(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定手段と、
運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定手段と、
前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御手段と、を含み、
前記領域特定手段は、前記頭部の位置が実空間内の所定の領域内にある場合は、共通の前記ターゲット領域を特定する、
ことを特徴とする鉄道シミュレータ用システム。
【請求項２】
前記領域特定手段は、前記頭部の位置が実空間内の前記所定の領域内にない場合に、前記頭部が移動した際には、移動前の前記ターゲット領域を、前記頭部の移動方向とは逆の方向に移動させた領域を、移動後の前記ターゲット領域に特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道シミュレータ用システム。
【請求項３】
前記領域特定手段は、前記頭部の位置が実空間内の前記所定の領域内にない場合に、前記頭部が前方又は後方に移動した際には、前記画像内における前記ターゲット領域の大きさが移動前から変化するよう移動後の前記ターゲット領域を特定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道シミュレータ用システム。
【請求項４】
運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定手段と、
運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定手段と、
前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御手段と、
前記頭部の位置に応じた頭部対応点を仮想三次元空間内に設定する頭部対応点設定手段と、を含み、
前記領域特定手段は、前記仮想三次元空間内に設定された第１の面を前記頭部対応点から前記仮想三次元空間内に設定された第２の面に射影した領域である射影領域を特定し、
前記領域特定手段は、前記第２の面内における前記射影領域の位置及び大きさに基づいて、前記画像内における前記ターゲット領域の位置及び大きさを決定する、
ことを特徴とする鉄道シミュレータ用システム。
【請求項５】
前記領域特定手段は、前記頭部が移動した際には、移動前の前記ターゲット領域を、前記頭部の移動方向とは逆の方向に移動させた領域を、移動後の前記ターゲット領域に特定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道シミュレータ用システム。
【請求項６】
前記領域特定手段は、前記頭部が前方又は後方に移動した際には、前記画像内における前記ターゲット領域の大きさが移動前から変化するよう移動後の前記ターゲット領域を特定する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の鉄道シミュレータ用システム。
【請求項７】
前記運転士訓練者の操作入力に応じた走行信号を受け付ける走行信号受付手段、をさらに含み、
前記領域特定手段は、前記走行信号に基づいて更新される実車両位置に対応する前記画像内の、前記頭部の位置に応じた前記ターゲット領域を特定し、
前記走行信号の受付、前記頭部の位置の特定、前記ターゲット領域の特定、及び、当該ターゲット領域の表示、を含む処理は、繰り返し実行される、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の鉄道シミュレータ用システム。
【請求項８】
頭部位置特定手段が、運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定ステップと、
領域特定手段が、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定ステップと、
表示制御手段が、前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御ステップと、を含み、
前記領域特定ステップでは、前記領域特定手段は、前記頭部の位置が実空間内の所定の領域内にある場合は、共通の前記ターゲット領域を特定する、
ことを特徴とする表示制御方法。
【請求項９】
頭部位置特定手段が、運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定ステップと、
領域特定手段が、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定ステップと、
表示制御手段が、前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御ステップと、
頭部対応点設定手段が、前記頭部の位置に応じた頭部対応点を仮想三次元空間内に設定する頭部対応点設定ステップと、を含み、
前記領域特定ステップでは、前記領域特定手段は、前記仮想三次元空間内に設定された第１の面を前記頭部対応点から前記仮想三次元空間内に設定された第２の面に射影した領域である射影領域を特定し、
前記領域特定ステップでは、前記領域特定手段は、前記第２の面内における前記射影領域の位置及び大きさに基づいて、前記画像内における前記ターゲット領域の位置及び大きさを決定する、
ことを特徴とする表示制御方法。
【請求項１０】
運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定手順、
運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定手順、
前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御手順、をコンピュータに実行させ、
前記領域特定手順では、前記頭部の位置が実空間内の所定の領域内にある場合は、共通の前記ターゲット領域を特定する、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定手順、
運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定手順、
前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御手順、
前記頭部の位置に応じた頭部対応点を仮想三次元空間内に設定する頭部対応点設定手順、をコンピュータに実行させ、
前記領域特定手順では、前記仮想三次元空間内に設定された第１の面を前記頭部対応点から前記仮想三次元空間内に設定された第２の面に射影した領域である射影領域を特定し、
前記領域特定手順では、前記第２の面内における前記射影領域の位置及び大きさに基づいて、前記画像内における前記ターゲット領域の位置及び大きさを決定する、
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道シミュレータ用システム、表示制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運転士の訓練に用いられるシミュレータが知られている。例えば、特許文献１には、運行中の鉄道車両の前方にある運転室に取り付けたカメラで撮影した動画像が運転士操作卓上の表示パネルに表示される鉄道シミュレータ用システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１９／１０６８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次元画像であるフレーム画像が表示パネルに表示されるようにすると、運転士訓練者が頭部を動かしても表示される画像が変化しないためリアリティに欠け、運転士訓練者は三次元の実空間内を走行する鉄道車両を運転している雰囲気を体感しにくい。
【０００５】
ここで、例えば三次元モデリングの技術を用いて、仮想三次元空間内に配置された仮想カメラから当該仮想三次元空間を見た様子をレンダリングした画像を表示させることが考えられる。この場合に、運転士訓練者の視点の位置や視線方向の変化に連動して仮想カメラの位置や向きを変化させて、表示される画像を運転士訓練者の視点の位置や視線方向に応じたものにすることで、表示される画像のリアリティは向上する。
【０００６】
また、モーフィング技術を用いたレンダリングを行い、運転士訓練者の視点の位置や視線方向の変化に応じて表示される画像を変化させることでも、表示される画像のリアリティは向上する。
【０００７】
しかし、一般的に、三次元モデリングやモーフィングの技術を用いたレンダリングの処理負荷は高い。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的の１つは、軽い処理負荷で運転士訓練者に提示される画像のリアリティを向上できる鉄道シミュレータ用システム、表示制御方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る鉄道シミュレータ用システムは、運転士訓練者の頭部の位置を特定する頭部位置特定手段と、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する領域特定手段と、前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる表示制御手段と、を含む。
【００１０】
本発明の一態様では、前記運転士訓練者の操作入力に応じた走行信号を受け付ける走行信号受付手段、をさらに含み、前記領域特定手段は、前記走行信号に基づいて更新される実車両位置に対応する前記画像内の、前記頭部の位置に応じた前記ターゲット領域を特定し、前記走行信号の受付、前記頭部の位置の特定、前記ターゲット領域の特定、及び、当該ターゲット領域の表示、を含む処理は、繰り返し実行される。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記領域特定手段は、前記頭部が移動した際には、移動前の前記ターゲット領域を、前記頭部の移動方向とは逆の方向に移動させた領域を、移動後の前記ターゲット領域に特定する。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記領域特定手段は、前記頭部が前方又は後方に移動した際には、前記画像内における前記ターゲット領域の大きさが移動前から変化するよう移動後の前記ターゲット領域を特定する。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記領域特定手段は、前記頭部の位置が実空間内の所定の領域内にある場合は、共通の前記ターゲット領域を特定する。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記頭部の位置に応じた頭部対応点を仮想三次元空間内に設定する頭部対応点設定手段、をさらに含み、前記領域特定手段は、前記仮想三次元空間内に設定された第１の面を前記頭部対応点から前記仮想三次元空間内に設定された第２の面に射影した領域である射影領域を特定し、前記領域特定手段は、前記第２の面内における前記射影領域の位置及び大きさに基づいて、前記画像内における前記ターゲット領域の位置及び大きさを決定する。
【００１５】
また、本発明に係る表示制御方法は、運転士訓練者の頭部の位置を特定するステップと、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定するステップと、前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させるステップと、を含む。
【００１６】
また、本発明に係るプログラムは、運転士訓練者の頭部の位置を特定する手順、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、前記頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する手順、前記運転士訓練者の前方に配置された表示パネルに前記ターゲット領域を表示させる手順、をコンピュータに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る運転士操作卓の構成の一例を示す外観斜視図である。
【図２】運転士操作卓の構成の一例を示す図である。
【図３】フレーム画像の一例を示す図である。
【図４】表示の一例を示す図である。
【図５】表示の一例を示す図である。
【図６】フレーム画像の一例を示す図である。
【図７】表示の一例を示す図である。
【図８】運転士訓練者の頭部の位置と表示パネルに表示される領域との関係の一例を模式的に示す図である。
【図９】基準領域の一例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るサーバの機能の一例を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るサーバで行われる処理の流れの一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道シミュレータシステムに含まれる運転士操作卓１０の構成の一例を示す外観斜視図である。図２は、運転士操作卓１０の構成の一例を示す図である。
【００２０】
本実施形態に係る鉄道シミュレータシステムは、運転士の業務の訓練に用いられる、実空間内を移動する実際の鉄道車両（実鉄道車両）を模したシステムである。以下、運転士の業務の訓練を行う者を運転士訓練者と呼ぶこととする。なお本実施形態に係る鉄道シミュレータシステムの用途は運転士の業務の訓練には限定されない。鉄道シミュレータシステムが例えば運転士の模擬体験などに用いられてもよい。
【００２１】
図１に示す運転士操作卓１０は、実鉄道車両の運転室にある操作卓を模したものである。運転士操作卓１０では、運転士訓練者による模擬運転操作が行われる。
【００２２】
運転士操作卓１０には、例えばレバー等を含む走行指令部１２が設けられている。また、運転士操作卓１０の前方には表示パネル１４が設けられている。また、表示パネル１４の上方には、センサ部１６が設けられている。センサ部１６には、例えば、カメラや深度センサなどが含まれており、実空間内における運転士訓練者の頭部の位置を測定できるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態に係る運転士操作卓１０には、さらに、サーバ１８が含まれている。サーバ１８には、例えば、プロセッサ１８ａ、記憶部１８ｂ、及び、通信部１８ｃが含まれている。
【００２４】
プロセッサ１８ａは、例えばサーバ１８にインストールされるプログラムに従って動作するＣＰＵ等のプログラム制御デバイスである。記憶部１８ｂは、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子やハードディスクドライブなどである。記憶部１８ｂには、プロセッサ１８ａによって実行されるプログラムなどが記憶される。通信部１８ｃは、例えばネットワークボードなどの通信インタフェースである。
【００２５】
なお、本実施形態に係る鉄道シミュレータシステムに、運転士操作卓１０の他に、車掌の業務の訓練に用いられる模擬鉄道車両や、教官による訓練者の監視等に用いられる教官卓が含まれていてもよい。
【００２６】
本実施形態では、予め、運転士操作卓１０を用いた訓練の対象となる実空間の鉄道路線を実鉄道車両が走行している間、運転席から前方を撮影するカメラにより、訓練に用いられる動画像が撮影される。当該カメラは、先頭車両の前方に位置し、前方を向いている。また、当該カメラは、例えば、視野角が１８０度である広角レンズを備えており、４Ｋ解像度での撮影が可能となっている。以下、当該カメラが生成する動画像を実写動画像と呼ぶこととする。
【００２７】
また本実施形態では、予め、実写動画像に含まれるフレーム画像の撮影タイミングにおける実鉄道車両の位置が特定される。以下、このようにして特定される実鉄道車両の位置を、実車両位置と呼ぶこととする。ここで例えば、ＧＰＳモジュール等を用いることで、実写動画像に含まれる各フレーム画像の撮影の際に、当該フレーム画像の撮影タイミングにおける実車両位置が特定されるようにしてもよい。ここで例えば運転席から前方を撮影するカメラの位置や複数両編成である実鉄道車両の全体の中心の位置などといった実鉄道車両を代表する点の位置が、実車両位置として特定されてもよい。そして、本実施形態では実写動画像に含まれるフレーム画像は、当該フレーム画像が撮影された際の実車両位置と関連付けられていることとする。
【００２８】
本実施形態では運転士操作卓１０を用いた訓練が行われている期間に運転士訓練者等のユーザが行う走行指令部１２に対する操作に応じて、運転士操作卓１０において模されている実鉄道車両における実車両位置が変化する。
【００２９】
また、本実施形態ではセンサ部１６による測定結果に基づいて、実空間内における運転士訓練者の頭部の位置が特定される。そして、そして実車両位置に関連付けられているフレーム画像の一部である、特定される運転士訓練者の頭部の位置に応じた領域が表示パネル１４に表示される。
【００３０】
図３は、実車両位置に関連付けられているフレーム画像の一例を示す図である。ここで例えば、運転士訓練者の頭部の位置が所定の基準位置を含む所定の基準領域内にある場合には、図４に例示されている領域が、表示パネル１４に表示される。図４に例示されている領域は、図３に示すフレーム画像の中央の一部を占める領域Ｒ１である。この場合、図３の左下に示されている、線路脇に立っている旗持合図者は表示されない。
【００３１】
一方、運転士訓練者の頭部が基準領域よりも右上の位置にある場合には、図５に例示されている領域が、表示パネル１４に表示される。図５に例示されている領域は、運転士訓練者の頭部の位置に対応付けられる、図３に示すフレーム画像の左下の一部を占める領域Ｒ２である。この場合は、運転士訓練者は旗持合図者の様子を確認できることとなる。
【００３２】
図６は、実車両位置に関連付けられているフレーム画像の別の一例を示す図である。ここで例えば、運転士訓練者の頭部の位置が基準領域内にある場合には、図４に例示されている領域と同様の領域が、表示パネル１４に表示される。当該領域は、図６に示すフレーム画像の中央の一部を占める領域Ｒ３である。この場合、図６の右上に示されている信号は表示されない。
【００３３】
一方、運転士訓練者の頭部が基準領域よりも左下の位置にある場合には、図７に例示されている領域が、表示パネル１４に表示される。図７に例示されている領域は、運転士訓練者の頭部の位置に対応付けられる、図６に示すフレーム画像の右上の一部を占める領域Ｒ４である。この場合は、運転士訓練者は信号の様子を確認できることとなる。
【００３４】
図８は、運転士訓練者の頭部の位置と表示パネル１４に表示される領域との関係の一例を模式的に示す図である。
【００３５】
ここでは例えば、三次元空間内に、頭部対応点２０、フレーム画像に対応する矩形の面２２、及び、頭部対応点２０と面２２との間に配置された矩形の面２４が予め設定されていることとする。面２２、及び、面２４は、図８におけるＹＺ平面に平行な面である。また、面２４の大きさは、面２２の大きさよりも小さい。また、面２２の中心のＹＺ座標値は、面２４の中心のＹＺ座標値と同じである。
【００３６】
本実施形態では例えば、センサ部１６によって特定された運転士訓練者の頭部の位置に基づいて、当該頭部の位置に対応付けられる仮想三次元空間内の頭部対応点２０の三次元座標値が決定される。
【００３７】
ここで例えば、センサ部１６による測定結果に基づいて特定される実空間内における運転士訓練者の頭部の位置の三次元座標値が（ｘ１，ｙ１，ｚ１）であるとする。そして図８に示す仮想三次元空間内におけるこの頭部の位置に対応付けられる頭部対応点２０の位置の三次元座標値が（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であることとする。
【００３８】
図９は、所定の基準位置を含む基準領域Ｒの一例を模式的に示す図である。図９に示すように、基準領域Ｒは、例えば、実空間内における、三辺の長さがそれぞれ２ａ、２ｂ、２ｃである、所定の基準位置に対応付けられる原点（座標値は（０，０，０））を中心とした直方体の領域であってもよい。この場合、当該直方体の実空間内における頂点の座標値はそれぞれ（ａ，ｂ，ｃ）、（ａ，ｂ，−ｃ）、（ａ，−ｂ，ｃ）、（ａ，−ｂ，−ｃ）、（−ａ，ｂ，ｃ）、（−ａ，ｂ，−ｃ）、（−ａ，−ｂ，ｃ）、（−ａ，−ｂ，−ｃ）である（ａ，ｂ，ｃは正値）。ここで例えば、運転士訓練者が通常の操作を行う際の頭部の位置が基準位置（すなわち原点）に設定されることが望ましい。
【００３９】
そしてこの場合、ｘ１の値がａより大きい場合は、ｘ２の値はｘ１−ａとなる。また、ｘ１の値が−ａ以上ａ以下である場合は、ｘ２の値は０となる。また、ｘ１の値が−ａより小さい場合は、ｘ２の値はｘ１＋ａとなる。
【００４０】
同様に、ｙ１の値がｂより大きい場合は、ｙ２の値はｙ１−ｂとなる。また、ｙ１の値が−ｂ以上ｂ以下である場合は、ｙ２の値は０となる。また、ｙ１の値が−ｂより小さい場合は、ｙ２の値はｙ１＋ｂとなる。
【００４１】
同様に、ｚ１の値がｃより大きい場合は、ｚ２の値はｚ１−ｃとなる。また、ｚ１の値が−ｃ以上ｃ以下である場合は、ｚ２の値は０となる。また、ｚ１の値が−ｃより小さい場合は、ｚ２の値はｚ１＋ｃとなる。
【００４２】
以上のようにして、実空間内における運転士訓練者の頭部の位置の座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に基づいて、仮想三次元空間におけるこの頭部の位置に対応付けられる頭部対応点２０の位置の座標値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は特定される。また、上述の場合、頭部の位置が基準領域Ｒ内である場合は、頭部対応点２０の位置の三次元座標値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の値は、（０，０，０）となる。
【００４３】
そして、面２４を頭部対応点２０から面２２に射影した領域である射影領域２６に相当するフレーム画像の一部が表示パネル１４に表示される。ここでは例えば、面２２内における射影領域２６の位置及び大きさが、フレーム画像内における表示パネル１４に表示される領域の位置及び大きさに相当する。以下、フレーム画像内における表示パネル１４に表示される領域を、ターゲット領域と呼ぶこととする。
【００４４】
本実施形態では例えば、操作に応じた実車両位置の決定、運転士訓練者の頭部の位置の特定、ターゲット領域の特定、及び、表示パネル１４へのターゲット領域の表示を含む一連の処理が、所定のフレームレートで（例えば１／６０秒間隔で）繰り返し実行される。
【００４５】
二次元画像であるフレーム画像が表示パネル１４に表示されるようにすると、運転士訓練者が頭部を動かしても表示される画像が変化しないためリアリティに欠け、運転士訓練者は三次元の実空間内を走行する鉄道車両を運転している雰囲気を体感しにくい。
【００４６】
ここで、例えば三次元モデリングの技術を用いて、仮想三次元空間内に配置された仮想カメラから当該仮想三次元空間を見た様子をレンダリングした画像を表示させることが考えられる。この場合に、運転士訓練者の視点の位置や視線方向の変化に連動して仮想カメラの位置や向きを変化させて、表示される画像を運転士訓練者の視点の位置や視線方向に応じたものにすることで、表示される画像のリアリティは向上する。
【００４７】
また、モーフィング技術を用いたレンダリングを行い、運転士訓練者の視点の位置や視線方向の変化に応じて表示される画像を変化させることでも、表示される画像のリアリティは向上する。
【００４８】
しかし、一般的に、三次元モデリングやモーフィングの技術を用いたレンダリングの処理負荷は高い。また、三次元モデリングのために必要なデータ量は多い。
【００４９】
本実施形態では、以上のようにして、軽い処理負荷で運転士訓練者に提示される画像のリアリティを向上できるようにした。また、本実施形態では、以上のようにして、少ないデータ量により運転士訓練者に提示される画像のリアリティを向上できるようにした。
【００５０】
以下、本実施形態に係るサーバ１８の機能並びに本実施形態に係るサーバ１８で実行される処理についてさらに説明する。
【００５１】
図１０は、本実施形態に係るサーバ１８で実装される機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態に係るサーバ１８で、図１０に示す機能のすべてが実装される必要はなく、また、図１０に示す機能以外の機能が実装されていても構わない。
【００５２】
図１０に示すように、本実施形態に係るサーバ１８には、機能的には例えば、実写動画像記憶部３０、走行信号受付部３２、車両位置特定部３４、画像特定部３６、頭部位置特定部３８、頭部対応点設定部４０、領域特定部４２、領域抽出部４４、表示制御部４６、が含まれる。実写動画像記憶部３０は、記憶部１８ｂを主として実装される。走行信号受付部３２は、走行指令部１２及びプロセッサ１８ａを主として実装される。車両位置特定部３４、画像特定部３６、頭部位置特定部３８、頭部対応点設定部４０、領域特定部４２、領域抽出部４４は、プロセッサ１８ａを主として実装される。表示制御部４６は、プロセッサ１８ａ及び表示パネル１４を主として実装される。
【００５３】
以上の機能は、コンピュータであるサーバ１８にインストールされた、以上の機能に対応する指令を含むプログラムをプロセッサ１８ａで実行することにより実装されてもよい。このプログラムは、例えば、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を介して、あるいは、インターネットなどを介してサーバ１８に供給されてもよい。
【００５４】
実写動画像記憶部３０は、本実施形態では例えば、実空間内を移動する実鉄道車両に設けられたカメラにより撮影された実写動画像を記憶する。実写動画像には、それぞれフレーム番号及び実車両位置に関連付けられた複数のフレーム画像が含まれている。
【００５５】
走行信号受付部３２は、本実施形態では例えば、運転士訓練者の走行指令部１２に対する操作入力に応じた走行信号を受け付ける。ここで例えば、走行指令部１２が、所定のサンプリングレートで走行信号をサーバ１８に出力してもよい。ここで当該サンプリングレートに相当する時間間隔は、上述のフレームレートに相当する時間間隔と同じであってもよい。
【００５６】
車両位置特定部３４は、本実施形態では例えば、走行信号受付部３２が受け付ける走行信号に基づいて、実車両位置を特定する。ここで例えば、車両位置特定部３４が、新たに受け付ける走行信号に基づいて、実車両位置を更新してもよい。
【００５７】
画像特定部３６は、本実施形態では例えば、車両位置特定部３４により特定される実車両位置に対応する、運行中の鉄道車両の前方を表す画像を特定する。以下、このようにして特定される画像を前方画像と呼ぶこととする。
【００５８】
ここで例えば、画像特定部３６は、実写動画像記憶部３０に記憶されている、車両位置特定部３４により特定される実空間位置に関連付けられているフレーム画像を特定してもよい。この場合は、当該フレーム画像が前方画像に特定されることとなる。
【００５９】
なお、車両位置特定部３４により特定される実空間位置に関連付けられているフレーム画像が存在しないことが考えられる。このような場合には、画像特定部３６は、当該実空間位置に基づいて特定される複数のフレーム画像を補間した画像を生成してもよい。そして、画像特定部３６は、このようにして生成される画像を特定してもよい。この場合は、複数のフレーム画像を補間した画像が前方画像に特定されることとなる。
【００６０】
例えば、画像特定部３６は、実空間鉄道の軌道に沿った前及び後のそれぞれについての、特定される実空間位置に最も近い位置に関連付けられている２つのフレーム画像を取得してもよい。そして画像特定部３６は、このようにして取得された２つのフレーム画像を補間した画像を生成してもよい。そして、画像特定部３６は、このようにして生成される画像を前方画像に特定してもよい。
【００６１】
頭部位置特定部３８は、本実施形態では例えば、運転士訓練者の実空間内における頭部の位置を特定する。ここでは例えば、センサ部１６による測定結果に基づいて、運転士訓練者の実空間内における頭部の位置を示す上述の三次元座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）が特定される。ここでセンサ部１６が、所定のサンプリングレートで測定結果をサーバ１８に出力してもよい。そして頭部位置特定部３８が、所定のサンプリングレートで、当該測定結果に基づいて、運転士訓練者の実空間内における頭部の位置を特定してもよい。ここで当該サンプリングレートに相当する時間間隔は、上述のフレームレートに相当する時間間隔と同じであってもよい。
【００６２】
頭部対応点設定部４０は、本実施形態では例えば、頭部位置特定部３８により特定される頭部の位置に応じた頭部対応点２０を仮想三次元空間内に設定する。頭部対応点設定部４０は、例えば、上述のようにして三次元座標値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を特定し、この三次元座標値で表現される位置に頭部対応点２０を設定する。
【００６３】
領域特定部４２は、本実施形態では例えば、運行中の鉄道車両の前方を表す前方画像内の、運転士訓練者の頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する。領域特定部４２は、例えば、走行信号受付部３２が受け付ける走行信号に基づいて更新される実車両位置に対応する前方画像内の、運転士訓練者の頭部の位置に応じたターゲット領域を特定する。
【００６４】
図８を参照して説明したように、領域特定部４２は、例えば、仮想三次元空間内に設定された面２４を当該仮想三次元空間内に設定された頭部対応点２０から当該仮想三次元空間内に設定された面２２に射影した領域である射影領域２６を特定する。そして、領域特定部４２は、面２４内における射影領域２６に対応付けられる前方画像の一部の領域であるターゲット領域を特定する。
【００６５】
ここで、領域特定部４２は、例えば、面２４内における射影領域２６の位置及び大きさに基づいて、前方画像内におけるターゲット領域の位置及び大きさを決定してもよい。例えば、面２４に対する射影領域２６の相対的な位置及び大きさが、前方画像に対するターゲット領域の相対的な位置及び大きさと同じになるよう、領域特定部４２は、ターゲット領域の位置及び大きさを決定してもよい。
【００６６】
また、例えば図８に示した例のようにして、領域特定部４２は、運転士訓練者の頭部が移動した際には、移動前のターゲット領域を当該頭部の移動方向とは逆の方向に移動させた領域を移動後のターゲット領域に特定してもよい。このようにすれば、頭部の移動に応じた実空間における見え方の変化と同様に表示が変化する画像を運転士訓練者に提示できる。
【００６７】
また、例えば図８に示した例のようにして、領域特定部４２は、頭部が前方又は後方に移動した際には、前方画像内におけるターゲット領域の大きさが移動前から変化するよう移動後のターゲット領域を特定してもよい。例えば、頭部が前方に移動した際には、前方画像内におけるターゲット領域の大きさが移動前よりも大きくなるよう移動後のターゲット領域が特定されてもよい。また、頭部が後方に移動した際には、前方画像内におけるターゲット領域の大きさが移動前よりも小さくなるよう移動後のターゲット領域が特定されてもよい。
【００６８】
また、領域特定部４２は、運転士訓練者の頭部の位置が実空間内の所定の基準領域内にある場合は、共通のターゲット領域を特定してもよい。上述の例では、運転士訓練者の頭部の位置が基準領域Ｒ内にある場合は、頭部対応点設定部４０は、頭部対応点２０を座標値が（０，０，０）である原点に設定する。そのため、運転士訓練者の頭部の位置が基準領域Ｒ内にある場合は、領域特定部４２によって共通のターゲット領域が特定されることとなる。このようにすれば、頭部の動きが小さい場合には前方画像内におけるターゲット領域の位置及び大きさが変化しないため、表示パネル１４における表示が安定する。
【００６９】
領域抽出部４４は、本実施形態では例えば、前方画像から領域特定部４２により特定されるターゲット領域を抽出する。
【００７０】
表示制御部４６は、本実施形態では例えば、領域抽出部４４により抽出されるターゲット領域を、運転士訓練者の前方に配置された表示パネル１４に表示させる。
【００７１】
以下、本実施形態に係るサーバ１８において所定のフレームレートで繰り返し行われる処理の流れの一例を、図１１に例示するフロー図を参照しながら説明する。
【００７２】
まず、走行信号受付部３２が、走行指令部１２に対する操作入力に応じた走行信号を受け付ける（Ｓ１０１）。
【００７３】
そして、車両位置特定部３４が、Ｓ１０１に示す処理で受け付けた走行信号と、直前のフレームにおける実車両位置に基づいて、当該フレームにおける実車両位置を特定する（Ｓ１０２）。
【００７４】
そして、画像特定部３６が、Ｓ１０２に示す処理で特定される実車両位置に対応する前方画像を特定する（Ｓ１０３）。ここで例えば、実写動画像記憶部３０に記憶されているフレーム画像が特定されてもよい。また、例えば、複数のフレーム画像を補間した画像が特定されてもよい。
【００７５】
そして、頭部位置特定部３８が、当該フレームにおけるセンサ部１６による測定結果を取得して、当該測定結果に基づいて運転士訓練者の実空間内における頭部の位置を特定する（Ｓ１０４）。
【００７６】
そして、頭部対応点設定部４０が、Ｓ１０４に示す処理で特定された頭部の位置に対応付けられる頭部対応点２０を仮想三次元空間内に設定する（Ｓ１０５）。
【００７７】
そして、領域特定部４２が、Ｓ１０５に示す処理で設定された頭部対応点２０、及び、仮想三次元空間内に予め設定されている面２２、及び、面２４に基づいて、面２２上の一部を占める射影領域２６を特定する（Ｓ１０６）。
【００７８】
そして、領域特定部４２が、Ｓ１０６に示す処理で特定された射影領域２６に基づいて、Ｓ１０３に示す処理で特定された前方画像内の一部の領域であるターゲット領域を特定する（Ｓ１０７）。
【００７９】
そして、領域抽出部４４が、Ｓ１０３に示す処理で特定された前方画像から、Ｓ１０７に示す処理で特定されたターゲット領域を抽出する（Ｓ１０８）。
【００８０】
そして、表示制御部４６が、Ｓ１０８に示す処理で抽出されたターゲット領域を表示パネル１４に表示させて（Ｓ１０９）、Ｓ１０１に示す処理に戻る。
【００８１】
このようにして本処理例では、走行信号の受付、頭部の位置の特定、ターゲット領域の特定、及び、当該ターゲット領域の表示を含む、Ｓ１０１〜Ｓ１０９に示す処理が所定のフレームレートで繰り返し実行される。このようにすれば、運転士訓練者の頭部の移動及び走行指令部１２の操作と表示パネル１４での表示とが連動することとなる。
【００８２】
本実施形態では、画像の取得又は生成、並びに、当該画像の運転士訓練者の頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域の表示という負荷の軽い処理により、運転士訓練者に提示される画像のリアリティが向上することとなる。また、少ないデータ量で運転士訓練者に提示される画像のリアリティが向上することとなる。
【００８３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００８４】
例えば、運転士訓練者の頭部の位置とターゲット領域との関係は上述の関係には限定されない。また、三次元座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と、頭部対応点２０の位置の三次元座標値が（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と、の関係は上述の関係に限定されるものではない。そして、上述の方法とは異なる方法により、運転士訓練者の頭部の位置に基づいてターゲット領域が特定されてもよい。
【００８５】
また、上述の具体的な文字列や数値、並びに、図面中の具体的な文字列は例示であり、これらの文字列や数値には限定されない。
【符号の説明】
【００８６】
１０  運転士操作卓、１２  走行指令部、１４  表示パネル、１６  センサ部、１８  サーバ、１８ａ  プロセッサ、１８ｂ  記憶部、１８ｃ  通信部、２０  頭部対応点、２２  面、２４  面、２６  射影領域、３０  実写動画像記憶部、３２  走行信号受付部、３４  車両位置特定部、３６  画像特定部、３８  頭部位置特定部、４０  頭部対応点設定部、４２  領域特定部、４４  領域抽出部、４６  表示制御部。
【要約】
【課題】軽い処理負荷で運転士訓練者に提示される画像のリアリティを向上できる鉄道シミュレータ用システム、表示制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】頭部位置特定部３８は、運転士訓練者の頭部の位置を特定する。領域特定部４２は、運行中の鉄道車両の前方を表す画像内の、頭部の位置に応じた一部の領域であるターゲット領域を特定する。表示制御部４６は、運転士訓練者の前方に配置された表示パネルにターゲット領域を表示させる。
【選択図】図１０【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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