(57)【要約】【課題】外部の環境から隔離された経路に沿って移動する移動体内において、その移動体の乗客がその外部の景色を観察できるようにする。【解決手段】画像表示システムであって、列車１４Ａに設けられた表示部３１Ｌと、列車１４Ａが走行する軌道１２Ａに対応して設定された仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された複数のカメラ５０と、複数のカメラ５０から取得した画像データを用いて表示部３１Ｌで表示される画像の画像データを作成する処理装置２１と、を備える。処理装置２１は、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉに対応する仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉを求める位置推定部と、仮想観察点Ａｉに近い位置にある複数のカメラ５０から取得した画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成する画像補間部と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体用の画像表示方法であって、
前記移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された複数の撮像装置の配列情報を取得することと、
前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求めることと、
前記複数の撮像装置のうち、前記第２の経路上の前記第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、
複数の前記使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いて前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成することと、
前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記作成された画像データを用いて、前記移動体に設けられた表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示することと、
を含むことを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記第１の経路上の前記移動体の前記第１の位置に対応する前記第２の経路上の前記第２の位置を求めることは、
前記第１の経路上での前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が計測されたときから第１の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される位置を前記第１の位置として求めることを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記第１の経路上での前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が計測されたときから前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される第３の位置に対応する前記第２の経路上の第４の位置を求めることと、
前記複数の撮像装置のうち、前記使用対象の撮像装置から前記第２の経路上の前記第４の位置に近い位置にある撮像装置までの複数の通信対象の撮像装置と、前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成する作成部との間の通信を確立することと、
前記作成部との間の通信が確立している複数の前記撮像装置のうち、前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成するためには使用されなくなった前記撮像装置と、前記作成部との間の通信を遮断することと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像表示方法。
【請求項４】
前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求めることと、
複数の前記使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、
前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記作成された画像データを用いて、前記表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示することと、を前記第１の時間よりも短い第３の時間を周期として繰り返して実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示方法。
【請求項５】
前記第１の経路上の第５の位置から前記第５の位置との間の距離が既知の第６の位置まで、通常の走行時と同じ速度変化で前記移動体を移動させることと、
前記移動体の移動中に、前記移動体の速度情報に基づいて、前記移動体の速度変化及び位置変化の情報を求めて記憶することと、
前記移動体の速度情報に基づいて計測される前記移動体の前記第５の位置から前記第６の位置までの移動量、及び前記第５の位置と前記第６の位置との間の既知の距離を用いて、前記移動体の位置の計測結果を補正するための補正係数を求めて記憶することと、
前記複数の撮像装置のうち、隣接して配置された２つの撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、
前記２つの撮像装置から取得した画像データを用いて前記２つの撮像装置で撮像される画像間の倍率誤差、回転角の誤差、及びシフト量の誤差の少なくとも一つを補正するための補正係数を求めて記憶することと、
を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示方法。
【請求項６】
前記移動体は、地下鉄の軌道若しくはトンネル内の軌道に沿って移動する列車、又はトンネル内の道路に沿って移動する自動車であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像表示方法。
【請求項７】
移動体用の画像表示システムであって、
前記移動体に設けられた表示部と、
前記移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された複数の撮像装置と、
前記複数の撮像装置から取得した画像データを用いて前記表示部で表示される画像の画像データを作成する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求める第１処理部と、
前記複数の撮像装置のうち、前記第２の経路上の前記第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させる第２処理部と、
複数の前記使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いて前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成する第３処理部と、
前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記第３処理部が作成した画像データを用いて、前記表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示させる第４処理部と、
を有することを特徴とする画像表示システム。
【請求項８】
前記処理装置は、前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方を取得する第５処理部を有し、
前記第１処理部は、
前記第５処理部で取得される前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が取得されたときから第１の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される位置を前記第１の位置として求めることを特徴とする請求項７に記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記第１処理部は、
前記第５処理部で取得される前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が取得されたときから前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される第３の位置に対応する前記第２の経路上の第４の位置を求め、
前記第２処理部は、
前記複数の撮像装置のうち、前記使用対象の撮像装置から前記第２の経路上の前記第４の位置に近い位置にある撮像装置までの複数の通信対象の撮像装置との間の通信を確立するとともに、
通信が確立している複数の前記撮像装置のうち、前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成するためには使用されなくなった前記撮像装置との間の通信を遮断することを特徴とする請求項８に記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記第１処理部が、前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求めることと、
前記第２処理部が、複数の前記使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、
前記第４処理部が、前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記作成された画像データを用いて、前記表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示させることと、は、
前記第１の時間よりも短い第３の時間を周期として繰り返して実行されることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示システム。
【請求項１１】
複数の前記使用対象の撮像装置は、隣接して配置された２つの撮像装置であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項１２】
前記処理装置は、記憶部を有し、
前記記憶部は、
予め前記第１の経路上の第５の位置から前記第５の位置との間の距離が既知の第６の位置まで、通常の走行時と同じ速度変化で前記移動体を移動させたときに、前記移動体の速度情報に基づいて得られる前記移動体の速度変化及び位置変化の情報と、
前記移動体の速度情報に基づいて計測される前記移動体の前記第５の位置から前記第６の位置までの移動量、及び前記第５の位置と前記第６の位置との間の既知の距離を用いて求められる、前記移動体の位置の計測結果を補正するための補正係数と、
前記複数の撮像装置のうち、隣接して配置された２つの撮像装置で同時にそれぞれ対応する景色を撮像して得られる画像データを用いて求められる、前記２つの撮像装置で撮像される画像間の倍率誤差、回転角の誤差、及び位置ずれ量の少なくとも一つを補正するための補正係数と、の少なくとも一つを記憶することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項１３】
前記移動体は、地下鉄の軌道若しくはトンネル内の軌道に沿って移動する列車、又はトンネル内の道路に沿って移動する自動車であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の画像表示システム。
【請求項１４】
移動体用の画像表示装置であって、
前記移動体に設けられる表示部と、
前記移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置される複数の撮像装置から取得した画像データを用いて前記表示部で表示される画像の画像データを作成する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求める第１処理部と、
前記複数の撮像装置のうち、前記第２の経路上の前記第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させる第２処理部と、
複数の前記使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いて前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成する第３処理部と、
前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記第３処理部が作成した画像データを用いて、前記表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示させる第４処理部と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
前記処理装置は、前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方を取得する第５処理部を有し、
前記第１処理部は、
前記第５処理部で取得される前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が取得されたときから第１の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される位置を前記第１の位置として求めることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記第１処理部は、
前記第５処理部で取得される前記移動体の速度情報及び位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記速度情報及び位置情報の少なくとも一方が取得されたときから前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の経路上で前記移動体が移動していると推定される第３の位置に対応する前記第２の経路上の第４の位置を求め、
前記第２処理部は、
前記複数の撮像装置のうち、前記使用対象の撮像装置から前記第２の経路上の前記第４の位置に近い位置にある撮像装置までの複数の通信対象の撮像装置との間の通信を確立するとともに、
通信が確立している複数の前記撮像装置のうち、前記第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成するためには使用されなくなった前記撮像装置との間の通信を遮断することを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記第１処理部が、前記第１の経路上の前記移動体の第１の位置に対応する前記第２の経路上の第２の位置を求めることと、
前記第２処理部が、複数の前記使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、
前記第４処理部が、前記第１の経路上で前記移動体が前記第１の位置に達したと推定されるときに、前記作成された画像データを用いて、前記表示部において、前記第２の位置で観察される景色の像を表示させることと、は、
前記第１の時間よりも短い第３の時間を周期として繰り返して実行されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記処理装置は、記憶部を有し、
前記記憶部は、
予め前記第１の経路上の第５の位置から前記第５の位置との間の距離が既知の第６の位置まで、通常の走行時と同じ速度変化で前記移動体を移動させたときに、前記移動体の速度情報に基づいて得られる前記移動体の速度変化及び位置変化の情報と、
前記移動体の速度情報に基づいて計測される前記移動体の前記第５の位置から前記第６の位置までの移動量、及び前記第５の位置と前記第６の位置との間の既知の距離を用いて求められる、前記移動体の位置の計測結果を補正するための補正係数と、
前記複数の撮像装置のうち、隣接して配置された２つの撮像装置で同時にそれぞれ対応する景色を撮像して得られる画像データを用いて求められる、前記２つの撮像装置で撮像される画像間の倍率誤差、回転角の誤差、及びシフト量の誤差の少なくとも一つを補正するための補正係数と、の少なくとも一つを記憶することを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
移動体に設けられる表示部に表示される画像の画像データを作成するために使用される画像を撮像する撮像システムであって、
前記移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された少なくとも３個の複数の撮像装置を備え、
前記複数の撮像装置のうち、隣接して配置されたそれぞれ２つの撮像装置の平均的な間隔をＬａ、前記撮像装置の配列方向の画角をθｆ、前記撮像装置の対物レンズの物体側の節点から合焦面までの距離をＬｂとしたとき、
Ｌｂ・ｔａｎ（θｆ／２）≧Ｌａ
の関係を満たすことを特徴とする撮像システム。
【請求項２０】
前記複数の撮像装置のうち少なくとも一つは、
隣接して配置された２つの前記撮像装置で撮像される画像間の倍率誤差、回転角の誤差、及びシフト量の誤差の少なくとも一つを補正するための補正係数を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記補正係数を用いて、撮像された画像の画像データを補正する演算部と、を有することを特徴とする請求項１９に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地下鉄の列車又はトンネル内を走行する列車等の移動体内で画像を表示するための画像表示技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が移動するために使用する移動体としては、自動車、鉄道の列車、及び船舶等がある。これらの移動体の中には、例えば地下鉄の列車のように、乗客にとって周囲の景色が見えない状態で、外部の環境から隔離された経路に沿って移動するものがある。
また、地上を走行する鉄道の列車においても、例えばトンネル内を通過しているときには、外部の環境から隔離された経路に沿って移動していることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
外部の環境から隔離された経路に沿って移動する列車内においても、乗客がその列車内でその外部の景色を観察できれば便利である。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、外部の環境から隔離された経路に沿って移動する移動体内において、その移動体の乗客がその外部の景色を観察できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、移動体用の画像表示方法が提供される。この画像表示方法は、その移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された複数の撮像装置の配列情報を取得することと、その第１の経路上のその移動体の第１の位置に対応するその第２の経路上の第２の位置を求めることと、その複数の撮像装置のうち、その第２の経路上のその第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させることと、複数のその使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いてその第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成することと、その第１の経路上でその移動体がその第１の位置に達したと推定されるときに、その作成された画像データを用いて、その移動体に設けられた表示部において、その第２の位置で観察される景色の像を表示することと、を含むものである。
【０００５】
また、第２の態様によれば、移動体用の画像表示システムが提供される。この画像表示システムは、その移動体に設けられた表示部と、その移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された複数の撮像装置と、その複数の撮像装置から取得した画像データを用いてその表示部で表示される画像の画像データを作成する処理装置と、を備え、その処理装置は、その第１の経路上のその移動体の第１の位置に対応するその第２の経路上の第２の位置を求める第１処理部と、その複数の撮像装置のうち、その第２の経路上のその第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させる第２処理部と、複数のその使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いてその第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成する第３処理部と、その第１の経路上でその移動体がその第１の位置に達したと推定されるときに、その第３処理部が作成した画像データを用いて、その表示部において、その第２の位置で観察される景色の像を表示させる第４処理部と、を有するものである。
【０００６】
また、第３の態様によれば、移動体用の画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、その移動体に設けられる表示部と、その移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置される複数の撮像装置から取得した画像データを用いてその表示部で表示される画像の画像データを作成する処理装置と、を備え、その処理装置は、その第１の経路上のその移動体の第１の位置に対応するその第２の経路上の第２の位置を求める第１処理部と、その複数の撮像装置のうち、その第２の経路上のその第２の位置に近い位置にある複数の使用対象の撮像装置に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させる第２処理部と、複数のその使用対象の撮像装置から取得した画像データを用いてその第２の位置で観察される景色の像の画像データを作成する第３処理部と、その第１の経路上でその移動体がその第１の位置に達したと推定されるときに、その第３処理部が作成した画像データを用いて、その表示部において、その第２の位置で観察される景色の像を表示させる第４処理部と、を有するものである。
【０００７】
また、第４の態様によれば、移動体に設けられる表示部に表示される画像の画像データを作成するために使用される画像を撮像する撮像システムが提供される。この撮像システムは、その移動体が走行する第１の経路に対応して設定された仮想的な第２の経路に沿って配置された少なくとも３個の複数の撮像装置を備え、その複数の撮像装置のうち、隣接して配置されたそれぞれ２つの撮像装置の平均的な間隔をＬａ、その撮像装置の配列方向の画角をθｆ、その撮像装置の対物レンズの物体側の節点から合焦面までの距離をＬｂとしたとき、次の関係を満たすものである。
【０００８】
Ｌｂ・ｔａｎ（θｆ／２）≧Ｌａ
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、その移動体が外部の環境から隔離された経路に沿って移動していても、その移動体に設けられる表示部にその外部の景色の像を表示することによって、その移動体の乗客はその外部の景色を観察できる
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例に係る画像表示システムを示すブロック図である。
【図２】地下鉄の軌道及び駅が設置されている地域の地上の構造物の配置の一例を示す平面図である。
【図３】地下鉄の軌道の一部、及びその軌道の上方の地上の構造物の配置の一例を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】（Ａ）は隣接して配置されている４つのカメラを示す図、（Ｂ）は中央の左側のカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｃ）は中央の右側のカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｄ）は仮想観察点で観察される像の一例を示す図である。
【図５】画像表示システムのキャリブレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）は列車の速度特性の一例を示す図、（Ｂ）は列車の位置特性の一例を示す図である。
【図７】（Ａ）は第１のカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｂ）は第２のカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｃ）は回転角を補正した後の像の一例を示す図である。
【図８】画像表示方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）はあるカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｂ）は隣接したカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｃ）は仮想観察点で観察される像の一例を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、実施形態の変形例において、あるカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｂ）は隣接したカメラで撮像される像の一例を示す図、（Ｃ）は仮想観察点で観察される像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態の一例につき図１〜図９（Ｃ）を参照して説明する。本実施形態は、移動体として地下鉄の列車を使用する場合に本発明を適用したものである。図２は、その地下鉄の軌道及び駅が設置されている地域の地上の構造物の配置の一例を簡略化して示す。図２において、地上には複数の交差点を有する幹線道路２Ａが設けられ、幹線道路２Ａの一部のほぼ直線状の道路２Ａａの地下に、点線で示すように、道路２Ａａに沿ってほぼ直線状に第１及び第２のそれぞれ２本のレールよりなる軌道１２Ａ，１２Ｂが並列に設置されている。また、軌道１２Ａ，１２Ｂに沿って、点線で示すように第１及び第２の駅１３Ａ，１３Ｂが設置されている。地下鉄の軌道は、通常、幹線道路に沿ってその地下に設置される。第１の軌道１２Ａは点線で示すように列車１４Ａが一方向（図２の左側から右側に向かう方向）に走行するために使用され、第２の軌道１２Ｂは点線で示すように列車１４Ｂが逆方向（図２の右側から左側に向かう方向）に走行するために使用される。また、幹線道路２Ａ及び幹線道路２Ａを結ぶ一般の道路に沿って複数の建物４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ及び公園６Ａ等が設置されている。
【００１２】
図３は、図２に示す地域の地上ＧＲの地下の坑道ＳＵに設置された地下鉄の軌道１２Ａ，１２Ｂの一部、及びこれらの軌道１２Ａ，１２Ｂに沿って走行する２つの列車１４Ａ，１４Ｂを示す。列車１４Ａ，１４Ｂは、実際にはそれぞれ複数の車両を連結したものであるが、説明の便宜上、図３では、列車１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ単一の車両で表されている。列車１４Ａ，１４Ｂは例えば電車であり、坑道ＳＵ内には列車１４Ａ，１４Ｂに電力を供給する送電線（不図示）が設置されている。
【００１３】
また、列車１４Ａ内に、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の２つの表示部３１Ｒ，３１Ｌ、及びこれらの表示部３１Ｒ，３１Ｌで表示される画像のデータを作成する処理装置２１を含む画像表示装置２０（詳細後述）が設置されている。一例として、表示部３１Ｒ及び３１Ｌは、列車１４Ａの車両内において、列車１４Ａの進行方向に対してそれぞれ右側及び左側の壁面に固定されており、処理装置２１はその車両の上部に固定されている。同様に、列車１４Ｂ内にも画像表示装置２０が設置されている。ただし、列車１４Ｂの車両内において、表示部３１Ｒ及び３１Ｌは、列車１４Ａ内で表示部３１Ｒ及び３１Ｌが固定されている壁面とそれぞれ同じ側の壁面に固定されている。
【００１４】
また、図２において、軌道１２Ａ，１２Ｂの上方（地上）にあるほぼ直線状の道路２Ａａの一方（図２の上方）の端部の外側に沿ってほぼ同じ間隔（平均的な間隔をＬ１とする。）で一列に多数の棒状の支柱１８が設置され、これらの多数の支柱１８の外面（道路２Ａａに対して外側を向く面）に、互いに地上からの高さがほぼ同じ位置になるように、それぞれその道路２Ａａに対して外側の景色の像を撮像可能なカメラ５０が設置されている。カメラ５０は、１ｓｅｃに例えば２０〜４０枚程度のフレームレートでその景色の画像（静止画）を撮像可能な撮像機能（撮影機能）と、その撮像された画像のデータ等の送受信を行うための無線通信機能等とを備えている（詳細後述）。カメラ５０としては、撮像機能が高度化されたスマートフォンのような装置、又は通信機能を備えたデジタルカメラを使用することも可能である。
【００１５】
本実施形態において、道路２Ａａのその一方の端部の外側に一列に配列された多数のカメラ５０（以下、第１組のカメラともいう。）のそれぞれの中心を順次連結して得られる折れ線を、第１の仮想観察ライン１６Ａという。これは、その折れ線に沿って仮想的な観察者の視点が移動したときに、その視点で観察される景色の像が列車１４Ａ，１４Ｂ内の一方の表示部３１Ｌ（図３参照）に表示されるためである（詳細後述）。本実施形態では、仮想観察ライン１６Ａは、地上からの高さがほぼ一定で、ほぼある水平面に沿って配置された、ほぼ直線状の経路である。仮想観察ライン１６Ａに沿って配置されている第１組のカメラ５０はそれぞれ、仮想観察ライン１６Ａに沿って、軌道１２Ａに沿った列車１４Ａの進行方向とほぼ同じ方向に仮想的な視点が移動するときに、その移動方向に対して左側（ほぼ列車１４Ａの左側の窓（不図示）から外側に向かう方向）の像を撮像可能である。
【００１６】
一例として、カメラ５０の中心としては、カメラ５０が備える対物レンズ５１（図１参照）の物体側の節点の位置を使用する。ただし、カメラ５０の中心としては、対物レンズの他の任意の主要点、又はカメラ５０が備える撮像素子５２（図１参照）の撮像面の中心等を使用することも可能である。また、以下では、カメラ５０の位置とは、カメラ５０の中心５０c（図４参照）の位置を意味するものとする。なお、本実施形態において、隣接するカメラ５０の間隔、及びカメラ５０から観察対象物までの距離はカメラ５０の対物レンズの大きさに比べてかなり大きい。このため、例えばカメラ５０を設置する場合、又はカメラ５０の位置を計測する場合には、カメラ５０の中心として、近似的に、例えば対物レンズ５１の表面の中心を使用してもよい。
【００１７】
同様に、道路２Ａａの他方（図２の下方）の端部の外側に沿ってほぼ同じ間隔で一列に多数の棒状の支柱１８が設置され、これらの支柱１８の外面に互いに地上からの高さがほぼ同じ位置になるように、それぞれその道路２Ａａに対して外側の景色の像を撮像可能なカメラ５０が設置されている。道路２Ａａのその他方の端部の外側に一列に配列された多数のカメラ５０（以下、第２組のカメラともいう）のそれぞれの中心を順次連結して得られる折れ線を、第２の仮想観察ライン１６Ｂという。その仮想観察ライン１６Ｂに沿って仮想的な観察者の視点が移動したときに、その視点で観察される景色の像が列車１４Ａ，１４Ｂ内の例えば表示部３１Ｒ（図３参照）に表示される（詳細後述）。
【００１８】
仮想観察ライン１６Ｂに沿って配置されている第２組のカメラ５０はそれぞれ、仮想観察ライン１６Ｂに沿って、軌道１２Ａに沿った列車１４Ａの進行方向とほぼ同じ方向に仮想的な視点が移動するときに、その移動方向に対して右側（ほぼ列車１４Ａの右側の窓（不図示）から外側に向かう方向）の像を撮像可能である。本実施形態では、仮想観察ライン１６Ｂも、地上からの高さがほぼ一定で、ほぼある水平面に沿って配置された、ほぼ直線状の経路である。ただし、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂは、地上からの平均的な高さが比較的大きく異なっていてもよい。仮想観察ライン１６Ｂに沿って配置されている多数のカメラ５０の平均的な間隔もほぼＬ１である。ただし、軌道１２Ａ，１２Ｂが列車１４Ａの進行方向に対して次第に右側（又は左側）に曲がるような場合には、仮想観察ライン１６Ｂに沿って配置されている多数のカメラ５０の平均的な間隔はＬ１よりある程度小さくなる（又は大きくなる）ことがある。仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置されている各カメラ５０は、一例として、それぞれのカメラ５０が備える撮像素子５２（図１参照）の長手方向ができるだけ水平方向に平行になるように、かつそれぞれのカメラ５０が備える対物レンズ５１（図１参照）の光軸ができるだけ水平面に平行になるように、対応する支柱１８に設置される。
【００１９】
また、仮想観察ライン１６Ａ（又は１６Ｂ）に沿って隣接して配置されている２つのカメラ５０の対物レンズ５１の光軸が互いにできるだけ平行になるように、各カメラ５０は対応する支柱１８に設置される。ただし、例えば軌道１２Ａ，１２Ｂが緩やかに曲がっている領域の近くの仮想観察ライン１６Ａ（又は１６Ｂ）に沿って隣接して配置されている２つのカメラ５０に関しては、一方のカメラ５０の対物レンズ５１の光軸に対して他方のカメラ５０の対物レンズ５１の光軸が水平方向に小さい角度で傾斜するように、すなわちその他方のカメラ５０の対物レンズ５１の光軸の方向（角度）が水平方向に小さいオフセットを持つように、それら２つのカメラ５０を対応する支柱１８に設置してもよい。
【００２０】
また、支柱１８としては、専用の支柱の他に、街路灯又は道路照明灯等を支持するために既に設けられている支柱又は電柱等を使用することも可能である。また、支柱１８の代わりに、ビルや塔などの建物の一部にカメラ５０を設置してもよい。
また、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿ってカメラ５０が順次配置されている多数の位置（カメラ５０の中心の位置）のうち、第１の駅１３Ａに最も近い位置をそれぞれ位置Ｐ（ｊ，１）及びＱ（ｊ，１）という。整数のパラメータｊ（ｊ＝１，２，３，…）は、地下鉄の全部の軌道のうち、駅１３Ａ，１３Ｂ間の軌道１２Ａ，１２Ｂがｊ番目の軌道であることを意味している。また、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿って位置Ｐ（ｊ，１）及びＱ（ｊ，１）に対してｋ番目（ｋ＝１，２，３，…）にカメラ５０が配置されている位置をそれぞれ位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＱ（ｊ，ｋ）という。仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿って駅１３Ａに最も近い位置から第２の駅１３Ｂに最も近い位置までそれぞれＫ個（Ｋは３以上の整数）のカメラ５０が配置されているものとする。なお、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿って、駅１３Ａとこれよりも図２の左側の駅（不図示）との間にもそれぞれカメラ５０が配置され、駅１３Ｂとこれよりも図２の右側の駅（不図示）との間にもそれぞれカメラ５０が配置されている。
【００２１】
また、列車１４Ａが駅１３Ａに停車している状態から軌道１２Ａに沿って移動を開始して駅１３Ｂで停車するまでに、列車１４Ａが移動する実際の距離ＤＳＲを駅１３Ａ，１３Ｂ間の実際の距離とする。その距離ＤＳＲは、列車１４Ｂが駅１３Ｂに停車している状態から軌道１２Ｂに沿って移動を開始して駅１３Ａで停車するまでに、列車１４Ｂが移動する実際の距離と同じである。その距離ＤＳＲは、例えば地下鉄の設計データ及び／又は実測データとして既知である。
【００２２】
さらに、仮想観察ライン１６Ａ上で駅１３Ａに最も近い位置Ｐ（ｊ，１）から駅１３Ｂに最も近い位置Ｐ（ｊ，Ｋ）までの距離を長さＤＳＶとして、ｋ番目のカメラ５０が設置されている位置Ｐ（ｊ，ｋ）から（ｋ＋１）番目のカメラ５０が設置されている位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）までの距離をｄｓｃｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ−１）とする。各距離ｄｓｃｋは、位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にそれぞれカメラ５０を設置するときに、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)衛星を用いて計測される各カメラ５０の中心の位置間の距離として計測されている既知の値である。また、距離ｄｓｃｋはレーザ測距儀等を用いて直接計測したものでもよい。その既知の距離ｄｓｃｋ（ｋ＝１〜Ｋ−１）を積算して得られる、仮想観察ライン１６Ａの長さＤＳＶも既知の値である。この場合、位置Ｐ（ｊ，１）から位置Ｐ（ｊ，Ｋ）までの仮想観察ライン１６Ａは、（Ｋ−１）個の線分を連結したものとみなすことができ、そのｋ番目（ｋ＝１〜Ｋ−１）の線分の長さはｄｓｃｋである。同様に、位置Ｑ（ｊ，１）から位置Ｑ（ｊ，Ｋ）までの仮想観察ライン１６Ｂも、（Ｋ−１）個の既知の長さの線分を連結したものとみなすことができる。このように仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂは、各位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｑ（ｊ，ｋ）（ｋ＝１〜Ｋ）の軌道１２Ａ，１２Ｂに対する相対的な位置関係ではなく、各位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｑ（ｊ，ｋ）間の距離等の相対的な位置関係によって特定される。
【００２３】
また、列車１４Ａが駅１３Ａに停車している状態から軌道１２Ａに沿って移動を開始して距離ｄｓｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）だけ移動したときの列車１４Ａの位置を軌道１２Ａ上のｉ番目の位置Ｕｉとする。さらに、仮想観察ライン１６Ａ上で１番目のカメラ５０の位置Ｐ（ｊ，１）からの距離がｄｓｖｉである位置Ａｉを想定する。本実施形態において、その距離ｄｓｖｉと仮想観察ライン１６Ａの長さＤＳＶとの比が、次のように軌道１２Ａ上の位置Ｕｉにおける距離ｄｓｒｉと駅１３Ａ，１３Ｂ間の実際の距離ＤＳＲとの比と等しくなるような位置Ａｉを、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉに対応する仮想観察点Ａｉという。
【００２４】
ｄｓｖｉ：ＤＳＶ＝ｄｓｒｉ：ＤＳＲ  …（１）
同様に、仮想観察ライン１６Ｂ上で位置Ｑ（ｊ，１）からの距離と、位置Ｑ（ｊ，１）と位置Ｑ（ｊ，Ｋ）との間の仮想観察ライン１６Ｂの長さＤＳＷとの比が、軌道１２Ａ上の位置Ｕｉにおける距離ｄｓｒｉと距離ＤＳＲとの比と等しくなるような位置を、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉに対応する仮想観察点Ｂｉという。言い換えると、本実施形態において、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上で軌道１２Ａ上の位置Ｕｉに対応する仮想観察点Ａｉ，Ｂｉとは、軌道１２Ａ上の位置Ｕｉに対して計算上で最も近いと推定される仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の位置である。何らかの方法で、軌道１２Ａ上の位置Ｕｉに対して実際の距離が最も短い仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の位置が容易に特定できる場合には、これらの位置を位置Ｕｉに対応する仮想観察点としてもよい。
【００２５】
また、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂ上の隣接するカメラ５０の位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）間の距離、及び位置Ｑ（ｊ，ｋ），Ｑ（ｊ，ｋ＋１）間の距離が既知であるため、仮想観察点Ａｉ及びＢｉが指定された場合、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂ上で仮想観察点Ａｉ及びＢｉにそれぞれ最も近い位置にある２つのカメラ５０の位置Ｐ（ｊ，ｋ１），Ｐ（ｊ，ｋ１＋１）及び位置Ｑ（ｊ，ｋ１），Ｑ（ｊ，ｋ１＋１）が特定できる（ｋ１＝１〜Ｋ−１）。なお、仮想観察点Ａｉ又はＢｉがあるカメラ５０の位置Ｐ（ｊ，ｋ１）又はＱ（ｊ，ｋ１）に合致している場合、一例として、仮想観察点Ａｉ又はＢｉに２番目に近いカメラ５０の位置は、位置Ｐ（ｊ，ｋ１＋１）又はＱ（ｊ，ｋ１＋１）であるとする。この場合、仮想観察点Ａｉ又はＢｉが位置Ｐ（ｊ，Ｋ）又はＱ（ｊ，Ｋ）に合致しているときは、仮想観察点Ａｉ又はＢｉに２番目に近いカメラ５０の位置は、位置Ｐ（ｊ，Ｋ−１）又はＱ（ｊ，Ｋ−１）としてもよい。さらに、位置Ｐ（ｊ，ｋ１），Ｑ（ｊ，ｋ１）の一つ手前の位置Ｐ（ｊ，ｋ１−１），Ｑ（ｊ，ｋ１−１）のカメラ５０、及び位置Ｐ（ｊ，ｋ１＋１），Ｑ（ｊ，ｋ１＋１）に対して一つ向こう側の位置Ｐ（ｊ，ｋ１＋２），Ｑ（ｊ，ｋ１＋２）のカメラ５０を加えたそれぞれ４つのカメラ５０を、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂ上で仮想観察点Ａｉ及びＢｉにそれぞれ最も近い位置にある４つのカメラ５０とみなすこともできる。
【００２６】
そして、本実施形態においては、一例として、仮想観察ライン１６Ａ（又は１６Ｂ）上で仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）に最も近い位置にある２つのカメラ５０で撮像される景色の像の画像データを用いて、仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）で観察される像の画像データを作成する。そして、軌道１２Ａ上で列車１４Ａが仮想観察点Ａｉ（Ｂｉ）に対応する位置Ｕｉに達したと推定されるときに、列車１４Ａの表示部３１Ｌ（又は３１Ｒ）にそれぞれ計算上で仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）で観察される像（その作成された画像データによる像）を表示する。仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）で観察又は撮像される像とは、仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）にカメラ５０の中心を設置した場合に、そのカメラ５０で撮像されると像として演算によって求められる像である。このため、列車１４Ａの表示部３１Ｌ（又は３１Ｒ）に表示される像は、仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）にカメラ５０の中心を設置した場合に実際にこのカメラ５０によって撮像される像とはある程度異なっている場合がある。
【００２７】
また、本実施形態において、２つの画像データから仮想観察点Ａｉ（Ｂｉ）で観察される像の画像データを作成するための演算時間、及び列車１４Ａ内の画像表示装置２０とカメラ５０との間の通信の遅延時間を考慮して、列車１４Ａが位置Ｕｉに達したと推定されるときに表示部３１Ｌ（又は３１Ｒ）に表示される像は、その時点よりもほぼ所定の時間Ｔ２（例えば数ｓｅｃ程度）前に仮想観察点Ａｉ（又はＢｉ）に最も近い２つのカメラ５０で撮像された像に基づいて作成されたものであることとしている。
【００２８】
また、本実施形態では、列車１４Ａの速度情報等を用いて、図３に示すように、所定の時間ΔＴ（例えば０．０５〜０．２ｓｅｃ程度）経過する毎の軌道１２Ａ上での列車１４Ａの次第に変化する位置Ｕ（ｉ−１），Ｕｉ，Ｕ（ｉ＋１），…を逐次推定し、位置Ｕ（ｉ−１），Ｕｉ，Ｕ（ｉ＋１），…に対応する仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂ上での仮想観察点Ａ（ｉ−１），Ａｉ，Ａ（ｉ＋１），…及びＢ（ｉ−１），Ｂｉ，Ｂ（ｉ＋１），…の位置を順次求める。そして、列車１４Ａが時間ΔＴ経過する毎に順次、位置Ｕ（ｉ−１），Ｕｉ，Ｕ（ｉ＋１），…に達したと推定されるときに、それぞれ仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の対応する仮想観察点Ａ（ｉ−１），Ａｉ，Ａ（ｉ＋１），…及びＢ（ｉ−１），Ｂｉ，Ｂ（ｉ＋１），…で観察される画像（仮想観察点に近い２つのカメラ５０でその時間よりもほぼ時間Ｔ２前に撮像された画像を用いて作成された画像）を列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒに表示する。このため、列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒには、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿って軌道１２Ａ上の列車１４Ａとほぼ同じ速度で移動する視点から観察される動画（ただし、ほぼ時間Ｔ２前の動画）が表示されることになる。
【００２９】
同様に、軌道１２Ｂを走行する列車１４Ｂ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒには、仮想観察ライン１６Ａ及び１６Ｂに沿って軌道１２Ｂ上の列車１４Ｂとほぼ同じ速度で同じ方向に移動する視点から観察される動画（ただし、ほぼ時間Ｔ２前に撮影された動画）が表示されることになる。地下鉄の中には、軌道の一部が地上に設置されており、列車が部分的に地上を走行するものがある。このような場合に、本実施形態のように、ほぼその時間Ｔ２前に撮像された画像を用いて、列車１４Ａが位置Ｕｉにあると推定されるときに列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒに表示される像を、それぞれ位置Ｕｉに対応する（本実施形態では計算上で最も位置Ｕｉに近い）仮想観察点Ａｉ，Ｂｉで観察される像とすることによって、仮に列車１４Ａが部分的に地上を走行するような場合に、列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒに表示される像と、列車１４Ａ内の乗客によって実際に観察される景色との間の横ずれが実質的になくなることになる。言い換えると、列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒには、軌道１２Ａ上での列車１４Ａの位置に応じたより正確な景色が表示されることになる。
【００３０】
また、図２において、第１の駅１３Ａに近い位置の地上の建物４Ｄ内に、仮想観察ライン１６Ａ．１６Ｂに沿って配置される全部のカメラ５０との間の無線通信を行う地上中継装置４８が設置され、駅１３Ａに近接した位置の地下に地下鉄側中継装置４１が設置されている。地下鉄側中継装置４１には、地上との間で無線通信を行うために地上にあるアンテナ部４２が連結されている。さらに、第２の駅１３Ｂに近い地上の支柱１８に、地上中継装置４８から離れた位置にあるカメラ５０と地上中継装置４８との間の無線通信を中継する中継装置６４が設置されている。中継装置６４は、多数のカメラ５０の配置に応じて例えば複数個配置されている。地上中継装置４８は、アンテナ部４９を介して、さらに必要に応じて中継装置６４を介して全部のカメラ５０との間で無線通信を行うことができる。さらに、地上中継装置４８は、アンテナ部４９及び４２を介して地下鉄側中継装置４１との間でも無線通信を行うことができる。また、地上中継装置４８は、全部のカメラ５０の配置情報（隣接する２つのカメラ５０間の距離等）、全部の駅１３Ａ，１３Ｂ等の配置情報（駅１３Ａ，１３Ｂ間の距離等）、並びに全部のカメラ５０、全部の駅１３Ａ，１３Ｂ等、及び全部の列車１４Ａ，１４Ｂ等を識別する情報等を記憶するコンピュータを備えている。このコンピュータは、列車１４Ａ，１４Ｂ内の画像表示装置２０のソフトウェアの更新、全部のカメラ５０のソフトウェアの更新、及び画像表示装置２０の動作制御等も行うことができる。
【００３１】
また、図３に示すように、地下鉄の坑道ＳＵの例えば天井部には、軌道１２Ａ，１２Ｂに沿って通信ケーブル４３が設置され、通信ケーブル４３に沿って無線通信が可能な間隔で、列車１４Ａ，１４Ｂ内の画像表示装置２０との間で無線通信を行うための中継装置４５が設置されている。通信ケーブル４３は図２の地下鉄側中継装置４１に連結されており、地下鉄側中継装置４１は、通信ケーブル４３及び中継装置４５を介して、地下鉄の軌道１２Ａ，１２Ｂに沿って走行中の列車１４Ａ，１４Ｂ内の画像表示装置２０との間で無線通信を行うことができる。この結果、列車１４Ａ，１４Ｂ内の画像表示装置２０は、地下鉄側中継装置４１及び地上中継装置４８を介して、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置されている任意のカメラ５０との間で無線通信を行うことができる。なお、地下鉄の列車１４Ａ，１４Ｂ内で携帯電話が使用できる環境では、例えば携帯電話の通信網を使用して列車１４Ａ，１４Ｂ内の画像表示装置２０と任意のカメラ５０との間で無線通信を行うようにしてもよい。
【００３２】
次に、図１は、本実施形態の画像表示システム１０の全体の構成を示す。なお、以下では、画像表示システム１０は、軌道１２Ａに沿って移動可能な列車１４Ａ内の画像表示装置２０を含むものとして説明する。また、画像表示システム１０は、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置される全部のカメラ５０（撮像システム）を含んでいるが、図１には図２の位置Ｐ（ｊ，１）と位置Ｐ（ｊ，Ｋ）との間で連続して配置されている３つの位置Ｐ（ｊ，ｋ−１），Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０のみを図示している。また、全部のカメラ５０の構成は互いに同じであるため、図１では、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０のみの詳細な構成を示し、他のカメラ５０については一部の構成のみを示している。
【００３３】
図１において、画像表示システム１０は、列車１４Ａ内に設けられる画像表示装置２０と、図２の仮想観察ライン１６Ａに沿って配列された複数のカメラ５０（撮像装置）と、画像表示装置２０とカメラ５０との間の無線通信を仲介するための地下鉄側中継装置４１及び地上中継装置４８とを備えている。また、画像表示装置２０は、表示部３１Ｒ，３１Ｌと、それぞれ表示部３１Ｒ，３１Ｌで表示される画像のデータを記憶するフレームメモリ３２Ｒ，３２Ｌと、フレームメモリ３２Ｒ，３２Ｌに記憶される画像データを作成する処理装置２１とを備えている。処理装置２１は、例えばコンピュータを含んで構成されている。
【００３４】
そして、処理装置２１は、画像表示装置２０の全体の動作を制御する主制御部２２と、列車１４Ａの速度を検出する速度センサ３６と、速度センサ３６から供給される速度情報を用いて列車１４Ａの位置（例えば軌道１２Ａ上での駅１３Ａからの距離）を算出する位置算出部２３と、速度センサ３６から供給される速度情報及び位置算出部２３で算出される位置情報等を用いてある時間経過した後の列車１４Ａの位置を推定する位置推定部２４と、カメラ選択部２５と、データ取得部２６と、画像補間部２７とを備えている。位置推定部２４は、推定される列車１４Ａの位置に対応する仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の位置（位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）からの距離）、又は列車１４Ａの位置に対応する仮想観察点Ａｉ，Ｂｉの位置を求め、求めた位置の情報等をカメラ選択部２５に供給する。
【００３５】
速度センサ３６としては、例えば加速度センサと、この加速度センサで検出される加速度を積分して速度を求める演算部とを有するセンサを使用できる。その加速度センサとしては、例えばＭＥＭＳ（Micro-electromechanical-Systems：微小電気機械システム）技術によって、半導体基板等に形成された静電容量型又はピエゾ抵抗型等のセンサを使用できる。速度センサ３６は、軌道１２Ａに沿った方向（列車１４Ａの長手方向）の列車１４Ａの速度を検出するための１次元のセンサでよい。このように画像表示装置２０が速度センサ３６を備えることによって、列車１４Ａの駆動部から速度情報を受け取る必要がなくなり、画像表示装置２０（処理装置２１）を容易に列車１４Ａに装着できる。なお、速度センサ３６としては、例えば半導体のホール効果等を用いて列車１４Ａの速度を直接検出する速度センサを使用してもよい。
【００３６】
また、処理装置２１は、地下鉄側中継装置４１及び地上中継装置４８を介してカメラ５０との間で無線通信を行う送受信部３５と、表示制御部２８と、各種データを記憶する記憶部３３と、時間を計測するタイマ３４と、記憶部３３及びタイマ３４等と主制御部２２等との間でデータ等の授受を行うためのバスライン３０とを備えている。送受信部３５は、備えられているアンテナ部３５ａを介して、通信ケーブル４３に接続された中継部４４のアンテナ部４５との間で無線通信を行う。これによって、送受信部３５は、地下鉄側中継装置４１及び地上中継装置４８を介して任意のカメラ５０との間で無線通信を行うことができる。
【００３７】
また、カメラ選択部２５は、位置推定部２４で求められる仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の位置（例えば仮想観察点Ａｉ，Ｂｉの位置等）に応じて、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置された全部のカメラ５０の中から通信を確立しておくべきカメラ５０（以下、通信対象のカメラ５０ともいう。）、及び／又は仮想観察点Ａｉ，Ｂｉで観察される画像のデータを作成するために使用する景色を撮像する２つのカメラ５０（以下、使用対象のカメラ５０ともいう。）を選択し、選択されたカメラ５０の識別情報（例えば仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿う設置順序を示す情報）等をデータ取得部２６に供給する。
【００３８】
さらに、使用対象のカメラ５０の識別情報をデータ取得部２６に供給する場合、カメラ選択部２５は、その仮想観察点Ａｉ（仮想観察点Ｂｉについても同様）に近い２つのカメラ５０との間の仮想観察点Ａｉの距離ＬＡｉ及びＬＢｉ（図４（Ａ）参照）の比率の情報を求め、この情報、及びその２つの使用対象のカメラ５０の中心間の既知の距離の情報を画像補間部２７に供給する。
【００３９】
仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上で指定された区間内のカメラ５０の識別情報等、駅１３Ａ，１３Ｂ等の識別情報（例えば軌道１２Ａ，１２Ｂに沿う設置順序を示す情報等）、駅１３Ａ，１３Ｂ間の距離等の情報（配列情報）、及びこの画像表示装置２０が設置されている列車１４Ａの識別情報（列車番号等）は記憶部３３に記憶されたファイルＦ１に記録されている。ファイルＦ１には、その指定された区間内の隣接する２つのカメラ５０間のそれぞれの距離の情報も、その区間内の仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂを構成する複数の線分の長さ（仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂを特定する情報）として記録されている。このファイルＦ１の情報は、例えば地上中継装置４８のコンピュータから送信されたものである。
【００４０】
データ取得部２６は、通信対象のカメラ５０に関しては、送受信部３５を介して通信を確立しておき、使用対象の２つのカメラ５０に関しては、例えばカメラ選択部２５から指示されたタイミングで撮像の指示を行うとともに、使用対象のカメラ５０から撮像された画像のデータを取得する。この場合、使用対象のカメラ５０は、送受信部３５（又はデータ取得部２６）との間で既に通信が確立しているカメラ５０（通信対象のカメラ５０）の中から選択される。なお、カメラ５０から送信される画像データは所定の形式で圧縮されているため、データ取得部２６では、受信した画像データを解凍して元の画像データを復元し、復元した画像データを画像補間部２７に供給する。また、主制御部２２は、データ取得部２６及び送受信部３５を介して、例えば地上中継装置４８内のコンピュータから各種情報を取得することができる。
【００４１】
画像補間部２７は、カメラ選択部２５から供給されている仮想観察点Ａｉに近い２つの使用対象のカメラ５０の中心間の既知の距離（仮想観察ライン１６Ａのｋ番目の線分の長さ）、その２つの使用対象のカメラ５０との間の仮想観察点Ａｉの距離ＬＡｉ及びＬＢｉ（図４（Ａ）参照）の比率、その２つの使用対象のカメラ５０で撮像された景色の像のデータ（データ取得部２６から供給された画像データ）、及び必要に応じてその２つの使用対象のカメラ５０の備える対物レンズの光軸の角度を用いて、仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成する（詳細後述）。画像補間部２７は、同様に仮想観察ライン１６Ｂ上の仮想観察点Ｂｉで観察される景色の像の画像データを作成する。作成された画像データは、この画像データに対応する画像を表示すべき時点のデータともに、記憶部３３に記憶される。
【００４２】
表示制御部２８は、記憶部３３に記憶されている画像データのうち、表示部３１Ｒ，３１Ｌで表示すべき画像のデータを表示すべきタイミングに合わせて順次フレームメモリ３２Ｒ，３２Ｌに書き込み、表示部３１Ｒ，３１Ｌではフレームメモリ３２Ｒ，３２Ｌから順次読み出した画像データに対応する画像を表示する。
処理装置２１において、主制御部２２、位置算出部２３、位置推定部２４、カメラ選択部２５、データ取得部２６、画像補間部２７、及び表示制御部２８は、コンピュータ（又はＣＰＵ(Central Processing Unit)）のソフトウェア上の機能であり、主制御部２２はオペレーティングシステムとしての機能も備えている。画像表示装置２０の動作モードには、画像表示システム１０のキャリブレーションを行うためのキャリブレーションモード、及び仮想観察点で観察される像を表示部３１Ｒ，３１Ｌに表示する通常の表示モードがある。これらのソフトウェアのプログラムは、例えば地上中継装置４８内のコンピュータから、地下鉄側中継装置４１を介して処理装置２１に供給されて、記憶部３３に記憶されている。そのプログラムは、必要に応じて更新される。また、一例として、列車１４Ａ内のオペレータ（例えば車掌）は、不図示の送受信機（例えば携帯電話）、地下鉄側中継装置４１、及び地上中継装置４８内のコンピュータを介して、処理装置２１の主制御部２２に、各種制御情報を送信することができる。なお、そのオペレータは、不図示の送受信機及び画像表示装置２０の送受信部３５を介して、直接に画像表示装置２０の主制御部２２に、各種制御情報を送信できるようにしてもよい。
【００４３】
なお、２つのカメラ５０から供給される画像データから仮想観察点で観察される画像のデータを作成する画像補間部２７については、処理速度を高めるために、例えば１つ又は複数のＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実現してもよい。例えば複数のＤＳＰを用いて画像補間部２７を構成し、隣接する複数の仮想観察点で観察される画像のデータを並行して計算するようにしてもよい。
【００４４】
次に、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０は、カメラ５０の全体の動作を制御する主制御部５４と、外部からの光を受光して外部の景色の像を形成する対物レンズ５１と、その像を撮像するＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等の２次元の撮像素子５２と、撮像素子５２の撮像のタイミング等を制御する撮像制御部５３と、撮像して得られた画像データを記憶するフレームメモリ５８と、を備えている。上述のように、カメラ５０は、１ｓｅｃに例えば２０〜４０枚程度のフレームレートで外部の景色の画像（静止画）を撮像可能である。
【００４５】
ただし、隣接する２つのカメラ５０間の距離を例えば５０ｍ、列車１４Ａの時速を例えば１００ｋｍ／ｈ（ほぼ２８ｍ／ｓｅｃ）とすると、あるカメラ５０の近く（地下）を列車１４Ａが通過している期間はほぼ４ｓｅｃ（≒２・５０／２８ｓｅｃ）である。なお、仮想観察点Ａｉの最も近くにあるカメラ５０をその仮想観察点Ａｉに近い４台のカメラ５０とすることも可能であり、この場合にそのカメラ５０の近く（地下）を列車１４Ａが通過している期間はほぼ８ｓｅｃ（≒４・５０／２８ｓｅｃ）である。また、軌道１２Ａに沿って例えばほぼ１０分間隔で列車１４Ａ等が走行しているものとする。このとき、そのカメラ５０は、ほぼ１０分周期で、ほぼ４ｓｅｃ又は８ｓｅｃの間だけ画像表示装置２０から指定されたタイミングで連続して外部の景色の画像を撮像するのみでよい。
【００４６】
また、カメラ５０は、地上中継装置４８及び地下鉄側中継装置４１を介して列車１４Ａ内の画像表示装置２０との間で無線通信を行う送受信部６１と、演算部５５と、各種データを記憶する記憶部５９と、時間を計測するタイマ６０と、記憶部５９及びタイマ６０等と主制御部５４等との間でデータ等の授受を行うためのバスライン５７とを備えている。送受信部６１は、備えられているアンテナ部６１ａを介して、直接に、又は中継装置６４を介して、地上中継装置４８との間で無線通信を行う。これによって、カメラ５０の送受信部６１は、地上中継装置４８及び地下鉄側中継装置４１を介して地下鉄の軌道１２Ａ，１２Ｂを走行する列車１４Ａ．１４Ｂ内の画像表示装置２０（処理装置２１）との間で無線通信を行うことができる。
【００４７】
また、記憶部５９に記憶されたファイルＦ１１には、このカメラ５０の識別情報、及びこのカメラ５０の対物レンズ５１の光軸の、隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０の対物レンズ５１の光軸に対する水平方向及び垂直方向（水平方向に直交する方向）の角度のずれβ１ｋ，β２ｋの情報が記録されている。１番目（ｋ＝１）のカメラ５０の角度のずれβ１１，β２１は（０，０）とされている。なお、上述のように通常は隣接する２つのカメラ５０の対物レンズ５１の光軸はほぼ平行に設定されるため、通常は角度のずれβ１ｋ，β２ｋはそれぞれほぼ０である。また、隣接する２つのカメラ５０の対物レンズ５１の光軸の方向が水平方向にオフセットを持つ場合には、β１ｋがある角度になる。その角度のずれβ１ｋ，β２ｋは、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にカメラ５０を設置した後で、例えばレーザ測距儀等で位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０からの距離を正確に計測した物体の像を、位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）及びＰ（ｊ，ｋ）にある２つのカメラ５０で撮像して得られる画像データと、位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）及びＰ（ｊ，ｋ）の間の既知の距離とから容易に計算することが可能である。仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置された隣接する２つのカメラ５０間の距離、及び各カメラ５０の光軸の角度のずれβ１ｋ，β２ｋ等の情報は、地上中継装置４８内のコンピュータにそれらのカメラ５０の識別情報とともに記憶されている。
【００４８】
また、本実施形態において、全部のカメラ５０の対物レンズ５１の焦点距離は互いに同じ値ｆであり、各カメラ５０の中心（ここでは対物レンズ５１の物体側の節点）から合焦面（ベストフォーカス位置）１６ＡＰ（図４（Ａ）参照）までの距離が互いに共通の後述の所定の値Ｌ２になるように、各カメラ５０の対物レンズ５１と撮像素子５２との間隔が設定されている。すなわち、一例として、カメラ５０は固定焦点である。ただし、本実施形態の対物レンズ５１としては、一例として広角レンズが使用されており、観察対象物に対する焦点深度はかなり深く設定されている。
【００４９】
また、一例として、合焦面１６ＡＰにある物体の高さ（対物レンズ５１の光軸からの高さ）に対する、撮像素子５２の撮像面におけるその物体の像の高さの比率をカメラ５０の合焦面における倍率と定義したとき、全部のカメラ５０の倍率はある共通の値Ｍｇになるはずである。しかしながら、実際には、調整誤差等によって、各カメラ５０の倍率にはある程度のばらつきが残存していることもありえる。
【００５０】
そこで、カメラ５０の記憶部５９に記憶されたファイルＦ１２には、このカメラ５０の倍率を、隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０の倍率に合わせるための補正係数δＭｋが記録されている。このカメラ５０で撮像された像の倍率を補正するためには、一例として、その像がこのカメラ５０の撮像素子５２の中心に関して（１＋δＭｋ）の倍率で伸縮される。そのファイルＦ１２には、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０で撮像された像の対物レンズ５１の光軸の回りの回転角及び垂直方向の位置を、それぞれ隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０で撮像された像の回転角及び垂直方向の位置に合わせるための回転角の補正係数δｒｋ、及び垂直方向の位置ずれ量（オフセット）の補正係数δｖｋも記録されている。これらの補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを求める方法については後述する。
【００５１】
仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂはそれぞれほぼある水平面に沿っているが、各カメラ５０の地上からの高さ（垂直方向の位置）にはある程度のばらつきがある。この地上からの高さのばらつきによって隣接するカメラ５０で撮像される像の間に生じる垂直方向のオフセットを補正するために、その垂直方向の補正係数δｖｋが使用される。また、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の補正係数を求める際に使用される、隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０の像は、このカメラ５０に関して求められている補正係数を用いて補正された画像である。さらに、１番目の位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）に配置されたカメラ５０の補正係数δＭ１，δｒ１，δｖ１はそれぞれ０に設定されている。この結果、一例として、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って位置Ｐ（ｊ，ｋ１），Ｑ（ｊ，ｋ１）（ここではｋ１＝２〜Ｋ）に配置されたカメラ５０の倍率、像の回転角、及び像の垂直方向の位置は、それぞれ位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）に配置されたカメラ５０の倍率、像の回転角、及び像の垂直方向の位置を基準として調整されていることになる。
【００５２】
さらに、カメラ５０で撮像される像を回転角の補正係数δｒｋに応じて回転すると、上述の対物レンズ５１の光軸の角度のずれβ１ｋ，β２ｋも変化する。そこで、補正係数δｒｋが設定された際には、その角度のずれβ１ｋ，β２ｋとしても補正係数δｒｋを用いて補正された値が記憶部５９のファイルＦ１１に記録される。
カメラ５０の演算部５５は、撮像素子５２で撮像されてフレームメモリ５８に記録されている画像データを読み出し、この画像データに対応する画像をその補正係数（δＭｉ，δｒｉ，δｖｉ）を用いて補正して得られる画像の画像データを算出する。さらに、演算部５５は、その算出された画像データを所定の形式で圧縮し、この圧縮された画像データ、及びこの画像データを用いて作成される画像を対応する画像表示装置２０内で表示する時点を示す情報（予め画像表示装置２０から供給されている情報）を送受信部６１を介して画像表示装置２０に送信する。このようにカメラ５０の演算部５５でその補正係数を用いて画像データを補正しているため、画像表示装置２０側の演算の負担を軽減できる。
【００５３】
カメラ５０において、主制御部５４、演算部５５、及び撮像制御部５３は、小型のコンピュータ（又はＣＰＵ）のソフトウェア上の機能であり、主制御部５４はオペレーティングシステムとしての機能も備えている。これらのソフトウェアのプログラムは、例えば地上中継装置４８内のコンピュータから主制御部５４に供給されて、記憶部５９に記憶されている。そのプログラムは、必要に応じて随時更新される。
【００５４】
次に、本実施形態の画像補間部２７において、仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを作成する方法の一例につき図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
図４（Ａ）は、仮想観察ライン１６Ａに沿って設定されたｉ番目の仮想観察点Ａｉ、及びこの仮想観察点Ａｉの近くの４つの位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）〜Ｐ（ｊ，ｋ＋２）にあるカメラ５０を示す。なお、図４（Ａ）中の仮想観察ライン１６Ａはある水平面に平行な直線であり、４つのカメラ５０の対物レンズ５１（図１参照）の光軸ＡＸ（以下、単にカメラ５０の光軸ＡＸともいう。）はそれぞれその水平面に平行で、かつ互いに平行であるとともに、それらの光軸ＡＸは仮想観察ライン１６Ａに垂直になるように設定されているものとする。
【００５５】
また、隣接する２つのカメラ５０の中心５０ｃ（ここでは対物レンズの物体側の節点）の間隔はＬ１であり、仮想観察点Ａｉは、位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）の間で、位置Ｐ（ｊ，ｋ）からの距離がＬＡｉの位置にあるものとする。このとき、仮想観察点Ａｉの位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）からの距離ＬＢｉは（Ｌ１−ＬＡｉ）である。この場合、仮想観察点Ａｉから観察される画像とは、仮想観察点Ａｉに仮想的にカメラ５０の中心５０ｃを設置したときに、このカメラ５０で撮像される像（演算で求められる画像）である。位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０の光軸ＡＸが互いに平行であるとき、仮想観察点Ａｉに仮想的に配置されるカメラ５０の光軸ＡＸも、隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸ＡＸに平行に設定される。
【００５６】
また、仮想観察ライン１６Ａに沿った水平方向（カメラ５０の配列方向）の各カメラ５０の画角をθｆとして、各カメラ５０の中心５０ｃから各カメラ５０の合焦面１６ＡＰまでの距離をＬ２とする。このとき、合焦面１６ＡＰにおける各カメラ５０の視野（撮像可能な領域）の水平方向の幅の１／２はＬ２・ｔａｎ（θｆ／２）である。本実施形態では、一例として、次式で示すように、その視野の水平方向の幅の１／２が、隣接する２つのカメラ５０の中心５０ｃの間隔Ｌ１以上になるように、距離Ｌ２及び／又は画角θｆが設定されている
Ｌ２・ｔａｎ（θｆ／２）≧Ｌ１  …（２）
このとき、間隔Ｌ１が広いほど、合焦面１６ＡＰまでの距離Ｌ２も大きく設定されるとともに、画角θｆが大きいほど、距離Ｌ２は小さく設定することができる。例えば位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０に関して、式（２）の左辺は、合焦面１６ＡＰにおける光軸ＡＸに対して左側（又は右側）の視野７４Ａ（又は７４Ｂ）の水平方向の幅となる。同様に、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０に関して、式（２）の左辺は、合焦面１６ＡＰにおける光軸ＡＸに対して左側（又は右側）の視野７４Ｂ（又は７４Ｃ）の水平方向の幅となる。このため、式（２）が成立している場合、合焦面１６ＡＰ又は合焦面１６ＡＰよりもカメラ５０から離れた面上の物体７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃは、常にいずれかの隣接する少なくとも２つのカメラ５０の視野内に入っており、少なくともその２つのカメラ５０で撮像可能である。
【００５７】
なお、間隔Ｌ１は、隣接する２つのカメラ５０間の間隔の平均値であり、実際の隣接する２つのカメラ５０の間隔とその間隔Ｌ１との差は、その間隔Ｌ１に対して±１０％程度以下であることが好ましい。これによって、仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された全部のカメラ５０に関してほぼ式（２）が成立するため、合焦面１６ＡＰ又は合焦面１６ＡＰよりもカメラ５０から離れた面上の物体は、ほぼいずれかの隣接する少なくとも２つのカメラ５０から撮像可能となる。
【００５８】
一例として、カメラ５０の画角θｆを６０°程度、隣接する２つのカメラ５０の間隔Ｌ１を例えば５０ｍ程度とすると、式（２）よりカメラ５０の合焦面１６ＡＰまでの距離Ｌ２は、ほぼ８６ｍ（＝５０ｍ／ｔａｎ３０°）程度以上にすればよい。間隔Ｌ１を例えば２５ｍ又は１００ｍ程度とすると、その距離Ｌ２はそれぞれ４３ｍ又は１７３ｍ程度以上となる。さらに、画角θｆを例えば８０°程度に広く設定することによって、画角θｆが６０°程度の場合に比べて、合焦面１６ＡＰまでの距離Ｌ２を３０％程度小さく設定することができる。
【００５９】
ただし、カメラ５０の対物レンズ５１が例えば広角レンズである場合、広角レンズの焦点深度は標準的なレンズに比べて深い。このため、式（２）における距離Ｌ２として、合焦面１６ＡＰまでの距離の代わりに、一例として、ある物体（例えば建物中の標準的な大きさの窓等）の像が識別可能な程度に撮像できるときの、カメラ５０の中心５０ｃからその物体までの距離等を使用してもよい。
【００６０】
また、観察対象面の位置が合焦面１６ＡＰよりもカメラ５０から遠くなるほど、隣接する２つのカメラ５０から撮像可能なその観察対象面における領域の水平方向の幅が広くなるとともに、その観察対象面には、隣接する３つ以上のカメラ５０から撮像可能な領域７０Ｄ，７０Ｅ等も存在するようになる。
なお、図４（Ａ）は、式（２）のうちのＬ２・ｔａｎ（θｆ／２）がＬ１に等しく、中央の物体７０Ａが位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）にある２つのカメラ５０で撮像可能である場合を示している。物体７０Ａは、合焦面１６ＡＰ上の視野７４Ｂの近傍にある物体である必要はなく、カメラ５０から識別可能な任意の距離にあり、かつ位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にある２つのカメラ５０から撮像可能な任意の物体でよい。
【００６１】
図４（Ｂ）及び（Ｃ）は、図４（Ａ）の物体７０Ａを位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０で撮像したときに、それぞれこれらのカメラ５０の撮像素子５２（図１参照）の撮像面５２ａ及び５２ｂに形成される像７０Ａａ及び７０Ａｂを示す。なお、説明の便宜上、その撮像面に形成される像は正立像で表している。また、実際には、撮像面５２ａ，５２ｂに形成される像７０Ａａ，７０Ａｂは、予め撮像面５２ａ，５２ｂに形成される２つの像のパターンマッチング及び／又は特徴点抽出等によって、互いに同じ物体７０Ａ（いわゆる対応点）の像であることが画像補間部２７によって認識されているものである。
【００６２】
図４（Ａ）において、物体７０Ａから反射されて位置Ｐ（ｊ，ｋ）及び位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０の対物レンズ５１（図１参照）の物体側の焦点５０ｆ（以下、単にカメラ５０の焦点５０ｆともいう。）に入射する光が、これらのカメラ５０の光軸ＡＸに対してなす角度をそれぞれα１及びα２として、焦点５０ｆから物体７０Ａまでの光軸ＡＸに沿った方向の距離をｚａ、カメラ５０の対物レンズ５１の焦点距離をｆとする。ここでは、一例として物体７０Ａは光軸ＡＸを通る水平面上にあるものとする。このとき、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の撮像面５２ａにおいて、光軸ＡＸの位置に対応する中心Ｃ１から物体７０Ａの像７０Ａａの中心までの距離をδａとすると、撮像面における像の高さは（ｆ・ｔａｎα１）であるため、次の関係が成立する。
【００６３】
ｆ・ｔａｎα１＝δａ、すなわち  ｔａｎα１＝δａ／ｆ  …（３）
このとき、焦点距離ｆは既知であるため、撮像面５２ａの画像から距離δａを求めることによって、式（３）から角度α１が算出できる。同様に、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０の撮像面５２ｂの中心Ｃ２から像７０Ａｂまでの距離を求めることによって、角度α２を算出できる。このように角度α１，α２が求められると、図４（Ａ）において、位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０の焦点５０ｆの間隔Ｌ１は既知であるため、三角測量の原理によって焦点５０ｆから物体７０Ａまでの距離ｚａを求めることができる。このため、仮想観察点Ａｉの位置Ｐ（ｊ，ｋ）からの距離ＬＡｉが指定されると、物体７０Ａから反射されて、仮想観察点Ａｉに仮想的に設置されるカメラ５０の焦点５０ｆに入射する光がこのカメラ５０の光軸ＡＸに対してなす角度α３を求めることができる。この角度α３が求められると、仮想観察点Ａｉに設置されるカメラ５０の図４（Ｄ）に示す撮像面５２ｃの中心Ｃ３から物体７０Ａの像７０Ａｃの中心までの距離はｆ・ｔａｎα３として求められる。また、像７０Ａｃの輝度は、一例として、像７０Ａａ及び７０Ａｂの輝度、及び距離ＬＢｉ，ＬＡｉの比を用いた加重平均等で求めることができる。さらに、像７０Ａｃの周囲の画素の輝度は、一例として、対応する撮像面５２ａ，５２ｂの像７０Ａａ，７０Ａｂの周囲の画素の輝度の加重平均等で求めてもよい。
【００６４】
また、物体７０Ａの位置が光軸ＡＸを含む水平面から垂直方向にずれている場合にも、撮像面５２ａの画像から中心Ｃ１に対する像７０Ａａの水平方向及び垂直方向の距離ｘ１，ｙ１を求め、撮像面５２ｂの画像から中心Ｃ２に対する像７０Ａｂの水平方向及び垂直方向の距離ｘ２，ｙ２を求めることで、物体７０Ａまでの焦点５０ｆからの距離ｚａが求められる。そして、例えば距離ｘ１，ｙ１，ｚａから、仮想観察点Ａｉに設置されるカメラ５０の撮像面５２ｃの中心Ｃ３から像７０Ａｃの中心までの水平方向及び垂直方向の距離ｘ３，ｙ３を求めることができる。
【００６５】
また、仮想観察点Ａｉに仮想的に設置されるカメラ５０の水平方向の画角もθｆであるため、合焦面１６ＡＰ又はこの面よりカメラ５０から遠い面上にある物体のうちで、仮想観察点Ａｉに設置されるカメラ５０で撮像可能な物体からの光は、合焦面１６ＡＰ上の視野７４Ａ〜７４Ｃを通過する。そして、合焦面１６ＡＰ上の視野７４Ａ又はこれよりもカメラ５０から遠い位置にある物体７０Ｂは、位置Ｐ（ｊ，ｋ−１），Ｐ（ｊ，ｋ）にある２つのカメラ５０から撮像可能であり、これら２つのカメラ５０で撮像される像から物体７０Ｂまでの距離を求めることができる。この距離等から、仮想観察点Ａｉにあるカメラ５０で撮像される物体７０Ｂの像の撮像面５２ｃ上での位置を求めることができる。同様に、合焦面１６ＡＰ上の視野７４Ｃ又はこれよりもカメラ５０から遠い位置にある物体７０Ｃは、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１），Ｐ（ｊ，ｋ＋２）にある２つのカメラ５０から撮像可能であり、これら２つのカメラ５０で撮像される像から、仮想観察点Ａｉで撮像される物体７０Ｃの像の撮像面５２ｃ上での位置を求めることができる。
【００６６】
この結果、仮想観察点Ａｉに設置したカメラ５０で撮像可能な物体の像の撮像面５２ｃ上の位置は、原則として、仮想観察ライン１６Ａ上の連続する４つの位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）〜Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のうち、いずれかの隣接する２つの位置にあるカメラ５０で撮像される画像に基づいて画像補間部２７で算出できることになる。
なお、実際の景色では、例えば視野７４Ｂの近傍、又は位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０から観察可能な複数の物体の間の領域において、建物（不図示）の影に入ったような物体の中には、位置Ｐ（ｊ，ｋ）のカメラ５０からは観察できても、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０からは観察できない物体（いわゆる隠れた物体）が存在することがある。このような隠れた物体に関しては、その右方向に、位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）の２つのカメラ５０から撮像可能な物体が存在するはずである。そこで、一例として、そのような隠れた物体までのカメラ５０からの距離を、その２つのカメラ５０から撮像可能な物体までの距離と等しいものとすることによって、仮想観察点Ａｉで観察される像の位置を算出することが可能である。
【００６７】
このようにして、仮想観察点Ａｉに近い４つの位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）〜Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０でほぼ同時に撮像される像を用いることによって、仮想観察点Ａｉで観察可能な視野内の全部の物体に関して、その仮想観察点Ａｉに仮想的に設置されるカメラ５０で撮像される像の位置及び輝度を算出することができ、この像を仮想観察点Ａｉにおいて観察される像として、例えば画像表示システム１０の表示部３１Ｌに表示できる。しかしながら、常に、４つの位置にあるカメラ５０でほぼ同時に撮像される像を用いるのでは演算処理量が大量になる。さらに、図４（Ａ）において、仮想観察点Ａｉが位置Ｐ（ｊ，ｋ）（又はＰ（ｊ，ｋ＋１））に近づくほど、仮想観察点Ａｉで撮像される像は、位置Ｐ（ｊ，ｋ）（又はＰ（ｊ，ｋ＋１））のカメラ５０で撮像される像に近づいていくことが好ましい。
【００６８】
このため、位置Ｐ（ｊ，ｋ−１），Ｐ（ｊ，ｋ）のカメラ５０で撮像される像から求められる各物体までの距離、及び位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０で撮像される像から求められる各物体までの距離の情報は、その計算量に比べて、仮想観察点Ａｉで撮像される像の品質の向上に大きくは寄与しない。
そこで、本実施形態では、一例として、仮想観察点Ａｉに設置したカメラ５０で撮像される像のうち、合焦面１６ＡＰの中央の視野７４Ｂにほぼ対応する撮像面５２ｃ内の領域内で、位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にある２つのカメラ５０で撮像される物体（対応点）の像が集まっている領域７６Ｃ（図４（Ｄ）参照）内では、各物体の像に関して、上述のようにその２つのカメラ５０で撮像される像から求められる位置及び輝度を用いる。そして、撮像面５２ｃ内の領域７６Ｃに対して左側及び右側の領域７６Ａ及び７６Ｂ（図４（Ｄ）参照）内の像に関しては、近似的に、領域７６Ａ及び７６Ｂに対応する領域（ほぼ視野７４Ａ及び７４Ｃ内の領域）内でそれぞれ位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ．ｋ＋１）のカメラ５０で撮像される物体が合焦面１６ＡＰ上にあるものとして、各物体の像の領域７６Ａ及び７６Ｂ内の位置を計算する。その物体の像の輝度としては、一例として、対応するカメラ５０で撮像される像の輝度を使用する。なお、領域７６Ｃと領域７６Ａ，７６Ｂとの境界部で輝度の平均値が大きく変化するような場合には、その輝度の平均値が小さくなるように、例えば領域７６Ａ，７６Ｂ内の像の輝度の平均値を修正してもよい。
【００６９】
なお、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０の光軸ＡＸが、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸ＡＸに対して水平方向及び垂直方向に角度β１ｋ，β２ｋで傾斜している場合であっても、角度β１ｋ，β２ｋの絶対値がそれぞれ小さい場合、例えばそれらの角度の計測誤差の数倍程度の基準値より小さい場合には、それら２つのカメラ５０の光軸ＡＸは、実質的に平行であるものとしてもよい。
【００７０】
一方、角度β１ｋ，β２ｋの絶対値の少なくとも一方がその基準値以上である場合には、一例として、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０で撮像される像から求められる物体からの光の角度α２（実際には２方向の角度を含む）として、その像から求められる角度α２から角度β１ｋ，β２ｋを差し引いた角度を使用してもよい。さらに、仮想観察点Ａｉに仮想的に配置されるカメラ５０の光軸ＡＸを、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸ＡＸに対して水平方向及び垂直方向にそれぞれ角度（ＬＡｉ／Ｌ１）β１ｋ（以下、β１ｋｉとする）及び（ＬＡｉ／Ｌ１）β２ｋ（以下、β２ｋｉとする）で傾斜しているものとする。
【００７１】
そして、上述のように求められる、物体から仮想観察点Ａｉに配置されるカメラ５０に入射する光の角度α３（実際には２方向の角度を含む）として、上述のように計算される角度にそれらの角度β１ｋｉ及びβ２ｋｉを加算して得られる角度を用いることによって、仮想観察点Ａｉで撮像される像を求めることができる。
なお、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０の光軸ＡＸが、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸ＡＸに対して水平方向及び垂直方向に角度β１ｋ，β２ｋで傾斜している場合には、別の方法として、位置Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０で撮像される像を、このカメラ５０の光軸ＡＸを位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸ＡＸに平行にした場合の像に変換し、その２つの像から仮想観察点Ａｉで撮像される像を求めるようにしてもよい。そして、上述のように求められた仮想観察点Ａｉで撮像される像を、角度β１ｋｉ及びβ２ｋｉに応じて変形させることによって、仮想観察点Ａｉに光軸が傾斜した状態で仮想的に設置されるカメラ５０で撮像される像を求めることができる。
【００７２】
このように、２つの視点で観察される像から、その２つの視点を結ぶ直線上の視点で観察される像を求める方法は、ビュウ・モーフィング（View Morphing）と呼ばれている。ビュウ・モーフィングについては、例えば参考文献「S. M. Seitz and C. R. Dyer: “View Morphing”, Proc. of SIGGRAPH’96, pp.21-31(1996)」に開示されている。ビュウ・モーフィングを用いることによって、例えば２つのカメラ５０の中心を結ぶ直線上で、かつその２つのカメラ５０間の任意の位置（視点）で観察される像を、その２つのカメラ５０で撮像される像からほぼ自然な形で作成可能であるとされている。
【００７３】
次に、本実施形態の画像表示システム１０のキャリブレーション方法の一例につき図５のフローチャートを参照して説明する。まず、画像表示装置２０を列車１４Ａ内に装着した後、最初に列車１４Ａが第１の駅１３Ａ（第５の位置）から第２の駅１３Ｂ（第６の位置）に通常の運行時と同様に走行する場合には、画像表示システム１０のキャリブレーションを行う必要がある。このため、列車１４Ａが駅１３Ａを出発する前に、列車１４Ａ内のオペレータ（例えば車掌）は、不図示の送受信機を介して図１の画像表示装置２０の処理装置２１の主制御部２２に、駅１３Ａから駅１３Ｂまでの経路に関してキャリブレーションを行うように制御情報を供給する。これに応じて、図５のステップ１０２において、主制御部２２は、データ取得部２６及び送受信部３５を介して地上中継装置４８内のコンピュータから、駅１３Ａ，１３Ｂ間の距離ＤＳＲ、軌道１２Ａ，１２Ｂに沿って位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）から位置Ｐ（ｊ，Ｋ），Ｑ（ｊ，Ｋ）までの区間に配置された２組のそれぞれＫ個（Ｋは３以上の整数）のカメラ５０に関する隣接する２つのカメラ５０の中心間の距離、及びその２組のカメラ５０のそれぞれの光軸の角度のずれβ１ｋ，β２ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）等の情報を取得し、取得した情報のうち、距離ＤＳＲ、及び各カメラ５０の光軸の角度のずれ（各カメラ５０の特性）を記憶部３３のファイルＦ１に記録する。
【００７４】
さらに、ステップ１０４において、主制御部２２は、取得した情報のうち、２組のそれぞれの一連の２つのカメラ５０の中心間の距離を、その区間内の仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂを構成するそれぞれ（Ｋ−１）個の線分の長さとしてファイルＦ１に記録し、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂの各線分の長さの和をそれぞれその区間内の仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂの長さＤＳＶ，ＤＳＷとしてファイルＦ１に記録する。これによって、主制御部２２が仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂの構成を認識したことになる。
【００７５】
また、ステップ１０６において、主制御部２２は、位置算出部２３で算出される列車１４Ａの駅１３Ａからの距離（列車１４Ａの位置）をリセットさせ、タイマ３４で計測される経過時間ｔをリセットさせる。これ以降、位置算出部２３は所定周期で列車１４Ａの駅１３Ａからの距離を算出し、タイマ３４は計時を開始する。さらに、主制御部２２は、データ取得部２６に、１番目の位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）にあるカメラ５０との間の無線通信を確立させ（ステップ１０８）、データ取得部２６を介して１番目の２つのカメラ５０で撮像される景色の像の画像データを取得し、取得した画像データを基準画像データとして記憶部３３内のファイルＦ２に記録する（ステップ１１０）。さらに、主制御部２２は、次に撮像を行わせるカメラ５０の順序を示す整数のパラメータｋの値を２に設定する。このパラメータｋの値は位置推定部２４で保持されている。そして、列車１４Ａが駅１３Ａを出発する（ステップ１１２）。
【００７６】
そして、ステップ１１４において、位置算出部２３は、所定の時間（周期）Ｔｓ経過毎に、速度センサ３６で計測される列車１４Ａの速度ＶＳを取得し、ステップ１１６において、位置算出部２３は、その速度ＶＳを積分して列車１４Ａの駅１３Ａからの距離ＤＳを算出する。その時間Ｔｓは、例えば、通常の表示モードで動作する際に、上述のように仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って仮想観察点Ａｉ，Ｂｉの位置を順次求めていく周期である時間ΔＴの１／１０程度である。以下では、時間ΔＴを周期ΔＴという。
【００７７】
最新の速度ＶＳ及び距離ＤＳは記憶部３３内のファイルＦ３に記録されるとともに、取得した速度ＶＳ及び距離ＤＳは、経過時間ｔに対応させて、記憶部３３に記憶される（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）。そして、ステップ１１８において、主制御部２２は、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したかどうかを判定するために、算出された最新の距離ＤＳが、駅１３Ａ，１３Ｂ間の既知の実際の距離ＤＳＲに対して所定の許容範囲内（例えば想定される計測誤差の数倍程度の範囲内）で合致しており、かつ列車１４Ａの計測される最新の速度ＶＳが所定の許容範囲内（例えば停車中の列車１４Ａの振動による速度の数倍程度の範囲内）で０になっているかどうかを判定する。列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着していないと判定された場合、ステップ１１４及び１１６の動作が周期Ｔｓで実行される。
【００７８】
ステップ１１８で、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したと判定された場合、動作はステップ１２０に移行する。この時点で、記憶部３３には、図６（Ａ）に示すように、経過時間ｔに対して列車１４Ａの計測される速度ＶＳをプロットした曲線（以下、速度特性曲線ＤＡという）ＤＡ、及び図６（Ｂ）に示すように、経過時間ｔに対して列車１４Ａの算出される距離ＤＳをプロットした実線の曲線ＤＢ１の情報が記録されている。速度特性曲線ＤＡにおいて、速度ＶＳは、経過時間ｔに応じて次第に大きくなり、最大速度ＶＳ１に達してからはほぼその最大速度ＶＳ１を維持し、その後、次第に小さくなり、時点ｔａでほぼ０になる。また、曲線ＤＢ１の最大の距離ＤＳ１は、駅１３Ａ，１３Ｂ間の算出された距離である。軌道１２Ａの曲がりの状態、及び列車１４Ａの加減速特性等によって、算出された距離ＤＳ１は、駅１３Ａ，１３Ｂ間の既知の実際の距離ＤＳＲに対してある程度の誤差を持っている。
【００７９】
そこで、主制御部２２は、算出された距離ＤＳ１を実際の距離ＤＳＲに変換するための係数ｋｄを次式から求め、求めた係数ｋｄを記憶部３３のファイルＦ４に記録し、その係数ｋｄを位置算出部２３で使用する補正係数として設定する。
ｋｄ＝ＤＳＲ／ＤＳ１  …（４）
これ以降、画像表示システム１０を表示モードで使用する際に、位置算出部２３では、列車１４Ａの速度ＶＳから算出される距離ＤＳにその補正係数ｋｄを乗じて得られる補正後の距離（これもＤＳで表す）を、列車１４Ａの最新の距離としてファイルＦ２に記録する。これによって、位置算出部２３で算出される列車１４Ａの最新の距離は、列車１４Ａの駅１３Ａからの実際の距離により近い距離となる。
【００８０】
また、ステップ１２２において、主制御部２２は、図６（Ｂ）の曲線ＤＢ１に全体として係数ｋｄを乗じて点線で示す補正後の曲線（以下、位置特性曲線という）ＤＢ２を求め、この位置特性曲線ＤＢ２及び速度特性曲線ＤＡの情報を記憶部３３のファイルＦ４に記録する。位置特性曲線ＤＢ２は、最初に得られる曲線ＤＢ１よりも、経過時間ｔに対応して列車１４Ａの実際の位置に近い位置を表している。この補正後の位置特性曲線ＤＢ２は、後述の表示モードにおいて列車１４Ａの位置を推定する場合に使用される。
【００８１】
また、ステップ１１４〜１２２の動作と並行して、以下のステップ１３０〜１４６に示すように、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置された複数のカメラ５０のキャリブレーションが行われる。なお、以下では、仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された複数のカメラ５０のキャリブレーションについて説明するが、仮想観察ライン１６Ｂに沿って配置された複数のカメラ５０のキャリブレーションも同様に並行して行われる。
【００８２】
まず、ステップ１３０において、位置推定部２４は、記憶部３３のファイルＦ３から列車１４Ａの駅１３Ａからの最新の距離ＤＳ（位置）を取得する。そして、ステップ１３２において、位置推定部２４は、その取得した距離ＤＳを用いて、その時点から所定の時間Ｔ１経過後の列車１４Ａの駅１３Ａからの距離を推定する。その時間Ｔ１は、画像表示装置２０の送受信部３５が、地下鉄側中継装置４１及び地上中継装置４８を介して、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置された任意のカメラ５０の送受信部６１との間の無線通信を確立するまでに必要とされる最大の時間の２倍程度（例えば数１０ｓｅｃ程度）に設定されている。その時間Ｔ１は、仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉで観察される画像が表示される時点と、この画像を作成するための画像をその近くの２つのカメラ５０で撮像する時点との差である上述の時間Ｔ２（例えば数ｓｅｃ程度）よりもかなり長い時間である。
【００８３】
ただし、ステップ１３２で推定される列車１４Ａの位置は大まかな位置でよい。このため、一例として、位置推定部２４は、その取得した距離ＤＳに、列車１４Ａの既知の最大速度ＤＳ１にその時間Ｔ１を乗算して得られる推定最大移動距離（＝ＤＳ１・Ｔ１）を加算して得られる距離ＤＳ４を求める。軌道１２Ａ上で駅１３Ａからの距離がＤＳ４となる位置が、時間Ｔ１経過後の軌道１２Ａ上の列車１４Ａの推定される位置Ｕ１ｉとなる（ｉは１以上の整数）。位置Ｕ１ｉは、ｉ番目に推定される位置を表している。さらに、位置推定部２４では、列車１４Ａの位置Ｕ１ｉに対応する仮想観察ライン１６Ａ上の位置（仮想観察ライン１６Ａ上で、位置Ｐ（ｊ，１）からの距離と長さＤＳＶとの比が、軌道１２Ａ上の位置Ｕ１ｉにおける距離ＤＳ４と駅１３Ａ，１３Ｂ間の距離ＤＳＲとの比と等しくなるような位置）を算出する。
【００８４】
そして、ステップ１３４において、カメラ選択部２５は、その算出された位置（位置Ｕ１ｉに対応する位置）に対して、仮想観察ライン１６Ａに沿って駅１３Ｂ側にあるカメラ５０までの複数のカメラ５０を通信対象として選択し、通信対象のカメラ５０の識別情報をデータ取得部２６に供給する。さらに、カメラ選択部２５は、その通信対象のカメラ５０のうち、位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）及びＰ（ｊ，ｋ）にあるそれぞれ（ｋ−１）番目及びｋ番目のカメラ５０を使用対象として選択し、通信対象のカメラ５０の識別情報をデータ取得部２６に供給する。データ取得部２６は、送受信部３５、地下鉄側中継装置４１、及び地上中継装置４８を介して、その通信対象のカメラ５０の送受信部６１との間の通信を確立する。
【００８５】
また、ステップ１３６において、データ取得部２６は、通信が確立した複数のカメラ５０のうち、使用対象の２つのカメラ５０の主制御部５４に対して、同時に対応する景色の像を撮像するように指示を行い、その２つのカメラ５０から撮像された画像データを取得する。取得された画像データは画像補間部２７に供給される。なお、その２つのカメラ５０が同時に撮像する場合には、その２つのカメラ５０の撮像のタイミングが、通常の表示モードにおいて、上述のように仮想観察ライン１６Ａに沿って仮想観察点Ａｉの位置を順次求めていく周期ΔＴの１／２〜１／５程度以下の時間でずれている場合も含まれる。これは、後述のステップ１６２において、２つのカメラ５０が撮像する場合も同様である。
【００８６】
このキャリブレーションモードでは、次のステップ１３８において、画像補間部２７は、（ｋ−１）番目のカメラ５０から取得された画像データで表される画像（以下、（ｋ−１）番目の画像という）に対する、ｋ番目のカメラ５０から取得された画像データで表される画像（以下、ｋ番目の画像という）の倍率、回転角、及び垂直方向の位置の補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを算出する。
【００８７】
具体的に、パラメータｋが２である場合、１番目及び２番目の画像はそれぞれ図２の位置Ｐ（ｊ，１）及びＰ（ｊ，２）にあるカメラ５０で撮像される画像である。その１番目及び２番目の画像をそれぞれ図７（Ａ）の撮像面５２ｄの画像、及び図７（Ｂ）の撮像面５２ｅの画像とする。撮像面５２ｄ，５２ｅの画像において、実際に画像表示システム１０の表示部３１Ｌに表示される部分に対応する領域は、それぞれ点線で囲まれた矩形の領域５２ｄ１及び５２ｅ１である。また、それらの画像の中心Ｃ４及びＣ５はそれぞれ対応する対物レンズ５１の光軸の位置でもある。
【００８８】
このとき、一例として、特徴点抽出等によって、撮像面５２ｄ中の建物のほぼ水平方向のエッジ部の像７２ｄが、撮像面５２ｅ中の建物のエッジ部の像７２ｅに対応すると判定されたものとする。なお、それらの２つのカメラ５０の景色中に、直線状のエッジ部がない場合には、それら２つのカメラ５０で同時に撮像可能な位置に、直線状のエッジ部を有するキャリブレーション用の物体を一時的に配置しておいてもよい。
【００８９】
また、撮像面５２ｄ，５２ｅ（撮像素子５２の撮像面）の長手方向を水平方向ＨＤとみなし、水平方向ＨＤに直交する方向を垂直方向ＶＤとみなす（図７（Ｃ）参照）。そして、一例として、撮像素子５２ｄの水平方向ＨＤに対するエッジ部の像７２ｄの角度に対して、図７（Ｃ）に示すように、撮像素子５２ｅの水平方向ＨＤに対するエッジ部の像７２ｅの角度が等しくなるような、撮像素子５２ｅの中心Ｃ５の回りの像の回転角δｒ２を求める。そして、撮像面５２ｄ中の建物のある部分の像７３ｄが、図７（Ｃ）の撮像面５２ｅのその回転角δｒ２で回転された像中の建物のある部分の像７３ｅに対応すると判定されたものとする。
【００９０】
このとき、一例として、撮像面５２ｄ中の像７３ｄの長さに対して、撮像面５２ｅ中の像７３ｅの長さが等しくなるように、撮像面５２ｅ中の像の中心Ｃ５に関する伸縮の倍率（１＋δＭ２）のうちの係数δＭ２を決定する。さらに、一例として、撮像面５２ｄ中の像７３ｄの垂直方向ＶＤの中心に対して、撮像面５２ｅ中の回転角及び倍率の補正後の像７３ｅの垂直方向ＶＤの中心が垂直方向で等しくなるように、撮像面５２ｅ中の像の垂直方向の位置の補正量δｖ２を求める。その係数δＭ２、回転角δｒ２、及び補正量δｖ２がそれぞれ２番目のカメラ５０に関する倍率、回転角、及び垂直方向の位置の補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋ（ｋ＝２）となる。これらの補正係数は、記憶部３３のファイルＦ１にｋ番目のカメラ５０の特性として記録される。さらに、画像補間部２７は、記憶部３３のファイルＦ１に記録されているｋ番目のカメラ５０の光軸の角度のずれβ１ｋ，β２ｋを、その回転角の補正係数δｒｋに応じて補正し、補正後の角度のずれ（これもβ１ｋ，β２ｋで表す）をファイルＦ１に記録する。なお、補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋのうち少なくとも一つをファイルＦ１に記録してもよい。
【００９１】
次のステップ１４０において、画像補間部２７は、データ取得部２６を介してそのｋ番目のカメラ５０に、ステップ１３８で算出された補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋの情報を送信する。これに応じて、そのｋ番目のカメラ５０の主制御部５４は、記憶部５９内のファイルＦ１２にその補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋの情報を記録する。また、そのカメラ５０の演算部５５は、記憶部５９内のファイルＦ１１に記録されている角度のずれβ１ｋ，β２ｋをその補正係数δｒｋに応じて補正する。これ以降、そのｋ番目のカメラ５０で撮像された像の画像データは、演算部５５においてその補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを用いて補正され、補正後の画像データが画像表示装置２０に送信される。なお、記憶部５９内のファイルＦ１２にその補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋのうち少なくとも一つを記録しておき、演算部５５では、その少なくとも一つの補正係数を用いて画像データを補正してもよい。
【００９２】
次のステップ１４２において、画像補間部２７は、ステップ１３６でそのｋ番目のカメラ５０から取得した画像データをその補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを用いて補正して得られる画像データ（補正後の画像のデータ）を求め、この画像データをｋ番目の基準画像データとして記憶部３３内のファイルＦ２に記録する。この後、データ取得部２６は、（ｋ−１）番目のカメラ５０との間の通信を遮断する。
【００９３】
次のステップ１４４で、位置推定部２４は、仮想観察ライン１６Ａに沿ったＫ個のカメラ５０（全部のカメラ５０）で撮像された画像データを取得したかどうか、すなわちパラメータｋの値がＫに達しているかどうかを判定する。そして、パラメータｋの値がＫに達していない場合には、動作はステップ１４６に移行して、位置推定部２４はそのパラメータｋの値に１を加算する。その後、パラメータｋの値がＫに達するまで、ステップ１３０〜１４６の動作が繰り返され、全部のカメラ５０に関する補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋが設定され、全部のカメラ５０で撮像された画像を対応する補正係数で補正した画像の画像データ（基準画像データ）がファイルＦ２に記録される。ステップ１４４において、パラメータｋの値がＫに達している場合には、複数のカメラ５０に関するキャリブレーションは終了する。ステップ１２２の動作も終了している場合には、画像表示システム１０のキャリブレーションが終了したことになる。
【００９４】
このように、本実施形態の画像表示システム１０のキャリブレーション方法によれば、列車１４Ａが駅１３Ａから駅１３Ｂまで走行する際に、仮想観察ライン１６Ａに沿って配置されている複数のカメラ５０に関して、隣接する２つのカメラ５０で撮像される画像間の補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを順次効率的に求めることができる。このため、画像表示システム１０を通常の表示モードで使用する際に、画像表示装置２０がｋ番目（ｋ＝２〜Ｋ）のカメラ５０から取得する画像データは、１番目のカメラ５０で撮像される画像に対して倍率、回転角、及び垂直方向の位置が合致するように補正された画像を表している。このため、画像表示装置２０側の画像処理の負担が軽減されている。なお、その補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを用いた画像の補正は、画像表示装置２０側で行ってもよい。
【００９５】
なお、記憶部３３のファイルＦ２に記録された基準画像データは、一例として以下のように使用できる。例えば通常の表示モードにおいて、画像表示装置２０において、ｋ番目のカメラ５０で撮像して得られる画像データと対応する基準画像データとを比較して、その差が大きいときに、何らかの事故等によってｋ番目のカメラ５０の角度等が大きくずれていることを認識できる。このような場合、そのｋ番目のカメラ５０の位置の再設定等を行うようにしてもよい。
【００９６】
次に、本実施形態の画像表示システム１０を通常の表示モードで使用する方法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。なお、図８において図５中のステップに実質的に対応するステップには同一の符号を付してその説明を簡略化する。上述のように駅１３Ａ，１３Ｂ間での画像表示システム１０のキャリブレーションが終了しているものとする。そして、図１の画像表示装置２０を装着した列車１４Ａが、乗客を乗せて駅１３Ａから駅１３Ｂまで走行する場合、列車１４Ａが駅１３Ａを出発する前に、列車１４Ａ内のオペレータは、不図示の送受信機を介して画像表示装置２０の処理装置２１の主制御部２２に、駅１３Ａから駅１３Ｂまでの経路に関して通常の表示モードで作動するように制御情報を供給する。
【００９７】
これに応じて、図８のステップ１０６において、主制御部２２は、位置算出部２３で算出される列車１４Ａの駅１３Ａからの距離（位置）をリセットさせ、タイマ３４で計測される経過時間ｔをリセットさせる。これ以降、位置算出部２３は所定周期で列車１４Ａの駅１３Ａからの距離を算出し、タイマ３４は計時を開始する。さらに、主制御部２２は、データ取得部２６に、１番目の位置Ｐ（ｊ，１），Ｑ（ｊ，１）及び２番目の位置Ｐ（ｊ，２），Ｑ（ｊ，２）にあるカメラ５０との間の無線通信を確立させる（ステップ１０９）。また、主制御部２２は、データ取得部２６を介して駅１３Ａに最も近い１番目の２つのカメラ５０で撮像される景色の像の画像データをほぼ周期ΔＴで連続的に取得する。そして、取得した画像データの一部（表示対象領域のデータ）を表示制御部２８を介してフレームメモリ３２Ｒ，３２Ｌに逐次書き込む。これによって、表示部３１Ｌ及び３１Ｒには、それぞれ位置Ｐ（ｊ，１）及びＱ（ｊ，１）のカメラ５０においてほぼ周期ΔＴで連続的に撮像される画像の一部が逐次表示される（ステップ１１１）。一例として、周期ΔＴは０．０５〜０．２ｓｅｃ程度である。
【００９８】
さらに、主制御部２２は、列車１４Ａの駅１３Ａからの距離（位置）を推定し、これに対応する仮想観察点Ａｉを求める順序を示す整数のパラメータｉの値を１に設定する。このパラメータｉの値は位置推定部２４で保持されている。そして、列車１４Ａが駅１３Ａを出発する（ステップ１１２）。
また、ステップ１１５において、位置算出部２３は、上述の時間（周期）Ｔｓ経過毎に、速度センサ３６で計測される列車１４Ａの速度ＶＳを取得し、取得した最新の速度ＶＳを記憶部３３内のファイルＦ３に記録する。さらに、位置算出部２３は、その速度ＶＳを積分して列車１４Ａの駅１３Ａからの補正前の距離ＤＳ’（補正前の位置）を算出し、算出された距離ＤＳ’を記憶部３３に記憶する。この距離ＤＳ’は、時間Ｔｓ経過後に、速度ＶＳを積分して距離を算出する際に使用される。
【００９９】
次のステップ１５０において、位置算出部２３は、その算出された距離ＤＳ’に図５のステップ１２０で求めた補正係数ｋｄを乗算して補正後の距離（これもＤＳとする）を求め、求めた距離ＤＳを列車１４Ａの最新の補正後の位置として記憶部３３内のファイルＦ３に記録する。次のステップ１１８で、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したと判定されるまで、ステップ１１５及び１５０の動作が周期Ｔｓで繰り返して実行される。
【０１００】
そのステップ１１８で、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したと判定された場合、動作はステップ１５２に移行する。そして、主制御部２２は、データ取得部２６を介して駅１３Ｂに最も近いＫ番目の位置Ｐ（ｊ，Ｋ），Ｑ（ｊ，Ｋ）にある２つのカメラ５０で撮像される景色の像の画像データを周期ΔＴで連続的に取得する。そして、取得した画像データの一部（表示対象領域のデータ）を表示部３１Ｌ及び３１Ｒに連続的に表示させる。
【０１０１】
また、ステップ１１５〜１１８の動作と並行して、以下のステップ１５４〜１７２に示すように、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂに沿って配置された複数のカメラ５０で撮像される景色の像の画像データを用いて作成される画像が、ほぼ周期ΔＴで変化する画像（実質的な動画）として列車１４Ａ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒに表示される。なお、以下では、仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された複数のカメラ５０で撮像される像の画像データを用いて作成される画像を表示部３１Ｌに表示する動作について説明する。仮想観察ライン１６Ｂに沿って配置された複数のカメラ５０で撮像される像の画像データを用いて作成される画像を表示部３１Ｒに表示する動作も同様に並行して行われる。
【０１０２】
まず、ステップ１５４において、位置推定部２４は、記憶部３３のファイルＦ３から列車１４Ａの最新の速度ＶＳ及び駅１３Ａからの補正後の最新の距離ＤＳ（位置）を取得する。そして、ステップ１３２において、位置推定部２４は、その取得した速度ＶＳ及び距離ＤＳ、並びに図５のステップ１２２で記憶した速度特性曲線ＤＡ及び位置特性曲線ＤＢ２（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）を用いて、その時点から上述の時間Ｔ１（第２の時間）経過後の列車１４Ａの駅１３Ａからの距離を推定する。
【０１０３】
位置推定部２４は、その取得した速度ＶＳがほぼ最大速度ＶＳ１（図６（Ａ）参照）に達している場合には、その取得した距離ＤＳ（この値をＤＳ３とする）を図６（Ｂ）の位置特性曲線ＤＢ２に当てはめて、対応する時点ｔｂを求める。そして、位置特性曲線ＤＢ２上で時点ｔｂに時間Ｔ１を加算して得られる時点ｔｃに対応する距離ＤＳの値ＤＳ４を求める。軌道１２Ａ上で駅１３Ａからの距離がＤＳ４となる位置が、時間Ｔ１経過後の軌道１２Ａ上の列車１４Ａの推定される位置Ｕ１ｉ（第３の位置）となる（ｉは上述のパラメータ）。
【０１０４】
一方、その取得した速度ＶＳが最大速度ＶＳ１に達していない場合には、その取得した速度ＶＳ（この値をＶＳ２とする）を速度特性曲線ＤＡに当てはめて、対応する時点ｔｅを求める。そして、速度特性曲線ＤＡ上で時点ｔｅに時間Ｔ１を加算して得られる時点ｔｆまでの速度ＶＳを積分して得られる距離を、最新の距離ＤＳ３に加算することによって、列車１４Ａの速度が大きく変化している期間であっても、時間Ｔ１経過の列車１４Ａの推定される位置Ｕ１ｉを正確に求めることができる。さらに、位置推定部２４では、列車１４Ａの位置Ｕ１ｉに対応する仮想観察ライン１６Ａ上の位置を算出する。一例として、列車１４Ａの位置Ｕ１ｉ（第３の位置）が図２のような位置にあるものとすると、それに対応する仮想観察ライン１６Ａ上の位置は位置Ａ１ｉ（第４の位置）となる。このように、ステップ１５４では補正係数ｋｄ、速度特性曲線ＤＡ、及び位置特性曲線ＤＢ２を用いて列車１４Ａの位置を推定しているため、図５のステップ１３２の場合に比べて高精度に時間Ｔ１経過後の列車１４Ａの位置を推定できる。
【０１０５】
そして、ステップ１５６において、カメラ選択部２５は、その算出された位置Ａ１ｉに対して、仮想観察ライン１６Ａに沿って駅１３Ｂ側にあるカメラ５０までの複数のカメラ５０を通信対象として選択し、通信対象のカメラ５０の識別情報をデータ取得部２６に供給する。データ取得部２６は、送受信部３５及び地上中継装置４８等を介して、その通信対象のカメラ５０の送受信部６１との間の通信を確立する。
【０１０６】
次のステップ１５８において、位置推定部２４は、ステップ１５４で取得した列車１４Ａの最新の速度ＶＳ及び駅１３Ａからの補正後の最新の距離ＤＳ、並びに速度特性曲線ＤＡ及び位置特性曲線ＤＢ２を用いて、ステップ１５４と同様に、現時点から所定の時間Ｔ２（第１の時間）経過後の時点ｔiにおける列車１４Ａの駅１３Ａからの距離（このときの列車１４Ａの位置をＵｉとする）を推定する。一例として、その時間Ｔ２は数ｓｅｃ程度である。その時間Ｔ２は、ステップ１５４で使用される時間Ｔ１に対してほぼ１／１０程度である。
【０１０７】
このため、例えば図６（Ａ）の速度特性曲線ＤＡを用いる場合、速度ＶＳを積分する期間（ｔｅ〜ｔｇ）（速度ＶＳがＶＳ２〜ＶＳ３まで変化する期間）が、ステップ１５４の場合の期間（ｔｅ〜ｔｆ）よりも短いため、その推定される位置Ｕｉ（第１の位置）に対応する距離ＤＳ５は、ステップ１５４で求められる距離ＤＳ４よりも列車１４Ａの最新の位置に対応する距離ＤＳ３に近い。一方、図６（Ｂ）の位置特性曲線ＤＢ２を用いる場合にも、その推定される位置Ｕｉに対応する距離ＤＳ５（時点ｔｂから時間Ｔ２が経過した時点ｔｄにおける距離）は、距離ＤＳ４よりも列車１４Ａの最新の位置に対応する距離ＤＳ３に近い。
【０１０８】
また、列車１４Ａの位置Ｕｉ（位置Ｕ１ｉも同様）は周期ΔＴ（第３の時間）で逐次推定されるため、その時点ｔiは、計算上で、列車１４Ａの位置がｉ回目に推定された位置にあるときの時点でもある。その時点ｔiは、時間Ｔ２よりも大きいある時間ｔ0を用いて、ほぼ次のように表すことができる。
ｔi ＝ ｔ0＋ΔＴ・ｉ  …（５）
さらに、ステップ１６０において、位置推定部２４では、列車１４Ａの推定された位置Ｕｉに対応する仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉの位置（仮想観察ライン１６Ａ上で、位置Ｐ（ｊ，１）からの距離と長さＤＳＶとの比が、軌道１２Ａ上の位置Ｕｉにおける距離ＤＳ５と駅１３Ａ，１３Ｂ間の距離ＤＳＲとの比と等しくなるような位置）（第２の位置）を算出する。算出結果は、その時点ｔiの情報とともにカメラ選択部２５に供給される。
【０１０９】
カメラ選択部２５は、仮想観察ライン１６Ａに沿って仮想観察点Ａｉに近い２つのカメラ５０を使用対象として選択し、その使用対象の２つのカメラ５０の識別情報、及びその時点ｔiの情報をデータ取得部２６に供給する。さらに、カメラ選択部２５は、その仮想観察点Ａｉに近い２つのカメラ５０の中心との間の仮想観察点Ａｉの距離ＬＡｉ及びＬＢｉ（図４（Ａ）参照）の比率の情報を求め、この情報、その２つの使用対象のカメラ５０の中心間の既知の距離の情報、及びその２つのカメラ５０間の光軸の角度の既知のずれβ１（ｋ＋１），β２（ｋ＋１）の情報を画像補間部２７に供給する。
【０１１０】
そして、ステップ１６２において、データ取得部２６は、その使用対象の２つのカメラ５０（例えば図４（Ａ）の位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０）の主制御部５４に対して、同時に対応する景色の像を撮像するように指示を行うとともに、その時点ｔiの情報を供給する。これに応じて、その２つのカメラ５０は同時にそれぞれ対応する景色の像を撮像し、撮像された画像データを上述の補正係数δＭｋ，δｒｋ，δｖｋを用いて補正し、補正された画像データ、及びその時点ｔiの情報を画像表示装置２０の処理装置２１に送信する。
【０１１１】
これに応じて、ステップ１６４において、処理装置２１のデータ取得部２６は、その２つのカメラ５０から送信された画像データ及びその時点ｔiの情報を取得する。これらの情報は画像補間部２７に供給される。画像補間部２７では、カメラ選択部２５から供給されている２つの使用対象のカメラ５０間の既知の距離、その２つの使用対象のカメラ５０との間の仮想観察点Ａｉの距離ＬＡｉ及びＬＢｉ（図４（Ａ）参照）の比率、その２つの使用対象のカメラ５０で撮像されて補正された像の画像データを用いて、上述のように仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成する。また、２つの使用対象のカメラ５０の光軸間の角度のずれβ１（ｋ＋１），β２（ｋ＋１）が上述の基準値以上である場合には、画像補間部２７では、その画像データを作成する際にその角度のずれβ１（ｋ＋１），β２（ｋ＋１）の情報をも使用してもよい。作成された画像データは、この画像データに対応する画像を表示する表示部（ここでは表示部３１Ｌ）を示す情報、及びその画像を表示すべき時点ｔiの情報とともに記憶部３３に記憶される。
【０１１２】
そして、ステップ１６６において、表示制御部２８は、画像補間部２７で作成された画像データに対応する像が、その時点ｔiで表示部３１Ｌに表示されるように、その画像データをフレームメモリ３２Ｌに書き込む。これによって、その時点ｔiになったときに、表示部３１Ｌには、ｉ番目の仮想観察点Ａｉで観察される像として、その近くの２つのカメラ５０で撮像される像のデータを用いて作成された画像データによる像が表示される。
【０１１３】
一例として、仮想観察点Ａｉの近くの２つのカメラ５０を図２の位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０として、位置Ｐ（ｊ，ｋ），Ｐ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０の撮像素子５２の撮像面５２ａ及び５２ｂで撮像される画像がそれぞれ図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す画像であるとする。なお、撮像面５２ａ，５２ｂの画像において、実際に表示部３１Ｌに表示される部分に対応する領域は、それぞれ点線で囲まれた矩形の領域５２ａ１及び５２ｂ１である。このとき、仮想観察点Ａｉで観察される像、すなわち仮想観察点Ａｉに仮想的に設置されたカメラ５０の撮像素子５２の撮像面５２ｃに形成される像として、画像補間部２７で作成された画像データに対応する像は、図９（Ｃ）のようになる。また、図９（Ｃ）において、撮像面５２ｃの中心Ｃ３を含み、点線で囲まれた矩形の領域５２ｃ１内の画像が表示部３１Ｌに表示される。
【０１１４】
また、ステップ１６８において、データ取得部２６は、最後に使用された仮想観察点Ａｉの直前のカメラ５０（ここでは位置Ｐ（ｊ，ｋ）のカメラ５０）よりも前のカメラ５０（ここでは位置Ｐ（ｊ，１）〜Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０）との間の無線通信を遮断する。これによって、通信対象のカメラ５０の数をほぼ一定の個数のカメラ５０に制限できる。
【０１１５】
図８のステップ１５４〜１６２及びステップ１６６，１６８の動作は、ほぼ周期ΔＴで繰り返して実行される。また、例えば画像補間部２７をＮ個（Ｎは２以上の整数）のＤＳＰ（Digital Signal Processor）より構成する場合には、ステップ１６４中の仮想観察点Ａｉで観察される画像のデータを作成するための各ＤＳＰの動作は、ほぼＮ・ΔＴを周期として繰り返して実行される。なお、ステップ１６６の画像を表示する動作は、他のステップ１５４〜１６２等の動作に対してほぼ時間Ｔ１が経過した後で実行される動作である。
【０１１６】
そして、ステップ１７０において、主制御部２２は、ステップ１１８と同様に、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したかどうかを判定し、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着していない場合には、動作はステップ１７２に移行する。そして、位置推定部２４は、列車１４Ａの位置Ｕｉ及び対応する仮想観察点Ａｉの順序を示すパラメータｉの値に１を加算する。その後、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着するまでステップ１５４〜１７２の動作が繰り返される。また、ステップ１７０において、列車１４Ａが第２の駅１３Ｂに到着したと判定された場合に動作はステップ１５２に移行する。
【０１１７】
このように本実施形態の画像表示システム１０による表示方法によれば、例えば図２に示すように、ほぼ周期ΔＴで、軌道１２Ａに沿って列車１４Ａが位置Ｕ（ｉ−１），Ｕｉ，Ｕ（ｉ＋１），…に順次達すると推定されるときに、それぞれ軌道１２Ａに沿って配置された仮想観察ライン１６Ａ上の対応する仮想観察点Ａ（ｉ−１），Ａｉ，Ａ（ｉ＋１），…で観察される画像（それぞれ仮想観察点に近い２つのカメラ５０でほぼ時間Ｔ２前に撮像された画像に基づいて作成された画像）が、列車１４Ａ内の画像表示システム１０の表示部３１Ｌにほぼ連続的に表示される。同様に、列車１４Ａ内の表示部３１Ｒには、列車１４Ａが位置Ｕ（ｉ−１），Ｕｉ，Ｕ（ｉ＋１）等に順次達すると推定されるときに、それぞれ仮想観察ライン１６Ｂ上の対応する仮想観察点Ｂ（ｉ−１），Ｂｉ，Ｂ（ｉ＋１）等で観察される画像がほぼ周期ΔＴで表示される。
【０１１８】
同様に、列車１４Ｂが軌道１２Ｂに沿って駅１３Ｂから駅１３Ａに向かって走行する際にも、列車１４Ｂが位置Ｄｉ（図２参照）に達すると推定されるときに、列車１４Ｂ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒには、それぞれ仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂ上の対応する仮想観察点で観察される画像がほぼ周期ΔＴで表示される。このため、列車１４Ａ，１４Ｂが外部（ここでは地上）の環境から隔離された軌道１２Ａ，１２Ｂ（経路）に沿って移動していても、列車１４Ａ，１４Ｂ内の表示部３１Ｌ，３１Ｒにその地上の景色の像を表示することができ、列車１４Ａ，１４Ｂの乗客はその地上の景色をほぼリアルタイムで観察できる。
【０１１９】
上述のように、本実施形態の地下鉄の列車１４Ａ（移動体）用の画像表示システム１０は、列車１４Ａに設けられた表示部３１Ｌと、列車１４Ａが走行する軌道１２Ａ（第１の経路）に対応して設定された仮想観察ライン１６Ａ（仮想的な第２の経路）に沿って配置された複数のカメラ５０（撮像装置）と、その複数のカメラ５０から取得した画像データを用いて表示部３１Ｌで表示される画像の画像データを作成する処理装置２１と、を備えている。そして、処理装置２１は、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉ（第１の位置）に対応する仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉ（第２の位置）を求める位置推定部２４（第１処理部）と、複数のカメラ５０のうち、仮想観察点Ａｉに近い位置にある複数（例えば２個）の使用対象のカメラ５０に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させるデータ取得部２６（第２処理部）と、複数のその使用対象のカメラ５０から取得した画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成する画像補間部２７（第３処理部）と、軌道１２Ａ上で列車１４Ａがその位置Ｕｉに達したと推定されるときに、画像補間部２７が作成した画像データを用いて、表示部３１Ｌにおいて、仮想観察点Ａｉで観察される景色の像を表示させる表示制御部２８（第４処理部）と、を有する。
【０１２０】
また、画像表示システム１０を使用する移動体用の画像表示方法は、列車１４Ａが走行する軌道１２Ａに対応して設定された仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された複数のカメラ５０の配列情報（例えば配置の順序、及び隣接する２つのカメラ５０の中心間の距離）を取得するステップ１０２と、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉ（第１の位置）に対応する仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉ（第２の位置）を求めるステップ１５４と、仮想観察点Ａｉに近い位置にある複数（例えば２個）の使用対象のカメラ５０に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させるステップ１６２と、複数のその使用対象のカメラ５０から取得した画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成するステップ１６４と、軌道１２Ａ上で列車１４Ａが位置Ｕｉに達したと推定されるとき（時点ｔi）に、その作成された画像データを用いて、列車１４Ａに設けられた表示部３１Ｌにおいて、仮想観察点Ａｉで観察される景色の像を表示するステップ１６６と、を有する。
【０１２１】
本実施形態によれば、列車１４Ａが外部（例えば地上）の環境から隔離された軌道１２Ａに沿って移動していても、列車１４Ａに設けられる表示部１３Ｌにその仮想観察点Ａｉで観察される外部の景色の像を表示することによって、列車１４Ａの乗客はその外部の景色を観察できる。
また、本実施形態の移動体用の画像表示装置２０は、列車１４Ａ（移動体）に設けられる表示部３１Ｌと、列車１４Ａが走行する軌道１２Ａに対応して設定された仮想観察ライン１６Ａに沿って配置される複数のカメラ５０から取得した画像データを用いて表示部３１Ｌで表示される画像の画像データを作成する処理装置２１と、を備えている。そして、処理装置２１は、軌道１２Ａ上の列車１４Ａの位置Ｕｉ（第１の位置）に対応する仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉ（第２の位置）を求める位置推定部２４（第１処理部）と、複数のカメラ５０のうち、仮想観察点Ａｉに近い位置にある複数（例えば２個）の使用対象のカメラ５０に対して同時にそれぞれ対応する景色を撮像させるデータ取得部２６（第２処理部）と、複数のその使用対象のカメラ５０から取得した画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される景色の像の画像データを作成する画像補間部２７（第３処理部）と、軌道１２Ａ上で列車１４Ａがその位置Ｕｉに達したと推定されるときに、画像補間部２７が作成した画像データを用いて、表示部３１Ｌにおいて、仮想観察点Ａｉで観察される景色の像を表示させる表示制御部２８（第４処理部）と、を有する。
【０１２２】
この画像表示装置２０によれば、列車１４Ａの軌道１２Ａが外部（例えば地上）の環境から隔離されている場合に、その外部に、軌道１２Ａに対応して設定された仮想観察ライン１６Ａに沿って複数のカメラ５０を配置しておき、これらのカメラ５０で撮像される画像のデータを用いて、列車１４Ａに設けられる表示部１３Ｌにその仮想観察点Ａｉで観察される外部の景色の像を表示することによって、列車１４Ａの乗客はその外部の景色を観察できる。
【０１２３】
また、本実施形態の列車１４Ａ（移動体）に設けられる表示部３１Ｒに表示される画像の画像データを作成するために使用される画像を撮像する撮像システムは、列車１４Ａが走行する軌道１２Ａに対応して設定された仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された少なくとも３個の複数のカメラ５０（撮像装置）を備え、その複数のカメラ５０のうち、隣接して配置されたそれぞれ２つのカメラ５０の平均的な間隔をＬ１、そのカメラ５０の配列方向の画角をθａ、そのカメラ５０の対物レンズ５１の物体側の節点（中心５０ｃ）から合焦面１６ＡＰまでの距離をＬ２としたとき、上述の式（２）の関係を満たすものである。
【０１２４】
これによって、仮想観察ライン１６Ａに沿って配置された全部のカメラ５０の合焦面１６ＡＰ又は合焦面１６ＡＰよりもカメラ５０から離れた面上の物体は、ほぼいずれかの隣接する少なくとも２つのカメラ５０から撮像可能となる。このため、それら２つのカメラ５０の画像データを処理することによって、いわゆる隠れた物体を除いて、ほぼ全部の物体のカメラ５０の距離を算出することができ、この算出結果を用いて仮想観察ライン１６Ａ上の任意の仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを正確に作成できる。従って、その撮像システムを画像表示システム１０に適用することによって、表示部３１Ｌにより自然な像を表示することが可能になる。
【０１２５】
なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、上述の実施形態の位置算出部２３（第５処理部）は、速度センサ３６から供給される列車１４Ａの速度に基づいて列車１４Ａの位置を求めているため、列車１４Ａの駆動部に影響を与えることがない。なお、列車１４Ａの駆動部から列車１４Ａの速度及び／又は位置（駅１３Ａからの距離等）の情報を容易に取得できる構成になっている場合には、位置算出部２３は列車１４Ａの駆動部から列車１４Ａの速度及び／又は位置の情報を取得してもよい。また、列車１４Ａの位置を高精度に計測できる場合には、この計測値のキャリブレーションを行う必要はない。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、画像表示装置２０の全体が列車１４Ａに設置されているが、図１の画像表示装置２０の処理装置２１中の送受信部３５以外の部分（例えば位置推定部２４、カメラ選択部２５、データ取得部２６、画像補間部２７、及び表示制御部２８）の機能を、例えば地上中継装置４８のコンピュータで実行してもよい。この場合、列車１４Ａ内の表示部３１Ｒ，３１Ｌには、地上中継装置４８のコンピュータで作成されて送信される画像データに対応する画像（仮想観察点Ａｉで観察される像）が所定周期で連続的に表示されるため、画像表示装置２０中の列車１４Ａに装着する部分を小型化できる。
【０１２７】
また、上述の実施形態では、ステップ１６４において、仮想観察点Ａｉに近い２つのカメラ５０で撮像された像の画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを作成しているが、画像補間部２７の演算速度が速い場合には、図４（Ａ）を参照して説明したように、仮想観察点Ａｉに近い４つのカメラ５０で撮像された像の画像データを用いて仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを作成してもよい。
【０１２８】
また、上述の実施形態では、位置Ｐ（ｊ，ｋ）にあるカメラ５０の光軸の、隣接する位置Ｐ（ｊ，ｋ−１）にあるカメラ５０の光軸に対する角度のずれβ１ｋ，β２ｋの情報を求めて記憶している。別の方法として、位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）を結ぶ直線（仮想観察ライン１６Ａのｋ番目の線分）に対してほぼ直交するとともに水平面に平行な軸を第ｋ組の第１及び第２の基準直線としてもよい。そして、その第１及び第２の基準直線に対する位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）にあるカメラ５０のそれぞれの光軸の角度の水平方向及び垂直方向のずれ（γ１ｈｋ，γ１ｖｋ）及び（γ２ｈｋ，γ２ｖｋ）を求めて記憶してもよい。この場合、ステップ１６４において仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを作成する際に、それらの角度のずれを用いて、それらのカメラ５０から対象物までの角度（図４（Ａ）の角度α１，α２に相当する角度）を補正することで、その対象物までの距離を高精度に求めることができる場合がある。
【０１２９】
また、上述の実施形態では、隣接する２つのカメラ５０で撮像できる物体に関してはその物体までの距離を求めているが、例えばカメラ５０から合焦面１６ＡＰまでの距離が長く、合焦面１６ＡＰの景色が平面的とみなせるような場合には、物体までの距離を求めることなく、単に隣接する２つのカメラ５０で撮像される像を水平方向に連結した像を仮想観察点Ａｉで観察される像としてもよい。
【０１３０】
この場合、一例として、位置Ｐ（ｊ，ｋ）及びＰ（ｊ，ｋ＋１）のカメラ５０の撮像面５２ａ及び５２ｂで撮像される像を図１０（Ａ）及び（Ｂ）の像であるとする。また、撮像面５２ａの中心Ｃ１の像と、撮像面５２ｂの中心Ｃ２の像との水平方向の距離（撮像素子５２の画素単位で計測される距離）をｃ、撮像面５２ｂ上での仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉに対応する位置をＣ３、表示部３１Ｌに表示される部分に対応する領域５２ａ１及び５２ｂ１の水平方向の幅をｄとする。また、撮像面５２ａ，５２ｂの中心Ｃ１，Ｃ２から位置Ｃ３（仮想観察点Ａｉに対応する位置）までの水平方向の距離をａ，ｂとすると、次の関係が成立する。距離ａとｂとの比の値は、図４（Ａ）の距離ＬＡｉとＬＢｉとの比の値と同じである。
【０１３１】
ａ＋ｂ＝ｃ  …（６）
このとき、撮像面５２ａの領域５２ａ１中の画像において左端部から水平方向に幅ａの部分を挟んで水平方向の幅ｅの部分５２ａ２を切り出し、撮像面５２ｂの領域５２ｂ１中の画像において右端部から水平方向に幅ｂの部分を挟んで水平方向の幅ｆの部分５２ｂ２を切り出すものとする。そして、幅ｅと幅ｆとの比が、次のように幅ｂと幅ａとの比と等しく、幅ｅと幅ｆとの和が表示される領域の幅ｄになるように、幅ｅ及び幅ｆを決定する。
【０１３２】
ｅ＋ｆ＝ｄ  …（７Ａ）、  ｅ：ｆ＝ｂ：ａ  …（７Ｂ）
このとき、仮想観察点Ａｉで観察される像は、図１０（Ｃ）に示すように、撮像面５２ａの幅ｅの部分５２ａ２と、撮像面５２ｂの幅ｆの部分５２ｂ２とを水平方向に連結したものとすればよい。これによって得られる像は、仮想観察点Ａｉが位置Ｐ（ｊ，ｋ）（又はＰ（ｊ，ｋ＋１））に近づくほど、それぞれ位置Ｐ（ｊ，ｋ）（又はＰ（ｊ，ｋ＋１））のカメラ５０で撮像される像に近づくことになり、比較的自然な像となる。
【０１３３】
また、この場合には、図４（Ａ）に示すように、カメラ５０の合焦面１６ＡＰにおいて、隣接する２つのカメラ５０の視野の一方の半面と他方の半面とが水平方向に重なる必要はなく、カメラ５０の合焦面１６ＡＰにおいて、隣接する２つのカメラ５０の視野の水平方向の少なくとも一部が重なっているだけでよい。言い換えると、上述の式（２）の関係は必ずしも成立している必要はない。
【０１３４】
また、一般に、合焦面１６ＡＰにおいて、隣接する２つのカメラ５０の視野の水平方向の少なくとも一部が重なっている場合であっても、その重なっている部分の物体のカメラ５０からの距離としては上述のように算出される距離を使用し、それ以外の部分の物体はほぼ合焦面１６ＡＰ上にあると仮定して、仮想観察点Ａｉで観察される像を求めることによって、比較的自然な像を求めることができる。また、カメラ５０は、自動焦点調節機構及び／又はズームレンズを備えていてもよい。
【０１３５】
また、上述の実施形態は、地下鉄の列車内に地上の景色の像を表示する場合に本発明を適用したものであるが、本発明は、例えばトンネル内の軌道を走行する列車内の表示部に、そのトンネルの外側の景色の像を表示する場合にも適用できる。この場合には、そのトンネルの外側に、そのトンネル内に設置された軌道にほぼ沿って複数のカメラ５０を設置し、これらのカメラ５０の中心を結ぶ折れ線を仮想観察ラインとしてもよい。
【０１３６】
また、上述の実施形態では、仮想観察ライン１６Ａ，１６Ｂは列車１４Ａ，１４Ｂが走行する軌道１２Ａ，１２Ｂにほぼ沿って配置されている。しかしながら、仮想観察ライン（複数のカメラ５０がその近傍に配置される線）は、列車等の移動体が走行する軌道の近くに、かつその軌道に沿って配置する必要は必ずしもない。
例えば、本発明を南アルプス内のトンネル内等を通過するリニア新幹線に適用する場合には、一例として、東海道新幹線の軌道に沿って南アルプス側の景色を撮像するように多数のカメラを設置し、これらのカメラの中心を結ぶ折れ線をリニア新幹線用の仮想観察ラインとしてもよい。この場合、リニア新幹線の変化する位置に対応してリニア新幹線用の仮想観察ライン上の仮想観察点を順次求め、リニア新幹線内の表示部には、その仮想観察点で観察される景色の像（この近くの複数のカメラで撮像される像に基づいて作成された画像）を表示してもよい。
【０１３７】
また、上述の実施形態は、列車内の表示部に外部の景色を表示する場合に本発明を適用したものであるが、本発明は、例えばトンネル内の高速道路を走行中の自動車（移動体）内の表示部に、そのトンネルの外部の景色を表示する場合等に適用することもできる。
また、上述の実施形態では、仮想観察ライン１６Ａは複数のカメラ５０の中心を結ぶ折れ線である。しかしながら、仮想観察ライン１６Ａは複数のカメラ５０の中心を結ぶ曲線等でもよい。
【０１３８】
さらに、仮想観察ライン１６Ａは、例えば複数のカメラ５０の中心を結ぶ折れ線から離れた位置を通過する折れ線、直線、又は曲線であってもよい。この場合であっても、仮想観察ライン１６Ａと、複数のカメラ５０の配置との相対的な位置関係が既知である場合には、仮想観察ライン１６Ａ上の仮想観察点Ａｉの近くにある複数のカメラ５０で撮像される像の画像データから仮想観察点Ａｉで観察される像の画像データを作成できる。
【０１３９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【０１４０】
Ａｉ…仮想観察点、Ｕｉ…列車の位置、１０…画像表示システム、１２Ａ，１２Ｂ…軌道、１４Ａ，１４Ｂ…列車、１６Ａ，１６Ｂ…仮想観察ライン、２０…画像表示装置、２１…処理装置、２４…位置推定部、２６…データ取得部、２７…画像補間部、２８…表示制御部、３１Ｒ，３１Ｌ…表示部、３６…速度センサ、４１…地下鉄側中継装置、４８…地上中継装置、５０…カメラ、５１…対物レンズ、５２…撮像素子
【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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