(57)【要約】      （修正有）【課題】文化遺産等のデジタルアーカイブを現在の景観と適時適所で複合化して閲覧を可能にする。【解決手段】拡張現実景観表示システムは、現実空間地図と仮想空間地図と、仮想空間の三次元形状を二次元に投影した情報を記録し出力する情報配信サーバ２と、窓部４を備える移動体３と、現実空間地図、仮想空間地図又は拡張現実感景観を表示する表示部６を制御する制御部を備える表示体５と、表示体制御プログラムとから構成する。移動体と表示体とが共に移動し所定位置に到達したとき、所定方向に向けた表示体上に拡張現実感景観を表示する。【選択図】図１
2018151997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現実空間における景観と仮想空間における仮想空間対象とを複合し併せて表示体に表示する拡張現実感景観表示システムであって、
現実空間を表現する二次元地図である現実空間地図と、仮想空間を表現する二次元地図である仮想空間地図と、仮想空間における三次元形状を二次元面状に投影変換したものである仮想空間対象とのそれぞれの情報を記録し出力する情報配信サーバと、
現実空間に存在して、移動体内部から移動体外部の景観を視覚することができる窓部を備える移動体と、
前記現実空間地図若しくは前記仮想空間地図又は該拡張現実感景観を表示する表示部と該表示部の表示内容を制御する制御部とを備える表示体と、
前記表示体を制御するための表示体制御プログラムと、
から構成され、
前記表示体は、
現実空間に存在して、該表示体の地理的位置を検知する位置検知部と、該表示体の移動方向を検知する方向検知部と、現実空間地図を記録する現実空間地図蓄積部と、仮想空間地図を記録する仮想空間地図蓄積部と、仮想空間対象を記録する仮想空間対象蓄積部と、該表示体の外部から情報を入力する外部情報入力部と、仮想空間地図上における移動体の移動経路情報である指定経路を入力する指定経路入力部と、該表示体の位置と該指定経路との間の距離及び／又は前記移動体の進行方向と該表示体の進行方向との差を判断する判断部と、前記景観を撮像して景観情報を生成する撮像部と、該景観情報と前記仮想空間対象とを複合し拡張現実感景観を生成する演算部と、を備え、
前記移動体と前記表示体とが共に移動し、前記移動体が、前記指定経路上の所定の位置に到達したときに、前記移動体の進行方向に対して所定の方向に向けた前記表示体上に前記拡張現実感景観を表示することを特徴とする、拡張現実感景観表示システム。
【請求項２】
前記表示体は、前記表示体内の情報を前記表示体の外部に出力する外部情報出力部を更に備え、
前記拡張現実感景観表示システムは、現実空間地図上における表示体の位置と該位置に対応する判断部の情報とを記録する管理サーバを更に備える、
ことを特徴とする、請求項１に記載の拡張現実感景観表示システム。
【請求項３】
前記現実空間地図及び前記仮想空間地図が、位置情報を含むラスタデータにより構成され、
前記位置検知部により検知される前記表示体の位置に基づいて決定される前記現実空間地図上の対応する一つの点を現実位置とし、該現実位置に基づいて決定される前記仮想空間地図上の対応する一つの点を仮想位置とし、前記指定経路を仮想空間地図上の曲線とした場合において、
前記仮想位置と前記指定経路との距離が所定の値を超えるときに、
前記仮想位置と前記指定経路との距離が最小となる前記指定経路上の一つの点を前記仮想位置に一致させるように、前記仮想空間地図を再構成して前記表示部に表示する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の拡張現実感景観表示システム。
【請求項４】
前記方向検知部により検知される前記表示体の移動方向である第一の方向と前記位置検知部により検知される前記現実位置の変化に基づいて算出される前記表示体の移動方向である第二の方向とが成す角度が、所定の値を超えるときに、
前記現実空間地図における前記仮想空間対象の位置を、前記現実位置を中心として前記第一の方向が前記第二の方向に一致する方向に、第一の方向と第二の方向とが成す角度だけ回転移動させて回転補正位置を決定し、
前記回転補正位置に基づいて前記拡張現実感景観における前記仮想空間対象の表示される位置を補正する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の拡張現実感景観表示システム。
【請求項５】
前記移動体が自動車であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の拡張現実感景観表示システム。
【請求項６】
前記表示体が、前記移動体の内部から前記撮像部により前記景観の撮像をすることが可能であり、前記移動体の内部において移動自在かつ回転自在な状態にある情報通信端末であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の拡張現実感景観表示システム。
【請求項７】
前記表示部が、前記移動体の前記窓部であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の拡張現実感景観表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、現実空間の景観と仮想空間の対象情報とを複合し併せて表示し、現実空間の環境に仮想空間の情報を付加、削除、強調、減衰等させることにより、拡張現実感を知覚させる拡張現実表示技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
歴史的な文化遺産は、その文化遺産が創られた時代における生活、産業、芸術のみならず、それらを完成に至らしめた技術について知得することができるため、考古学における研究対象に留まらず現在における産業の成立及び発展過程の検証において貴重な資料である。
【０００３】
しかしながら、それら文化遺産は、自然風化若しくは自然災害又は人的行為により現在既に滅失しているものも多い。
【０００４】
そこで、それらの後世への文化的又は学術的価値の伝承の取り組みの一環として、二次元又は三次元の有形文化遺産をコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧという）技術を用いたシミュレーションにより、デジタルデータとして再現し擬似的に復元すること、いわゆるデジタルアーカイブが行政及び民間団体により活発に行われている（特許文献１乃至４）。
【０００５】
これらデジタルアーカイブにより復元された文化遺産（以下、デジタルアーカイブという）は、その再現精度の高さに従いデータ量が増大するが、近年の情報記録媒体の大容量化技術の進展によりその記録保存を十分に行うことが可能である。更にデジタルデータである利点を活用して、情報記録媒体に記録保存された複数のデジタルアーカイブに関する情報をデータベース化することにより、新たな角度からの検証、知見の再整理又は所望情報の検索を容易に行うことも可能である。
【０００６】
また、上記に加え、近年の情報通信技術、特に無線通信技術の発達により上記のような大きなデータ量を有するデジタルアーカイブを、それが記録保存されている場所と物理的に離れた場所との間で、短時間でかつ無線通信により送受信を行うことが可能である。これにより、適時にその情報提供を行うことが可能である。また、原資料の性質上移動をさせること又は複製をすることが困難であった文化遺産についても情報通信手段を用いることにより、貴重な原資料の破損汚損に特段留意をすることなく、そのデジタルアーカイブが記録保存されている場所と物理的に離れた場所にその複製を提供することも可能である。
例えば、インターネットに接続可能なコンピュータ、タブレット型コンピュータ又はスマートフォンを用いて、上記のデジタルアーカイブを適時に表示し閲覧する事が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３―２３８６２０
【特許文献２】特開２０１５―５９８４９
【特許文献３】特開２００７―２８６９０９
【特許文献４】特開２００５―７９７８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、文化遺産とそれが実在していた若しくは現に実在している地理的位置とは、当時の文化的、宗教的又は産業的側面において深く関わっている。つまり、文化遺産とその地理的位置とを関連付けることにより、その文化遺産について多くの情報を抽出することが可能となる。すなわち、文化遺産について考察を行う上で、その文化遺産が存在した当時の地理的位置は重要なファクタである。特に、現に滅失している文化遺産が存在していた地理的位置はその意義が大きい。
【０００９】
したがって、その文化遺産が実在していた地理的位置において、その文化遺産の復元すなわちデジタルアーカイブの閲覧等をすることにより、文化遺産とその地理的位置とを有機的に関連付けた新たな解釈をなし得るものと期待される。
【００１０】
しかしながら、その地理的位置は、現在の地図上には直接表れていないため、その文化遺産が実在した当時の地理的状況を表す地図と現在の地図とを対応させて、現在の地図上における該当位置を割り出した後に、現在の地図に従って文化遺産が実在した地理的位置まで移動し、その場所においてデジタルアーカイブを閲覧等するための手続が必要となる。
【００１１】
すなわち、デジタルアーカイブをその元となる文化遺産が実在した地理的位置において閲覧をする際に煩雑な手続が必要となるために、上記の地理的位置の情報を包摂したリアルタイムかつシームレスなデジタルアーカイブの学術的運用が十分にされていないといった課題がある。
【００１２】
上記課題は主に二つの技術的課題に依る。第一の課題は、両地図間における縮尺率や曲率の違いである。この違いは、互いに別個の測地系を用いて作図されていることによるものであり、例えば、両地図の一部分同士の縮尺や曲率といった地理的内容が一致するように対応させた場合、その他の部分同士の縮尺や曲率が一致しない。したがって、両地図間における地理的位置及びその連続である経路を相互に変換することが困難であった。
【００１３】
第二の課題は、デジタルアーカイブが表示される方向が不正確である点である。従来、移動する際の移動方向を表示する手段として、地磁気を利用した方位センサ、いわゆる電子コンパスが用いられている。しかしながら、電子コンパスの検知精度は、都市部や山間部における地磁気の強度の違いや、その周辺に位置する機器からの電気的又は磁気的な擾乱により影響を受け、動作が一定しないことがある。従って、例えば、電子コンパスその他の方位センサを用いて移動方向を決定し、その方向に対して所定の方向にデジタルアーカイブを表示しようとした場合、所望の方向に表示をすることができない、という潜在的な技術課題が予見される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明において、上記の課題を解決するために、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明に係る拡張現実感景観表示システムは、現実空間における景観と仮想空間における仮想空間対象とを複合し併せて表示する拡張現実感景観表示システムであって、
現実空間を表現する二次元地図である現実空間地図と、仮想空間を表現する二次元地図である仮想空間地図と、仮想空間における三次元形状を二次元面状に投影変換したものである仮想空間対象とのそれぞれの情報を記録し出力する情報配信サーバと、
現実空間に存在して、移動体内部から移動体外部の景観を視覚することができる窓部を備える移動体と、
前記現実空間地図若しくは前記仮想空間地図又は該拡張現実感景観を表示する表示部と該表示部の表示内容を制御する制御部とを備える表示体と、
前記表示体を制御するための表示体制御プログラムと、から構成され、
前記表示体は、
現実空間に存在して、該表示体の地理的位置を検知する位置検知部と、該表示体の移動方向を検知する方向検知部と、現実空間地図を記録する現実空間地図蓄積部と、仮想空間地図を記録する仮想空間地図蓄積部と、仮想空間対象を記録する仮想空間対象蓄積部と、該表示体の外部から情報を入力する外部情報入力部と、仮想空間地図上における移動体の移動経路情報である指定経路を入力する指定経路入力部と、該表示体の位置と該指定経路との間の距離及び／又は前記移動体の進行方向と該表示体の進行方向との差を判断する判断部と、前記景観を撮像して景観情報を生成する撮像部と、該景観情報と前記仮想空間対象とを複合し拡張現実感景観を生成する演算部と、を備え、
前記移動体と前記表示体とが共に移動し、前記移動体が、前記指定経路上の所定の位置に到達したときに、前記移動体の進行方向に対して所定の方向に向けた前記表示体上に前記拡張現実感景観を表示することを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記表示体は、前記表示体内の情報を前記表示体の外部に出力する外部情報出力部を更に備え、また、前記拡張現実感景観表示システムは、現実空間地図上における表示体の位置と該位置に対応する判断部の情報とを記録する管理サーバを更に備える、こともできる。
【００１６】
また、前記現実空間地図及び前記仮想空間地図が、位置情報を含むラスタデータにより構成され、前記位置検知部により識別される前記表示体の位置に基づいて決定される前記現実空間地図上の対応する一つの点を現実位置とし、該現実位置に基づいて決定される前記仮想空間地図上の対応する一つの点を仮想位置とし、前記指定経路を仮想空間地図上の曲線とした場合において、前記仮想位置と前記指定経路との距離が所定の値を超えるときに、前記仮想位置と前記指定経路との距離が最小となる前記指定経路上の一つの点を前記仮想位置に一致させるように、前記仮想空間地図を再構成して前記表示部に表示する、制御を行うことが好ましい。
【００１７】
また、前記方向検知部により検知される前記表示体の移動方向である第一の方向と前記位置識別部により識別される前記現実位置の変化に基づいて算出される前記表示体の移動方向である第二の方向とが成す角度が、所定の値を超えるときに、前記現実空間地図における前記仮想空間対象の位置を、前記現実位置を中心として前記第一の方向が前記第二の方向に一致する方向に、第一の方向と第二の方向とが成す角度だけ回転移動させて回転補正位置を決定し、前記回転補正位置に基づいて前記拡張現実感景観における前記仮想空間対象の表示される位置を補正する、制御を行うことが好ましい。
【００１８】
本発明に係る拡張現実感景観表示システムでは、前記移動体が自動車であることにより本発明の目的を達成することができる。
【００１９】
また、前記表示体が、前記移動体の内部から前記撮像部により前記景観の撮像をすることが可能であり、前記移動体の内部において移動自在かつ回転自在な状態にある情報通信端末である、ことにより本発明の目的を達成することができる。
【００２０】
さらに、前記表示体が、前記移動体の前記窓部であることにより目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る拡張現実感景観表示システムによれば、文化遺産が実在した当時の地理的状況を表す地図上における地理的位置と現在の地図上での地理的位置とが常に一致し、また、移動体が、文化遺産が実在した地理的状況を表す地図に従ってその文化遺産まで移動するときの経路は、特に操作を要せずとも、現在の地図上に反映される。また、その経路上において、方向検知手段が外部からの擾乱を受けようとも、移動体の移動方向に基づく補正を行うことにより、文化遺産が実在していた地理的位置において、移動体の移動方向を基準として正しい方向に文化遺産の複製すなわちデジタルアーカイブを表示することができる。したがって、デジタルアーカイブを適時適所で閲覧等する際に従前のような煩わしい手続を要せず、文化遺産が実在した地理的位置を包摂した多角的な考察をスムーズに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る拡張現実感景観表示システムの概念を表したものである。
【図２】本発明に係る拡張現実感景観表示システムに備わる表示体の概念を表したものである。
【図３】表示体による第一の制御の概念を表したものである。
【図４】表示体による第二の制御の概念を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
１．拡張現実感景観表示システムの構成と動作
図１に、本発明に係る拡張現実感景観表示システムの概念を示す。本発明に係る拡張現実感景観表示システム１は、情報配信サーバ２と、移動体３と、表示体５とから構成される。ここで、情報配信サーバ２と表示体５とは、ネットワーク８を介して接続している。また、表示体５は、移動体３に内包されており、以下、これらの各部をそれぞれ説明する。
【００２４】
１−１．情報配信サーバ
情報配信サーバ２は、配信要求が入力されると、その内容に応じてその内部に記録された情報を出力する機能を有している。情報配信サーバ２の内部には、現実空間を表現する二次元地図（以下、現実空間地図という）と、仮想空間を表現する二次元地図（以下、仮想空間地図という）と、仮想空間における三次元形状を二次元面状に投影変換したもの（以下、仮想空間対象という）との、少なくとも三種類の情報が記録されており、そのそれぞれは、ネットワーク８を介して送信可能なデジタル情報である。
【００２５】
また、情報配信サーバ２は、複数の現実空間地図２０２（図３参照）、仮想空間地図２０１（図３参照）及び仮想空間対象１０を記録することが可能であり、それらをデータベース化することにより条件に応じて適する仮想空間地図２０１や仮想空間対象１０を選択し、それを送信することが可能である。この場合、情報配信サーバ２を、一つのみならず複数の情報配信サーバ２により構成し、情報配信サーバ２に掛かる負荷を分散させる態様とすることも可能である。
【００２６】
ここで、仮想空間とは、ＣＧにより作成された仮想的な三次元空間であって、コンピュータ等による演算により二次元面上に投影変換され、その仮想空間内における視野を変化させることにより、あたかも仮想空間内に存在しまたは移動しているように知覚させるものを指す。
【００２７】
１−２．表示体
次に、本発明に係る拡張現実感景観表示システム１の構成要素である表示体５は、主に二つの機能を有している。一つ目の機能は、上記の現実空間地図２０２、仮想空間地図２０１及び仮想空間対象１０をネットワーク８を介して受信して、それらをデジタル画像として表示体の表示部６に表示する機能である。二つ目の機能は、表示体の地理的位置及び表示体の移動方向を検知し、それを表示部６に表示する機能である。
【００２８】
図２に、表示体の機能を発現する為の表示体５の構成を示す。表示体５を構成する各部の間は、情報の伝送経路により接続されている。情報の伝送方向及び情報が入力されたときの各部の動作は、表示体制御プログラムにより制御されている。ここで、各部は、物理的なデバイスであり、各部の目的を可能とする範囲であれば制限無く選択し採用することができる。また、各部間における情報の伝送は、有線方式又は無線方式の何れでも良く、さらに各部が一体となり一つの機器である必要は無く、各部が目的に応じて自由に別個の機器に備えられていても良い。
【００２９】
図２の構成を有する表示体５の動作について説明する。現実空間地図２０２、仮想空間地図２０１及び仮想空間対象１０は、ネットワーク８を介して外部情報入力部１０６で受信され、それぞれ、現実空間地図蓄積部１０１、仮想空間地図蓄積部１０２及び仮想空間対象蓄積部１０３に記録され、次いで、それぞれが、判断部１１０へと入力される。指定経路入力部１０８から入力された仮想空間地図２０１における移動体３の移動経路情報である指定経路２０３は、指定経路入力部１０８から入力され、判断部１１０へと入力される。また、表示体の地理的位置は、位置検知部１０４により検知され、それに対応する情報が、判断部１１０へと入力される。同様に、表示体の移動方向は方向検知部１０５により検知され、それに対応する情報が判断部１１０へと入力される。
【００３０】
ここで、表示体の地理的位置は、表示体が備える位置検知部１０４により検知することができ、例えば、衛星測位信号を受信することにより検知することができる。より具体的には、全地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、以下、ＧＮＳＳという）から送信されるＣＤＭＡ方式又はＦＤＭＡ方式による衛星測位信号を受信し検知する手法を採用することができる。
【００３１】
また、表示体の移動方向は、表示体が備える方向検知部１０５により検知することができ、例えば、地磁気を検知することにより方向を検知することができる電子コンパスを採用することができる。そのとき、地軸に対する表示体の傾きの度合いにより方位の検知精度が変化しない三軸型の電子コンパスとすることが好ましい態様である。さらに、表示体の傾きの度合いをより精度良く検知するために、電子コンパスと併せて加速度センサを方向検知部１０５に含める態様とすることもできる。
【００３２】
判断部１１０は、位置検知部１０４から入力された情報を元に、現実空間図上における表示体の位置（以下、現在位置という）を決定する。この現在位置２０６を仮想空間地図２０１上に射影し、仮想空間地図２０１上における表示体の位置（以下、仮想位置という）を決定する。次いで、位置検知部１０４及び方向検知部１０５から入力された情報を元に、仮想位置２０５と指定経路２０３との間の距離及び表示体の進行方向と移動体３との進行方向との差を算出する。ここで、判断部１１０は、この算出した結果を判断して後述する第一の制御及び第二の制御を行い、これら制御の結果、再構成され又は補正が施された現実空間地図２０２、仮想空間地図２０１及び仮想空間対象１０を演算部１１１に対して入力する。
【００３３】
撮像部１０９は、現実空間における都市部、山間部、河川部又は海岸部等の景観９を撮像機器を用いて撮像し、それをデジタル化することにより景観情報を生成する。この景観情報は判断部１１０に入力される。ここで、撮像機器は、動的な映像を撮像し記録することのできるビデオカメラを用いることができる。また、ビデオカメラ等の撮像機器が撮像した光学情報をデジタル化する際の符号化方式は、特に制限無く選択し採用することができる。
【００３４】
演算部１１１は、判断部１１０で補正が施された仮想空間対象１０と撮像部１０９でデジタル化された景観情報とが入力され、それらをデジタル信号処理により複合化して拡張現実感景観１１を生成する。ここで、拡張現実感（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ、以下、ＡＲという）景観とは、人が知覚する現実環境をデジタル信号処理により拡張するものであって、具体的には、現実空間における景観９とＣＧにより生成された仮想空間における仮想現実対象とを同時に表示することにより、現実空間における景観９の中にあたかも仮想空間対象１０が存在するかのように知覚させるものである。
【００３５】
制御部１１２は、判断部１１０を介して現実空間地図２０２及び仮想空間地図２０１と演算部１１１により生成されたＡＲ景観とが入力され、それらを表示部６に表示させる。また、それらの何れか又は二つ以上のデジタル情報を表示部６に表示するように制御する機能を有している。この制御の際に、例えば、位置検知部１０４で受信したＧＮＳＳ信号を用いて、表示体５が、所定の地理的位置に到達した場合にはＡＲ景観を表示部６に表示し、それ以外の場合には仮想空間地図２０１を表示部６に表示するように制御することができる。
【００３６】
表示部６は、制御部１１２から入力された現実空間地図２０２、仮想空間地図２０１又はＡＲ景観を表示する。ここで、表示部６は、映像信号が入力され映像を表示することができるものであれば特に制限無く用いることができ、例えば、透過型又は反射型による液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等を採用することができる。
【００３７】
また、表示部６は、映像信号が入力されそれを拡散スクリーン等に投射して、拡散スクリーン等の表面に映像を表示する実施態様とすることもできる。例えば、表示部６であるプロジェクタにより現実空間地図２０２、仮想空間地図２０１又はＡＲ景観を拡散スクリーン等に投射することにより表示することもできる。また、この場合、移動体３が備える窓部４の表面を拡散スクリーンとして用いて、それに対してＡＲ景観等を投射して表示することもできる。
【００３８】
本発明の構成要素である表示体５は、上記の各部を含み、かつこれら各部間における情報伝送を制御することのできる機能を有している限り、特に制限無く選択し採用することができ、例えば、タブレット型PC、ノート型PC、スマートフォン等のようなその他の情報通信端末を用いてそれらに含まれる各部を制御するプログラムを導入したものが好ましい態様である。また、上記の各部を含みそれらを制御するプログラムを導入可能なウェアラブルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイも本発明を構成する表示体として採用することができる。
【００３９】
また、表示体の各部は、それら全てが一体として含まれている必要が無く、複数の機器にそれら各部の一部を備えさせることもできる。すなわち、表示体が、複数の機器から構成される態様とすることも可能である。
【００４０】
１−３．移動体
次に、本発明に係る拡張現実感景観表示システム１の構成要素である移動体３は、移動が可能であって、その内部から窓部４を介してその外部の景観９を視覚することができる機能を有している機械である。その移動は、人による直接運転若しくは人による遠隔操縦又は無人による自律移動によるものとすることができる。また、その窓部４は、可視光を透過する透明材質であり移動体３の外形に定置するもので、一つの移動体３に対して複数備えることが可能である。
【００４１】
移動体３は、例えば、自動車、船舶、飛行機その他の移動機械であることが好ましい態様である。さらに、移動体３として自動車を採用した場合、自動車の複数箇所に表示体の各部を分散させて備えさせ、それら各部間で通信を行わせ表示体の機能を発現させることもできる。さらに、このとき、表示体の各部間における通信は、自動車内の機器間において行われるＣＡＮ通信によりなされることが、より好ましい実施態様である。
【００４２】
また、本発明に係る拡張現実感景観表示システム１の構成要素として、管理サーバ７を追加することもできる。管理サーバ７は、ネットワーク８を介して表示体と接続されており、表示体の外部情報出力部１０７からの情報を入力し記録することが可能なものである。
【００４３】
第２項．表示体による第一の制御
本発明に係る拡張現実感景観表示システム１の構成要素である表示体５の判断部１１０は、指定経路入力部１０８から入力された仮想空間地図２０１上の指定経路２０３から仮想位置２０５が外れたときに、その仮想位置２０５が指定経路２０３上に位置するように、仮想空間地図２０１を再構成する制御（以下、第一の制御という）を行うことを特徴としている。
【００４４】
図３は、第一の制御を概念的に表したものであり、これを用いて説明する。まず、指定経路入力部１０８から入力された指定経路２０３が、二次元平面である仮想空間地図２０１上においてＰ１とＰ２とを結ぶ線分（以下、Ｐ１Ｐ２という）として表現される。共に二次元平面である仮想空間地図２０１及び現実空間地図２０２上の任意の点は、関数により相互に変換可能である。ここで、仮想空間地図２０１上の点から現実空間上の対応する点へと変換する関数をＧとし、現実空間地図２０２上の点から仮想空間地図２０１上の対応する点へと変換する関数をＦとする。ここで、関数Ｇと関数Ｆとによる変換は、単射であって、Ｇの逆関数はＦであり、またＦの逆関数はＧである。
【００４５】
Ｐ１Ｐ２は、Ｇにより現実空間地図２０２上にｐ１とｐ２とを結ぶ線分（以下、ｐ１ｐ２という）として射影される。次に位置検知部１０４から入力されるＧＮＳＳ信号により、現在位置ｐが決定される。さらに、表示体と共に移動する移動体３により移動して、表示体の地理的位置が、ｐ１ｐ２上に位置するようにする。ここで、ｐをＦにより仮想空間地図２０１上の点Ｐとして射影する。このとき、Ｐは、Ｐ１Ｐ２上に位置せずにＰ１Ｐ２と離れている。
【００４６】
次に、Ｐ１Ｐ２上の任意の点ＰｃとＰとを結ぶ線分の長さが最小になる点を選択し、すなわちＰを中心とする仮想空間地図２０１上の円とＰ１Ｐ２との接点をＰｃとし、ＰｃがＰに一致するように、仮想空間地図２０１上の点を変換する。このときに生成される変換関数をＣｔとし、Ｐ１Ｐ２もまたＣｔにより変換される。その結果、仮想空間地図２０１上において、指定経路２０３上に仮想位置２０５が位置することとなる。
【００４７】
移動体が、現実空間地図２０２上のｐ１ｐ２上を移動した場合、仮想空間地図２０１上においてＰ１Ｐ２とＰとが離れることとなるため、その都度Ｃｔを生成して、仮想空間地図２０１上において指定経路２０３上を仮想位置２０５が移動するように制御する。
【００４８】
ここで、Ｐ１Ｐ２とＰとの距離が、所定の値を超えるときに上記の第一の制御を行うようにすることもできる。具体的には、ＰをＧにより現実空間地図２０２に射影したときに、その射影された点とｐ１ｐ２との距離が、５０ｍを超えるときに第一の制御を行うこととすることが好ましい。
【００４９】
第３項．表示体による第二の制御
本発明に係る拡張現実感景観表示システム１の構成要素である表示体の判断部１１０は、方向検知部１０５の検知誤りにより生じる、表示部６に表示されるＡＲ景観における仮想空間対象１０の表示位置の誤りを補正して、ＡＲ景観において仮想空間対象１０を正しい位置に表示させる制御（以下、第二の制御という）を行うことを特徴としている。
【００５０】
図４は、第二の制御を概念的に表したものであり、これを用いて説明する。また、以下の説明の中におけるＧ、Ｆ、ｐ、ｐ１、ｐ２、ｐ１ｐ２の記号の意味は、図３における定義と同じである。まず、現実空間において、移動体３及び表示体は、現実空間地図２０２上に射影されたｐ１ｐ２上を移動する。ｐ１ｐ２は、有限個の区分に分けられており、例えば、ｐ１を起点として数えてｎ番目の区分は、ｐ１ｐ２上の点ｐｎ―１と点ｐｎとからなる曲線である。ここで、表示体は、ｐ１ｐ２を移動する際に、少なくとも一つ前の区分の位置の情報を記憶し判断部１１０に入力するものとする。例えば、移動体３及び表示体５が、ｎ番目の区分に位置しているときはｎ−１番目の区分の位置情報、すなわち点ｐｎ−２と点ｐｎ−１の情報を記録され判断部１１０に入力される。ここで、記号の末尾のｎ、ｎ−１、ｎ−２は点ｐが属する区分を意味するものである。
【００５１】
移動体３及び表示体５の現実空間地図２０２上の位置であるｐが、ｐｎに一致したとき、表示体の方向検知部１０５が方向ｄ１ｎを検知する。このとき、ｐｎとｐｎ−１とを弦として接続してｐｎ−１からｐｎへと向かう方向をｄ２ｎとする。ここで、方向ｄ２ｎは、ｐ１ｐ２の区分数を無限に大きくしたときにはｐｎにおけるｐ１ｐ２の接線と一致することとなるため、すなわちｐｎにおける移動体３及び表示体の真の移動方向を意味する。
【００５２】
ｐがｐｎであるときに、方向検知部１０５により示された方向ｄ１ｎとＧＮＳＳ信号を位置検知部１０４で受信して算出した方向ｄ２ｎとは角度Ψｎを成す。方向検知部１０５により検知された方向ｄ１ｎが、真の移動方向ｄ２ｎと一致しないのは、電子コンパス等からなる方向検知部１０５が、表示体の各部及び移動体３を含めた外場から電気的又は磁気的な擾乱を受けるためである。ここで、ｄ１ｎとｄ２ｎとが成す角度Ψｎを誤り角度と定義する。
【００５３】
次に、ｐｎにおいて、仮想空間対象１０が、移動体３及び表示体の移動方向に対してθｎの角度を成す方向に向けた表示部６に表示されるように予め設定していた場合において、方向検知部１０５により検知した移動方向ｄ１ｎとθｎの角度を成す方向に仮想空間対象１０が表示されることとなる。しかしながら、移動体３及び表示体５の真の移動方向はｄ２ｎであるため、ｄ２ｎとθｎの角度を成す方向に表示部６を向けても仮想空間対象１０が表示されない。これは、誤り角度Ψｎの存在によるものである。
【００５４】
ここで、移動体３及び表示体５の真の移動方向ｄ２ｎと予め設定されていたθｎの角度を成す方向に表示部６を向けたときに仮想空間対象１０が表示されるように、仮想空間対象１０が表示される方向をｐｎを中心にして誤り角度Ψｎだけ回転させる制御を判断部１１０で行う。このとき、判断部１１０は仮想空間対象１０が表示される方向を誤り角度だけ回転させる関数Ｃｒを生成する。
【００５５】
ここで、誤り角度Ψが、所定の値を超えるときに上記の第二の制御を行うようにすることもできる。具体的には、方向検知部１０５により検知した角度ｄ１とＧＮＳＳ信号により算出した真の移動方向ｄ２とが成す角度が６０度を超えるときに、第二の制御を行うこととすることが好ましい。
【００５６】
上記の第一の制御において生成される関数Ｃｔ及び第二の制御において生成される関数Ｃｒと仮想位置Ｐ若しくは現実位置ｐとの組み合わせの集合を、判断部１１０に記録しその後管理サーバ７に蓄積してそれをデータベース化し活用することが可能である。例えば、同じ指定経路２０３が入力されたときに、管理サーバ７内に蓄積されているその指定経路２０３を移動する場合の地理的位置に対する制御を参照することにより、その都度判断部１１０による判断の必要がなくなる。このとき、表示体の各部の動作、各部間における伝送及び判断部１１０による判断を行う必要がないために、システム全体におけるエネルギーの消費を抑制することも可能であるから、高精度な位置制御及び方向制御を備えた拡張現実感景観表示システムを提供し得るだけでなく、省エネルギーな拡張現実感景観表示システムを提供することも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１      拡張現実感景観表示システム
２      情報配信サーバ
３      移動体
４      窓部
５      表示体
６      表示部
７      管理サーバ
８      ネットワーク
９      景観
１０    仮想空間対象
１１    拡張現実感景観
１０１  現実空間地図蓄積部
１０２  仮想空間地図蓄積部
１０３  仮想空間対象蓄積部
１０４  位置検知部
１０５  方向検知部
１０６  外部情報入力部
１０７  外部情報出力部
１０８  指定経路入力部
１０９  撮像部
１１０  判断部
１１１  演算部
１１２  制御部
２０１  仮想空間地図
２０２  現実空間地図
２０３  指定経路
２０４  関数Ｇにより現実空間地図上に射影された指定経路
２０５  仮想位置
２０６  現在位置
２０７  Ｃ１により再構成された仮想空間地図
２０８  再構成された仮想地図上の指定経路
２０９  仮想位置を中心として指定経路に接する円
３０１  ｐ１を起点としてｎ番目の区分
３０２  方向検知部が検知する表示体の移動方向
３０３  位置検知部で受信した情報に基づいて算出した表示体の移動方向
３０４  ｄ１に対してθの角度を成す方向
３０５  ｄ２に対してθの角度を成す方向
３０６  誤り角度
３０７  回転補正位置
【図１】
2018151997.tif 000003
【図２】
2018151997.tif 000004
【図３】
2018151997.tif 000005
【図４】
2018151997.tif 000006