(57)【要約】【課題】シミュレーションによって生成された天体画像と、実際にカメラによって撮影された画像の差分を取得し、雲に隠れている天体や、天体以外の飛行体等を発見することを容易にする、携帯端末による天体の表示システムを提供する。【解決手段】ホストシステム１２と、ホストシステム１２から情報を受信する１又は複数の携帯端末１３とから構成される、携帯端末による天体の表示システムであって、携帯端末１３は、天体の画像を撮影して、色の明るい点が表示されている位置と点の明るさを抽出した撮影天体情報と、ホストシステム１２から受信した地平座標系天体情報をカメラ座標系に変換したカメラ座標系天体情報との座標が一致するように、撮影天体情報の座標を変換してマッチングを行なう手段と、マッチングした結果、両者の天体情報で一致していない箇所を強調して可視化した画像を生成し、表示部に画像を表示する手段等を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天体情報データベースを備えたホストシステムと、前記ホストシステムから天体の位置情報とその関連する情報を受信する１又は複数の携帯端末とから構成される携帯端末による天体の表示システムであって、
前記ホストシステムは、前記携帯端末から天体情報送信依頼を受信すると、前記天体情報送信依頼に含まれる位置情報と現在の日時の情報をもとに、その地点から視認可能な天体の一覧を前記天体情報データベースから検索する手段と、
検索結果に含まれる天体の座標を赤道座標系から前記携帯端末の位置情報を基準点とした地平座標系に変換し、地平座標系天体情報を生成する手段と、
前記地平座標系天体情報を、前記携帯端末に送信する手段とを備え、
前記携帯端末は、前記携帯端末の位置情報を取得する手段と、
取得した位置情報を前記ホストシステムに送信する手段と、
前記位置情報に基づき前記ホストシステムから受信した前記地平座標系天体情報を保存する手段と、
前記携帯端末の向いている方位と姿勢を取得する手段と、
前記地平座標系天体情報から、前記携帯端末の向いている方向において視認可能な天体の画像を生成し、表示する手段と、
前記天体の画像を表示した後、前記携帯端末の位置情報を取得し、位置情報に大きな変化があった場合は前記ホストシステムから前記地平座標系天体情報を再受信する手段と、
位置情報に変化が無い場合は、前記携帯端末の向いている方位と姿勢からなる姿勢情報の変化を元に画像を生成して画面表示する手段と、
天体の画像を撮影し、撮影された画像を保存する手段と、
外部入力による依頼に基づき、保存された撮影画像から、色の明るい点が表示されている位置と点の明るさを撮影天体情報として抽出する手段と、
格納されている前記地平座標系天体情報の中から、前記携帯端末の姿勢情報とカメラ撮影部のズーム率を元に、前記撮影画像に写ることが可能な天体をすべて検索し、その座標をカメラ座標系に変換してカメラ座標系天体情報を生成する手段と、
前記撮影天体情報と、前記カメラ座標系天体情報との中からそれぞれ比較的明るいものをいくつか選択し、それらの座標が一致するように、前記撮影天体情報の座標をアフィン変換することでマッチングを行う手段と、
マッチングした結果、両者の天体情報で一致していない箇所を強調して可視化した画像を生成し、表示部に画像を表示する手段とを備えたことを特徴とする携帯端末による天体の表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ撮影機能を持つ携帯端末に対して、天体の位置情報やその関連情報をホストシステムから配信し、表示装置に表示させる、携帯端末による天体の表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末にＧＰＳ機能を持つものが開発され、その機能を利用したナビゲーションシステムが作られている。それと同様の原理で、ＧＰＳを利用して現在地を取得し、その地点における天体の見え方をシミュレートし、画面に表示させるシステムが作られていて、天体観測の補助ツールとして使われている。それらのシステムでは、天体の座標を、現在地を基準とした地平座標に変換し、表示装置上に表示させることで機能を実現している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０１３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シミュレーションによって生成された天体の画像は、空に雲がなくて、また暗い星が肉眼で視認できるように、周辺の環境が十分に暗いことが想定されている。しかし、実際には気象条件や周辺の環境によって、実際に見える天体はシミュレーションとは異なるものになる。また、実際の空には、シミュレーションでは表示できない飛行機などの天体以外のものが存在する場合もある。
【０００５】
以上の現状に鑑み、本発明は、シミュレーションによって生成された天体の画像と、携帯端末の持つカメラによって撮影された実際の画像を比較し差分を取得することによって、撮影画像中の、雲に隠れているなどして視認できない天体や、天体以外の飛行体等を発見することを容易にする、携帯端末による天体の表示システム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】
【０００６】
上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
請求項１に係る発明は、天体情報データベースを備えたホストシステムと、前記ホストシステムから天体の位置情報とその関連する情報を受信する１又は複数の携帯端末とから構成される携帯端末による天体の表示システムであって、
前記ホストシステムは、前記携帯端末から天体情報送信依頼を受信すると、前記天体情報送信依頼に含まれる位置情報と現在の日時の情報をもとに、その地点から視認可能な天体の一覧を前記天体情報データベースから検索する手段と、
検索結果に含まれる天体の座標を赤道座標系から前記携帯端末の位置情報を基準点とした地平座標系に変換し、地平座標系天体情報を生成する手段と、
前記地平座標系天体情報を、前記携帯端末に送信する手段とを備え、
前記携帯端末は、前記携帯端末の位置情報を取得する手段と、
取得した位置情報を前記ホストシステムに送信する手段と、
前記位置情報に基づき前記ホストシステムから受信した前記地平座標系天体情報を保存する手段と、
前記携帯端末の向いている方位と姿勢を取得する手段と、
前記地平座標系天体情報から、前記携帯端末の向いている方向において視認可能な天体の画像を生成し、表示する手段と、
前記天体の画像を表示した後、前記携帯端末の位置情報を取得し、位置情報に大きな変化があった場合は前記ホストシステムから前記地平座標系天体情報を再受信する手段と、
位置情報に変化が無い場合は、前記携帯端末の向いている方位と姿勢からなる姿勢情報の変化を元に画像を生成して画面表示する手段と、
天体の画像を撮影し、撮影された画像を保存する手段と、
外部入力による依頼に基づき、保存された撮影画像から、色の明るい点が表示されている位置と点の明るさを撮影天体情報として抽出する手段と、
格納されている前記地平座標系天体情報の中から、前記携帯端末の姿勢情報とカメラ撮影部のズーム率を元に、前記撮影画像に写ることが可能な天体をすべて検索し、その座標をカメラ座標系に変換してカメラ座標系天体情報を生成する手段と、
前記撮影天体情報と、前記カメラ座標系天体情報との中からそれぞれ比較的明るいものをいくつか選択し、それらの座標が一致するように、前記撮影天体情報の座標をアフィン変換することでマッチングを行う手段と、
マッチングした結果、両者の天体情報で一致していない箇所を強調して可視化した画像を生成し、表示部に画像を表示する手段とを備えたことを特徴とする携帯端末による天体の表示システムを提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の携帯端末による天体の表示システムによれば、次のような効果が期待できる。
（１）携帯端末を向けた方向に見える天体をシミュレートした画像をリアルタイムで生成し、カメラを使うのと同じ感覚で使用できる。
（２）シミュレーションによって生成された天体画像と、実際にカメラによって撮影された画像の差分を取得し、雲に隠れている天体や、天体以外の飛行体等を発見することを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の携帯端末による天体の表示システムの一実施の形態例を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の天体情報ＤＢに格納されている赤道座標系天体情報のデータ構成図である。
【図３】本発明の携帯端末の内部構成図である。
【図４】本発明のホストシステムが送信する地平座標系天体情報のデータ構成図である。
【図５】本発明のホストシステムのデータ配信処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】本発明の携帯端末の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の差分表示の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明のシミュレーションによって生成される画像例である。
【図９】前図８と同じ場所の、実際の夜空の画像例である。
【図１０】前図９の夜空に対して差分を取得し画面に表示した画像例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
尚、上記ホストシステムは、ＣＰＵを備えたコンピュータであり、又、上記携帯端末はＣＰＵを備え、上記各手段は、ＣＰＵが必要なコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより実現される手段であり、そのフローチャート図が図５乃至図７である。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の「携帯端末による天体の表示システム」の実施の形態の一例を示すシステム構成図であり、本「携帯端末による天体の表示システム」は、天体情報データベース（以下、ＤＢという。）１１を備えたホストシステム１２と、このホストシステム１２から天体の位置情報とその関連する情報を受信する移動端末装置である１又は複数の携帯端末１３ａ，１３ｂ，１３ｎとから構成され、この携帯端末１３ａ，１３ｂ，１３ｎは、無線回線によって基地局１４と接続されている。そして、基地局１４は有線の公衆回線網によるネットワーク１５と接続され、このネットワーク１５にホストシステム１２が接続されている。従って、携帯端末１３ａ，１３ｂ，１３ｎとホストシステム１２とは、基地局１４に到る無線回線およびネットワーク１５を通じてホストシステム１２に接続されていることになる。
【００１１】
ホストシステム１２には、天体情報ＤＢ１１の他に、サービス契約者一覧データベース（図中にはＤＢと記載。）１６が設けられている。ホストシステム１２の天体情報ＤＢ１１には、例えば天体の赤道座標系での位置情報や、天体の名前、天体の明るさの等級などの赤道座標系天体情報が登録されている。また、ホストシステム１２は主に携帯端末１３（前記携帯端末１３ａ，１３ｂ，１３ｎのうちのいずれか一つの携帯端末）からの天体情報の要求に対して天体情報ＤＢ１１への検索を行い、天体の座標を地平座標系に変換して地平座標系天体情報を生成する天体座標変換部１２１、携帯端末１３などとの送受信を行う送受信部１２２を備えている。
【００１２】
天体情報ＤＢ１１に格納される赤道座標系天体情報は図２に示すように、天体ＩＤ２１、天体名２２、天体の座標２３、天体の明るさ２４、天体の色２５から構成される。天体ＩＤ２１はすべての天体に対して一意に割り当てられる識別子である。天体名２２は、名前を持つ有名な天体について、その名前を保持する。天体の座標２３は天体の位置を赤道座標系で保持するもので、定期的に情報が最新のものに更新される。これにより、携帯端末１３が利用する天体情報は、常に最新のものとなる。天体の明るさ２４は天体の地球上から観測する場合の明るさを表す実視等級の値を保持し、定期的に情報が最新のものに更新される。天体の色２５は、例えば赤・青・黄・白といった画像生成時の天体の色の情報を保持する。
【００１３】
図３は携帯端末１３の構成を示した図である。すなわち、衛星からの電波を受信して自装置の現在位置を検出するＧＰＳ部３１と、姿勢と方位を認識できる装置を利用して自装置の姿勢情報を検出する姿勢情報取得部３２と、ホストシステム１２に対して自装置の位置情報を送信し地平座標系天体情報を受信する送受信部３３と、ホストシステム１２から受信した地平座標系天体情報を格納する天体情報格納部３４と、ホストシステム１２から受信した地平座標系天体情報と自装置の姿勢情報をもとにして携帯端末１３を向けた先に見える天体をシミュレートした画像を生成する画像生成部３５１と、データ処理部３５によって生成された画像を表示する表示部３６と、天体を撮影するカメラ撮影部３７と、カメラ撮影部３７が撮影した画像を格納する撮影画像記憶部３８と、天体情報格納部３４に格納された地平座標系天体情報と撮影画像記憶部３８に格納された画像とで不一致な箇所を取得し可視化した画像を生成する差分計算部３５２と、差分計算を依頼する入力部３９とから構成される。
【００１４】
ホストシステム１２から受信する地平座標系天体情報のフレームは図４に示すように、天体ＩＤ４１、天体名４２、天体の座標４３、天体の明るさ４４、天体の色４５から構成される。天体ＩＤ４１はすべての天体に対して一意に割り当てられる識別子である。天体名４２は、名前を持つ有名な天体について、その名前の情報である。天体の座標４３は天体の位置を携帯端末１３の位置情報を基準点にした地平座標系で表したものである。天体の明るさ４４は天体を地球上から観測する場合の明るさを表す実視等級の値を表す。天体の色４５は、例えば赤・青・黄・白といった画像生成時の天体の色の情報を表す。
【００１５】
図１に示す天体座標変換部１２１は、天体情報ＤＢ１１に格納されている赤道座標系天体情報の中から、携帯端末１３から送信された位置情報と現在の日時において視認可能な赤道座標系天体情報を検索し、天体の座標を赤道座標系から携帯端末１３の位置情報を基準点とした地平座標系に変換して地平座標系天体情報を生成し、送受信部１２２に送信する。
【００１６】
図３に示す画像生成部３５１は、ホストシステム１２から受信して天体情報格納部３４に格納されている地平座標系天体情報の中から、姿勢情報取得部３２によって取得された携帯端末１３の向いている方位と姿勢において視認可能な天体の地平座標系天体情報を検索し、それらの天体の座標を地平座標系から、携帯端末１３の向いている方位と姿勢を基準点とした平面座標系に変換し、それらを元に表示部３６に表示する画像を生成する。
【００１７】
差分計算部３５２は、天体情報格納部３４に格納されている地平座標系天体情報の中で、携帯端末１３が向いている方角において視認可能でかつ天体の明るさ４４が比較的明るい天体について、撮影画像記憶部３８に格納されている画像の中で比較的明るい天体とパターンマッチングを行い、その差分を可視化した画像を生成する。
【００１８】
図５はホストシステム１２の天体情報送信機能の概要を示すフローチャートである。
ホストシステム１２は、まず、携帯端末１３からの天体情報送信依頼を受信したか否かを判定し（ステップ５０１）、受信していなければ受信待ち状態で待機する。
天体情報送信依頼を受信した場合は、天体情報送信依頼に含まれる位置情報と現在の日時の情報をもとに、その地点から視認可能な天体の一覧を天体情報ＤＢから検索する（ステップ５０２）。
次に、検索結果に含まれる天体の座標を赤道座標系から携帯端末の位置情報を基準点とした地平座標系に変換し、地平座標系天体情報を生成する（ステップ５０３）。
そして、座標変換された地平座標系天体情報を、送受信部１２２を通して携帯端末１３に送信する（ステップ５０４）。
【００１９】
図６は携帯端末１３の電源を入れてからの携帯端末１３のメインルーチンを示すものである。携帯端末１３は最初にＧＰＳ部３１で位置情報を取得する（ステップ６０１）。
取得した位置情報をホストシステム１２に送信し（ステップ６０２）、ホストシステム１２からの応答を待ち、ホストシステム１２での処理結果である地平座標系天体情報を受信する（ステップ６０３）。ホストシステム１２から受信した地平座標系天体情報を天体情報格納部３４に保存する（ステップ６０４）。
【００２０】
地平座標系天体情報の受信が終了すると、次に姿勢情報取得部３２で携帯端末１３の向いている方位と姿勢を取得し（ステップ６０５）、携帯端末１３の向いている方向において視認可能な天体の画像を画像生成部３５１で生成し（ステップ６０６）、表示部３６に天体の画像を表示する（ステップ６０７）。
生成画像の背景色は黒色で、天体は塗りつぶした円で表示する。天体の明るさ４４が明るいものは円の半径を大きくすることで、天体の明るさを表現する。天体の色４５で円を塗りつぶす。生成される天体画像の例を図８に示す。天体８０１や天体８０２のような比較的明るい天体は大きな半径で表示され、天体８０３のような暗い天体は小さな半径で表示される。
【００２１】
その後、ＧＰＳ部３１で位置情報を取得し（ステップ６０８）、位置に大きな変化があった場合はステップ６０２に戻り、ホストシステム１２から地平座標系天体情報を再受信する。しかし、通常の利用法では携帯端末１３は一度地平座標系天体情報を受信したあとは位置が大きく動くことはないと考えられる。位置情報に変化が無い場合は、ステップ６０５に戻り、姿勢情報の変化を元に画像を生成して画面表示する、という処理を繰り返す（ステップ６０９）。
このような処理にすることで、携帯端末１３の姿勢情報が変化するたびにホストシステム１２と通信する必要は無くなり、リアルタイムでの天体画像の生成と表示が可能となる。
【００２２】
図７は天体情報格納部３４に格納された地平座標系天体情報と、カメラ撮影部３７で撮影された画像とのマッチングを行い、その結果を表示する差分表示処理のフローチャートである。
この処理は、入力部３９から差分計算が依頼された場合に起動される。カメラによる夜空の撮影や差分の計算には時間がかかるので、処理中は携帯端末１３の姿勢を常に固定しておく必要がある。処理中に姿勢情報取得部３２が携帯端末１３の姿勢情報の変化を検出した場合は、差分計算処理を中断し携帯端末１３の動作は図６に示すメインルーチンに戻る。
差分表示処理は最初にカメラ撮影部３７で天体の画像を撮影し（ステップ７０１）、撮影された画像を撮影画像記憶部３８に保存する（ステップ７０２）。
【００２３】
以下の処理は差分計算部３５２で行う。
ステップ７０２で保存された撮影画像から、色の明るい点が表示されている位置と点の明るさを撮影天体情報として抽出する（ステップ７０３）。
次に、天体情報格納部３４に格納されている地平座標系天体情報の中から、携帯端末１３の姿勢情報とカメラ撮影部３７のズーム率を元に、撮影画像に写ることが可能な天体をすべて検索し、その座標をカメラ座標系に変換し、カメラ座標系天体情報を生成する（ステップ７０４）。
【００２４】
次に、ステップ７０３で抽出した撮影天体情報とステップ７０４で得られたカメラ座標系天体情報との中からそれぞれ比較的明るいものをいくつか選択し、それらの座標が一致するように、ステップ７０３で抽出した撮影天体情報の座標をアフィン変換することでマッチングを行う（ステップ７０５）。
最後に、ステップ７０５でマッチングした結果、両者の天体情報で一致していない箇所を強調して可視化した画像を生成し、表示部に画像を表示する（ステップ７０６）。例として、図９の夜空に対して生成される画像の例を図１０に示す。図９では一部の天体が雲で隠れて見えないが、図１０では図９で隠れて見えなかった天体が生成画像上に強調表示されている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、教育施設やアマチュア天文家のための天体観測の補助ツールとしての需要があると考えられる。
【符号の説明】
【００２６】
１１  天体情報データベース
１２  ホストシステム
１３ａ，１３ｂ，１３ｎ  携帯端末
３６  表示部
【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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