システムを適用した場合について説明する。
【００２０】
ＭＲとは、現実空間（現実画像）と仮想空間（仮想画像）をリアルタイムかつシームレスに融合して画像提示する映像技術である。ＭＲシステムは、撮像部と表示部とを有するＨＭＤ（Head Mounted Display：頭部装着型画像表示装置）を通して、ＭＲ空間を提供するシステムである。ここで、ＨＭＤの撮像部は、装着者の視点で左右それぞれの目の画像を取得し、表示部は、装着者の左右それぞれの目に画像を表示する。より具体的には、ＨＭＤの装着者が観察している現実空間の画像をＨＭＤの撮像部で取得し、撮像された現実空間画像に仮想空間のＣＧ画像を重畳し、生成された合成画像をＨＭＤの表示部に表示することにより、ＨＭＤの装着者にＭＲ空間が提供される。
【００２１】
図３は、第１実施形態におけるシステム構成例を示した図である。
【００２２】
図３において、ＨＭＤ３０１は、装着者の観察している左目、右目それぞれの画像を取得するための撮像部と、ＭＲ空間を構成する左目、右目用のステレオ画像を装着者に提供するための画像表示部を有する。ＨＭＤ３０１は、有線接続された中継器３０２を介して、撮像画像をコントローラ３０３に無線で伝送する。中継器３０２は、ＨＭＤ３０１と同様に使用者の身体の一部に装着して使用される。ＨＭＤ３０１および中継器３０２はバッテリーで駆動される。コントローラ３０３と有線接続されたＰＣ３０４は、ＨＭＤ３０１で撮像された現実空間の画像にＣＧを重畳する画像処理部を有する。ＰＣ３０４はコントローラ３０３を介し、ＣＧが重畳された合成画像を中継器３０２に無線で伝送する。中継器３０２で受信された合成画像は、ＨＭＤ３０１の画像表示部で表示され、装着者に提供される。本実施形態では、ＨＭＤ３０１と中継器３０２を個々のハードウェアとしているが、中継器３０２の持つ機能を全てＨＭＤ３０１内に実装し、一体型の装置とすることも可能である。同様に、ＰＣ３０４とコントローラ３０３についても、コントローラ３０３の持つ機能をすべてＰＣ３０４内に実装して、一体化することや、ＰＣ３０４とコントローラ３０３がそれぞれ有する機能を集め、専用の処理装置を構成することも可能である。
【００２３】
以下の説明では、機能的な観点から、ＨＭＤ３０１と中継器３０２がそれぞれ有する機能を組み合わせたものをクライアント、ＰＣ３０４とコントローラ３０３がそれぞれ有する機能を組み合わせたものをサーバと分類して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の特徴を説明する第１の実施の形態における機能ブロック図である。クライアントとサーバは各々の送信部及び受信部により通信可能に接続されている。
【００２５】
第１の装置としてのクライアントは画像入力部１０１により撮影した現実空間画像を取得し、送信部１０２から、初期設定で与えられた送信出力で第２の装置としてのサーバに送信する。サーバでは、受信部１０３で受信した現実空間画像の画像情報を用いて、位置情報生成部１０４が、サーバとクライアントの相対的な３次元位置情報を生成する。なお、位置情報生成部１０４は、ＭＲ処理を行うためのクライアント（撮像装置）の３次元位置姿勢を生成する位置姿勢検出部として機能するが、距離算出部１０６が用いるのはこのうちの３次元位置である。生成された３次元位置情報は、画像処理部１０５においては、現実空間画像（現実画像）上にＣＧ（仮想画像）を描画する位置、大きさ、向きを決定するために利用される。また、３次元位置情報は、距離算出部１０６においては、サーバとクライアント間の距離（装置間距離）を算出するために利用される。画像処理部１０５で生成された合成画像および、距離算出部１０６で生成されたサーバとクライアント間の距離情報は、送信制御部１０７に送られる。送信制御部１０７は、距離情報に基づいて送信部１０８の送信出力を制御し、上記合成画像および距離情報を含むデータを送信部１０８を介して送信する。この点において、送信部１０８は、クライアントとサーバ間の装置間距離を送信する距離送信部として機能するものである。
【００２６】
クライアントの受信部１０９は、サーバ（送信部１０８）より受信した受信データの中から、合成画像データを画像出力部１１０に、距離情報を送信制御部１１１に送る。画像出力部１１０は、受信部１０９より送られてきた合成画像を、ＨＭＤ装着者に提供するべく表示する。送信制御部１１１は、送られてきた距離情報に基づき、画像入力部１０１で取得された撮像画像を送信部１０２が送信する際の送信制御を行う。なお、上記送信部１０２，１０８と受信部１０３，１０９における通信、すなわち、サーバおよびクライアント間の無線通信には、例えば、ＷＰＡＮ規格に含まれる無線通信方式を利用することができる。
【００２７】
図４は、第１実施形態におけるＭＲシステムの処理の流れを説明するフローチャートである。
【００２８】
通信が開始されると、まずステップＳ４０１において、クライアント側の画像入力部１０１が、ＨＭＤ装着者の視点で撮像された現実空間画像を取得する。続くステップＳ４０２において、クライアント側の送信部１０２がステップＳ４０１で取得された現実空間画像を、初期設定で与えられた送信出力でサーバに送信する。なお、初期設定の値は任意である。ステップＳ４０３において、サーバ側の受信部１０３が現実空間画像を受信する。ステップＳ４０４において、位置情報生成部１０４は、受信した現実空間画像の画像情報からクライアントの三次元位置情報を生成する。本実施形態において、位置情報生成部１０４は、通信前の初期設定の段階でシステム使用空間におけるサーバの位置情報が与えられることにより、サーバとクライアントの相対位置関係を算出することができる。また、相対位置関係だけでなく、それぞれの位置情報を絶対座標に合わせることも可能である。
【００２９】
画像処理部１０５は、ステップＳ４０５において、ステップＳ４０４で生成された位置情報を参照し、ステップＳ４０６において現実空間画像にＣＧ画像の重畳を行い、合成画像を生成する。ステップＳ４０７において、距離算出部１０６は、参照した位置情報をもとに、サーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部１０７は、ステップＳ４０８において、距離算出部１０６が算出した距離情報を参照する。そして、ステップＳ４０９において、送信制御部１０７は、参照した距離情報に基づき、サーバから合成画像および距離情報のデータを送信する際の送信部１０８の送信出力を制御し、ステップＳ４１０でそれらデータを送信する。クライアント側では、ステップＳ４１１で受信部１０９が合成画像と距離情報を受信する。そして、ステップＳ４１２において、クライアント側の送信制御部１１１は、合成画像とともに受信部１０９が受信した距離情報を参照する。ステップＳ４１３において、送信制御部１１１は、参照した距離情報に基づき、現実空間画像をクライアントからサーバに送信する際の送信部１０２における送信出力の制御を行う。
【００３０】
ステップＳ４１４において、クライアントは、送信すべき次の撮像画像があるか否かの判断を行う。撮像画像があると判断された場合は、処理はステップＳ４０１に戻り、上述の処理が繰り返される。ステップＳ４０１で取得された画像は、ステップＳ４１３で決定された送信出力に基づいて、ステップＳ４０２において送信部１０２から送信される。ステップＳ４１４で、送信すべき次の撮像画像がないと判断された場合には、通信を終了し本処理を抜ける。
【００３１】
図５は、第１実施形態における送信制御部１０７，１１１による送信部１０８，１０２の送信出力制御について説明する図である。以下、送信部１０２，１０８を総称して送信器、受信部１０３，１０９を総称して受信器という。
【００３２】
図５の（ａ）は、時刻Ｔにおける電波強度と距離の関係を示したグラフである。破線は理想環境下において、送信器からの距離がＤの位置に存在する受信器においてあるビットレートを維持するために必要な送信出力Ｐ１で送信を行った際の電波強度と距離の関係を示している。実線はフェージング環境下において送信出力をＰ２としたときの電波強度と距離の関係を示している。図５の（ｂ）は、送信器からの距離がＤの位置に存在する受信器における電波強度の時間変化を示したグラフである。破線は距離Ｄにおいて所望のビットレートを維持するために必要な電波強度を、実線はフェージング環境下において送信出力をＰ２Ｄしたときの電波強度の時間変化を示している。
【００３３】
図５の（ａ）より、理想環境下であれば、送信器の送信出力をＰ１に設定することにより、距離Ｄの位置であるビットレートでの通信を維持可能な受信電波強度Ｐ１Ｄを実現できることが分かる。しかし、フェージング環境下においては電波強度が非常に激しく変動するため、所望のビットレートを維持するためには、図５の（ｂ）において実線で示されている電波強度の最低値が破線の示す電波強度Ｐ１Ｄよりも高くなるように送信出力を設定する必要がある。したがって、本実施形態における送信制御は、
１．送信器からの距離がＤの地点において、送信出力がフェージングの影響によって最も電波強度の低い状態になった際にも、所望のビットレートを維持することが可能な受信電波強度Ｐ１Ｄを実現し、かつ、
２．受信電波強度の最低値がＰ１Ｄに対して十分なマージンを持つことができる、
ような送信出力Ｐ２を選択することを特徴としている。
【００３４】
送信器と受信器との間の距離ごとの送信出力Ｐ２の設定値は、実際に無線通信システムを使用する環境において事前にデータを取得して、設定しておく。本実施形態においては、想定している最大通信距離は１０数メートル程度であり、フェージングの影響による受信電波強度の変化は微小時間で取得できるため、事前の設定は容易に行うことができる。また、送信出力Ｐ２の設定は、任意の距離範囲ごとに設定することが可能である。距離範囲を細かく、例えばセンチメートル単位で送信出力Ｐ２を設定すれば極めて高精度な送信出力制御が可能となる。また、反対に、距離範囲を大きく、例えばメートル単位で送信出力Ｐ２を設定すれば、送信制御部の制御情報格納用のメモリ容量を減らすことができる。このように、第１実施形態では、送受信間距離に応じて必要な電波強度を得るための、送受信間距離と送信出力との関係を示す制御情報を例えばテーブルの形態で保持しておく。そして、このテーブルを参照することにより距離算出部１０６によって算出された装置間距離に対して適切な送信出力が決定される。
【００３５】
図６は、第１実施形態における位置情報について説明する図である。
【００３６】
マーカ６０３は、あらかじめサーバと相対的位置関係を対応付けられているものとする。現実空間画像６０１にマーカ６０３が表示されている場合、位置情報生成部１０４は、画像データ中からマーカ６０３を検出する。そして、位置情報生成部１０４は、マーカ６０３の大きさや形、塗りつぶしのパターンなどの情報から、マーカ６０３とＨＭＤ本体の相対的位置関係およびＨＭＤ装着者がマーカを観察している方向に関する三次元位置情報を算出することができる。ここで、マーカ６０３とサーバの相対的位置関係は既に対応付けられているため、マーカ６０３とクライアントとの位置関係から、サーバとクライアントの相対的位置関係が求められる。これにより、サーバとクライアント間の距離を算出することができる。
【００３７】
図６中では、例として、マーカ６０３の中心部を原点とする３次元座標系を想定している。但し、座標系の原点はマーカ６０３上に設定する必要はなく、座標系の原点とマーカ６０３との相対的位置関係を対応付けることにより、座標系の原点を任意の位置に設定することができる。
【００３８】
また、位置情報生成に用いるマーカは単独ではなく、複数のマーカを同時に用いることも可能である。複数のマーカを同時に用いる場合、各マーカの位置関係をあらかじめ定義しておくことによって、それらの相対的位置関係から、マーカを観察しているＨＭＤ（ＨＭＤ装着者）方向を算出することが可能となる。その場合、図６に示したような内部の塗りつぶしパターンによって方向まで識別が可能なマーカではなく、例えば、特定色を用いたカラーマーカや、ＬＥＤなどの発光素子のような方向性のない印を利用することも可能となる。
【００３９】
また、用意されたマーカではなく、テーブルの輪郭線６０４のような現実空間画像６０１の中の特徴点や、画像中の任意の色を抽出し、それらを用いて位置情報を生成することもできる。同一種類のマーカを複数用いたり、数種類のマーカを同時に用いたり、マーカ情報と画像中の特徴点の情報を組み合わせて用いたりすることによって、より高い精度の位置情報も生成できる。さらに、複数のマーカや特徴点の位置関係が対応付けられているため、全てのマーカや特徴点が画像内に表示されていなくても、それぞれのマーカや特徴点の位置を推定することが可能である。
【００４０】
本実施形態では、上記の位置情報を用いて算出されるサーバとクライアント間の距離に基づいて送信制御を行う。クライアント側がＨＭＤ３０１と中継器３０２の別々の装置で構成されている場合、位置情報生成に用いる現実空間画像の撮像を行うＨＭＤ内の撮像部と、無線伝送を行う中継器の送受信アンテナは空間的に離れた位置に存在することになる。そのため、上記の位置情報を用いて算出される距離には、わずかながら誤差が生じることになる。その場合、ＨＭＤ３０１内の撮像部と中継器３０２の送受信アンテナの相対的位置関係を補正することにより、サーバと送受信アンテナの相対的位置関係を把握することができ、距離精度の誤差を軽減することが可能となる。但し、より精度の高い制御を行うためには、クライアント側のＨＭＤ３０１と中継器３０２とを一体化し、ＨＭＤ３０１内の撮像部と送受信アンテナの相対的位置関係が常に一定となるように構成することが好ましい。
【００４１】
以上説明してきたように、上記システム構成を用いることにより、サーバとクライアントの３次元位置情報から送受信間の距離を高精度に把握することが可能となり、距離情報に基づいた精度の高い送信出力制御を実現できる。また、クライアント側での通信品質のモニタリングを行わないため、消費電力が減少し、バッテリーによる長時間駆動が可能となる。さらに、システム使用前の測定によって、フェージング影響下においても所望のビットレートを維持可能な送信出力を把握し、これを初期設定で与えることにより、安定した通信を実現できる。
【００４２】
［第２実施形態］
第２実施形態では、第１の実施形態で説明したサーバとクライアント間の距離情報に加えて、補助的にクライアント側における通信品質の測定結果を用いた送信レベル制御を実施する。これにより、システム使用中の障害物、移動体の増加や他の無線機器による干渉などの影響によって電波環境が悪化し、予め設定された送信出力では所望のビットレートを維持することができない状態に陥った際にも、安定した通信を行うことが可能となる。以下、通信品質の測定としてＢＥＲを用いた第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００４３】
図７は、第２実施形態による送信レベル制御を説明する図である。
【００４４】
図７において、破線の直線は理想環境下において、送信器からの距離がＤの位置に存在する受信器で所望のビットレートを維持するために必要な電波強度Ｐ１Ｄを得ることのできる送信出力Ｐ１で送信を行った際の電波強度と距離の関係を示す。また、破線の曲線はフェージング環境下において送信出力をＰ２としたときの電波強度と距離の関係を、実線の曲線はフェージング環境下において送信出力をＰ３としたときの電波強度と距離の関係をそれぞれ示している。また、Ｐ１Ｄ、Ｐ２Ｄ、Ｐ３Ｄは送信器からの距離がＤの位置での、上記３種類の送信出力におけるそれぞれの受信電波強度を示している。
【００４５】
通常、システム使用前の初期設定によって、Ｐ２は送信器からの距離がＤの位置に設置された受信器において、所望のビットレートを維持するために必要な電波強度Ｐ１Ｄに対して十分なマージンを持った電波強度を実現するように設定されている。しかし、システム使用中に周囲環境に障害物や移動体の増加や、他の無線機器の使用により、電波環境が悪化し、送信出力をＰ２としたときの電波強度が図７に示したように低下することがある。本実施形態では、このような電波強度の低下を、クライアント側（送信制御部１１１）でＢＥＲや電波強度を測定することにより検知する。そして、距離Ｄの位置においてＰ１Ｄに対し十分なマージンを持つ受信電波強度Ｐ３Ｄを実現する送信出力Ｐ３へと送信レベルを引き上げる制御を行う。反対に初期設定時よりも、システム使用中に電波環境が良好になった場合、ＢＥＲや電波強度を測定することにより過剰な送信出力を検知し、送信レベルを引き下げる制御を行う。
【００４６】
以下にＢＥＲ測定を用いた送信レベル制御について説明する。
【００４７】
図８は、第２実施形態におけるＢＥＲ測定を用いた送信レベル制御について説明する機能ブロック図である。
【００４８】
クライアントは画像入力部８０１により撮像した現実空間画像を取得し、送信部８０２を介してサーバに送信する。送信部８０２は、後述の送信レベル制御情報をサーバに送信する制御情報送信部としての機能も有している。初期状態ではサーバとクライアント間の距離情報および送信レベル制御情報を持っていないため、初期設定で与えられた送信出力で送信を行う。
【００４９】
サーバでは、受信部８０３が受信した画像情報を用いて、位置情報生成部８０４が、サーバとクライアントの相対的な３次元位置情報を生成する。生成された３次元位置情報は、画像処理部８０５においては現実空間画像上にＣＧを描画する位置、大きさ、向きの決定に利用される。また、３次元位置情報は、距離算出部８０６においてはサーバとクライアント間の距離を算出するために利用される。画像処理部８０５で生成された合成画像、距離算出部８０６で生成されたサーバとクライアント間の距離情報およびクライアントから送信された送信レベル制御情報は、送信制御部８０７に送られる。送信制御部８０７では距離情報と送信レベル制御情報に基づいて、送信部８０８においてデータ送信を行う際の送信出力を制御する。誤り制御部８１２では合成画像と距離情報を含む送信データに対して誤り制御を行う。誤り制御が実施された送信データ（合成画像と距離情報）は、上記制御された送信出力でもって送信部８０８からクライアントに送信される。
【００５０】
クライアントにおいて、受信部８０９は送信部８０８から送信されたデータを受信する。ＢＥＲ測定部８１３は、受信部８０９で受信したデータに対してＢＥＲ測定を行い、測定されたＢＥＲに応じて送信レベル制御情報を生成し、送信制御部８１１に送る。更にＢＥＲ測定部８１３は、受信データの中から、合成画像データを画像出力部８１０に、距離情報を送信制御部８１１に送る。画像出力部８１０は、送られてきた合成画像をＨＭＤ装着者に提供するべく表示する。送信制御部８１１は、ＢＥＲ測定部８１３から送られてき送信レベル制御情報とた距離情報とに基づき、画像入力部８０１で取得された撮像画像を送信する際の送信制御を行う。
【００５１】
図９は、第２実施形態におけるＢＥＲ測定を用いた送信レベル制御における処理の流れを説明するフローチャートである。
【００５２】
通信が開始されると、まずクライアント側では、ステップＳ９０１において、画像入力部８０１がＨＭＤ装着者の視点による現実空間画像を取得する。続くステップＳ９０２において、送信部８０２は、ステップＳ９０１で取得された現実空間画像および初期設定で与えられた送信レベル制御情報を、初期設定で与えられた送信出力でサーバに送信する。なお、初期設定の値は任意である。
【００５３】
サーバ側では、ステップＳ９０３において受信部８０３がデータを受信すると、ステップＳ９０４において、位置情報生成部８０４は、画像情報からクライアントの３次元位置情報を生成する。本実施形態においては、通信前の初期設定の段階でシステム使用空間におけるサーバの位置情報を与えることにより、サーバとクライアントの相対位置関係を算出することができる。また、相対位置関係だけでなく、それぞれの位置情報を絶対座標に合わせることも可能である。画像処理部８０５は、ステップＳ９０５において位置情報を参照し、ステップＳ９０６でその位置情報に基づいて現実空間画像にＣＧ画像の重畳を行い、合成画像を生成する。ステップＳ９０７において、距離算出部８０６は、ステップＳ９０４で参照した位置情報をもとに、サーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部８０７は、ステップＳ９０８で算出された距離情報を参照し、ステップＳ９０９でクライアントから送られた送信レベル制御情報を参照する。そして、送信制御部８０７は、ステップＳ９１０において、参照した距離情報と送信レベル制御情報に基づき、サーバの送信部８０８から合成画像および距離情報を送信する際の送信出力を制御する。ステップＳ９１１において、誤り制御部８１２は、ステップＳ９１０で生成された、画像情報と距離情報および送信レベル制御情報を含むデータに対して、一般的な誤り検出符号、誤り訂正符号を付加する誤り制御を行う。そして、ステップＳ９１２で、送信部８０８は上記誤り訂正符号が付加されたデータを送信する。
【００５４】
クライアント側では、ステップＳ９１３で受信部８０９がデータを受信する。そして、ステップＳ９１４において、ＢＥＲ測定部８１３がＢＥＲの測定を行う。ステップＳ９１５において、ＢＥＲ測定部８１３は、ステップＳ９１４で測定されたＢＥＲが現在の送信レベルで定められたＢＥＲの範囲以上であるか否かを判断する。測定されたＢＥＲが既定の範囲以上であった場合は、ステップＳ９１６において、送信レベルを増加する指示が送られる。ステップＳ９１５でＢＥＲが既定の範囲以上でないと判断されたときは、ステップ９１７でＢＥＲが既定の範囲以下であるか否かを判断する。測定されたＢＥＲが既定の範囲以下であった場合は、ステップＳ９１８において、送信レベルを減少する指示が送られる。ステップＳ９１７でＢＥＲが既定の範囲以下でないと判断されたときは、そのままステップＳ９１９の処理に移る。ステップＳ９１９において、ＢＥＲ測定部８１３は、送信レベルの指示に基づいて、送信レベル制御情報を生成し、送信制御部８１１に送る。ステップＳ９１９では、送信レベルの増加或いは減少の指示に応じて、所定量だけ送信出力を増加或いは減少させる。この結果、例えば、送信出力が図７のＰ２の状態で送信レベルを増加する指示を受けた場合に、図７のＰ３の送信出力が選択される。送信制御部８１１は、ステップＳ９２０において距離情報を、ステップ９２１において送信レベル制御情報を参照する。そして、ステップ９２２において、送信制御部８１１は、参照した情報に基づき、クライアントから次の撮像画像および送信レベル制御情報を送信する際の送信部８０２の送信出力を制御する。
【００５５】
ステップＳ９２３では送信すべき次の画像があるか否かの判断を行い、画像があると判断された場合は、ステップＳ９０１に戻り、上記処理を繰り返す。ステップＳ９０１取得された画像は、ステップＳ９２２で決定された送信出力に基づいて、ステップＳ９０２で送信部８０２から送信される。すなわち、ステップＳ９０２において、送信部８０２は、ステップＳ９０１で取得された現実空間画像およびステップＳ９２１で設定された送信レベル制御情報を、ステップＳ９２２で制御された送信出力でサーバに送信する。ステップＳ９２３で、送信すべき次の画像がないと判断された場合には通信を終了し処理を抜ける。
【００５６】
［第３実施形態］
第３実施形態では、通信品質の測定として、ＢＥＲ測定の代わりに電波強度測定を行い、その測定結果に基づいて送信出力（送信レベル）を制御する構成について説明する。以下に受信電波強度測定を用いた送信レベル制御について説明する。
【００５７】
図１０は、第３実施形態における電波強度測定を用いた送信レベル制御を実現するシステムの構成を表す機能ブロック図である。
【００５８】
クライアントは画像入力部１００１により撮像した現実空間画像を取得し、送信部１００２を介して画像を送信する。初期状態ではサーバとクライアント間の距離情報および送信レベル制御情報を持っていないため、送信部１００２は初期設定で与えられた送信出力で送信を行う。
【００５９】
サーバでは、受信部１００３で受信した画像情報を用いて、位置情報生成部１００４が、サーバとクライアントの相対的な３次元位置情報を生成する。生成された３次元位置情報は、画像処理部１００５において現実空間画像上にＣＧを描画する際の位置、大きさ、向きの決定に利用される。また、距離算出部１００６においては、３次元位置情報は、サーバとクライアント間の距離を算出するために利用される。画像処理部１００５で処理された合成画像、距離算出部１００６で生成されたサーバとクライアント間の距離情報、およびクライアントから送信された送信レベル制御情報は、送信制御部１００７に送られる。送信制御部１００７は、距離情報と送信レベル制御情報に基づいて、合成画像および距離情報を含むデータ送信を行う際の送信出力を制御し、送信部１００８を介してデータを送信する。送信部１００８から送信されたデータは、クライアントの受信部１００９で受信される。電波強度測定部１０１２は、受信されたデータについて受信時の電波強度測定を行い、測定された電波強度に応じて送信レベル制御情報を生成する。また、電波強度測定部１０１２は、受信データの中から、合成画像データを画像出力部１０１０に、距離情報および生成した送信レベル制御情報を送信制御部１０１１に送る。画像出力部１０１０は、送られてきた合成画像をＨＭＤ装着者に提供するべく表示する。送信制御部１０１１は、電波強度測定部１０１２から送られてきた距離情報と送信レベル制御情報に基づき、画像入力部１００１で取得された撮像画像を送信する際の送信部１００２の送信出力を制御する。
【００６０】
図１１は、第３実施形態による、電波強度測定を用いた送信レベル制御の処理の流れを説明するフローチャートである。
【００６１】
通信が開始されると、まずステップＳ１１０１において、クライアント側の画像入力部１００１がＨＭＤ装着者の視点による現実空間画像を取得する。続くステップＳ１１０２において、送信部１００２は、ステップＳ１１０１で取得した現実空間画像および初期設定で与えられた送信レベル制御情報を、初期設定で与えられた送信出力でサーバに送信する。
【００６２】
サーバ側ではステップＳ１１０３において受信部１００３がデータを受信すると、ステップ１１０４において、位置情報生成部１００４が受信した現実空間画像情報からクライアントの３次元位置情報を生成する。本実施形態においては、通信前の初期設定の段階でシステム使用空間におけるサーバの位置情報を与えることにより、サーバとクライアントの相対位置関係を算出することができる。また、相対位置関係だけでなく、それぞれの位置情報を絶対座標に合わせることも可能である。画像処理部１００５は、ステップＳ１１０５において位置情報を参照し、ステップＳ１１０６において現実空間画像に参照した位置情報に基づいてＣＧ画像の重畳を行い、合成画像を生成する。ステップ１１０７において、距離算出部１００６は、参照した位置情報をもとに、サーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部１００７は、ステップ１１０８で距離算出部１００６が算出した距離情報を、ステップ１１０９でクライアントから送られた送信レベル制御情報を参照する。そして、ステップ１１１０において、送信制御部１００７は、それらの参照された情報に基づき、サーバから合成画像および距離情報を送信する際の送信部１００８の送信出力を制御する。ステップ１１１１で、送信部１００８はクライアントへデータを送信する。
【００６３】
クライアント側では、ステップ１１１２で受信部１００９がデータを受信する。そして、ステップ１１１３で、電波強度測定部１０１２は、受信電波強度を測定する。ステップ１１１４において、電波強度測定部１０１２は、ステップ１１１３で測定された電波強度が現在の送信レベルで定められた範囲以上であるか否かを判断する。測定された電波強度が既定の範囲以上であった場合は、ステップＳ１１１５において、送信レベルを減少する指示が送られる。ステップＳ１１１４で電波強度が既定の範囲以上でないと判断されたときは、ステップＳ１１１６で電波強度が既定の範囲以下であるか否かを判断する。測定された電波強度が既定の範囲以下であった場合は、ステップＳ１１１７において、送信レベルを増加する指示が送られる。ステップ１１１６で電波強度が既定の範囲以下でないと判断されたときは、そのままステップＳ１１１８の処理に移る。
【００６４】
ステップ１１１８において、電波強度測定部１０１２は、送信レベルの指示に基づいて、送信レベル制御情報を生成し、送信制御部１０１１に送る。ステップＳ１１１８では、送信レベルの増加或いは減少の指示に応じて、所定量だけ送信出力を増加或いは減少させる。この結果、例えば、送信出力が図７のＰ２の状態で送信レベルを増加する指示を受けた場合にＰ３の送信出力が選択される。送信制御部１０１１は、ステップＳ１１１９で距離情報を、ステップＳ１１２０で送信レベル制御情報を参照する。そして、ステップ１１２１において、送信制御部１０１１は、参照した距離情報及び送信レベル制御情報に基づき、クライアントから次の撮像画像および送信レベル制御情報を送信する際の送信部１００２における送信出力を制御する。
【００６５】
ステップＳ１１２２において、クライアントは送信すべき次の画像があるか否かの判断を行う。次の画像があると判断された場合は、ステップＳ１１０１に処理を戻し、画像を取得する。取得された画像は、ステップ１１２１で決定された送信出力に基づいて、ステップ１１０２で送信される。ステップ１１２２で送信すべき次の画像がないと判断された場合には、通信を終了し処理を抜ける。
【００６６】
尚、第２及び第３実施形態では、図９および図１１のフローチャートで示されるように、１フレーム画像の送受信ごとに通信品質（ＢＥＲまたは電波強度）を測定し、送信レベル制御を行っている。しかしながら、実際にはシステム使用中には、１フレーム画像の送受信ごとに電波環境が大きく変化することはないと考えられる。したがって、第２、第３実施形態において、ＢＥＲまたは電波強度の測定回数は任意の時間毎もしくは任意の送受信回数毎に実行するように構成することが現実的である。さらに、使用者が画質の低下を感じた際に、任意のタイミングで送信レベル制御を実行できるような外部入力、送信レベル制御の実行指示をユーザが行うためのユーザインターフェースを持たせることも可能である。
【００６７】
また、図８〜図１１に示されるシステム構成およびフローチャートでは、クライアント側でＢＥＲまたは電波強度を測定し、送信レベル制御を行っている。しかしながら、これらの測定機能および送信レベル制御機能をサーバ側に実装することも可能である。これらの機能をサーバ側に実装した場合、クライアント側の処理負荷が軽減しバッテリー消費を抑えることができるため、クライアント側の無線端末の長時間駆動が可能となる。
【００６８】
以上説明してきたように、第２、第３実施形態によれば、第１実施形態の構成に加えて、補助的にＢＥＲまたは電波強度の測定結果を用いて送信レベル制御が実施される。これにより、システム使用中の障害物、移動体の増加や他の無線機器による干渉などの影響によって電波環境が悪化し、あらかじめ設定された送信出力では所望のビットレートを維持することができない状態に陥った際にも、安定した通信を行うことが可能となる。
【００６９】
なお、上記第２、第３実施形態では、通信品質検出部としてのＢＥＲ測定部８１３や電波強度測定部１０１２で得られた通信品質から派生した送信制御情報（送信レベル制御情報）を、他方の装置へ送信している。しかしながら、これに限られるものではなく、通信品質検出部で得られた通信品質（ＢＥＲ測定部８１３や電波強度測定部１０１２の測定結果）を他方の装置へ送信し、各装置で別個に通信品質に基づいて送信レベル制御情報を生成するように構成しても良い。
【００７０】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態を図に従って説明する。
【００７１】
上述の第１乃至第３実施形態では、クライアント側で撮像された画像情報からサーバとクライアントの３次元位置情報を生成した。これに対して、第４実施形態では、クライアント側もしくは外部に設置された、３次元位置或いは３次元位置姿勢を検出可能な３次元位置姿勢センサによって取得されたセンシング情報から、サーバとクライアントの３次元位置情報を生成する。以下、この点を中心に第４実施形態を説明する。
【００７２】
ＭＲシステムの３次元位置情報の生成には、ＨＭＤに内蔵された主観カメラ（内部イメージセンサ）で撮像した画像情報を用いる方法の他に、各種センシングデバイスによるセンシング情報を用いる方法がある。３次元位置姿勢センサとしてのセンシングデバイスの例としては、磁気センサ、ジャイロセンサ等のＨＭＤ自身に取り付けて使用するタイプのデバイスや、客観カメラ（外部イメージセンサ）等のＨＭＤの外部に取り付けて使用するタイプのデバイスが挙げられる。これらのセンシングデバイスは一種類のみで使用することも、複数の種類のデバイスを組み合わせて使用することも可能である。また、第１実施形態で使用したＨＭＤに内蔵された主観カメラで撮像した画像情報と、センシングデバイスで取得したセンシング情報を組み合わせて３次元位置情報の生成を行うことによって、より高い精度の３次元位置情報を得ることが可能となる。以下では、センシングデバイスで取得したセンシング情報のみを用いて３次元位置情報を生成する場合について説明する。
【００７３】
図１２は、第４実施形態におけるＭＲシステムの機能構成を示すブロック図である。
【００７４】
クライアントにおいて、送信部１２０２は、画像入力部１２０１が取得した現実空間画像と、センシング部１２１２が撮像のタイミングと同期して取得したセンシング情報を、初期設定で与えられた送信出力でサーバに送信する。尚、センシング部１２１２におけるセンシングデバイスの種類は一種類とは限らず、複数種類のセンシングデバイスを同時に使用することが可能である。
【００７５】
サーバにおいて、受信部１２０３は送信部１２０２から送信されたデータを受信する。位置情報生成部１２０４は、センシング部１２１２で取得された各種センシング情報を用いて、サーバとクライアントの相対的な３次元位置情報を生成する。生成された位置情報は、画像処理部１２０５において現実空間画像上にＣＧを描画する際の位置、大きさ、向きの決定に利用される。また、位置情報生成部１２０４で生成された３次元位置情報は、距離算出部１２０６においてサーバとクライアント間の距離を算出するために利用される。
【００７６】
画像処理部１２０５で生成された合成画像および、距離算出部１２０６で生成されたサーバとクライアント間の距離情報は、送信制御部１２０７に送られる。送信制御部１２０７は、距離情報に基づいて、合成画像および距離情報を含むデータ送信を行う際の送信部１２０８の送信出力を制御する。送信部１２０８は、送信制御部１２０７によって制御された送信出力でもってデータを送信する。
【００７７】
クライアントの受信部１２０９は、送信部１２０８から送信された受信データの中から、合成画像データを画像出力部１２１０に、距離情報を送信制御部１２１１に送る。画像出力部１２１０は、送られてきた合成画像をＨＭＤ装着者に提供するべく表示する。送信制御部１２１１は、送られてきた距離情報に基づき、画像入力部１２０１で取得された撮像画像を送信する際の送信部１２０２における送信出力を制御する。
【００７８】
図１３は、第４実施の形態における処理の流れを説明するフローチャートである。
【００７９】
通信が開始されると、まずクライアント側ではステップＳ１３０１において、センシング部１２１２は各種センシングデバイスからセンシング情報を取得し、画像入力部１２０１はＨＭＤ装着者の視点による現実空間画像情報を取得する。ステップＳ１３０２において、送信部１２０２は、ステップＳ１３０１で取得されたセンシング情報および画像情報を、初期設定で与えられた送信出力でサーバに送信する。
【００８０】
サーバ側では、ステップ１３０３において、受信部１２０３がデータを受信する。位置情報生成部１２０４は、ステップＳ１３０４において、ステップＳ１３０３で受信した各種センシング情報を参照し、ステップＳ１３０５において、それらのセンシング情報からクライアントの３次元位置情報を生成する。本実施形態においては、通信前の初期設定の段階でシステム使用空間におけるサーバの位置情報を与えることにより、サーバとクライアントの相対位置関係を算出することができる。また、相対位置関係だけでなく、それぞれの位置情報を絶対座標に合わせることも可能である。画像処理部１２０５は、ステップＳ１３０６において上記生成された位置情報を参照し、ステップ１３０７において、その位置情報を用いて現実空間画像にＣＧ画像の重畳を行い、合成画像を生成する。
【００８１】
ステップ１３０８において、距離算出部１２０６は、位置情報生成部１２０４が生成した位置情報をもとに、サーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部１２０７は、ステップＳ１３０９において上記算出された距離情報を参照し、ステップＳ１３１０において上記距離情報に基づいて、サーバから合成画像および距離情報を送信する際の送信部１２０８の送信出力を制御する。そして、ステップ１３１１において、送信部１２０８は、送信制御部１２０７によって制御された送信出力でもってデータを送信する。
【００８２】
クライアント側では、ステップＳ１３１２において、受信部１２０９はデータを受信し、画像出力部１２１０は受信された画像データを表示する。ステップＳ１３１３において、送信制御部１２１１は、合成画像とともに受信された距離情報を参照する。ステップＳ１３１４において、送信制御部１２１１は、参照した距離情報に基づき、撮像画像をクライアントからサーバに送信する際の送信部１２０２の送信出力を制御する。
【００８３】
ステップＳ１３１５において送信すべき次の撮像画像があるか否かの判断を行い、撮像画像があると判断された場合は、ステップＳ１３０１に戻り、次の撮像画像を取得する。そして、上記の処理を繰り返す。尚、取得された画像は、ステップ１３１４で決定された送信出力でもって、ステップ１３０２で送信部１２０２から送信される。一方、ステップＳ１３１５で、送信すべき次の画像がないと判断された場合には、通信を終了し処理を抜ける。
【００８４】
尚、図１２および図１３に記載の構成およびフローチャートでは、クライアント側にセンシング部１２１２を有するシステムとなっているが、サーバ側に設ける構成としても良い。例えば、客観カメラのようなセンシングを利用する場合には、センシング情報をサーバ側に直接入力することにより、クライアントからサーバに送信するデータ量を減らすことができ、さらなる省電力化が実現できる。
【００８５】
さらに、第２及び第３実施形態と同様に、第４実施形態ではサーバとクライアント間の距離情報に加えて、サーバ側またはクライアント側におけるＢＥＲや電波強度の測定結果を用いた送信レベル制御を実施するようにしてもよい。この構成によれば、システム使用中の障害物、移動体の増加や他の無線機器による干渉などの影響によって電波環境が悪化し、予め設定された送信出力では所望のビットレートを維持することができない状態に陥った際にも、安定した通信を行うことが可能となる。尚、ＢＥＲや電波強度の測定結果を用いた送信レベル制御を実装したシステムについては、３次元位置情報の生成にセンシング情報を用いる点の他には、第２及び第３実施形態と大きな差異はないため、ここでは説明を省略する。
【００８６】
以上説明してきたように、センシング情報を用いてサーバとクライアントの３次元位置情報を生成する記載のシステム構成を用いても、第１乃至第３実施形態と同様に、安定した通信品質の維持と省電力化を実現できる。また、ＢＥＲや電波強度の測定結果を用いて送信レベル制御を行うことも可能である。さらに、第１実施形態で利用したＨＭＤでの撮像画像情報と組み合わせて３次元位置情報を生成することが可能である。このような構成によれば、より精度の高い距離情報を得ることができるため、送信制御の精度も向上させることができる。
【００８７】
［第５実施形態］
次に第５実施形態を説明する。
【００８８】
第１乃至第４実施形態では、サーバ側で３次元位置情報を生成する構成を説明したが、第５実施形態では、３次元位置情報を生成する構成をクライアント側に設けた構成を説明する。
【００８９】
図１４は、本発明の特徴を説明する第３の実施の形態におけるシステム構成を示した図である。
【００９０】
クライアントは画像入力部１４０１により撮像した現実空間画像を取得し、フレームメモリ１４２１に画像データを格納する。位置情報生成部１４０４は、フレームメモリ１４２１内の画像情報およびセンシング部１４１２で取得された各種センシング情報、またはそれら情報のどちらか一方を用いて、サーバとクライアントの相対的な３次元位置情報を生成する。距離算出部１４０６は、位置情報生成部１４０４が生成した位置情報からサーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部１４１１は、算出された距離情報に基づき、クライアントからサーバに３次元位置情報および距離情報を含むデータを送信する際の送信部１４０２の送信出力を制御する。送信部１４０２は、送信制御部１４１１によって制御された送信出力でもって３次元位置情報および距離情報を含むデータをサーバに送信する。従って、第５実施形態では、送信部１４０２が、クライアントとサーバ間の装置間距離を送信する距離送信部として機能する。
【００９１】
サーバは受信部１４０３でクライアントから送信されたデータを受信する。受信されたデータに含まれる位置情報は、ＣＧ描画部１４２２においてＣＧ画像を描画する際の位置、大きさ、向きの決定に利用される。送信制御部１４０７は、受信データに含まれる距離情報を参照し、サーバからクライアントにＣＧ画像を送信する際の送信部１４０８の送信出力を制御する。送信部１４０８は、送信制御部１４０７によって制御された送信出力でもってＣＧ画像を送信する。
【００９２】
クライアントの受信部１４０９で受信されたＣＧ画像は、画像合成部１４２３に送られる。画像合成部１４２３は、ＣＧ画像をフレームメモリ１４２１に格納されている現実空間画像と合成する。画像出力部１４１０は、画像合成部１４２３で生成された合成画像をＨＭＤ装着者に提供するべく表示する。
【００９３】
図１５は、第５実施形態による処理の流れを説明するフローチャートである。
【００９４】
通信が開始されると、まずステップＳ１５０１において、クライアント側の画像入力部１４０１が、ＨＭＤ装着者の視点で撮像された現実空間画像を取得する。ステップ１５０２において、クライアントは、画像入力部１４０１が取得した画像データをフレームメモリ１４２１に格納する。位置情報生成部１４０４は、ステップＳ１５０３で画像情報を参照し、ステップ１５０４でセンシング部１４１２からのセンシング情報を取得する。そして、ステップ１５０５において、位置情報生成部１４０４は、画像情報とセンシング情報に基づいてクライアントの三次元位置情報を生成する。本実施形態においては、通信前の初期設定の段階でシステム使用空間におけるサーバの位置情報を与えることにより、サーバとクライアントの相対位置関係を算出することができる。また、相対位置関係だけでなく、それぞれの位置情報を絶対座標に合わせることも可能である。
【００９５】
ステップ１５０６において、距離算出部１４０６は、位置情報生成部１４０４で生成された位置情報をもとに、サーバとクライアント間の距離を算出する。送信制御部１４１１は、ステップ１５０７で、距離算出部１４０６が算出した距離情報を参照し、ステップ１５０８で、その距離情報に基づいてクライアントから３次元位置情報および距離情報を送信する際の送信出力を制御する。ステップＳ１５０９において、送信部１４０２は、送信制御部１４１１がステップＳ１５０８で制御した送信出力でもって、３次元位置情報および距離情報を含むデータを送信する。
【００９６】
ステップＳ１５１０において、サーバ側の受信部１４０３は、ステップＳ１５０９において送信部１４０２が送信したデータを受信する。ＣＧ描画部１４２２は、ステップ１５１１で、ステップＳ１５１０で受信した３次元位置情報を参照し、ステップＳ１５１２で、その３次元位置情報に基づいてＣＧ画像を描画する。送信制御部１４０７は、ステップＳ１５１３で、受信部１４０３が受信した距離情報を参照し、ステップ１５１４で、その距離情報に基づいて、サーバからクライアントにＣＧ画像を送信する際の送信部１４０８の送信出力を制御する。ステップＳ１５１５において、送信部１４０８は、送信制御部１４０７によって制御された送信出力でもって、ＣＧ描画部１４２２が生成したＣＧ画像を送信する。
【００９７】
ステップ１５１６において、クライアント側の受信部１４０９は、サーバ側の送信部１４０８が送信したＣＧ画像を受信する。ステップＳ１５１７において、画像合成部１４２３は、受信データに含まれるＣＧ画像に対応する現実空間画像をフレームメモリ１４２１から読込み、現実空間画像とＣＧ画像を合成し、ＭＲ画像を生成する。そして、画像出力部１４１０は、このＭＲ画像を表示する。
【００９８】
ステップＳ１５１９において、クライアントは、次の撮像画像があるか否かの判断を行い、次の画像があると判断されると、処理をステップＳ１５０１に戻し、上記の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１５１９において次の画像がないと判断された場合には、通信を終了し処理を抜ける。
【００９９】
以上のように、第５実施形態によれば、クライアントから送信されるデータは、位置情報および距離情報であり、画像データが含まれない。そのため、クライアントからサーバへ送信される情報量は非常に小さくなる。したがって、送信に要する消費電力を大幅に減らすことができ、バッテリーによるクライアント側の無線端末の長時間駆動が実現できる。
【０１００】
さらに、第２乃至第４実施形態と同様に、第５実施形態でもサーバとクライアント間の距離情報に加えて、サーバ側またはクライアント側におけるＢＥＲや電波強度の測定結果を用いた送信レベル制御を実施することができる。このような構成とすることで、システム使用中の障害物、移動体の増加や他の無線機器による干渉などの影響によって電波環境が悪化し、予め設定された送信出力では所望のビットレートを維持することができない状態に陥った際にも、安定した通信を行える。なお、ＢＥＲや電波強度の測定結果を用いた送信レベル制御を実装したシステムについては、クライアント側に３次元位置情報生成機能を有する点の他には、第２、第３実施形態により上述した構成と大きな差異はないため、ここでは説明を省略する。
【０１０１】
以上説明してきたように、第５実施形態によれば、クライアント側に３次元位置情報生成機能を有するシステム構成を用いても、第１乃至第４実施形態と同様に、安定した通信品質の維持と省電力化を実現できる。また、ＢＥＲや電波強度の測定結果を用いて送信レベル制御を行うことも可能である。また、第４実施形態と同様に、ＨＭＤでの撮像画像情報とセンシングデバイスでのセンシング情報を組み合わせて３次元位置情報を生成することが可能であり、より精度の高い距離情報を得ることができるため、送信制御の精度も向上させることができる。さらに、クライアントからサーバに送信するデータ量が大幅に減少するため、送信に要するバッテリー消費量を押さえ、長時間駆動が可能となる。
【０１０２】
以上のように第１乃至第５実施形態によれば、送受信間の距離を３次元位置情報を用いて高精度で把握することにより、送信制御による省電力化と安定した通信品質の維持を可能とする無線通信システムを実現することができる。また、受信側の無線端末で常に通信品質を常時モニタリングすることなく送信制御を行えるため、無線端末の処理負荷、消費電力を抑えることが可能となる。また、フェージング環境下においても、一定のビットレートを維持して安定した通信が可能となる。また、屋内での近距離無線通信方式使用時においても、省電力化と安定したビットレートによるデータ通信を実現する無線通信システムを提供することができる。
【０１０３】
以上のように、第１乃至第５実施形態では、ＭＲ画像を提示するシステムにおいて、ＭＲ画像の生成に必要な観察者の３次元的な位置姿勢検出の結果を、無線の送信出力の制御に利用している。すなわち、３次元位置検出結果を効果的に利用することができる。
【０１０４】
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１０５】
尚、本発明は、ソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。
【０１０６】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１０７】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０１０８】
コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては以下が挙げられる。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、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などである。
【０１０９】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであってもよい。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１１０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布するという形態をとることもできる。この場合、所定の条件をクリアしたユーザに、インターネットを介してホームページから暗号を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用して暗号化されたプログラムを実行し、プログラムをコンピュータにインストールさせるようにもできる。
【０１１１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合、ＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、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。
【０１１２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された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書き込まれて前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。この場合、機能拡張ボードや機能拡張ユニットにプログラムが書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行なう。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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