信息處理設(shè)備和信息處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信息處理設(shè)備和信息處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，三維CAD系統(tǒng)被用于制造和設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并且可以在三維顯示組件及其斷面時(shí)設(shè)計(jì)組件及其斷面。例如，已知這樣一種技術(shù):在觀察斷面時(shí)，設(shè)置用作為基準(zhǔn)的斷面平面的位置和方向(以下稱為“斷面操作”)、通過(guò)CAD畫(huà)面上的操作來(lái)改變組件的斷面位置、并且觀察斷面。
[0003]還研宄了虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)系統(tǒng)，其中，通過(guò)使用頭戴式顯示器(HMD)在虛擬現(xiàn)實(shí)空間使用三維CAD系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)(日本特開(kāi)2012-53631)。此外，提出了使用混合現(xiàn)實(shí)(MR)系統(tǒng)，其中，通過(guò)使用HMD組合現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間(日本特開(kāi)2010-66898)。在觀察者佩戴HMD、并且在現(xiàn)實(shí)空間來(lái)回走動(dòng)的同時(shí)觀察虛擬物體的環(huán)境下，代替鼠標(biāo)或者鍵盤(pán)，還使用通過(guò)用手等進(jìn)行把持來(lái)操作的操作裝置，如游戲控制器。
[0004]然而，在VR或者M(jìn)R中的顯示期間的斷面操作中，利用游戲控制器的預(yù)定按鈕來(lái)操作斷面。當(dāng)觀察者的視線方向不同于預(yù)定方向時(shí)，斷面的操作方向變得與觀察者觀察斷面時(shí)的方向相反，并且觀察者可能不能直觀操作斷面。
[0005]例如，考慮這樣一種情況:在由用于定義空間的坐標(biāo)系的原點(diǎn)和三個(gè)軸(X軸、Y軸和Z軸)所定義的坐標(biāo)系下，操作斷面。假定游戲控制器被配置成:將向上按鈕與+Y方向上的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)、將向下按鈕與一 Y方向上的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)、并且在Y軸方向上操作與X-Z平面平行的斷面平面。在這種情況下，當(dāng)觀察者站在X-Y平面上、并且視線朝向+Y方向時(shí)，利用表示+Y方向的向上按鈕，斷面平面向縱深(即，遠(yuǎn)離觀察者)移動(dòng)，并且利用表示一 Y方向的向下按鈕，斷面平面向前(即，朝向觀察者)移動(dòng)。在這種情況下，觀察者的操作方向和移動(dòng)方向相互一致，因而觀察者可以自然地進(jìn)行操作。相反，當(dāng)觀察者的視線朝向一 Y方向(例如，他轉(zhuǎn)身180° )時(shí)，利用表示+Y方向的向上按鈕，斷面平面朝向觀察者移動(dòng)，并且利用表示一 Y方向的向下按鈕，斷面平面向更縱深(遠(yuǎn)離觀察者)移動(dòng)。也就是說(shuō)，移動(dòng)方向變得與觀察者的操作方向相反。這使得觀察者感覺(jué)不自然，并且他不能直觀地操作斷面。在一些情況下，當(dāng)斷面法線方向不是朝向觀察者(即，在與觀察者和斷面之間的線的方向垂直的平面上)時(shí)，他不能確認(rèn)斷面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種信息處理設(shè)備，其包括:第一獲取單元，用于獲取對(duì)虛擬空間中所配置的、至少具有一個(gè)斷面的第一三維虛擬物體進(jìn)行觀察的觀察者的視點(diǎn)位置；第二獲取單元，用于獲取所述第一三維虛擬物體的第一斷面的法線矢量；圖像生成單元，用于基于所述觀察者的視點(diǎn)位置和所述第一斷面的法線矢量，生成具有法線矢量與所述第一斷面的法線矢量不同的第二斷面的第二三維虛擬物體；以及輸出單元，用于輸出所述圖像生成單元所生成的第二三維虛擬物體的圖像。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種信息處理方法，其通過(guò)圖像處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行，所述信息處理方法包括以下步驟:獲取對(duì)虛擬空間中所配置的、至少具有一個(gè)斷面的第一三維虛擬物體進(jìn)行觀察的觀察者的視點(diǎn)位置；獲取所述第一三維虛擬物體的第一斷面的法線矢量；基于所述觀察者的視點(diǎn)位置和所述第一斷面的法線矢量，生成具有法線矢量與所述第一斷面的法線矢量不同的第二斷面的第二三維虛擬物體；以及輸出所生成的第二三維虛擬物體的圖像。
[0008]本發(fā)明提供一種用于旨在對(duì)于虛擬空間中所配置的三維虛擬物體提供自然斷面操作的技術(shù)。
[0009]通過(guò)以下(參考附圖)對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]包含在說(shuō)明書(shū)中、并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖，示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0011]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0012]圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的系統(tǒng)的外觀的圖；
[0013]圖3是用于說(shuō)明視點(diǎn)和虛擬物體的斷面的切割方向(以下稱為斷面法線方向)之間的關(guān)系的圖；
[0014]圖4示出步驟S8030的操作；
[0015]圖5是用于說(shuō)明步驟S8080的對(duì)于向上斷面的操作的圖；
[0016]圖6是用于說(shuō)明步驟S8080的對(duì)于向下斷面的操作的圖；
[0017]圖7是用于說(shuō)明步驟S8080的對(duì)于橫斷面的操作的圖；
[0018]圖8是示出通過(guò)根據(jù)第一實(shí)施例的信息處理設(shè)備1040所要進(jìn)行的處理的流程圖；
[0019]圖9是另一形式的操作裝置的圖；
[0020]圖10是示出根據(jù)第二實(shí)施例的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0021]圖11是根據(jù)第二實(shí)施例的頭戴式顯示器(HMD)的外觀的圖；
[0022]圖12是示出通過(guò)根據(jù)第二實(shí)施例的信息處理設(shè)備10040所要進(jìn)行的處理的流程圖；
[0023]圖13是示出根據(jù)第三實(shí)施例的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0024]圖14是示出根據(jù)第三實(shí)施例的系統(tǒng)的外觀的圖；
[0025]圖15是示出通過(guò)根據(jù)第三實(shí)施例的信息處理設(shè)備13040所要進(jìn)行的處理的流程圖；
[0026]圖16是示出根據(jù)第四實(shí)施例的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0027]圖17是示出根據(jù)第四實(shí)施例的系統(tǒng)的外觀的圖；
[0028]圖18是示出通過(guò)根據(jù)第四實(shí)施例的信息處理設(shè)備16040所要進(jìn)行的處理的流程圖；以及
[0029]圖19是用于說(shuō)明步驟S18040的操作的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，下面的實(shí)施例僅是例子，并且并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0031]第一實(shí)施例
[0032]作為根據(jù)本發(fā)明的顯示控制設(shè)備的第一實(shí)施例，示例性說(shuō)明包括頭戴式顯示器(HMD)的信息處理系統(tǒng)。
[0033]設(shè)各結(jié)構(gòu)
[0034]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的信息處理系統(tǒng)的外觀的圖。如上所述，該信息處理系統(tǒng)使用頭戴式顯示器(HMD)，其中，HMD包括位置姿勢(shì)測(cè)量單元和顯示單元。注意，用于生成磁場(chǎng)的磁場(chǎng)生成器2050被配置在現(xiàn)實(shí)空間中的預(yù)定位置處。傳感器控制器2070控制磁場(chǎng)生成器2050的操作。
[0035]頭戴式顯示器(HMD) 1010包括用作為磁性傳感器的頭位置姿勢(shì)測(cè)量單元1020、以及一個(gè)顯示單元1030。頭位置姿勢(shì)測(cè)量單元1020測(cè)量與頭位置姿勢(shì)測(cè)量單元1020自身的位置姿勢(shì)(位置和方向)相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)的變化。然后，頭位置姿勢(shì)測(cè)量單元1020將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給傳感器控制器2070。傳感器控制器2070基于所輸入的測(cè)量結(jié)果，生成表示頭位置姿勢(shì)測(cè)量單元1020在傳感器坐標(biāo)系2060中的位置姿勢(shì)的信號(hào)值，并且將信號(hào)值發(fā)送給信息處理設(shè)備1040。傳感器坐標(biāo)系2060 (預(yù)定坐標(biāo)系)，是以磁場(chǎng)生成器2050的位置作為原點(diǎn)、并且以在該原點(diǎn)處相互垂直的三個(gè)軸作為X軸、Y軸和Z軸的坐標(biāo)系。
[0036]信息處理設(shè)備1040的視點(diǎn)位置姿勢(shì)計(jì)算單元1050計(jì)算顯示在顯示單元1030上的虛擬空間的圖像在虛擬空間坐標(biāo)系2080中的視點(diǎn)的位置姿勢(shì)。然后，視點(diǎn)位置姿勢(shì)計(jì)算單元1050更新虛擬信息管理單元1060。虛擬空間坐標(biāo)系2080是以用于對(duì)配置三維虛擬物體的虛擬空間進(jìn)行定義的坐標(biāo)系的原點(diǎn)和三個(gè)軸作為原點(diǎn)及X軸、Y軸和Z軸的坐標(biāo)系。
[0037]注意，采用使用磁性傳感器的測(cè)量方法作為位置姿勢(shì)測(cè)量方法。然而，本發(fā)明不依賴于位置姿勢(shì)測(cè)量方法，因而可以采用使用除磁性傳感器以外的、諸如光學(xué)傳感器或者超聲波傳感器等的傳感器的位置姿勢(shì)測(cè)量方法。還可以采用用于將攝像裝置安裝至HMD1010、并且根據(jù)通過(guò)攝像裝置所拍攝的圖像估計(jì)攝像裝置的位置姿勢(shì)的方法。還可以組合使用多個(gè)位置姿勢(shì)測(cè)量方法。
[0038]虛擬信息管理單元1060保持通過(guò)視點(diǎn)位置姿勢(shì)計(jì)算單元1050所計(jì)算出的視點(diǎn)的位置姿勢(shì)。此外，虛擬信息管理單元1060從信息存儲(chǔ)單元1065讀出虛擬物體2090和斷面平面2040的多個(gè)信息。虛擬物體2090和斷面平面2040的多個(gè)位置信息，是虛擬空間坐標(biāo)系2080中的坐標(biāo)值。
[0039]頭上佩戴HMD 1010的觀察者(操作者)經(jīng)由操作單元1160(例如，游戲控制器)，控制虛擬物體2090和斷面平面2040在虛擬空間中的位置，其中，操作單元1160用作為利用手等所把持和操作的指示器。操作單元1160包括被配置為能夠至少表示兩個(gè)軸向(在該情況下，上下方向和左右方向)的四向選擇器按鍵的方向輸入單元1150。操作單元1160判斷向方向輸入單元1150的輸入，并且將判斷結(jié)果發(fā)送給信息處理設(shè)備1040。
[0040]操作方向獲取單元1090獲取通過(guò)方向輸入單元1150所發(fā)送的輸入方向。斷面位置方向獲取單元1070從虛擬信息管理單元1060獲取斷面平面2040，并且計(jì)算斷面平面2040的法線2100。
[0041]圖3是用于說(shuō)明視點(diǎn)和虛擬物體的斷面的法線方向(由于該法線方向是沿觀察者和正在處理的斷面之間的法線的方向，因而以下將其稱為斷面法線方向)之間的關(guān)系的圖。在狀態(tài)300a下，在虛擬空間中斷面法線方向3020未朝向觀察者視點(diǎn)3025。在狀態(tài)300b下，在虛擬空間中斷面法線方向3030朝向視點(diǎn)3025。在另一狀態(tài)300c下，在虛擬空間中斷面法線方向3020未朝向視點(diǎn)3025。
[0042]當(dāng)斷面法線方向3020未朝向視點(diǎn)3025時(shí)，如300a所示，斷面法線方向調(diào)整單