JP2007101930A - Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device - Google Patents

Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2007101930A
JP2007101930A JP2005292240A JP2005292240A JP2007101930A JP 2007101930 A JP2007101930 A JP 2007101930A JP 2005292240 A JP2005292240 A JP 2005292240A JP 2005292240 A JP2005292240 A JP 2005292240A JP 2007101930 A JP2007101930 A JP 2007101930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional
image
display
stereoscopic image
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005292240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Hirahara
隆史 平原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2005292240A priority Critical patent/JP2007101930A/en
Priority to US11/538,533 priority patent/US20070109505A1/en
Publication of JP2007101930A publication Critical patent/JP2007101930A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming and displaying the element image of a stereoscopic image for a stereoscopic image display device which has only to require small data capacity, small memory capacity and short processing time, which are made constant, when forming the element image for obtaining the stereoscopic image comprising a plurality of three-dimensional display elements, and the natural stereoscopic image can be observed, and to provide the stereoscopic image display device. <P>SOLUTION: In the stereoscopic image display device having a micro convex lens two-dimensional array 1 and a two-dimensional image display device 2 installed on the focal plane of the micro convex lens two-dimensional array 1, three-dimensional display pixel data comprising pixel position information and pixel color information, which are the component elements of the stereoscopic image, is successively selected, and the element image of the stereoscopic image is formed or displayed on the two-dimensional image display device 2 with the color information of a pixel group in a projection area of the selected three-dimensional display pixel data to the display surface of the two-dimensional display image device 2 as the color information of the three-dimensional display pixel data. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、3次元表示画素データから立体像を得るための立体像要素画像作成表示方法および立体像表示装置に関する。   The present invention relates to a stereoscopic image element image creation and display method and a stereoscopic image display device for obtaining a stereoscopic image from three-dimensional display pixel data.

立体感を与える画像は、例えば(非特許文献1)や(非特許文献2)などに記載されているように、立体感を得る視覚効果によりいくつかの種類に分類される。その中でも、実際に物体を見るときと同じ視覚効果を再現することで立体像を観察できるホログラフィ等が、一般的に知られている。   Images that give a three-dimensional effect are classified into several types according to visual effects that give a three-dimensional effect, as described in, for example, (Non-Patent Document 1) and (Non-Patent Document 2). Among them, holography that can observe a stereoscopic image by reproducing the same visual effect as when an object is actually seen is generally known.

これらの方式の一つとして、インテグラル・フォトグラフィ(Integral Photography、以下「IP」と略す。)方式や、レンティキュラ方式等が知られている。これは密に並べられたフライアイ・レンズアレイやレンティキュラレンズアレイを通して立体像の撮影・表示を行ったりするものや、非特許文献3に記述されているピンホールアレイ等を通して立体像の撮影・表示を行うものがあり、特殊なメガネなどを装着せずに自然な立体像が観察できることから注目されている。   As one of these methods, an integral photography (hereinafter referred to as “IP”) method, a lenticular method, and the like are known. This is a method of shooting and displaying a stereoscopic image through a closely arranged fly-eye lens array or lenticular lens array, or a shooting of a stereoscopic image through a pinhole array described in Non-Patent Document 3. Some display devices are attracting attention because they can observe natural three-dimensional images without wearing special glasses.

ここでIPを例に取り、立体像を撮影・表示するための基本原理を図7に示す。   Here, taking IP as an example, FIG. 7 shows a basic principle for photographing and displaying a stereoscopic image.

図7は、従来の立体像表示装置を説明する図である。撮影には小さい凸レンズを規則的に配列したフライアイ・レンズ(ハエの目レンズ)と呼ばれるフライアイ・レンズアレイ(複眼状の凸レンズ)31を用いる。フライアイ・レンズアレイ31の各凸レンズ毎に、物体33の要素画像34がフィルム32上に結像することで記録される。再生時にはフィルム32を現像し、そのまま元の位置に置き、背面から照明してフライアイ・レンズアレイ31越しにフィルム32に記録された要素画像34を観察すると、観察者35は立体像36を見ることができる。フィルム32上に記録された要素画像34の各点は、表示に際してはフライアイ・レンズアレイ31の各凸レンズを介して元の物体33があった位置に集束するため、観察者35から見ると実際にその点から光が発しているように見える。つまり、観察者35には物体33があった空間に実像が形成され、あたかもそこに実物があるように見え、視線の動きに応じてこの立体像36の見える部分が変化するように見える。   FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional stereoscopic image display apparatus. For photographing, a fly-eye lens array (a compound-eye convex lens) 31 called a fly-eye lens (fly-eye lens) in which small convex lenses are regularly arranged is used. For each convex lens of the fly-eye lens array 31, an element image 34 of the object 33 is recorded on the film 32 and recorded. During reproduction, the film 32 is developed, placed in its original position, illuminated from the back, and the element image 34 recorded on the film 32 is observed through the fly-eye lens array 31, and the observer 35 sees the three-dimensional image 36. be able to. Each point of the elemental image 34 recorded on the film 32 is focused on the position where the original object 33 was located via each convex lens of the fly-eye lens array 31 at the time of display. It seems that light is emitted from that point. That is, the observer 35 forms a real image in the space where the object 33 was present, as if the real object is present there, and the visible portion of the stereoscopic image 36 appears to change according to the movement of the line of sight.

但し、このままでは立体像36の奥行きが逆転する現象が生じる。すなわち凹凸が逆の像が得られる。これは再現された光線が立体像36の方に逆行し、図7において物体33の右側から撮影したのに関わらず、左側から観察することになるからである。このため、図8に示された要素画像34を変換する手順を追加する。つまり、単なる凸レンズでは倒立像になるので、正立像に変換する処理を光軸に対称に行う。   However, in this state, a phenomenon occurs in which the depth of the stereoscopic image 36 is reversed. In other words, an image having the opposite irregularities is obtained. This is because the reproduced light beam travels backward toward the three-dimensional image 36 and is observed from the left side regardless of being photographed from the right side of the object 33 in FIG. Therefore, a procedure for converting the element image 34 shown in FIG. 8 is added. That is, since a simple convex lens results in an inverted image, the process of converting to an erect image is performed symmetrically with respect to the optical axis.

IP方式では立体像36の解像度の上限は観察者35から見たフライアイ・レンズアレイ31のレンズ密度で決まるため、画質の確保にはフライアイ・レンズアレイ31を構成する多数のレンズ(つまり多数の要素画像34)が必要である。また、各要素画像34にも一定の画素数が必要になるため、全体として多くの画素が必要となる。   In the IP system, since the upper limit of the resolution of the stereoscopic image 36 is determined by the lens density of the fly-eye lens array 31 viewed from the observer 35, a large number of lenses (that is, a large number of lenses) constituting the fly-eye lens array 31 are required to ensure image quality. Element image 34) is required. In addition, since each element image 34 requires a certain number of pixels, a large number of pixels are required as a whole.

このようなIP方式を始めとする立体像を得るための2次元画像表示デバイスに表示する画像(以下「要素画像」という)は、レンジファインダ、ステレオカメラ、CG(Computer Graphics)、CT(Computerized Tomography)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)等の医療機器などにより取得された3次元座標の各座標成分(例えばX,Y,Z)や各物体の色情報(例えばR,G,B)等の固有情報で構成される多次元データ、すなわちボクセルデータを作成した後、そのボクセルデータにレンダリングと呼ばれる画像処理を施すことにより要素画像が得られる。この要素画像のレンダリングは、前述のフィルム32と実際の物体33を用いて行う光学的なアナログ処理に相当する部分を、数学的な計算を用いたデジタル処理によってボクセルデータに対し擬似的に行うものである。例えばコンピュータ上で動作するプログラムや専用のハードウェア回路等により以下のように実現される。   An image (hereinafter referred to as “element image”) displayed on a two-dimensional image display device for obtaining a stereoscopic image including such an IP system is a range finder, a stereo camera, CG (Computer Graphics), CT (Computerized Tomography). ), Each coordinate component (for example, X, Y, Z) of three-dimensional coordinates acquired by a medical device such as MRI (Magnetic Resonance Imaging), etc., and unique information such as color information (for example, R, G, B) of each object After creating multidimensional data constituted by the above, that is, voxel data, an element image is obtained by performing image processing called rendering on the voxel data. The rendering of the elemental image is performed on the voxel data in a pseudo manner by digital processing using mathematical calculation, corresponding to the optical analog processing performed using the film 32 and the actual object 33 described above. It is. For example, it is realized as follows by a program operating on a computer, a dedicated hardware circuit, or the like.

すなわち、デジタル処理は、まず、2次元画像表示デバイス上にある2次元表示画素を選択する。次に、その「2次元表示画素」と「レンズ主点またはピンホール位置」の2点を通る直線上のボクセルデータを求める。そして、そのボクセルデータのうち最も観察者側寄りのボクセルデータを探索し、そのボクセルデータの色情報を、選択した2次元表示画素の色情報とするという処理により行われる。つまり、立体像表示時に再生される光線の方向に従って探索し、「2次元画像表示デバイスの画素の位置情報」、「レンズ主点位置またはピンホール位置」をもとに2次元画像表示デバイスの色情報を求めるという処理を、2次元画像表示デバイスの全2次元表示画素について順次実施している。   That is, in the digital processing, first, a two-dimensional display pixel on the two-dimensional image display device is selected. Next, voxel data on a straight line passing through the two points “two-dimensional display pixel” and “lens principal point or pinhole position” is obtained. Then, the voxel data closest to the viewer is searched for among the voxel data, and the color information of the voxel data is set as the color information of the selected two-dimensional display pixel. That is, a search is performed in accordance with the direction of the light beam that is reproduced during stereoscopic image display, and the color of the 2D image display device is based on the “position information of the pixel of the 2D image display device” and the “lens principal point position or pinhole position”. The process of obtaining information is sequentially performed on all the two-dimensional display pixels of the two-dimensional image display device.

以下、図9および図10を用いて従来の立体像表示装置による要素画像のレンダリング方法の一例(例えば、特許文献1参照。)について説明する。   Hereinafter, an example of an element image rendering method using a conventional stereoscopic image display apparatus (see, for example, Patent Document 1) will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、従来の他の立体像表示装置であり、マイクロ凸レンズ2次元アレイ11および2次元画像表示デバイスの一つである仮想感光体22から構成されている。図10は、従来の他の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートである。   FIG. 9 shows another conventional stereoscopic image display apparatus, which is composed of a micro convex lens two-dimensional array 11 and a virtual photoconductor 22 which is one of two-dimensional image display devices. FIG. 10 is a flowchart showing processing of a stereoscopic image element image creation / display method in another conventional stereoscopic display device.

まず、S101にて、Paを選択する。次に、S102にてPaとマイクロ凸レンズ2次元アレイ11のうちの一つの凸レンズの主点(レンズ中心で、直線Pa−Sa、直線Pb−Sb、直線Pc−Scの交点。)を結ぶ直線Pa−Saをまず求める。S103にて、この直線Pa−Sa上の3次元画素2ヶ所のうち、観察者側の画素Faの色情報であるRGB値を、2次元表示画素Paの色情報のRGB値とする。以下、S104にて残りの「2次元表示画像データ」の有無をチェックする。S104にて、残りの「2次元表示画像データ」が無い場合には処理を終了し、有る場合には、S101へ移行する。そして、S101へ移行したらPbについて直線Pb−Sb上の3次元画素を探索し、3次元画素FbのRGB値を2次元表示画素PbのRGB値とする。同様にPcについても、直線Pc−Sc上の3次元画素を探索し、3次元画素FcのRGB値を2次元表示画素PcのRGB値する。このようにして、全2次元表示画素についてS101からS103まで順次繰り返す。すなわち、基本的には、2次元画像表示デバイスの画素数分の基本処理が行われる。   First, in S101, Pa is selected. Next, in S102, a straight line Pa connecting Pa and the principal point of one convex lens in the micro convex lens two-dimensional array 11 (intersection of straight line Pa-Sa, straight line Pb-Sb, straight line Pc-Sc at the lens center). -Find Sa first. In S103, among the two three-dimensional pixels on the straight line Pa-Sa, the RGB value that is the color information of the pixel Fa on the observer side is set as the RGB value of the color information of the two-dimensional display pixel Pa. Thereafter, in S104, the presence or absence of the remaining “two-dimensional display image data” is checked. In S104, when there is no remaining “two-dimensional display image data”, the process is terminated, and when there is, the process proceeds to S101. When the process proceeds to S101, a three-dimensional pixel on the straight line Pb-Sb is searched for Pb, and the RGB value of the three-dimensional pixel Fb is set as the RGB value of the two-dimensional display pixel Pb. Similarly, for Pc, a three-dimensional pixel on the straight line Pc-Sc is searched, and the RGB value of the three-dimensional pixel Fc is set as the RGB value of the two-dimensional display pixel Pc. In this way, the process is sequentially repeated from S101 to S103 for all the two-dimensional display pixels. That is, basically, basic processing is performed for the number of pixels of the two-dimensional image display device.

S103において最も観察者側の画素を見つける処理においては、Sa、Sb、Sc・・・で示される最遠点から数画素刻みで探索直線上をそれぞれ二次元表示画素側であるPa、Pb、Pc・・・の方向に繰り返し探索し、立体像の内側に入ったら、逆方向に1画素ずつ探索するという処理を行っている。   In the process of finding the pixel on the most observer side in S103, Pa, Pb, Pc on the search line on the search line in increments of several pixels from the farthest point indicated by Sa, Sb, Sc. The search is repeatedly performed in the direction of..., And when it enters the inside of the stereoscopic image, a process of searching pixel by pixel in the reverse direction is performed.

すなわち、選択した1つの2次元画素から、探索直線上にあって、必要となる最も観察者側の3次元画素を求めるために、繰り返し処理が行われている。   That is, iterative processing is performed in order to obtain the most necessary three-dimensional pixel on the viewer side on the search line from one selected two-dimensional pixel.

このようにして得られた要素画像により自然な立体像がフライアイ・レンズまたはピンホールを通して観察でき、高い臨場感や没入感が体験できる。
特開2003−109042号公報 大越孝敬著、「3次元画像工学」(版数)、朝倉書店、(発行年月日)、(ページ) 井上弘著、「立体視の不思議を探る」、(版数)、オプトロニクス社、(発行年月日)、(ページ) 谷中一寿,佐々木晋,春日秀雄,星野坦之著、「インクジェットプリンタを用いた立体表示」、電子情報通信学会技術研究報告、(発行年月日)、102巻、第642号、p.17−20
The element image thus obtained allows a natural three-dimensional image to be observed through a fly-eye lens or a pinhole, and a high sense of presence and immersion can be experienced.
JP 2003-109042 A Takayoshi Ohkoshi, “3D image engineering” (version), Asakura Shoten, (Date of publication), (Page) Hiroshi Inoue, “Exploring the Mystery of Stereoscopic Vision”, (Version), Optronics, (Date of Publication), (Page) Kazutoshi Yanaka, Satoshi Sasaki, Hideo Kasuga, Tanyuki Hoshino, “Stereoscopic Display Using Inkjet Printer”, IEICE Technical Report, (Date of Publication), 102, 642, p. 17-20

ボクセルデータすなわち3次元画素データは、データ取得に多大な演算量ならびに多大なデータ保存領域が必要となるため、一般にこれらの3次元表示画素数は要素画像をレンダリングする2次元画像表示デバイス上の画素数と比較するとそう大きくはない。   Since voxel data, that is, three-dimensional pixel data, requires a large amount of calculation and a large data storage area for data acquisition, generally the number of these three-dimensional display pixels is a pixel on a two-dimensional image display device that renders an element image. Not so big compared to the number.

例えば、医療画像で一般に用いられる3次元表示画素数は512×512×512または512×512×256である。立体像表示には、表示される立体内部の画素は不要で、表面の画素があれば良いので実際に必要となる画素数は、512×512画素の平面の6面分、つまり512×512×6と考えられる。   For example, the number of three-dimensional display pixels generally used in medical images is 512 × 512 × 512 or 512 × 512 × 256. The stereoscopic image display does not require the pixels inside the displayed three-dimensional object, and it is sufficient if there are pixels on the surface, so the number of pixels actually required is six planes of 512 × 512 pixels, that is, 512 × 512 ×. 6 is considered.

それに対して、この立体像を表示することに使用される2次元画像表示デバイスの画素数は、使用する2次元画像表示デバイスが高解像度フィルムだと7600×9200画素(1016ppi、8×10インチサイズフィルム)、非特許文献3のインクジェットプリンタでの印刷の場合だと5760×5760画素(720ppi、A4サイズ)である。最近登場し始めた立体表示可能な液晶ディスプレイでも3840×2400画素(204ppi、22インチ液晶)であり、これは前記の「立体像表示に必要とされる表面のみの3次元表示画素数512×512×6」の約6倍である。   On the other hand, the number of pixels of the two-dimensional image display device used to display this stereoscopic image is 7600 × 9200 pixels (1016 ppi, 8 × 10 inch size) if the two-dimensional image display device to be used is a high resolution film. In the case of printing with an inkjet printer of Non-Patent Document 3, it is 5760 × 5760 pixels (720 ppi, A4 size). The liquid crystal display capable of stereoscopic display that has started to appear recently has 3840 × 2400 pixels (204 ppi, 22-inch liquid crystal). This is the above-mentioned “the number of three-dimensional display pixels only on the surface required for stereoscopic image display 512 × 512”. × 6 ”is about 6 times.

また、自然な立体感を得るためには、非特許文献3に記載されているように32×32=1024方向の画像を2次元画像表示デバイスへ表示するためには、512×512×1024の2次元表示画素が必要となり、これは前記の「立体像表示に必要とされる表面のみの3次元表示画素数512×512×6」の約170倍である。   In order to obtain a natural stereoscopic effect, as described in Non-Patent Document 3, in order to display an image in the direction of 32 × 32 = 1024 on the two-dimensional image display device, 512 × 512 × 1024. Two-dimensional display pixels are required, which is about 170 times the above-mentioned “the number of three-dimensional display pixels only on the surface required for stereoscopic image display 512 × 512 × 6”.

ハイビジョンや地上デジタル放送、高画質DVD(Digital Versatile Disk)による映画鑑賞といった高画質映像ソフトの普及に向けての技術開発により、2次元画像表示デバイスの高解像度化は今後も進んでいくと考えられるが、前述のように3次元表示画素と比較して2次元画像表示デバイス上の画素数が少なくとも約6倍以上と大きいため、従来のレンダリング方法では基本処理の回数がかなり多くなる上、さらに各基本処理内の3次元画素探索処理に繰り返し回数不確定の探索処理が実施されるので、多大な演算が必要となる。   With the development of high-definition video software such as high-definition television, digital terrestrial broadcasting, and high-definition DVD (Digital Versatile Disk) movie appreciation, the resolution of 2D image display devices will continue to increase. However, since the number of pixels on the two-dimensional image display device is at least about 6 times larger than the three-dimensional display pixel as described above, the number of basic processes is considerably increased in the conventional rendering method. Since a search process with an indefinite number of repetitions is performed in the three-dimensional pixel search process in the basic process, a large amount of calculation is required.

すなわち、(1)平面上の2次元表示画素から、空間上の3次元表示画素を探索するという処理において、目的とする3次元表示画素を求めるために、2次元表示画素とレンズ主点またはピンホール位置の2点を通る探索直線上で、繰り返し回数不確定の繰り返し探索処理が必要で、各2次元表示画素の色情報算出処理そのものの演算量も多くなる。(2)3次元表示画素データの取得には高演算量が必要となることや自然な立体感を得るためには多方向からの視差画像が必要となるため、一般的に、3次元表示画素数に対して、要素画像の2次元表示画素数のほうが多くなる。(3)高解像度の2次元画像表示デバイスを使用すると、「2次元画素数が倍になれば演算量も倍になる」という具合に、前記(1)の「各2次元表示画素の色情報算出処理」の演算回数も単純に増加する、という問題点があり、高画質化と高速処理の両立が困難である。   That is, (1) in a process of searching for a three-dimensional display pixel in space from a two-dimensional display pixel on a plane, in order to obtain a target three-dimensional display pixel, a two-dimensional display pixel and a lens principal point or pin It is necessary to perform an iterative search process with an indefinite number of repetitions on a search line that passes through two points at the hole position, and the amount of calculation of the color information calculation process itself for each two-dimensional display pixel increases. (2) The acquisition of 3D display pixel data requires a high amount of computation, and a parallax image from multiple directions is required to obtain a natural stereoscopic effect. The number of two-dimensional display pixels of the element image is larger than the number. (3) If a high-resolution two-dimensional image display device is used, “if the number of two-dimensional pixels is doubled, the amount of calculation is also doubled”, for example, “color information of each two-dimensional display pixel” There is a problem that the number of operations of “calculation processing” simply increases, and it is difficult to achieve both high image quality and high-speed processing.

そこで本発明は、複数の3次元表示画素からなる立体像を得るための要素画像を作成する際にデータ容量やメモリ容量および処理時間が少なくかつ一定で済み、不自然さのない立体像が観察できる立体像要素画像作成表示方法および立体像表示装置を提供することを目的とする。   In view of this, the present invention provides a small and constant data capacity, memory capacity and processing time when creating an element image for obtaining a three-dimensional image composed of a plurality of three-dimensional display pixels. An object of the present invention is to provide a stereoscopic image element image creation and display method and a stereoscopic image display device.

上記目的を達成するために本発明は、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素形状の2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention sequentially selects three-dimensional display pixel data consisting of pixel position information and pixel color information, which are components of a stereoscopic image, and a two-dimensional display image of the selected three-dimensional display pixel shape. The color information of the pixel group in the projection area on the device display surface is used as the color information of the three-dimensional display pixel data to create or display a stereoscopic image element image on the two-dimensional image display device.

本発明の立体像要素画像作成表示方法によれば、立体像表示の基本処理は立体画素数の回数となり、従来方法が2次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。   According to the stereoscopic image element image creation and display method of the present invention, the basic processing of stereoscopic image display is the number of stereoscopic pixels, whereas the conventional method is the basic processing of the number of two-dimensional pixels, Reduction can be realized.

また、2次元画像表示デバイスがより高解像度のものになっても、3次元表示画素形状の2次元画像表示面への投影領域内の2次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加による演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間に大きな変化が無く高解像度化を実現できる。   In addition, even when the 2D image display device has a higher resolution, the color information of the 2D display pixel group in the projection area onto the 2D image display surface of the 3D display pixel shape is collectively acquired. For this reason, an increase in the calculation time due to the increase in the number of pixels only increases the number of times of writing color information in the memory by the number of pixels, and there is no significant change in the calculation time, and high resolution can be realized.

また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。   In addition, since an indefinite repeated calculation process does not occur, a stereoscopic image element image can always be obtained in the same processing time.

すなわち、立体像の3次元表示画素形状の2次元画像表示デバイス表示面への投影領域から要素画像の2次元表示画素の色情報を求めるため、以下の効果を奏する。   That is, since the color information of the two-dimensional display pixel of the element image is obtained from the projection area on the two-dimensional image display device display surface of the three-dimensional display pixel shape of the stereoscopic image, the following effects are produced.

(1)一般的に2次元画像表示デバイスの画素数より少ない3次元表示画素数分の繰り返し処理で済む。   (1) In general, iterative processing for the number of three-dimensional display pixels smaller than the number of pixels of the two-dimensional image display device is sufficient.

(2)繰り返し回数不確定の繰り返し処理による探索ではなく、「『空間上の3次元表示画素形状の各頂点』と『レンズ主点位置またはピンホール位置』の2点を通る探索直線」と「2次元画像表示デバイスの表示面」の交点を求めるという単純計算で、3次元表示画素形状の「2次元画像表示デバイス表示面」への投影領域内の「複数の2次元表示画素」(以下、2次元表示画素群と称す。)の色情報を一括取得できるという、演算量削減効果および処理時間一定化の効果がある。   (2) The search is not performed by an iterative process with an indefinite number of repetitions, but “a search line that passes through two points of“ vertex of 3D display pixel shape in space ”and“ lens principal point position or pinhole position ”and“ “Several two-dimensional display pixels” (hereinafter, referred to as “multiple two-dimensional display pixels” in the projection area onto the “two-dimensional image display device display surface” of the three-dimensional display pixel shape by simple calculation of obtaining the intersection of the “display surface of the two-dimensional image display device”. Color information of a two-dimensional display pixel group) can be acquired at once.

(3)前記(2)のように投影領域内の2次元画素群の色情報を一括取得できるため2次元画像表示デバイスが高解像度化し画素数が増えても演算量が大きく変化しない。   (3) As described in (2) above, since the color information of the two-dimensional pixel group in the projection area can be acquired at once, even if the resolution of the two-dimensional image display device is increased and the number of pixels is increased, the amount of calculation does not change greatly.

(4)あらかじめボクセルデータを観察者奥行方向の奥から手前の順にソートしておき、そのソートされたボクセルデータを奥のデータから順にレンダリングすることで影になる部分に手前の画像が上書きされていくことで自然に陰面処理が可能である、という利点もあり、立体像表示において高画質と高速処理の両立に効果がある。   (4) The voxel data is sorted in advance from the back of the observer in the depth direction, and the sorted voxel data is rendered in order from the back of the data so that the previous image is overwritten on the shadowed portion. This has the advantage that the hidden surface processing can be performed naturally, and is effective in achieving both high image quality and high-speed processing in stereoscopic image display.

本願の第1の発明は、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素形状の2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。   1st invention of this application selects the three-dimensional display pixel data which consist of pixel position information and pixel color information which are the components of a three-dimensional image one by one, The two-dimensional display image device display surface of the selected three-dimensional display pixel shape The color information of the pixel group in the projection area is generated or displayed as the color information of the three-dimensional display pixel data on the two-dimensional image display device.

これにより、立体像表示の基本処理は立体画素数の回数となり、従来方法が2次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。   As a result, the basic processing of stereoscopic image display is the number of stereoscopic pixels, and the number of computations can be reduced while the conventional method is the basic processing of the number of two-dimensional pixels.

また、2次元画像表示デバイスがより高解像度のものになっても、3次元表示画素形状の2次元画像表示面への投影領域内の2次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加により演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間に大きな変化が無く高解像度化を実現できる。   In addition, even when the 2D image display device has a higher resolution, the color information of the 2D display pixel group in the projection area onto the 2D image display surface of the 3D display pixel shape is collectively acquired. Therefore, an increase in the calculation time due to the increase in the number of pixels only increases the number of times of writing color information in the memory by the number of pixels, and there is no significant change in the calculation time, and high resolution can be realized.

また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。   In addition, since an indefinite repeated calculation process does not occur, a stereoscopic image element image can always be obtained in the same processing time.

本願の第2の発明は、マイクロ凸レンズ2次元アレイと、その焦点面に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。   A second invention of the present application is a stereoscopic image display device having a two-dimensional micro convex lens two-dimensional array and a two-dimensional image display device installed on a focal plane thereof, and pixel position information and pixel color information which are components of a stereoscopic image. 3D display pixel data is sequentially selected, and the color information of the pixel group in the projection area of the selected 3D display pixel data on the 2D display image device display surface is displayed. As described above, a three-dimensional element image is created or displayed on the two-dimensional image display device.

マイクロ凸レンズ2次元アレイと、その焦点面に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置としたことで、2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。   A stereoscopic image display device having a two-dimensional array of micro convex lenses and a two-dimensional image display device installed on the focal plane thereof enables a stereoscopic image to be created or displayed on the two-dimensional image display device. An image display device can be created, and a more natural and high-resolution stereoscopic image can always be obtained in the same processing time.

本願の第3の発明は、ピンホール2次元アレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報をその3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。   According to a third aspect of the present invention, in a stereoscopic image display apparatus having a pinhole two-dimensional array and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith, from pixel position information and pixel color information which are components of a stereoscopic image. The three-dimensional display pixel data is sequentially selected, and the color information of the pixel group in the projection region of the selected three-dimensional display pixel data on the display surface of the two-dimensional display image device is used as the color information of the three-dimensional display pixel data. A stereoscopic image element image is created or displayed on the two-dimensional image display device.

ピンホール2次元アレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。   A stereoscopic image display device having a pinhole two-dimensional array and a two-dimensional image display device installed in parallel with the pinhole two-dimensional array enables creation or display of a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device. A display device can be created, and a more natural and high-resolution stereoscopic image can always be obtained in the same processing time.

本願の第4の発明は、レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。   A fourth invention of the present application is a stereoscopic image display device having a lenticular lens array and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith, comprising pixel position information and pixel color information which are constituent elements of a stereoscopic image. The three-dimensional display pixel data is sequentially selected, and the color information of the pixel group in the projection area of the selected three-dimensional display pixel data on the two-dimensional display image device display surface is used as the color information of the three-dimensional display pixel data. A stereoscopic image element image is created or displayed on the two-dimensional image display device.

レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。   By forming a stereoscopic image display device having a lenticular lens array and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith, a stereoscopic image display for creating or displaying a stereoscopic image element image on the two-dimensional image display device A device can be created, and a more natural and high-resolution stereoscopic image can always be obtained in the same processing time.

本願の第5の発明は、パララックスバリアと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。   A fifth invention of the present application is a stereoscopic image display apparatus having a parallax barrier and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith, comprising 3 pixel position information and pixel color information which are components of a stereoscopic image. The three-dimensional display pixel data is sequentially selected, and the color information of the pixel group in the projection region of the selected three-dimensional display pixel data on the two-dimensional display image device display surface is used as the color information of the three-dimensional display pixel data. A feature is that a stereoscopic image element image is created or displayed on a two-dimensional image display device.

パララックスバリアと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。   A stereoscopic image display apparatus having a parallax barrier and a two-dimensional image display device installed in parallel with the parallax barrier, and creating or displaying a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device. Thus, a more natural and high-resolution stereoscopic image can always be obtained with the same processing time.

以下、本発明の実施の形態に係る立体像表示装置を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a stereoscopic image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における立体像要素画像作成表示方法で表示する立体像表示装置を説明する図である。図1に示すように、本実施の形態に係る立体像表示装置は、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1と、2次元画像表示デバイス2とを備えている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a stereoscopic image display apparatus that displays images by a stereoscopic image element image creation / display method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment includes a micro-convex lens two-dimensional array 1 and a two-dimensional image display device 2.

マイクロ凸レンズ2次元アレイ1は、2次元画像表示デバイス2から発する光線の方向をレンズに対する画素位置に応じた方向に変化させる作用を有している。なお、本実施の形態では、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1として、ピンホール2次元アレイでも使用することができる。また、視差方向が1方向のみで良い用途であれば、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1は、レンティキュラレンズやパララックスバリアでも使用することができる。マイクロ凸レンズ2次元アレイ1として、ピンホール2次元アレイやレンティキュラレンズやパララックスバリアとするときは、2次元画像表示デバイス2を平行に設置する。   The micro-convex lens two-dimensional array 1 has an action of changing the direction of light emitted from the two-dimensional image display device 2 in a direction corresponding to the pixel position with respect to the lens. In the present embodiment, a pinhole two-dimensional array can be used as the micro-convex lens two-dimensional array 1. If the parallax direction only needs to be one direction, the micro convex lens two-dimensional array 1 can also be used as a lenticular lens or a parallax barrier. When the micro convex lens two-dimensional array 1 is a pinhole two-dimensional array, a lenticular lens, or a parallax barrier, the two-dimensional image display device 2 is installed in parallel.

2次元画像表示デバイス2は、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1の焦点面に設置され、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1へ立体像のもととなる光線を放出する作用を有している。なお、2次元画像表示デバイス2は、フィルムやプリンタでの印刷シートと平面光源との組み合わせや、液晶ディスプレイやプロジェクタでの表示スクリーンでもよい。また、背面からの発光でなくとも観察者側からの反射光によってマイクロ凸レンズ2次元アレイ1へ光線を放出可能とすれば、2次元画像表示デバイス2は、単なるフィルム、プリンタやオフセット印刷等での印刷物でもよい。   The two-dimensional image display device 2 is installed on the focal plane of the micro convex lens two-dimensional array 1 and has a function of emitting light rays that are the basis of a stereoscopic image to the micro convex lens two-dimensional array 1. The two-dimensional image display device 2 may be a combination of a printing sheet and a flat light source with a film or a printer, or a display screen with a liquid crystal display or a projector. In addition, if the light can be emitted to the micro convex lens two-dimensional array 1 by reflected light from the viewer side instead of light emission from the back side, the two-dimensional image display device 2 can be used for simple film, printer, offset printing, and the like. It may be printed matter.

本実施の形態に係る立体像表示装置は、任意の空間に立体像5を表示させるために、その立体像5を微小な直方体の集合として表すための3次元表示画素(以下、「ボクセル」と称す。)の原点4と、本装置全体の位置関係を表すために2次元画像表示デバイス2上に置いたグローバル座標原点3とが定義されている。   In order to display the stereoscopic image 5 in an arbitrary space, the stereoscopic image display device according to the present embodiment displays a 3D display pixel (hereinafter referred to as “voxel”) for representing the stereoscopic image 5 as a set of minute rectangular parallelepipeds. And the global coordinate origin 3 placed on the two-dimensional image display device 2 to define the positional relationship of the entire apparatus.

観察者6は、2次元画像表示デバイス2に対して、マイクロ凸レンズ2次元アレイ1側から2次元画像表示デバイス2の方向を観察する。ここで、2次元画像表示デバイス2の表示面と平行で、かつ水平方向をX方向とし、同様に鉛直方向をY方向とし、そして、2次元画像表示デバイス2の表示面と垂直で、かつ2次元画像表示デバイス2の表示面からマイクロ凸レンズ2次元アレイ2への方向をZ方向とする。   The observer 6 observes the direction of the two-dimensional image display device 2 from the micro convex lens two-dimensional array 1 side with respect to the two-dimensional image display device 2. Here, it is parallel to the display surface of the two-dimensional image display device 2, the horizontal direction is the X direction, the vertical direction is the Y direction, and is perpendicular to the display surface of the two-dimensional image display device 2, and 2 A direction from the display surface of the two-dimensional image display device 2 to the micro convex lens two-dimensional array 2 is defined as a Z direction.

本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法を図2に基づいて説明する。図2は、本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートである。   A stereoscopic image element image creation / display method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing processing of the stereoscopic image element image creation / display method according to the embodiment of the present invention.

まず、ボクセルデータをそれぞれの奥行データ成分の順にソートする。本実施の形態の場合では、Zデータの値により昇順に並び替え、観察者奥側から観察者手前側へボクセルデータをソートする(S201処理)。   First, the voxel data is sorted in the order of each depth data component. In the case of the present embodiment, the data is rearranged in ascending order according to the value of the Z data, and the voxel data is sorted from the viewer back side to the viewer front side (S201 processing).

次に、ソートされた順番に1つのボクセルデータを選択し(S202処理)、光線を再生するレンズをマイクロ凸レンズ2次元アレイ1の中から選択する(S203処理)。本実施の形態の場合、各ボクセルは立方体であるため(図5における符号72、75および図6における符号82、85に示されるが、詳細は後述する。)、そのボクセルデータは8つの頂点の各座標データおよび色データの集合体である。   Next, one voxel data is selected in the sorted order (S202 process), and a lens for reproducing light rays is selected from the micro convex lens two-dimensional array 1 (S203 process). In this embodiment, since each voxel is a cube (shown by reference numerals 72 and 75 in FIG. 5 and reference numerals 82 and 85 in FIG. 6, details will be described later), the voxel data includes eight vertices. It is a collection of coordinate data and color data.

次に、S202で選択されたボクセルデータの8頂点のそれぞれとS203で選択されたレンズの主点とを結ぶ各直線をそれぞれ延長し、これらの延長直線と2次元画像表示デバイス2の表示面との交点を求める(S204処理)。これらの8つの交点により形成される2次元画像表示デバイス2の表示面上に投影された領域は通常六角形である。つまり、ボクセルデータの8頂点のうち少なくとも2頂点は、他の6頂点を結ぶ領域の中に投影される。もしS202で選択されたボクセルがS203で選択されたレンズと正対していれば、2次元画像表示デバイス2の表示面上に投影された領域は正方形となる。   Next, each straight line connecting each of the eight vertices of the voxel data selected in S202 and the principal point of the lens selected in S203 is extended, and these extended straight lines and the display surface of the two-dimensional image display device 2 are displayed. Is obtained (S204 processing). The region projected on the display surface of the two-dimensional image display device 2 formed by these eight intersections is usually a hexagon. That is, at least two vertices of the eight vertices of the voxel data are projected into a region connecting the other six vertices. If the voxel selected in S202 faces the lens selected in S203, the region projected on the display surface of the two-dimensional image display device 2 is a square.

このように2次元画像表示デバイス2の表示面上に投影された領域のうち、S203で選択されたレンズ領域内の2次元表示画素群の色情報データRGB値をS202で選択したボクセルデータの色情報RGB値とする(S205)。   Thus, out of the areas projected on the display surface of the two-dimensional image display device 2, the color information data RGB value of the two-dimensional display pixel group in the lens area selected in S203 is the color of the voxel data selected in S202. Information RGB values are set (S205).

ここで、S204およびS205の処理の内容を図3および図4に基づいて詳細に説明する。図3および図4は、図1のA方向から見た断面図である。   Here, the contents of the processing of S204 and S205 will be described in detail based on FIG. 3 and FIG. 3 and 4 are cross-sectional views seen from the direction A in FIG.

まず図3において、ボクセルの断面54の各頂点からレンズ主点53へ直線を引き、2次元画像表示デバイス2との交点を求めると、2次元表示画素55がボクセルの断面54の投影領域として求められる。図4に示すように、次に奥行データ、すなわちZデータ値が異なる2つのボクセルの断面62と断面65の場合を比較する。それぞれボクセルの断面62に対してレンズ主点61、ボクセルの断面65に対してレンズ主点64での2次元画像表示デバイス2の表示面上への投影領域を求めると、それぞれ5画素分の2次元表示画素群63と、本来は1画素分にも満たない投影領域しか持たない2次元表示画素66とが得られる。   First, in FIG. 3, when a straight line is drawn from each vertex of the voxel cross section 54 to the lens principal point 53 to obtain an intersection with the two-dimensional image display device 2, a two-dimensional display pixel 55 is obtained as a projection region of the voxel cross section 54. It is done. As shown in FIG. 4, the case of the cross-section 62 and the cross-section 65 of two voxels having different depth data, that is, Z data values will be compared. When the projection area on the display surface of the two-dimensional image display device 2 at the lens principal point 61 with respect to the voxel cross-section 62 and with the lens principal point 64 with respect to the voxel cross-section 65 is obtained, 2 pixels for 5 pixels are obtained. The two-dimensional display pixel group 63 and the two-dimensional display pixel 66 having only a projection area originally less than one pixel are obtained.

図4からわかるように、同じ大きさのボクセルであっても、レンズ主点面52の近傍ほど大きな投影領域となり、レンズ主点面52から遠くなるにつれて小さな投影領域となる。   As can be seen from FIG. 4, even for voxels of the same size, the projection area becomes larger as the distance from the lens principal point plane 52 becomes smaller, and the projection area becomes smaller as the distance from the lens principal point plane 52 increases.

そのためS205の処理では、レンズの主点面近傍にあるボクセルほど多数の2次元画素に一括して同じ色情報データ(例えばRGB)が書き込むことができる。   Therefore, in the process of S205, the same color information data (for example, RGB) can be written to a larger number of two-dimensional pixels as voxels near the principal point plane of the lens.

また、S205のような多数の2次元画素への一括書き込み処理においては、選択したボクセルの8頂点より算出される2次元画像表示デバイス2表示面上の投影点座標の算出計算量は投影領域の大小に関係なく一定のため、2次元画素群の画素数増加による処理時間の増加は色情報データRGB値のメモリへの書き込み時間の増加のみで済む。S205におけるメモリへの書き込み時間は通常、S202〜S204に示す投影座標計算処理時間と比較すると微々たるものなので、たとえ2次元画像表示デバイス2表面上の解像度を増加させても、図2に示す全体の処理時間はさほど大きくならない。   Further, in the batch writing process to a large number of two-dimensional pixels as in S205, the calculation calculation amount of the projected point coordinates on the display surface of the two-dimensional image display device 2 calculated from the eight vertices of the selected voxel is the projection area. Since it is constant regardless of the size, the increase in the processing time due to the increase in the number of pixels of the two-dimensional pixel group is only an increase in the time for writing the color information data RGB values into the memory. Since the writing time to the memory in S205 is usually insignificant compared with the projection coordinate calculation processing time shown in S202 to S204, even if the resolution on the surface of the two-dimensional image display device 2 is increased, the entire time shown in FIG. The processing time is not so long.

以下、S206で残りのレンズの有無をチェックし、S207で残りのボクセルデータの有無を行うことで、順次同様の処理が行われる。   Thereafter, the same process is sequentially performed by checking the presence or absence of the remaining lens in S206 and performing the presence or absence of the remaining voxel data in S207.

このように、S202からS207までの繰り返し処理回数は、一般的に2次元表示画素数より少ないボクセル画素数の回数となる。また、S202〜S204に示す処理(選択された各ボクセルの8頂点からの2次元画像表示デバイス2表示面上の投影点座標の算出処理)は、繰り返し回数が不確定な探索処理ではなく、あらかじめ数式化しておくことが可能なため、並列処理等の高速化も容易である。これによりさらに処理時間の短縮が可能である。   As described above, the number of repetitions from S202 to S207 is generally the number of voxel pixels smaller than the number of two-dimensional display pixels. The processing shown in S202 to S204 (calculation processing of projection point coordinates on the display surface of the two-dimensional image display device 2 from the eight vertices of each selected voxel) is not a search processing in which the number of repetitions is uncertain, Since it is possible to formulate it, it is easy to speed up parallel processing and the like. As a result, the processing time can be further shortened.

次に、表示される立体画像の画質向上のため高解像度の2次元画像表示デバイス2を使用したときの演算処理時間の比較を行う。従来の方法では2次元表示画素数が基本的に必要な処理の回数となっていたため、高解像度の2次元画像表示デバイスを使用して画素数が2倍になれば通常は単純に2倍の演算処理時間となっていた。しかし本実施の形態に係る立体像要素画像作成表示方法では、3次元表示画素数(ボクセル数)が基本的に必要な処理の回数であり、更に1つのボクセルデータからその2次元画像表示デバイス2表示面上への投影領域内にある2次元表示画素群への一括書き込み処理も可能である。   Next, in order to improve the image quality of the displayed stereoscopic image, the calculation processing time when the high-resolution two-dimensional image display device 2 is used is compared. In the conventional method, the number of two-dimensional display pixels is basically the required number of processes. Therefore, when the number of pixels is doubled using a high-resolution two-dimensional image display device, it is usually simply doubled. It was calculation processing time. However, in the stereoscopic image element image creation and display method according to the present embodiment, the number of three-dimensional display pixels (number of voxels) is basically the number of necessary processes, and the two-dimensional image display device 2 from one voxel data. Batch writing processing to the two-dimensional display pixel group in the projection area on the display surface is also possible.

このことを示したものが図5および図6である。図6は、図5と比較して縦横で2倍、面積で4倍の画素数を有する高解像度2次元画像表示デバイス2使用時の2次元表示画素の表示状態を示したものである。レンズ主点近傍のボクセル72およびボクセル82と、レンズ主点から遠いボクセル75およびボクセル85とを比較する。各ボクセル形状の2次元画像表示デバイス2表示面への投影領域は実線で示すように、図5と図6との場合で同じ大きさおよび形状の六角形となる。   This is shown in FIG. 5 and FIG. FIG. 6 shows a display state of a two-dimensional display pixel when using the high-resolution two-dimensional image display device 2 having the number of pixels twice as long as that in FIG. 5 and four times as large as the area. The voxel 72 and voxel 82 near the lens principal point are compared with the voxel 75 and voxel 85 far from the lens principal point. The projection area of each voxel shape on the display surface of the two-dimensional image display device 2 is a hexagon having the same size and shape as shown in FIG. 5 and FIG.

なお、図5および図6において実線により示されている投影領域は、レンダリング時の内部処理で行われる投影点位置座標計算の結果を説明のために仮想的に図示したものであり、実際に2次元画像表示デバイス2上に表示されるものではない。実際の表示では斜線部の画素群が対応する各ボクセルの色情報データRGB値の色で表示される。図5および図6での差異は、この六角形の投影領域内に含まれる2次元表示画素の大小差による投影領域内画素数の差のみである。そのため、2次元画素の画素数が増えても、ボクセルの2次元画像表示デバイス2上への投影点座標自体の算出計算量は投影領域の大小に関係なく一定のため、2次元画素群の画素数増加による処理時間の増加は色情報データRGB値のメモリへの書き込み時間の増加のみである。メモリへの書き込み時間は投影座標の計算処理時間と比較すると微々たるものなので、2次元画像表示デバイス2の画素数増加による演算時間の増加は少くて済む。以上のことから、本実施の形態に係る立体像要素画像作成表示方法は、従来方法と比較して高解像度化と高速処理の両立に有利であると言うことができる。   Note that the projection area indicated by the solid line in FIG. 5 and FIG. 6 is a virtual illustration of the result of the calculation of the projection point position coordinates performed by the internal processing at the time of rendering. It is not displayed on the two-dimensional image display device 2. In actual display, the shaded pixel group is displayed in the color information data RGB value corresponding to each voxel. The difference between FIG. 5 and FIG. 6 is only the difference in the number of pixels in the projection area due to the size difference of the two-dimensional display pixels included in the hexagonal projection area. Therefore, even if the number of pixels of the two-dimensional pixel increases, the calculation calculation amount of the projection point coordinates on the two-dimensional image display device 2 of the voxel is constant regardless of the size of the projection region. The increase in the processing time due to the increase in the number is only an increase in the writing time of the color information data RGB values into the memory. Since the writing time to the memory is very small compared with the calculation processing time of the projected coordinates, the increase in the calculation time due to the increase in the number of pixels of the two-dimensional image display device 2 is small. From the above, it can be said that the stereoscopic image element image creation and display method according to the present embodiment is advantageous for achieving both high resolution and high speed processing as compared with the conventional method.

以上のように本発明の実施の形態の立体像要素画像作成表示方法によれば、立体像表示の基本的に必要な処理の回数は、立体画素数(ボクセル数)となり、従来方法が2次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。   As described above, according to the stereoscopic image element image creation and display method according to the embodiment of the present invention, the number of processes that are basically required for stereoscopic image display is the number of stereoscopic pixels (number of voxels), and the conventional method is two-dimensional. In contrast to the basic processing of the number of pixels, the number of operations can be reduced.

また、2次元画像表示デバイス2がより高解像度のものになっても、3次元表示画素形状の2次元画像表示面への投影領域内の2次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加により演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間がさほど大きくならずに高解像度化を実現できる。   Further, even when the two-dimensional image display device 2 has a higher resolution, a process of collectively acquiring the color information of the two-dimensional display pixel group in the projection area onto the two-dimensional image display surface having the three-dimensional display pixel shape. Therefore, the increase in the calculation time due to the increase in the number of pixels only increases the number of times of writing the color information in the memory by the number of pixels, and high resolution can be realized without increasing the calculation time so much.

また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。更には、より自然で解像度の高い立体像を常に同じ処理時間で得ることができる。   In addition, since an indefinite repeated calculation process does not occur, a stereoscopic image element image can always be obtained in the same processing time. Furthermore, a more natural and high-resolution stereoscopic image can always be obtained in the same processing time.

なお、ここでは、マイクロ凸レンズ2次元アレイのように2方向に視差を有する場合を示したが、レンティキュラレンズアレイやパララックスバリアのように1方向のみの視差しか有しない場合には、図3および図4のような断面が、視差を生じない方向、すなわち通常では鉛直方向の3次元表示画素数(ボクセル数)存在すると考えれば良く、同様な効果を得ることができる。   Note that, here, a case in which parallax has parallax in two directions like a micro-convex lens two-dimensional array has been shown, but in the case of having parallax only in one direction like a lenticular lens array or parallax barrier, FIG. It is only necessary to consider that the cross section as shown in FIG. 4 exists in the direction in which parallax does not occur, that is, usually the number of three-dimensional display pixels (number of voxels) in the vertical direction, and similar effects can be obtained.

以上のように本発明に係る立体像要素画像作成表示方法は、3次元表示画素データから立体画像を表示する際に、高解像度化と高速処理を両立させる効果が有るため、例えば立体ディスプレイ装置や立体画像を提供するサービスおよびそのサービスに用いられる立体画像受信端末、ホログラム表示装置、建築・デザイン・機構向けホログラムCAD、コンピュータ上で動作する立体画像生成ソフトウェアなどへの利用が可能である。   As described above, the stereoscopic image element image creation and display method according to the present invention has an effect of achieving both high resolution and high speed processing when displaying a stereoscopic image from three-dimensional display pixel data. The present invention can be applied to a service that provides a stereoscopic image, a stereoscopic image receiving terminal used for the service, a hologram display device, a hologram CAD for architecture, design, and mechanism, a stereoscopic image generation software that operates on a computer, and the like.

本発明の実施の形態における立体像要素画像作成表示方法で表示する立体像表示装置を説明する図The figure explaining the stereoscopic image display apparatus displayed with the stereoscopic image element image creation display method in embodiment of this invention 本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the stereo image element image creation display method in embodiment of this invention 図1のA方向から見た断面図Sectional view seen from direction A in FIG. 図1のA方向から見た断面図Sectional view seen from direction A in FIG. 本発明の実施の形態における2次元表示画素の表示状態を示す図The figure which shows the display state of the two-dimensional display pixel in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における高解像度2次元画像表示デバイス使用時の2次元表示画素の表示状態を示す図The figure which shows the display state of the two-dimensional display pixel at the time of use of the high-resolution two-dimensional image display device in embodiment of this invention 従来の立体像表示装置を説明する図The figure explaining the conventional stereoscopic image display apparatus 従来の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示す図The figure which shows the process of the stereoscopic image element image creation display method in the conventional stereoscopic display apparatus 従来の他の立体像表示装置を説明する図The figure explaining other conventional three-dimensional image display apparatuses. 従来の他の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the stereoscopic image element image preparation display method in the other conventional stereoscopic display apparatus

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロ凸レンズ2次元アレイ
2 2次元画像表示デバイス
3 グローバル座標原点
4 3次元表示画素(ボクセル)の原点
5 立体像
6 観察者
52 レンズ主点面
53 レンズ主点
54 断面
55 2次元表示画素
61 レンズ主点
62 ボクセルの断面
63 2次元表示画素群
64 レンズ主点
65 ボクセルの断面
66 2次元表示画素
72 ボクセル
75 ボクセル
82 ボクセル
85 ボクセル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro convex lens 2D array 2 2D image display device 3 Global coordinate origin 4 Origin of 3D display pixel (voxel) 5 Stereo image 6 Observer 52 Lens principal point surface 53 Lens principal point 54 Cross section 55 Two-dimensional display pixel 61 Lens Main point 62 Cross section of voxel 63 Two-dimensional display pixel group 64 Lens main point 65 Cross section of voxel 66 Two-dimensional display pixel 72 Voxel 75 Voxel 82 Voxel 85 Voxel

Claims (5)

立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像要素画像作成表示方法。 A group of pixels in the projection area of the three-dimensional display pixel data, which is sequentially selected from the three-dimensional display pixel data including the pixel position information and the pixel color information, which are components of the stereoscopic image, and the selected three-dimensional display pixel data on the two-dimensional display image device display surface A stereoscopic image element image creating / displaying method comprising: creating or displaying a stereoscopic image element image on a two-dimensional image display device using the color information as color information of the three-dimensional display pixel data. マイクロ凸レンズ2次元アレイと、その焦点面に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
In a stereoscopic image display apparatus having a micro-convex lens two-dimensional array and a two-dimensional image display device installed on the focal plane thereof,
Pixels in the projection area of the selected 3D display pixel data on the display surface of the 2D display image device are selected by sequentially selecting 3D display pixel data consisting of pixel position information and pixel color information, which are constituent elements of a stereoscopic image. A three-dimensional image display apparatus that creates or displays a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device using color information of a group as color information of the three-dimensional display pixel data.
ピンホール2次元アレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
In a stereoscopic image display device having a pinhole two-dimensional array and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith,
Pixels in the projection area of the selected 3D display pixel data on the display surface of the 2D display image device are selected by sequentially selecting 3D display pixel data consisting of pixel position information and pixel color information, which are constituent elements of a stereoscopic image. A three-dimensional image display apparatus that creates or displays a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device using color information of a group as color information of the three-dimensional display pixel data.
レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
In a stereoscopic image display apparatus having a lenticular lens array and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith,
Pixels in the projection area of the selected 3D display pixel data on the display surface of the 2D display image device are selected by sequentially selecting 3D display pixel data consisting of pixel position information and pixel color information, which are constituent elements of a stereoscopic image. A three-dimensional image display apparatus that creates or displays a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device using color information of a group as color information of the three-dimensional display pixel data.
パララックスバリアと、それと平行に設置された2次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる3次元表示画素データを順次選択し、選択された3次元表示画素データの前記2次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その3次元表示画素データの色情報として前記2次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
In a stereoscopic image display apparatus having a parallax barrier and a two-dimensional image display device installed in parallel therewith,
Pixels in the projection area of the selected 3D display pixel data on the display surface of the 2D display image device are selected by sequentially selecting 3D display pixel data consisting of pixel position information and pixel color information, which are constituent elements of a stereoscopic image. A three-dimensional image display apparatus that creates or displays a three-dimensional element image on the two-dimensional image display device using color information of a group as color information of the three-dimensional display pixel data.
JP2005292240A 2005-10-05 2005-10-05 Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device Pending JP2007101930A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005292240A JP2007101930A (en) 2005-10-05 2005-10-05 Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device
US11/538,533 US20070109505A1 (en) 2005-10-05 2006-10-04 Projection three-dimensional display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005292240A JP2007101930A (en) 2005-10-05 2005-10-05 Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007101930A true JP2007101930A (en) 2007-04-19

Family

ID=38028931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005292240A Pending JP2007101930A (en) 2005-10-05 2005-10-05 Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007101930A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535647C1 (en) * 2010-09-30 2014-12-20 ЭЙДЗО Корпорейшн Stereoscopic display
WO2017002993A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 광운대학교 산학협력단 Depth-priority integral imaging display system that removes color separation phenomenon
JP2017515162A (en) * 2014-03-05 2017-06-08 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D augmented reality display
US20170184856A1 (en) 2012-01-24 2017-06-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10281723B2 (en) 2010-04-30 2019-05-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US10394036B2 (en) 2012-10-18 2019-08-27 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
CN110174646A (en) * 2019-06-13 2019-08-27 歌尔股份有限公司 Relative position detection method and detection system
US10416452B2 (en) 2009-04-20 2019-09-17 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US10495859B2 (en) 2008-01-22 2019-12-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US10593507B2 (en) 2015-02-09 2020-03-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
US11079596B2 (en) 2009-09-14 2021-08-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10495859B2 (en) 2008-01-22 2019-12-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US11592650B2 (en) 2008-01-22 2023-02-28 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US11150449B2 (en) 2008-01-22 2021-10-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US11300790B2 (en) 2009-04-20 2022-04-12 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US10416452B2 (en) 2009-04-20 2019-09-17 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US11803059B2 (en) 2009-09-14 2023-10-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11079596B2 (en) 2009-09-14 2021-08-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11609430B2 (en) 2010-04-30 2023-03-21 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US10281723B2 (en) 2010-04-30 2019-05-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US10809533B2 (en) 2010-04-30 2020-10-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
RU2535647C1 (en) * 2010-09-30 2014-12-20 ЭЙДЗО Корпорейшн Stereoscopic display
US11181746B2 (en) 2012-01-24 2021-11-23 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10969592B2 (en) 2012-01-24 2021-04-06 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US20170184856A1 (en) 2012-01-24 2017-06-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US20180113316A1 (en) 2012-01-24 2018-04-26 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10598939B2 (en) 2012-01-24 2020-03-24 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10606080B2 (en) 2012-01-24 2020-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10613328B2 (en) 2012-01-24 2020-04-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US11347036B2 (en) 2012-10-18 2022-05-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US10394036B2 (en) 2012-10-18 2019-08-27 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US10598946B2 (en) 2012-10-18 2020-03-24 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US11350079B2 (en) 2014-03-05 2022-05-31 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D augmented reality display
US10469833B2 (en) 2014-03-05 2019-11-05 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D augmented reality display with variable focus and/or object recognition
JP2017515162A (en) * 2014-03-05 2017-06-08 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D augmented reality display
JP7102382B2 (en) 2014-03-05 2022-07-19 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D Augmented Reality Display
US10326983B2 (en) 2014-03-05 2019-06-18 The University Of Connecticut Wearable 3D augmented reality display
US10805598B2 (en) 2014-03-05 2020-10-13 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D lightfield augmented reality display
JP2020024438A (en) * 2014-03-05 2020-02-13 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D Augmented Reality Display
US11205556B2 (en) 2015-02-09 2021-12-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10593507B2 (en) 2015-02-09 2020-03-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
WO2017002993A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 광운대학교 산학협력단 Depth-priority integral imaging display system that removes color separation phenomenon
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display
CN110174646A (en) * 2019-06-13 2019-08-27 歌尔股份有限公司 Relative position detection method and detection system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007101930A (en) Method for forming and displaying element image of stereoscopic image and stereoscopic image display device
EP0520179B1 (en) Autostereoscopic photography system with electronically interpolated images
JP4328311B2 (en) Method and program for creating multi-viewpoint image for 3D image display
JP5011316B2 (en) Rendering the output image
CN108513123B (en) Image array generation method for integrated imaging light field display
US20100033479A1 (en) Apparatus, method, and computer program product for displaying stereoscopic images
US20120182403A1 (en) Stereoscopic imaging
US20050117215A1 (en) Stereoscopic imaging
US5764231A (en) Method and apparatus for creating geometric depth images using computer graphics
RU2453922C2 (en) Method of displaying original three-dimensional scene based on results of capturing images in two-dimensional projection
JP2009518877A (en) Method and system for acquiring and displaying a three-dimensional light field
JP2010039501A (en) Method for generating free viewpoint video image in three-dimensional movement, and recording medium
JP2009037301A (en) Method for generating free viewpoint image by local area division
KR20080071475A (en) Apparatus and method for generating cg(computer graphics) image for 3-d display
US5949420A (en) Process for producing spatially effective images
AU2004306226B2 (en) Stereoscopic imaging
Miyazaki et al. Floating three-dimensional display viewable from 360 degrees
Smith et al. Cultural heritage omni-stereo panoramas for immersive cultural analytics—from the Nile to the Hijaz
JP2008090750A (en) Method and device for generating three-dimensional image
JP2007104474A (en) Solid image display unit and method for generating and displaying element image thereof
JP5219197B2 (en) Hologram generation apparatus and program thereof
KR100464286B1 (en) integral photograhpy display device and method thereof
KR101425321B1 (en) System for displaying 3D integrated image with adaptive lens array, and method for generating elemental image of adaptive lens array
Kim et al. Integral imaging with reduced color moiré pattern by using a slanted lens array
Eljadid et al. New 3D Holoscopic Images Content Format