特開 2024-111342 美術品鑑賞装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111342

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】美術品鑑賞装置

(51)【国際特許分類】

   G06T 19/00 20110101AFI20240809BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20240809BHJP

   G06F 3/04815 20220101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

G06T19/00 A

G06F3/01 510

G06F3/04815

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015763

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(72)【発明者】

【氏名】朝本 崇康

(72)【発明者】

【氏名】中里 香名子

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 遥

(72)【発明者】

【氏名】石川 克則

【テーマコード（参考）】

5B050

5E555

【Ｆターム（参考）】

5B050AA03

5B050BA09

5B050BA12

5B050CA07

5B050EA04

5B050EA26

5B050FA02

5E555AA27

5E555BA83

5E555BB08

5E555BC09

5E555BE16

5E555BE17

5E555CA42

5E555CB23

5E555CC27

5E555DB53

5E555DC19

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】 現実の美術品を鑑賞しているような体験を提供可能な美術品鑑賞装置を提供する。
【解決手段】 本体装置４が、仮想刀剣モデル、仮想光源及び仮想カメラが配置された仮想空間において、仮想カメラで仮想刀剣モデルを撮像した場合に得られる仮想画像を生成し、生成した仮想画像をディスプレイ２に表示させる構成とした。さらに、撮像部３が、ディスプレイ２の前方を撮像して画像データを生成し、本体装置４が、生成した画像データに基づき、ディスプレイ２の前方に存在する人間の頭部の位置を算出し、算出した頭部の位置に基づき、仮想空間内で仮想カメラを動かす構成とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

仮想美術品モデル、仮想光源及び仮想カメラが配置された仮想空間において、前記仮想カメラで前記仮想美術品モデルを撮像した場合に得られる仮想画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した前記仮想画像をディスプレイに表示させる表示部と、
前記ディスプレイの前方を撮像して画像データを生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した画像データに基づき、前記ディスプレイの前方に存在する人間の頭部の位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部が算出した前記頭部の位置に基づき、前記仮想空間内で前記仮想カメラを動かす動作制御部と、を備える
美術品鑑賞装置。

【請求項2】

前記撮像部で生成された画像データに基づき、前記ディスプレイの前方に存在する人間の顔の向きを算出する角度算出部を備え、
前記動作制御部は、前記角度算出部で算出した顔の向きに基づき、前記仮想空間内での前記仮想カメラの角度を動かす
請求項１に記載の美術品鑑賞装置。

【請求項3】

前記仮想美術品モデルは、仮想刀剣モデルである
請求項１に記載の美術品鑑賞装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、美術品鑑賞装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、実在の刀剣の３次元ＣＧを大型のタッチパネルディスプレイに表示させ、ユーザに鑑賞させる美術品鑑賞装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の美術品鑑賞装置では、鑑賞者がタッチパネルディスプレイにタッチ操作を行うことで、表示されている３次元ＣＧの回転・拡大・縮小等が可能となっている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】https://www.city.setouchi.lg.jp/site/token/109319.html

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、博物館等において、現実の刀剣等の美術品を鑑賞する場合には、ガラスケース等に収納されている美術品に対し、鑑賞者が頭部を動かして覗き込み、美術品の各部を見るようになっている。特に、鑑賞対象が反射の強い美術品である場合には、鑑賞者は、頭部を動かすことで、美術品の反射状態が変化する様子を確認することが一般的である。
本発明は、上記課題に鑑み、現実の美術品を鑑賞しているような体験を提供可能な美術品鑑賞装置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】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、（ａ）仮想美術品モデル、仮想光源及び仮想カメラが配置された仮想空間において、仮想カメラで仮想美術品モデルを撮像した場合に得られる仮想画像を生成する画像生成部と、（ｂ）画像生成部が生成した仮想画像をディスプレイに表示させる表示部と、（ｃ）ディスプレイの前方を撮像して画像データを生成する撮像部と、（ｄ）撮像部が生成した画像データに基づき、ディスプレイの前方に存在する人間の頭部の位置を算出する位置算出部と、（ｅ）位置算出部が算出した頭部の位置に基づき、仮想空間内で仮想カメラを動かす動作制御部と、を備えることを要旨とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、鑑賞者が頭部を動かすことでディスプレイに表示された仮想美術品モデルの様子を変化させることができるため、現実の美術品を鑑賞しているような体験を提供可能な美術品鑑賞装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る美術品鑑賞装置の一構成例を示す図である。

【図2】撮像部の撮像範囲を示す図である。

【図3】本体装置の構成を示す図である。

【図4】仮想刀剣モデル、仮想カメラ及び仮想光源が配置された仮想空間を示す図である。

【図5】鑑賞者の頭部の位置の算出方法の一例を示す図である。

【図6】仮想空間における仮想カメラの動かし方の一例を示す図である。

【図7】変形例に係る美術品緩衝装置の本体装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
本発明の実施形態は、以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態
１－１ 美術品鑑賞装置の構成
１－２ 変形例

【0009】

［１．第１の実施形態］
［１－１ 美術品鑑賞装置の構成］
以下、第１の実施形態に係る美術品鑑賞装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、美術品鑑賞装置１の一構成例を示す図である。図１に示した美術品鑑賞装置１は、博物館等において、鑑賞者である来館者に、仮想刀剣モデル（広義には「仮想美術品モデル」）、仮想カメラ及び仮想光源が配置された仮想空間の画像をディスプレイを介して視認させ、鑑賞者の頭部の位置等に連動してディスプレイに表示された仮想刀剣モデルの様子を変化させることで、仮想刀剣モデルの自由な鑑賞を可能とするためのシステムである。

【0010】

美術品鑑賞装置１は、博物館等に設置され、ディスプレイ２と、撮像部３と、本体装置４とを有している。ディスプレイ２は、本体装置４からの画像信号に従って、仮想刀剣モデル１２等の画像を表示する。ディスプレイ２としては、例えば、液晶モニタが用いられる。また、撮像部３は、ディスプレイ２の前方を撮像して画像データを生成する。これにより、ディスプレイ２の前に立っている鑑賞者の頭部の画像データを取得する。画像データの生成は、所定時間（例えば、１０msec.）ごとに繰り返される。撮像部３の撮像範囲は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、鑑賞者の頭部が位置する範囲を含むように設定する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、ディスプレイ２の表示面Ｓ₀からその表示面Ｓ₀の法線方向に所定距離Ｌ（例えば、１ｍ）離れた場所に位置し、且つ、表示面Ｓ₀と平行な平面Ｓ₁を定義し、撮像部３の撮像範囲５０として、その平面Ｓ₁内の特定範囲（例えば、撮像部３の光軸との交差点を中心とする矩形範囲）を用いた場合を例示している。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の撮像範囲５０をＸ₁軸方向から見た場合を示す図である。

【0011】

本体装置４は、図３に示すように、記憶部５と、制御部６とを有している。
記憶部５は、本体装置４の各構成要素を実現するためのプログラム、プログラムを実行する際に用いられる変数、及び各種の情報を記憶する。記憶部５は、例えば、ＨＤＤ(Hard Disc Drive)やフラッシュメモリ等の記憶装置で実現される。
制御部６の機能は、本体装置４が備えるハードウェアとしてのＣＰＵ(Central Processing Unit)やＧＰＵ(Graphics Processing Unit)等のプロセッシングユニットが記憶部５に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。制御部６は、画像生成部７と、表示部８と、位置算出部９と、動作制御部１０とを有している。

【0012】

画像生成部７は、図４に示すように、仮想空間１１内に、仮想刀剣モデル１２、仮想光源１３及び仮想カメラ１４を配置する。仮想刀剣モデル１２は、鑑賞対象となる実在の日本刀等の刀剣を模した３次元モデルである。例えば、実物の刀剣を撮像して生成した高精細な画像データを基に作成される。図４では、仮想刀剣モデル１２として、厚さの情報が省略され、刀剣の平面形状を模した平板状の３次元モデルであって、その３次元モデルの表面及び裏面それぞれに実物の刀剣の表面及び裏面の画像データをテクスチャ画像として貼り付けた３次元モデルを用いた場合を例示している。図４に示すような３次元モデルを用いる場合、３次元モデルによる光の反射や陰影の計算は、法線マップを用いて行う。

【0013】

仮想空間１１内における仮想刀剣モデル１２及び仮想カメラ１４は、仮想空間１１の直交座標系（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）において、平板状の仮想刀剣モデル１２の全体が、仮想空間１１のＸ₂Ｙ₂平面と平行な平面Ｓ₂内に位置し、さらに、仮想カメラ１４が、平面Ｓ₂から平面Ｓ₂の法線方向に所定距離Ｌ’離れた場所に位置し、且つ、平面Ｓ₂と平行な仮想の平面Ｓ₃内に位置するように配置される。また、仮想カメラ１４は、平面Ｓ₃内を移動可能となっている。ここで、所定距離Ｌ’は、ディスプレイ２の表示面Ｓ₀と平面Ｓ₁との間の所定距離Ｌと同じ距離である。また、仮想空間１１の平面Ｓ₃は、後述するように、現実の３次元空間１７の平面Ｓ₁（鑑賞者の頭部が移動する平面）に対応する面である。また、仮想空間１１において、仮想刀剣モデル１２の下側には、刀剣の台座の３次元モデル（以下、「仮想台座モデル１５」とも呼ぶ）が配置されている。図４では、仮想台座モデル１５として、錐台状の３次元モデルを用いた場合を例示している。また、画像生成部７は、仮想空間１１において、仮想カメラ１４で仮想刀剣モデル１２（平板状の３次元モデル。即ち、２次元モデル）、及び仮想台座モデル１５（錐台状の３次元モデル）を撮像した場合に得られる仮想画像を生成する。表示部８は、画像生成部７で生成された仮想画像（仮想刀剣モデル１２、仮想台座モデル１５）をディスプレイ２に表示させる。

【0014】

位置算出部９は、撮像部３が生成した画像データに基づき、ディスプレイ２の前方に存在する人間（鑑賞者）の頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）を算出する。頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）の算出方法の一例としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、画像処理技術を用いて、図５（Ａ）に示すように、撮像部３で生成した画像データが示す画像１６から、画像１６の直交座標系（ｘ、ｙ）における頭部の位置（ａ、ｂ）を計算する。続いて、撮像部３の垂直画角α及び水平画角β、並びに撮像部３から平面Ｓ₁までの所定距離Ｌ（図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）を基に、図５（Ｂ）に示すように、計算した頭部の位置（ａ、ｂ）から、現実の３次元空間１７の直交座標系（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）における頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）を計算する。頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）の計算は、例えば、現実の３次元空間１７の平面Ｓ１（図２参照）のうちの撮像部３の撮像範囲５０のサイズ（例えば、左右方向２Ｌtan(α/2)、上下方向２Ｌtan(β/2)の大きさ）の画像１６があると仮定して、その画像１６内の頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）を計算することで行う。

【0015】

動作制御部１０は、位置算出部９が算出した頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）に基づき、仮想空間１１内において仮想カメラ１４を動かす。これにより、画像生成部７及び表示部８は、人間（鑑賞者）の頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）に応じて仮想カメラ１４が動かされた仮想空間１１において、仮想画像を再度生成してディスプレイ２の表示内容を更新する。このような表示内容の更新は所定時間（例えば、１０msec.）ごとに繰り返される。

【0016】

仮想空間１１における仮想カメラ１４の動かし方の一例としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、仮想空間１１と現実の３次元空間１７とが連続していると仮定して、図６（Ａ）に示すように、現実の３次元空間１７の直交座標系（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）における鑑賞者の頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）に基づき、仮想空間１１の直交座標系（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）における鑑賞者の頭部の位置（Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂）を計算する。頭部の位置（Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂）の計算は、例えば、仮想空間１１の直交座標系（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）における仮想刀剣モデル１２のＺ₂軸方向の座標値が、現実の３次元空間１７におけるディスプレイ２の表示面Ｓ₀に位置していると仮定して行う。即ち、仮想空間１１の平面Ｓ₂（図４参照）のうちの仮想カメラ１４の撮像範囲６０が、現実の３次元空間１７のディスプレイ２の表示面Ｓ₀と一致しているものとして、鑑賞者の頭部の位置（Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂）を計算する。続いて、図６（Ｂ）に示すように、仮想空間１１内において、計算した頭部の位置（Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂）に仮想カメラ１４の位置を移動させる。ここで、現実の３次元空間１７の平面Ｓ₁（鑑賞者の頭部が移動する平面）は、仮想空間１１の平面Ｓ₃に対応する。それゆえ、仮想カメラ１４の移動は、平面Ｓ₃内で行われる。また、仮想カメラ１４の撮像範囲６０の中心に仮想刀剣モデル１２が位置するように、仮想カメラ１４の角度を変更する。

【0017】

これにより、例えば、現実の３次元空間１７において、鑑賞者がディスプレイ２の中央部に正対した状態から左側に移動し、鑑賞者の頭部が左側に移動した場合には、仮想空間１１において、仮想カメラ１４は、仮想刀剣モデル１２に正対した状態から、平面Ｓ₃内で左方向に移動され且つ右側に向けられる。これにより、ディスプレイ２に表示されている仮想刀剣モデル１２は、仮想光源１３の光が当たる箇所１８が左方向に移動される。それゆえ、現実の刀剣を鑑賞する場合と同様に、鑑賞者は、頭部を動かすことで、仮想刀剣モデル１２（仮想美術品モデル）の反射状態が変化する様子を確認することができる。

【0018】

以上説明したように、第１の実施形態に係る美術品鑑賞装置１では、ディスプレイ２の前方を撮像して画像データを生成する撮像部３と、生成した画像データに基づき、ディスプレイ２の前方に存在する人間（鑑賞者）の頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）を算出する位置算出部９と、算出した頭部の位置（Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁）に基づき、仮想空間１１内で仮想カメラ１４を動かす動作制御部１０と、を備える構成とした。それゆえ、鑑賞者が頭部を動かすことでディスプレイ２に表示された仮想刀剣モデル１２の様子を変化させることができる。そのため、現実の刀剣（美術品）を鑑賞しているような体験を提供することができる。また、例えば、仮想刀剣モデル１２をタッチパネルディスプレイに表示させて鑑賞者にタッチ操作を行わせる方法と異なり、頭部の位置を美術品鑑賞装置１の入力とすることができるため、入力装置への接触を回避できる。そのため、ウイルスの感染防止等の点で好ましい。また鑑賞者による操作が仮想刀剣モデル１２の鑑賞の妨げとならずに済む。

【0019】

［１－２ 変形例］
（１）なお、第１の実施形態では、仮想刀剣モデル１２として、厚さの情報が省略され、刀剣の平面形状を模した平板状の３次元モデルであって、その３次元モデルの表面及び裏面それぞれに実物の刀剣の表面及び裏面の画像データをテクスチャ画像として貼り付けた３次元モデルを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、仮想刀剣モデル１２として、実在の日本刀等の刀剣の３次元形状（凹凸形状）を模した３次元モデルを用いる構成としてもよい。刀剣の３次元形状を模した３次元モデルを用いる場合、例えば、図７に示すように、制御部６に対して、図３に示した画像生成部７、表示部８、位置算出部９及び動作制御部１０の他に、角度算出部１９を備える構成としてもよい。

【0020】

角度算出部１９は、撮像部３で生成された画像データに基づき、ディスプレイ２の前方に存在する人間（鑑賞者）の顔の向きを算出する。顔の向きとしては、例えば、左右方向に首を振る動作における顔の向きであって、体の正面方向に対して顔が向いている方向（左右方向）の角度が挙げられる。また、動作制御部１０は、角度算出部１９で算出した顔の向きに基づき、仮想空間１１内での仮想カメラ１４の角度を動かす。例えば、仮想刀剣モデル１２の厚さを見ようと、仮想刀剣モデル１２の切先側から茎尻側を覗き込むように、切先側に立っている鑑賞者が顔を茎尻側に向けた場合、若しくは、仮想刀剣モデル１２の茎尻側から切先側を覗き込むように、茎尻側に立っている鑑賞者が顔を切先側に向けた場合に、仮想刀剣モデル１２が位置する平面Ｓ₂に対する仮想カメラ１４の角度を、ディスプレイ２の表示面Ｓ₀に対する顔の向き（顔が向いている方向の角度）と一致させる。

【0021】

（２）また、第１の実施形態では、鑑賞対象として、仮想刀剣モデル１２を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、金属器、陶器、漆器等、刀剣以外の実在の美術品を模した３次元モデル（仮想美術品モデル）を用いる構成としてもよい。

【符号の説明】

【0022】

１…美術品鑑賞装置、２…ディスプレイ、３…撮像部、４…本体装置、５…記憶部、６…制御部、７…画像生成部、８…表示部、９…位置算出部、１０…動作制御部、１１…仮想空間、１２…仮想刀剣モデル、１３…仮想光源、１４…仮想カメラ、１５…仮想台座モデル、１６…画像、１７…３次元空間、１８…箇所、１９…角度算出部、５０，６０…撮像範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】