JP2002092655A - System and method for displaying three-dimensional virtual reality - Google Patents
System and method for displaying three-dimensional virtual realityInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーマッチング
技術、より詳細には、仮想現実環境における画像表示に
関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a color matching technique, and more particularly, to image display in a virtual reality environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】環境光の違いにより、色の見え方は異な
る。このため、撮像装置などで撮影するとき、環境光が
違うと物体などの色も違う色に写る。しかし、人間の視
覚は環境の違いによる色の見え方の違いを補正しながら
見ている。このため、環境が違っても白いものは白く、
他の色もその色に見えるが、色の見え方は少しずつ異な
る。また、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの自己発光型
ディスプレイに対しては、人間の目は順応しにくく、完
全には順応しないことが報告されている。2. Description of the Related Art The appearance of colors differs depending on the difference in ambient light. For this reason, when photographing with an imaging device or the like, if the ambient light is different, the color of the object or the like will be different. However, human vision sees while compensating for differences in color appearance due to differences in environment. Therefore, even if the environment is different, white things are white,
Other colors look the same, but the colors look slightly different. In addition, it has been reported that human eyes have difficulty adapting to self-luminous displays such as CRTs and liquid crystal displays, and do not adapt completely.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】環境の違いによる色の
見え方の違いをなくすため、色補正において、人間の色
順応を予測して、順応後の色を求めて利用することが提
案されている。たとえば、特開平９−１７８５６１号公
報に記載されたシミュレーション・システムにおいて
は、標準色票の分光反射率データから三刺激値を計算
し、任意の照明条件下での視対象の三刺激値を求める。
ここで、対応色を予測して、照度に応じて補正をかけ
る。また、特開平７−２２２１９６号公報に記載された
画像処理においては、ソフトコピー画像（ＣＲＴなどの
自己発光型デバイスでの出力画像）とハードコピー画像
（プリンタなどの印刷物）との色の見えを一致させるた
め、画像データを入出力機器に依存しない表色系に変換
してマッピングを行い、さらに、色順応を考慮して、た
とえば、実験的に求めた順応比例係数を用いて補正す
る。これらは、順応結果を予測して表示を行うものであ
る。In order to eliminate a difference in color appearance due to a difference in environment, it has been proposed to predict color adaptation of a human in color correction and to use a color after adaptation. I have. For example, in a simulation system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-178561, tristimulus values are calculated from spectral reflectance data of a standard color chart, and tristimulus values of a visual target under arbitrary illumination conditions are obtained. .
Here, the corresponding color is predicted and corrected according to the illuminance. In the image processing described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-222196, the color appearance of a soft copy image (output image from a self-luminous device such as a CRT) and a hard copy image (printed material such as a printer) is determined. In order to match, the image data is converted into a color system that does not depend on the input / output device, mapping is performed, and further, taking into account chromatic adaptation, correction is performed using, for example, an experimentally determined proportionality coefficient. These are intended to predict and display the adaptation result.
【０００４】たとえばヘッド・マウント・ディスプレイ
（ＨＭＤ）などを用いた３次元仮想現実（ＶＲ）の画像
においては、場所的にも時間的にも変化する視野を表示
する。ここで、色順応が起こる状況を表示することもあ
る。たとえば、トンネルの中から外に出るときである。
また、建物の内部の全体に３次元仮想現実の画像を表示
する場合にも、時間的に照明環境が変化する状況を表示
することがある。そのような場合は、順応結果だけでな
く、順応途中の経過を表現すると、より自然で現実的な
画像が再現され、望ましいと思われる。しかし、従来
は、このような観点で３次元仮想現実の画像を表示する
ものはなかった。[0004] For example, in a three-dimensional virtual reality (VR) image using a head-mounted display (HMD) or the like, a field of view that changes both locally and temporally is displayed. Here, a situation where chromatic adaptation occurs may be displayed. For example, when going out of a tunnel.
Also, when displaying a three-dimensional virtual reality image over the entire interior of a building, a situation where the lighting environment changes over time may be displayed. In such a case, expressing not only the adaptation result but also the progress in the course of the adaptation will reproduce a more natural and realistic image, which seems to be desirable. However, conventionally, there has been no display of a three-dimensional virtual reality image from such a viewpoint.
【０００５】この発明は、３次元仮想現実画像を表示す
るときに色順応を自然に表現することを目的とする。It is an object of the present invention to express chromatic adaptation naturally when displaying a three-dimensional virtual reality image.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像表示シ
ステムは、３次元仮想現実画像を入力する画像入力手段
と、照明条件を入力する照明条件入力手段と、時間経過
を表わすパラメータを含む色順応予測式を用いて、照明
条件の変化に順応する途中の対応色を連続的に予測し、
予測した対応色を用いて画像を連続的に補正する画像処
理手段と、画像処理手段において処理された画像を表示
する表示手段とからなる。好ましくは、前記の画像表示
システムにおいて、時間経過を表わすパラメータとして
複数の時間変化のいずれかが設定可能である。また、好
ましくは、前記の画像表示システムにおいて、少なくと
も前記の画像処理手段と表示手段が一体化されている。According to the present invention, there is provided an image display system, comprising: an image input unit for inputting a three-dimensional virtual reality image; an illumination condition input unit for inputting illumination conditions; Using the adaptation prediction formula, it continuously predicts the corresponding color in the middle of adapting to changes in lighting conditions,
The image processing unit includes an image processing unit that continuously corrects an image using the predicted corresponding color, and a display unit that displays the image processed by the image processing unit. Preferably, in the above-described image display system, any of a plurality of time changes can be set as a parameter indicating a lapse of time. Preferably, in the image display system, at least the image processing unit and the display unit are integrated.
【０００７】本発明に係る画像表示方法は、３次元仮想
現実画像を入力するステップと、照明条件を入力するス
テップと、時間経過を表わすパラメータを含む色順応予
測式を用いて、照明条件の変化に順応する途中の対応色
を連続的に予測するステップと、予測した対応色を用い
て画像を連続的に補正して表示するステップとからな
る。According to the image display method of the present invention, a step of inputting a three-dimensional virtual reality image, a step of inputting an illumination condition, and a method of changing an illumination condition by using a color adaptation prediction formula including a parameter indicating a lapse of time. And a step of continuously predicting a corresponding color in the middle of adapting to the image, and a step of continuously correcting and displaying the image using the predicted corresponding color.
【０００８】本発明に係るコンピュータ読み取り可能な
記録媒体は、３次元仮想現実画像を入力するステップ
と、照明条件を入力するステップと、時間経過を表わす
パラメータを含む色順応予測式を用いて、照明条件の変
化に順応する途中の対応色を連続的に予測するステップ
と、予測した対応色を用いて画像を連続的に補正して表
示装置に表示させるステップとからなる画像表示プログ
ラムを記録する。[0008] A computer-readable recording medium according to the present invention includes a step of inputting a three-dimensional virtual reality image, a step of inputting illumination conditions, and a chromatic adaptation prediction formula including a parameter representing a time lapse. An image display program is recorded which includes a step of continuously predicting a corresponding color in the middle of adapting to a change in the condition, and a step of continuously correcting an image using the predicted corresponding color and displaying the image on a display device.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は、３次元仮想現実
（ＶＲ）の画像を表示するシステムを図式的に示す。カ
メラなどの外部画像ソース１０から画像データが通信手
段１２を介して画像生成装置２０に送信される。画像生
成装置２０において、通信手段２２を介して制御部２４
が画像データを受け取る。画像処理部２６は、この画像
データを制御部２４を介して受け取り、３次元仮想現実
の画像データを生成し、通信手段２８を介して表示装置
４０に送る。表示装置４０は、３次元仮想現実の画像を
表示するものであり、たとえばヘッド・マウント・ディ
スプレイである。また、制御部２２は、入力手段３０を
介してユーザーから各種の指示などを受け取る。表示装
置４０は、通信手段４２を介して画像データを受け取
り、表示手段４４に表示する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows a system for displaying a three-dimensional virtual reality (VR) image. Image data is transmitted from an external image source 10 such as a camera to the image generation device 20 via the communication unit 12. In the image generation device 20, the control unit 24
Receives image data. The image processing unit 26 receives the image data via the control unit 24, generates three-dimensional virtual reality image data, and sends it to the display device 40 via the communication unit 28. The display device 40 displays an image of three-dimensional virtual reality, and is, for example, a head-mounted display. The control unit 22 receives various instructions from the user via the input unit 30. The display device 40 receives the image data via the communication unit 42 and displays the image data on the display unit 44.
【００１０】次に、画像生成装置２０における色順応の
再現について説明する。画像生成装置２０は、環境が変
化するときの順応途中の経過（色順応）を時間的に連続
して再現する。順応予測には、後で説明するように、Ｃ
ＩＥの色順応式において、時間的な経過を表わすため、
式中のρ0及びρ0’をパラメータαに置き換えて色順応
予測式として用いる。ここで、パラメータαを、 ０（順応前）＜α＜１（完全順応） （１） として変化させて、時間経過を表示する。順応が完了し
た後はαの最終値に固定して画像を表示する。この最終
値は、１ではなく、適当な値（たとえば０.５）でとめ
てもよい。Next, reproduction of chromatic adaptation in the image generating apparatus 20 will be described. The image generation device 20 continuously reproduces the progress (color adaptation) in the course of adaptation when the environment changes. In the adaptation prediction, as described later, C
In the IE color adaptation formula, to represent the passage of time,
Ρ 0 and ρ 0 ′ in the equation are replaced with a parameter α and used as a chromatic adaptation prediction equation. Here, the parameter α is changed as 0 (before adaptation) <α <1 (complete adaptation) (1), and the elapsed time is displayed. After the adaptation is completed, the image is displayed while being fixed to the final value of α. This final value may be set to an appropriate value (for example, 0.5) instead of 1.
【００１１】変化の仕方については、たとえば、以下の
図２、図３、図４の場合を用意し、状況に応じ適当なも
のを選択する。図２の場合は、αは時間と共に直線的に
変化する。図３の場合は、αは時間とともに初めは急に
変化するが、変化はしだいに緩やかになる。図４の場合
は、αは時間とともに初めは緩やかに変化するが、変化
はしだいに急になる。As for the manner of change, for example, the following cases of FIGS. 2, 3 and 4 are prepared, and an appropriate one is selected according to the situation. In the case of FIG. 2, α changes linearly with time. In the case of FIG. 3, α changes abruptly at first with time, but gradually changes. In the case of FIG. 4, α changes gradually at first with time, but changes gradually.
【００１２】図５は、画像生成装置２０の画像処理部２
６による画像生成処理のフローを示す。ここで、環境変
化に対応する色順応を再現するため、表示を時間経過に
対応して補正する。まず、外部画像ソース１０からの画
像の入力を開始する（Ｓ１０）。ここで、照明条件も入
力する（Ｓ１２）。照明環境が変化するとき（たとえば
トンネルの中から外に出るとき）、色温度が変化するの
で、これに対応する照明条件を設定する。照明条件に
は、パラメータαの時間依存性を含む。また、複数の時
間依存性（たとえば図２、図３、図４参照）の中から選
択できるようにしてもよい。FIG. 5 shows the image processing unit 2 of the image generating apparatus 20.
6 shows a flow of an image generation process by No. 6. Here, in order to reproduce the color adaptation corresponding to the environmental change, the display is corrected according to the passage of time. First, input of an image from the external image source 10 is started (S10). Here, lighting conditions are also input (S12). When the lighting environment changes (for example, when the person goes out of a tunnel), the color temperature changes. Therefore, lighting conditions corresponding to the color temperature are set. The illumination conditions include the time dependency of the parameter α. Further, it may be possible to select from a plurality of time dependencies (for example, see FIGS. 2, 3, and 4).
【００１３】次に、以下の色順応予測式（２）〜（５）
を用いて、順応前の赤、緑、青の色データＲ，Ｇ，Ｂか
ら順応中のＲ'，Ｇ'，Ｂ'を求め、対応色を予測する
（Ｓ１４）。ここで、パラメータαを、初期値０から、
たとえば図２のように変化させて、時間経過に対応する
Ｒ'，Ｇ'，Ｂ'を求める。α＝０のときは、Ｒ'＝Ｒ，
Ｇ'＝Ｇ，Ｂ'＝Ｂである。Next, the following chromatic adaptation prediction formulas (2) to (5)
Is used, R ′, G ′, B ′ during adaptation are obtained from the red, green, blue color data R, G, B before adaptation, and the corresponding color is predicted (S14). Here, the parameter α is changed from the initial value 0 to
For example, R ', G', and B 'corresponding to the lapse of time are obtained by changing as shown in FIG. When α = 0, R ′ = R,
G ′ = G, B ′ = B.
【数１】 (Equation 1)
【数２】 (Equation 2)
【数３】 ここに、ξ、η、ζは、順応前（たとえばトンネル内）
の照明光の色度ｘ、ｙ、ｚの関数である。また、ξ'、
η'、ζ' は、パラメータαの変化に対応する照明光の
色度ｘ'、ｙ'、ｚ' の関数である。 ξ＝( ０.４８１０５ｘ＋０.７８８４１ｙ−０.０８０８１)／ｙ η＝(−０.２７２００ｘ＋１.１１９６２ｙ＋０.０４５７０)／ｙ （３） ζ＝ ０.９１８２２(１−ｘ−ｙ)／ｙ ξ'＝( ０.４８１０５ｘ'＋０.７８８４１ｙ'−０.０８０８１)／ｙ' η'＝(−０.２７２００ｘ'＋１.１１９６２ｙ'＋０.０４５７０)／ｙ' （４） ζ'＝ ０.９１８２２(１−ｘ'−ｙ')／ｙ' また、非線形変化のべきＰｒ，Ｐｇ，Ｐｂは式（５）で
定義される。(Equation 3) Where ξ, η, ζ are before adaptation (eg in a tunnel)
Is a function of the chromaticities x, y, and z of the illumination light. Also, ξ ',
η ′, ζ ′ are functions of the chromaticities x ′, y ′, z ′ of the illumination light corresponding to changes in the parameter α. ξ = (0.48055x + 0.77881y−0.08081) / y η = (− 0.2200x + 1.11262y + 0.04570) / y (3) ζ = 0.91822 (1-xy) / y ξ ′ = ( 0.448105x '+ 0.77881y'-0.08081) / y'? '= (-0.2200x' + 1.1962y '+ 0.04570) / y' (4) ζ '= 0.91822 (1-x' −y ′) / y ′ Further, Pr, Pg, and Pb to be changed nonlinearly are defined by Expression (5).
【数４】 (Equation 4)
【数５】 (Equation 5)
【数６】 式（５）において、Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0，Ｒ0'、Ｇ0'，Ｂ0'
は式（６）から得られる。ここにＥ、Ｅ’はルクス単位
で表わした照度である。(Equation 6) In equation (5), R 0 , G 0 , B 0 , R 0 ′, G 0 ′, B 0 ′
Is obtained from equation (6). Here, E and E 'are illuminances expressed in lux units.
【数７】 (Equation 7)
【数８】 (Equation 8)
【００１４】次に、予測されたＲ'，Ｇ'，Ｂ'に対応し
て画像を補正し（Ｓ１６）、補正した画像を表示装置４
０に表示する（Ｓ１８）。次に、パラメータαが最終値
（たとえば０.５）であるかを判断し、最終値でなけれ
ば（Ｓ２０でＮＯ）、αをインクリメントして（Ｓ２
２）、ステップＳ１４に戻り、色順応のための補正を続
ける。こうして、色順応の途中経過の画像を表示する。
αの最終値（順応完了）であれば、最終値に固定して表
示をおこなう（Ｓ２４）。Next, the image is corrected in accordance with the predicted R ', G', B '(S16), and the corrected image is displayed on the display device 4.
0 is displayed (S18). Next, it is determined whether the parameter α is a final value (for example, 0.5). If the parameter α is not the final value (NO in S20), α is incremented (S2
2) Return to step S14 to continue the correction for color adaptation. In this way, an image in the course of color adaptation is displayed.
If it is the final value of α (adaptation completed), display is performed with the final value fixed (S24).
【００１５】図６は、表示装置として一体化された装置
を示す。入力手段１００において入力された３次元仮想
現実画像は、制御装置１０２を介して、画像処理部１０
４に送られる。また、入力手段１００において照明条件
が設定される。画像処理部１０４は画像データを処理
し、表示手段１０６に表示する。ここで、照明環境が変
わる場合、画像処理部１０４は、上述の色順応予測式を
用いて、時間経過を考慮して画像再現することによって
色順応を再現する。FIG. 6 shows a device integrated as a display device. The three-dimensional virtual reality image input by the input unit 100 is transmitted to the image processing unit 10 via the control device 102.
4 Further, an illumination condition is set in the input unit 100. The image processing unit 104 processes the image data and displays it on the display unit 106. Here, when the lighting environment changes, the image processing unit 104 reproduces the color adaptation by reproducing the image in consideration of the passage of time using the above-described color adaptation prediction formula.
【００１６】[0016]
【発明の効果】時間経過を考慮して画像を表示すること
によって色順応を再現するため、３次元仮想現実画像の
リアリティが高められる。The color adaptation is reproduced by displaying the image in consideration of the passage of time, so that the reality of the three-dimensional virtual reality image is enhanced.
【図１】 ３次元仮想現実（ＶＲ）の画像を表示するシ
ステムのブロック図FIG. 1 is a block diagram of a system for displaying a three-dimensional virtual reality (VR) image.
【図２】 パラメータの時間変化の１例を示すグラフFIG. 2 is a graph showing an example of a parameter change over time.
【図３】 パラメータの時間変化の別の例を示すグラフFIG. 3 is a graph showing another example of a time change of a parameter.
【図４】 パラメータの時間変化のさらに別の例を示す
グラフFIG. 4 is a graph showing still another example of a temporal change of a parameter.
【図５】 画像生成処理のフローチャートFIG. 5 is a flowchart of an image generation process.
【図６】 ３次元仮想現実（ＶＲ）の画像を表示する別
のシステムのブロック図FIG. 6 is a block diagram of another system for displaying a three-dimensional virtual reality (VR) image.
１０ 外部画像ソース、 ２０ 画像生成装置、
２４ 制御部、 ２６ 画像処理部、 ３０ 入力
手段、 ４０ 表示装置、 １００ 入力手段、
１０２ 制御装置、 １０４ 画像処理部、 １０
６ 表示手段。10 external image sources, 20 image generation devices,
24 control unit, 26 image processing unit, 30 input means, 40 display device, 100 input means,
102 control device, 104 image processing unit, 10
6 Display means.
Claims (5)
手段と、 照明条件を入力する照明条件入力手段と、 時間経過を表わすパラメータを含む色順応予測式を用い
て、照明条件の変化に順応する途中の対応色を連続的に
予測し、予測した対応色を用いて画像を連続的に補正す
る画像処理手段と、 画像処理手段において処理された画像を表示する表示手
段とからなる画像表示システム。1. An image input unit for inputting a three-dimensional virtual reality image, an illumination condition input unit for inputting an illumination condition, and adaptation to a change in illumination condition using a color adaptation prediction formula including a parameter representing time lapse. An image display system comprising: an image processing means for continuously predicting a corresponding color in the middle of performing an image, and continuously correcting the image using the predicted corresponding color; and a display means for displaying the image processed by the image processing means. .
数の時間変化が設定可能である請求項１に記載された画
像表示システム。2. The image display system according to claim 1, wherein a plurality of time changes can be set as a parameter indicating a lapse of time.
段が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載
された画像表示システム。3. An image display system according to claim 1, wherein at least said image processing means and display means are integrated.
と、 照明条件を入力するステップと、 時間経過を表わすパラメータを含む色順応予測式を用い
て、照明条件の変化に順応する途中の対応色を連続的に
予測するステップと、 予測した対応色を用いて画像を連続的に補正して表示す
るステップとからなる画像表示方法。4. A method of inputting a three-dimensional virtual reality image, inputting an illumination condition, and using a color adaptation prediction formula including a parameter representing a time lapse, a corresponding color in the course of adapting to a change in the illumination condition. And a step of continuously correcting and displaying an image using the predicted corresponding color.
と、 照明条件を入力するステップと、 時間経過を表わすパラメータを含む色順応予測式を用い
て、照明条件の変化に順応する途中の対応色を連続的に
予測するステップと、 予測した対応色を用いて画像を連続的に補正して表示装
置に表示させるステップとからなる画像表示プログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。5. A method for inputting a three-dimensional virtual reality image, a step for inputting an illumination condition, and a corresponding color in the course of adapting to a change in the illumination condition by using a color adaptation prediction expression including a parameter representing a time lapse. And a computer-readable recording medium storing an image display program, comprising: a step of continuously correcting the image; and a step of continuously correcting the image using the predicted corresponding color and displaying the image on a display device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000285183A JP2002092655A (en) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | System and method for displaying three-dimensional virtual reality |
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