CN102480627A - 立体图像生成方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供立体图像生成方法及其装置，即便根据用一般用途的3D相机所拍摄到的视差小的照片(图像)也能得到更大的进深感。在双凸透镜的各透镜的背面配置有视差的多个图像或者使其图像光输入，生成图像使得在从对着眼睛的一面用双眼观看时成为立体图像。此时，关于有视差的多个图像中的至少一部分相邻图像，以越向两端有视差的各图像的占有宽度越大，越向中央有视差的各图像的占有宽度越小的方式配置图像。例如，如果与均等占有的情况相比较，第一图像以及第四图像的区域扩大到约1.33倍，相反第二图像以及第三图像的区域缩窄到约0.67倍。结果，第一图像以及第四图像的占有宽度为第二图像以及第三图像的占有宽度的2倍。

Description

立体图像生成方法及其装置
技术领域
本发明涉及立体图像生成方法及其装置，特别涉及即便根据用一般用途的三维(3D)相机所拍摄到的视差小的照片(图像)也能够得到具有更大进深感的立体图像那样的立体图像生成方法及其装置。
背景技术
所谓双凸透镜(lenticular lens)是指将半圆锥状的细长透镜并排配置成板状(片状)而成的部件。若在该双凸透镜的背面，沿着各透镜(半圆锥状的隆起)的长度方向将不同的多个图像配置成薄长方形，则根据观看角度能够看到不同的图像。利用该特性，如果配置从不同角度拍摄被排摄物体所拍摄到的图像，则能够用左右眼看到有视差的各个图像。由此，能够作成不使用立体观看用的专用眼镜、能够用裸眼观看的立体图像。
图4是表示了双凸透镜与配置于背面的图像的关系的概念图，表示通过一般的双凸透镜作成立体图像的作成方法。在该图中示出了使用从不同角度拍摄到的4个图像的情况。按半圆锥状透镜的隆起的每个，按顺序并排配置将图像均等分割所得的部分(P1、P2、P3和P4)。若从正面侧观察该图像，则通过透镜背面的图像仅在透镜的长度方向的正交方向上放大数倍。因此，只能看到所配置的多个图像中的某一个(P1、P2、P3和P4中的某一个)，但哪个图像能看到因视线相对于透镜的角度而不同。若观察者用两眼从双凸透镜的正面观察，则左右眼中视线的角度不同，所以能够分别看到各自的图像，能够通过这两个图像的视差得到进深感。
如上所述，就双凸透镜所生成的立体图像而言使用从不同角度拍摄被拍摄物体所拍摄到的多个图像。在被拍摄物体为人偶那样的静物的情况下使一台相机一点一点地移动(就该移动而言能够采用计算机控制的移动台等)，此时通过按下快门就能够进行拍摄(参照图5)。但是，在被拍摄物体为动的物和/或人物的情况下，需要准备多台相机(或者透镜)并同时按下快门。
另外，也可以如图6所示实际上准备2台相机(或者透镜)进行拍摄，根据实际上拍摄到的2个图像内插作成它们之间的图像。
图6(a)是表示拍摄风景的图，用多台相机同时拍摄以无限远的群山为背景的人物(能够通过计算机控制等进行同步拍摄)，从而得到具有视差的图像。但是，实际上进行拍摄的仅为第一相机C1和第4相机C4的位置。在通过第一相机C1拍到的第一图像P1中人物向右偏，在通过第四相机C4拍到的第四图像P4中人物向左偏。
因此，根据由第一相机C1拍到的第一图像P1和由第四相机C4拍到的第四图像P4，2张均等地内插生成它们之间的图像(第二图像P2、第三图像P3)。这些图像在图6(a)中成为在第一相机C1和第四相机C4之间三等分的位置(L1＝L2＝L3)假想配置的第二相机C2和第三相机C3所拍摄到的图像。
该情况下，内插所得的图像是近似的，并未正确地再现在中间位置的图像，但是在被拍摄物体的重叠情况单纯的情况下获得进深感这一点上具有足够的效果。
另外，在使用CG(Computer Graphics，计算机图像)对在假想空间中被定义(modelling，模拟)的被拍摄物体作成图像的情况下，可以在必要位置按所需数量配置假想的相机(透镜)以进行拍摄。
在以商业模式对双凸透镜所生成的立体图像进行拍摄时，通常使用上述那样的多个透镜和/或移动式的拍摄方法。相对于此，也有为了即便用一般用途的相机也能够拍摄而研究出的产品。
例如1980年发售的Nimstec公司制作的Nimslo3D，用横向并排的4个透镜同时拍摄4个具有视差的图像。若将所拍摄到的胶卷送到实验室，则被加工成双凸透镜的立体图像而返回。另外在2009年发售的FUJIFILM社的Finepix(注册商标)Real3D能够用2台相机同时拍摄2张图像，若将图像送到实验室，则使用上述的内插方式进行加工而返回(非专利文献1)。
另外，在图6的例子中，用2个图像进行内插，但不限定于此，也可以如专利文献1那样用更多的图像进行内插。
但是，一般而言，在用左右眼看不同的图像时，该图像的视差越大就得到越大的进深感。对图像进行拍摄的2台相机(或者透镜)的间隔(体视基线)越宽图像的视差就越大，在观察时更能得到进深感。
在该观点中，上述的一般用途的相机，从携带性等的观点出发不能大型化，体视基线必然不会那么宽。例如上述Nimslo的情况下相邻的透镜的间隔为1.8cm左右。用于观察双凸透镜所生成的立体图像的最佳位置(透镜与观察者眼睛的距离)因双凸透镜的特性而定。因此，人双眼的间隔为6到7cm左右，所以通过透镜内的左右眼的视线的角度差(图7的α)大致一定。因此，当观察根据4个原图像所作成的双凸透镜的立体图像时，即便是面部向左右转试着改变观看角度至多也只能观察到相邻的图像对(图7)。
这里，如果想要得到更大的进深感，可以考虑二种方法。第一种方法是拓宽体视基线，第二种方法是使透镜的性能(特性)提高以增大上述的角度α，从而能够看置于其间的图像对(例如第一图像和第三图像)。
为了拓宽体视基线，需要使相机本身变大。关于透镜性能的提升，提出了例如专利文献2所公开的那样的方法。
另外，在专利文献1和/或图6的内插的情况下，如果内插图像增加，则能够生成更加顺畅的立体图像，另一方面相邻的图像的体视基线变短。因此，单纯地增加内插图像数量只能使一个图像的量的区域变窄，即便能够看到置于其间的图像对，体视基线几乎也没有变化。
专利文献1：特开2009-239389号公报
专利文献2：特开平9-189883号公报
专利文献3：特开2009-58889号公报
专利文献4：特开平10-336706号公报
专利文献5：特开平6-209400号公报
非专利文献1：因特网<URL:http://fujifilm.jp/personal/3d/print/3dprint/index.html>
发明内容
关于上述的第一种方法，如上所述非商业用的一般用途的相机其大小有限，所以不能容易地拓宽体视基线。
另外，关于第二种方法，如果进行例如专利文献2那样的研究，则与通常的双凸透镜相比需要高度的精密加工、成本非常高。
如上所述，需要用于即便根据用一般用途的3D相机所拍摄到的视差小的照片(图像)也能得到更大的进深感的方法。
本发明是根据上述的情况而完成的，本发明的目的在于提供：不改变拍摄设备的体视基线和双凸透镜的特性，与相邻图像分别具备相等的视差并均等地配置各图像所占的区域时相比较，能够生成在从正面附近观看时更具进深感的图像的立体图像生成装置及其方法。
另外，专利文献3公开了能够通过观察点的移动而观察到不同的立体图像那样的立体图像显示装置及其作成方法，但关于不改变体视基线以及透镜的特性而生成更具进深感的图像这样的课题和/或用于此的手段，未作任何公开以及启示。
另外，专利文献4公开了通过将右眼用图像和左眼用图像配置为在长度方向上相互部分重叠、由此能够扩大观察区域得到进深方向顺畅的图像的立体显示装置，但关于不改变体视基线以及透镜的特性而生成更具进深感的图像这样的课题和/或用于此的手段，仍然未作任何公开以及启示。
另外，专利文献5公开了通过将以电子方式所内插出的全部图像直接印刷于双凸透镜部件的背面、由此简易地生成3维立体图像的系统，但关于不改变体视基线以及透镜的特性而生成更具进深感的图像这样的课题和/或用于此的手段，仍然未作任何公开以及启示。
为了达成上述目的，本发明的方法旨在，在双凸透镜的各透镜的背面配置有视差的多个图像或者使其图像光输入，生成图像使得从对着眼睛的一面用双眼观看时成为立体图像，越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在至少一部分平均单位长度的视差相对越小。
在本发明的优选实施方式中，旨在，所述至少一部分为中央附近。
在本发明的优选实施方式中，旨在，越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在整面的范围内，平均单位长度的视差相对越小。
在本发明的优选实施方式中，旨在，所述有视差的多个图像为相邻图像分别具有相等视差的图像，关于所述有视差的多个图像中的至少一部分相邻图像，越向所述两端侧配置或使其向所述两端侧输入的图像，所述正交的方向的宽度越宽。
这里，在本发明的优选实施方式中，旨在，用具有多个透镜的一台相机进行拍摄，同时取得所述有视差的多个图像。
或者，在本发明的优选实施方式中，旨在，使一台相机等间隔地移动、连续拍摄而取得所述有视差的多个图像。
另外，在本发明的优选实施方式中，所述有视差的图像为包括具有视差的2个图像和根据所述2个图像以使得在至少一部分越靠近中央相邻图像的视差越大的方式进行内插而得到图像的图像，将该图像的各个在各透镜的背面配置于在所述正交的方向上具有等间隔的宽度的各区域，或者使该图像的各个输入。
另一方面，为了达成上述目的，本发明的立体图像生成装置，旨在，包括双凸透镜和图像，该图像为配置于所述双凸透镜的各透镜的背面且在从对着眼睛的一面用双眼观看时成为立体图像的有视差的多个图像，越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在至少一部分，平均单位长度的视差相对越小。
另外，为了达成上述目的，本发明的立体图像生成装置，旨在，包括：双凸透镜；根据有视差的2个图像进行内插而得到内插图像使得在至少一部分越靠近中央相邻图像的视差越大的部件；和将所述2个图像和所述内插图像在所述双凸透镜的各透镜的背面配置于在所述正交的方向上具有等间隔宽度的各区域、或者使其输入的部件。
根据本发明的立体图像生成方法及其装置，与根据按相同体视基线拍摄到的相同个数的图像使用相同的透镜(特性相同)而使相邻图像分别具有相等的视差，均等地配置各图像所占的区域时相比较，能够生成在正面附近观看更具进深感的图像。
换言之，能够不改变拍摄设备的体视基线和双凸透镜的透镜特性而生成在从正面附近观看更具进深感的图像。
因此，即便根据用一般用途的3D相机拍摄的视差小的照片(图像)也能够得到更大的进深感。
另外，本发明不限定于双凸印刷所产生的照片，在将双凸透镜安装于电视机、个人计算机用显示器、便携式电话机、电子图书阅读器、便携式游戏机的屏幕而使其显示3维影像的情况下也有效。
附图说明
图1是用于说明本发明的立体图像生成方法的第一实施方式的图。
图2是用于说明本发明的立体图像生成方法的第一实施方式的变形例。
图3是用于说明本发明的立体图像生成方法的第二实施方式的图。
图4是表示双凸透镜和配置于背侧的图像的关系的概念图。
图5是用于对有视差的图像的取得方法进行说明的图。
图6是用于说明对有视差的图像进行补差而生成顺畅地变化的立体图像的方法的图。
图7是用于说明用双眼只能看到相邻彼此的图像的图。
附图标记说明
1双凸透镜  2图像  α通过透镜内的左右眼的视线角度之差
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施方式详细地进行说明。
第一实施方式
图1是用于说明本发明的立体图像生成方法的第一实施方式的图。这里，按与背景技术的说明例同样使用4个有视差的图像的情况进行说明。在使用4个有视差的图像的情况下，以往如图4所示将各透镜的图像贴附面四等分并分配了各自的图像，但在本发明中，越往两端有视差的各图像的占有宽度越大，越往中间有视差的各图像的占有宽度越小。此时的图像的贴附能够作为基于计算机控制的自动步骤的一个步骤而自动进行。
图1的情况，如果与均等占有的情况相比较，则将第一图像P1以及第四图像P4的区域拓宽到约1.33倍，相反将第二图像P2以及第三图像P3的区域缩窄到约0.67倍。其结果，第一图像P1以及第四图像P4的占有宽度为第二图像P2以及第三图像P3的占有宽度的2倍。
根据该构成，靠近中心部分的区域的宽度变窄，所以如果从适当的角度观看中央附近，则能够看到跳过一个图像的图像对(在图1中为第一图像P1和第三图像P3，或者第二图像P2和第四图像P4)而不是相邻的图像。因此，与看到相邻的图像时相比较，用两眼所看到的图像的视差变为2倍。因此，与根据按相同的体视基线所拍摄的相同数量的图像使用双凸透镜(特性相同)，相邻图像分别具有相等视差且各图像所占区域均等配置时相比较，能够生成在正面附近观看时更具进深感地图像。
图2是用于说明本发明的立体图像生成方法的第一实施方式的变形例的图。在图1的例子中为第一图像P1以及第四图像P4的占有宽度为第二图像P2以及第三图像P3的占有宽度的2倍的情况，但图2(a)为第一图像P1以及第四图像P4的占有宽度为第二图像P2以及第三图像P3的占有宽度的3倍的情况。从别的观点出发，如果与均等占有的情况相比较，则将第一图像P1以及第四图像P4的占有宽度拓宽到约1.5倍，相反将第二图像P2以及第三图像P3的占有宽度缩窄到约0.5倍。
另外，当然原本的图像的个数也不限于4个。图2(b)为将6个张图像中的第一图像P1和第6图像的区域配置地更宽、相反地将第三图像P3和第四图像P4的区域配置地更窄的情况。不管怎样配置，只要使得越往两端图像的占有宽度越大即可。
但是，并不需要在从端到端的整体的范围内使相邻图像的占有宽度变化。换言之，没有必要在从端到端的整体的范围内使视差变化。图2(c)为该情况。即，第三图像P3以及第六图像P6相对于第四图像P4以及第五图像P5占有宽幅变宽，另外第二图像P2以及第七图像P7相对于第三图像P3以及第六图像P6占有宽度变宽，但是第一图像P1以及第八图像P8的占有宽度与第二图像P2以及第七图像P7相等。
第二实施方式
图3是用于说明本发明的立体图像生成方法的第二实施方式的图。该实施方式是以图6所示那样的对有视差的图像进行内插以形成立体图像的方法为前提的方式。
在图6中，以相机(透镜)等间隔配置的方式内插生成中间图像P2以及P3，但在本发明的该第二实施方式中以相机(透镜)配置为第二相机C2与第三相机C3的间隔和第一相机C1与第二相机C2以及第三相机C3与第四相机C4的间隔相比较宽的方式，内插生成中间图像P2a以及P3a(L1＝L3＜L2)。
更加简单地来说，在本发明的第二实施方式中，内插的间隔在中央部宽，在周边部窄。
将原本的第一图像P1以及第四图像P4和这样生成的第二图像(中间图像)P2a以及第三图像(中间图像)P3a分配到在双凸透镜1的背面四等分产生的区域。该分配，在例如图3所示那样的情况下，在控制部(IC芯片等)的控制下作为电信号被供给。
根据这样的构成，若从正面附近观看，则用双眼看到视差大的第二图像P2a以及第三图像P3a，所以根据按相同体视基线拍摄到的图像使用相同的透镜(特性相同)能够生成在正面附近观看更具进深感的图像。即，结果是，能够生成看起来与通过第一实施方式的方法能够看到的图像相同的图像。
另外，与第一实施方式同样也有变化，根据2个图像不仅生成它们之间的2张图像，而且还能够通过内插生成更多的图像。
以上对第一实施方式以及第二实施方式进行了说明，作为两者共通的概念：越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，至少在一部分平均单位长度的视差相对越小。另外，该变小的步骤，如前所述在第一实施方式的情况下能按基于计算机控制的自动步骤来进行，在第二实施方式那样的情况下能按电子控制来进行。即，不管怎样都能按基于计算机的自动控制来进行。
另外，本发明不限定于双凸印刷所产生的照片，在将双凸透镜安装于电视机、个人计算机用显示器、便携式电话机、电子图书阅读器、便携式游戏机的屏幕而使其显示3维影像的情况下也有效。

Claims (9)

1.一种方法，在双凸透镜的各透镜的背面配置有视差的多个图像或者使其图像光输入，生成图像使得从对着眼睛的一面用双眼观看时成为立体图像，其特征在于，
越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在至少一部分平均单位长度的视差相对越小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述至少一部分为中央附近。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在整面的范围内，平均单位长度的视差相对越小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述有视差的多个图像为相邻图像分别具有相等视差的图像，关于所述有视差的图像中的至少一部分相邻图像，越向所述两端侧配置或使其向所述两端侧输入的图像，所述正交方向的宽度越宽。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
用具有多个透镜的一台相机进行拍摄，同时取得所述有视差的多个图像。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
使一台相机等间隔地移动、连续拍摄而取得所述有视差的多个图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述有视差的图像为包括具有视差的2个图像和根据所述2个图像以使得在至少一部分越靠近中央相邻图像的视差越大的方式进行内插而得到图像的图像，将该图像的各个在各透镜的背面配置于在所述正交的方向上具有等间隔的宽度的各区域，或者使该图像的各个输入。
8.一种立体图像生成装置，其特征在于，包括：
双凸透镜；和
图像，该图像为配置于所述双凸透镜的各透镜的背面且在从对着眼睛的一面用双眼观看时成为立体图像的有视差的多个图像，越靠近与各透镜的长度方向正交的方向的两端，在至少一部分，平均单位长度的视差相对越小。
9.一种立体图像生成装置，其特征在于，包括：
双凸透镜；
根据有视差的2个图像进行内插而得到内插图像使得在至少一部分越靠近中央相邻图像的视差越大的部件；和
将所述2个图像和所述内插图像在所述双凸透镜的各透镜的背面配置于在所述正交的方向上具有等间隔宽度的各区域、或者使其输入的部件。
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