JP2000209614A - 立体映像システム - Google Patents

立体映像システム

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JP2000209614A
JP2000209614A JP11007402A JP740299A JP2000209614A JP 2000209614 A JP2000209614 A JP 2000209614A JP 11007402 A JP11007402 A JP 11007402A JP 740299 A JP740299 A JP 740299A JP 2000209614 A JP2000209614 A JP 2000209614A
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純司 鍵田
Shigeru Harada
茂 原田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の3次元映像表示システムに起因する眼
の疲労度を軽減し、見やすく且つ自然な3次元映像表示
システムを実現する。 【解決手段】 フォーカスによる前後判定回路14で
は、2次元映像信号からエッジ部分の立ち上がりを検出
し、それに基づいて視差制御信号が出力される。同様に
色差による前後判定回路15および輝度による前後判定
回路16では、2次元映像信号から映像信号のクロマ成
分および輝度成分を検出し、それらに基づいてそれぞれ
視差制御信号が出力される。乗算器17では、前後判定
回路14、15、16からの視差制御信号が掛け合わさ
れる。視差制限回路19では、左右両眼の視差量が一定
値以内に収まり、且つ視差が存在することが明確に認識
される量の範囲に収まるように、固定遅延回路18を介
して供給された信号から左眼用の映像信号に対する遅延
量制御信号と、右眼用の映像信号に対する遅延量制御信
号とが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、立体映像を見た
ときの眼の疲労度を軽減するために、物体間の視差量の
制御ができる立体映像システムに関する。
【0002】
【従来の技術】人間が実空間の対象物を見る場合、焦点
が合っているのは、中心視野の対象物近傍のみであり、
他の対象物は焦点がぼけた状態で認識される。このた
め、人間は実空間では、大きな視差量を認識することは
少ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、物体間
の相対視差、すなわち左右両眼の視差によって立体感が
得られる従来の一般的な3次元映像表示システムでは、
撮像系の被写界深度内の物体は、焦点の合った映像とし
て表示されるので、見たい対象以外の物もくっきりと表
示されてしまい、そこに大きな視差が存在した場合に
は、輻輳点と焦点の調節点の不一致(乖離)が大きくな
り、眼の疲労が発生しやすくなる問題があった。
【0004】したがって、この発明の目的は、既存の3
次元映像表示システムに起因する眼の疲労度を軽減し、
見やすく且つ自然な3次元映像表示システムを実現する
立体映像システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、左右両眼の視差によって立体感が得られる立体映像
システムにおいて、入力された単一の2次元映像信号か
ら判断される前景物体と背景との間に、相対視差を与え
る手段と、相対視差を一定量以内に制限する制限手段と
からなることを特徴とする立体映像システムである。
【0006】請求項2に記載の発明は、左右両眼の視差
によって立体感が得られる立体映像システムにおいて、
2つのカメラで撮影された映像信号の一方が左眼用の映
像信号として入力され、他方が右眼用の映像信号として
入力され、左眼用および右眼用の映像信号から判断され
る前景物体と背景との間に、相対視差を与える手段と、
相対視差を一定量以内に制限する制限手段とからなるこ
とを特徴とする立体映像システムである。
【0007】請求項3に記載の発明は、コンピュータを
用いて左右両眼の視差によって立体感が得られる映像を
制作する立体映像システムにおいて、左眼用の映像信号
および右眼用の映像信号を制作するときに、前景物体と
背景との間に、相対視差を与える手段と、相対視差を一
定量以内に制限する制限手段とからなることを特徴とす
る立体映像システムである。
【0008】フォーカス、色差および輝度による前後判
定回路で入力された2次元映像信号から前後関係の手掛
かりとなる視差制御信号が抽出される。抽出された視差
制御信号に対して、視差制限回路で、最大値が一定値以
下となるように振幅が制限される。制限された遅延量制
御信号が左眼用の映像を遅延するための可変遅延回路お
よび右眼用の映像を遅延するための可変遅延回路へ供給
される。それぞれの可変遅延回路では、供給された遅延
量制御信号に同期し、そのレベルに応じた遅延処理が施
され、出力される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。まず、この発明の理解を
容易とするために人間の視覚における立体視の機能を説
明する。人間の視覚における立体視の機能は、両眼視差
以外に2次元映像中の遠近法的表現や、構図、運動視
差、物体の重なり等の各種手掛かりからも、対象物の3
次元構造や奥行きを推測し、立体感を再構成することが
できる。
【0010】ここで、2次元映像の左右両眼に入る映像
を、左眼と右眼の映像の間に若干の視差を付加すること
により、上述の立体感の再構成の機能を活性化し、より
自然で立体的な映像として認知することが可能となる。
【0011】また、背景を含んだ物体を見る場合、人間
の左右眼の位置の差により、左眼、右眼に見える映像に
は、物体との距離や位置、形状に応じて見える範囲や背
景の遮蔽の量の差(視差)が生じる。そして、その視差
量によって人間は経験的に距離感を検出し、精密な立体
感を再構成することができる。このような視差を絶対視
差と呼ぶものとする。
【0012】一方、人間の視覚処理においては、両眼視
差以外の構図、運動視差、物体の重なりなどの要素から
も立体感を感じることができる。さらに、ここに少量で
も両眼視差を加えるとわずかな量にもかかわらず、より
明確な立体感が感じられる。そこで、このような視野内
の物体同士の相互の両眼視差を相対視差と呼ぶものとす
る。
【0013】ここで、2次元映像から3次元映像へ変換
する一実施形態のブロック図を図1に示す。11で示す
入力端子から2次元映像信号が入力される。入力された
2次元映像信号は、可変遅延回路12、13、フォーカ
スによる前後判定回路14、色差による前後判定回路1
5および輝度による前後判定回路16に供給される。
【0014】フォーカスによる前後判定回路14では、
供給される2次元映像信号からエッジ部分の立ち上がり
を検出し、立ち上がりの先鋭な物ほど手前と判断し、よ
り多くの視差を与えるよう視差制御信号が出力される。
色差による前後判定回路15では、供給される2次元映
像信号から映像信号のクロマ成分から彩度の高い部分ほ
ど手前と判断し、より多くの視差を与えるよう視差制御
信号が出力される。輝度による前後判定回路16では、
供給される2次元映像信号から映像信号の輝度成分から
輝度の高い部分ほど手前と判断し、より多くの視差を与
えるよう視差制御信号が出力される。前後判定回路1
4、15および16の視差制御信号は、乗算器17へ供
給される。
【0015】乗算器17では、前後判定回路14、15
および16からの視差制御信号が掛け合わされる。掛け
合わされた視差制御信号は、固定遅延回路18へ供給さ
れる。固定遅延回路18では、可変遅延回路12および
13の遅延時間とタイミングを合わせるために、乗算器
17からの視差制御信号に対して遅延が施される。遅延
された視差制御信号は、視差制限回路19へ供給され
る。視差制限回路19では、左右両眼の視差量が一定値
以内に収まり、且つ視差が存在することが明確に認識さ
れる量の範囲に収まるように、供給された信号から左眼
用の映像信号に対する遅延量制御信号と、右眼用の映像
信号に対する遅延量制御信号とが生成される。生成され
た左眼用の遅延量制御信号は、可変遅延回路12へ供給
され、右眼用の遅延量制御信号は、可変遅延回路13へ
供給される。
【0016】可変遅延回路12では、入力された2次元
映像信号に対して、視差制限回路19からの遅延量制御
信号に応じた遅延量が施される。遅延が施された2次元
映像信号は、左眼用の映像信号として出力端子20から
出力される。可変遅延回路13では、入力された2次元
映像信号に対して、視差制限回路19からの遅延量制御
信号に応じた遅延量が施される。遅延が施された2次元
映像信号は、右眼用の映像信号として出力端子21から
出力される。
【0017】このように、図1中のフォーカス、色差お
よび輝度による前後判定回路14、15および16で
は、2次元映像信号中の各種手掛かりが検出される。検
出された手掛かりから物体のエッジに関する情報が抽出
され、物体の前後関係が推定され、可変遅延回路12お
よび13に供給される遅延量制御信号が得られる。
【0018】上述の視差制限回路19で生成される遅延
量制御信号は、左右眼の視差量が一定値以内に収まるよ
うに、制御信号の最大値が一定値以下になるよう振幅制
限回路から構成される。ここで振幅制限の方法として、
図2Aに示すように、増幅率を変化させることによって
出力振幅を一定値以内に収める、すなわち出力信号のゲ
インを下げる方法がある。また、図2Bに示すように、
リミッタ回路によって出力振幅を一定値以内に収める方
法があり、図2Cに示すように、リミッタ回路によって
振幅制限した後、ゲインを調整し、出力振幅を一定値以
内に収める方法があり、さらに、図2Dに示すように、
ゲインを下げて振幅を落とした後、リミッタ回路によっ
て出力振幅を一定値以内に収める方法がある。
【0019】例えば、融像位置が表示面よりも手前にあ
る場合、すなわち図2の第1象限において、可変遅延回
路12では、視差制限回路19からの遅延量制御信号に
同期し、その遅延量制御信号のレベルに応じて基本遅延
時間よりも入力された2次元映像信号を遅らせるように
遅延処理が施される。同様に、可変遅延回路13では、
視差制限回路19からの遅延量制御信号に同期し、その
遅延量制御信号のレベルに応じて基本遅延時間よりも入
力された2次元映像信号を進ませるように遅延処理が施
される。
【0020】これによって、左右両眼で融像された前景
物体は、背景よりも手前に飛び出して確認され、さらに
このとき、制御出力信号は、振幅量が予め制限されてい
るため、視差の絶対量は、抑制され輻輳点と焦点の調節
点との乖離は、少なくなり、眼の疲労度を防ぐことが可
能となる。
【0021】なお、この一実施形態では、可変遅延回路
12および13により、左右の映像信号を遅延している
が、可変遅延回路12および13の一方を可変遅延と
し、他方を固定遅延とすることも可能である。
【0022】このように、2次元映像から3次元映像へ
変換する場合、例えば映像信号の走査線内のエッジの先
鋭度に応じて、エッジが鮮鋭なものほど手前と判断す
る。視差を与えるとき、この視差の絶対量をリミッタ等
により一定量以下に抑えることにより、輻輳点と焦点の
調節点の乖離を少なくすることができる。すなわち、眼
に与える疲労度を軽減することができる。
【0023】次に、2カメラ等による両眼独立3次元映
像の一実施形態のブロック図を図3に示す。入力端子3
1から左眼用の映像信号が入力される。入力された映像
信号は、可変遅延回路32および視差検出回路37へ供
給される。入力端子34から左眼用の映像信号が入力さ
れる。入力された映像信号は、可変遅延回路35および
視差検出回路37へ供給される。
【0024】視差検出回路37では、動きベクトル検出
などのアルゴリズムを用いて左右両眼映像中の同一物体
のエッジが検出され、検出されたエッジ位置が左右眼で
の差異が一定量以内に収まるように可変遅延回路32お
よび33の遅延時間を制御するための信号が出力され
る。視差検出回路37の出力は、左眼のエッジが右眼の
エッジよりも右側、すなわち輻輳点よりも物体が手前に
ある場合には、その量に応じて正極性の信号となる。ま
た、左眼エッジが右眼エッジよりも左側、すなわち輻輳
点よりも物体が遠くにある場合には、その量に応じて負
極性の信号となる。両眼のエッジが合致する場合には、
左眼のエッジおよび右眼のエッジが輻輳点にあり、出力
は0となる。この視差検出回路37の出力は、固定遅延
回路38へ供給される。
【0025】固定遅延回路38では、可変遅延回路32
および35の遅延時間とタイミングを合わせるために、
視差検出回路37からの視差制御信号に対して遅延が施
される。遅延された視差制御信号は、視差量制限制御信
号生成回路39へ供給される。視差量制限制御信号生成
回路39では、左右両眼の視差量が一定値以内に収ま
り、且つ視差が存在することが明確に認識される量の範
囲に収まるように、供給された信号から左眼用の映像信
号に対する遅延量制御信号と、右眼用の映像信号に対す
る遅延量制御信号とが生成される。生成された左眼用の
遅延量制御信号は、可変遅延回路32へ供給され、右眼
用の遅延量制御信号は、可変遅延回路35へ供給され
る。
【0026】可変遅延回路32では、入力された2次元
映像信号に対して、視差量制限制御信号生成回路39か
らの遅延量制御信号に応じた遅延量が施される。遅延が
施された2次元映像信号は、左眼用の映像信号として出
力端子33から出力される。可変遅延回路35では、入
力された2次元映像信号に対して、視差量制限制御信号
生成回路39からの遅延量制御信号に応じた遅延量が施
される。遅延が施された2次元映像信号は、右眼用の映
像信号として出力端子36から出力される。
【0027】この一実施形態では、図4Aに示すような
視差量の制限特性となる。また、視差量の制限特性は、
図4Bに示すように、リニア特性+リミッタ制御とした
り、その他の制限特性を持たせることも可能である。
【0028】可変遅延回路32では、視差量制限制御信
号生成回路39からの遅延量制御信号に同期し、その遅
延量制御信号のレベルに応じて基本遅延時間よりも入力
された2次元映像信号を遅らせるように遅延処理が施さ
れる。同様に、可変遅延回路35では、視差量制限制御
信号生成回路39からの遅延量制御信号に同期し、その
遅延量制御信号のレベルに応じて基本遅延時間よりも入
力された2次元映像信号を進ませるように遅延処理が施
される。
【0029】このように、2カメラ撮影等による両眼独
立3次元映像の場合、左眼映像と右眼映像の相関を取
り、同一物体のエッジの視差量を測定し、その視差の絶
対量が一定値以下になるように視差量の調整を行う。こ
れによって、視差の絶対量は抑制され、輻輳点と焦点の
調節の乖離を少なくし、眼に与える疲労度を軽減するこ
とができる。
【0030】通常のCRTは、残光性を持っている。C
RTを倍速で走査し、倍速の第1フィールド左眼、第2
のフィールド右眼、第3のフィールド左眼、第4のフィ
ールド右眼・・・と言うように各眼用の映像信号を交互
に走査させると、NTSCの場合、各眼には60Hzの
映像となり、3次元映像でも通常のNTSCと変わら
ず、大画面の面フリッカは生じない。しかしながら、左
眼と右眼の映像が完全に同一ではないため、左右の視差
が大きい場合、CRTの残光時間が長いとシャッタ眼鏡
を使用して各フィールドの映像の左/右を分離しても、
左眼に右眼の映像が、また右眼に左眼の映像がクロスト
ークとして見えてしまう。
【0031】このクロストークは、例えば、図5Aおよ
び図5Bに示すように、1本の縦線が表示された場合に
は、図5Cに示すように、脳内で左右眼の映像が合成さ
れ、縦線の両サイドにゴースト状の縦線があるように見
えてしまう。このような状態が発生しないようにするに
は、残光時間の短い特殊なCRTを使用する必要があっ
た。しかしながら、左右の視差量(表面上の幅)が一定
値以内だと、経験上このクロストークが殆ど気にならな
い。この発明の左右視差を一定値以内にできる相対視差
の手法を適用すると、通常残光特性のCRTでもゴース
ト状のクロストークを目立たなくさせることができる。
【0032】この一実施形態では、CG(コンピュータ
・グラフィックス)で物体間の相対視差により立体映像
を作成するときに、左右眼の立体像が生成することがで
きる。すなわち、レンダリング時に、最初から一定以内
の相対視差となるように考慮して、それぞれの物体に視
差を付けるようにしても良い。
【0033】一例として、CGを制作する場合、レンダ
リング処理の段階で以下のような処理を行う。1.前景
となる物体の輝度エッジをくっきりと立てて表現する。
2.背景にフィルタを掛け、物体のエッジを目立たなく
させる。3.前景となる物体のカラーコントラストを明
確にする。4.シェーディングを掛け、物体の体積感を
強調する。なお、受信側には、上述したものを使用する
ことができる。
【0034】この一実施形態では、複数の物体が重なり
合っている場合も、各物体の絶対視差でなく、各物体ご
とに一定量以内の相対的な視差を与えることにより、輻
輳点と焦点の調節点の不一致が少なく、僅かな視差で眼
に疲労を与えることなく、自然な立体感をが得ることが
できる。
【0035】この一実施形態では、左右両眼映像間の視
差の絶対量に関わらず、各物体間に一定量以内の相対視
差となるように視差量を調節することにより、輻輳点と
焦点の調節点の不一致が少なく、僅かな視差で眼に疲労
を与えることなく、自然な立体感をが得ることができ
る。
【0036】この一実施形態では、映像信号を受信した
後に立体感が得られるように処理を施すようにしている
が、撮影した後に立体感が得られるように処理を施し、
送信するようにしても良い。具体的には、送信側にこの
一実施形態を適用しても同様の効果を得ることができ
る。また、送信側および受信側の両方で立体感が得られ
るように処理を施すようにしても良い。
【0037】
【発明の効果】この発明に依れば、物体間の相対視差だ
けで表現するため、輻輳点と焦点の調節点の不一致(乖
離)が少なく自然に近い眼の疲労が少ない立体映像表示
システムが実現できる。また、2次元映像から3次元映
像へ変換する場合、相対視差のみで表現すれば良いの
で、絶対視差量が小さいので、回路規模を小さくでき
る。さらに、倍速化に伴いCRTの残光特性に起因する
ゴースト状のクロストークが発生するが、左右視差を一
定値以内にすることができるので、視差の絶対量を少な
く抑えることができ、クロストークが殆ど目立たなくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用される2次元映像を3次元映像
へ変換する一実施形態のブロック図である。
【図2】この発明の視差制限回路の特性例を示す略線図
である。
【図3】この発明が適用される2カメラによる2次元映
像を3次元映像へ変換する一実施形態のブロック図であ
る。
【図4】この発明の視差量制限制御信号生成回路の特性
例を示す略線図である。
【図5】クロストークの説明に用いられる略線図であ
る。
【符号の説明】
12、13・・・可変遅延回路、14・・・フォーカス
による前後判定回路、15・・・色差による前後判定回
路、16・・・輝度による前後判定回路、17・・・乗
算器、18・・・固定遅延回路、19・・・視差制限回

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左右両眼の視差によって立体感が得られ
    る立体映像システムにおいて、 入力された単一の2次元映像信号から判断される前景物
    体と背景との間に、相対視差を与える手段と、 上記相対視差を一定量以内に制限する制限手段とからな
    ることを特徴とする立体映像システム。
  2. 【請求項2】 左右両眼の視差によって立体感が得られ
    る立体映像システムにおいて、 2つのカメラで撮影された映像信号の一方が左眼用の映
    像信号として入力され、他方が右眼用の映像信号として
    入力され、 上記左眼用および右眼用の映像信号から判断される前景
    物体と背景との間に、相対視差を与える手段と、 上記相対視差を一定量以内に制限する制限手段とからな
    ることを特徴とする立体映像システム。
  3. 【請求項3】 コンピュータを用いて左右両眼の視差に
    よって立体感が得られる映像を制作する立体映像システ
    ムにおいて、 左眼用の映像信号および右眼用の映像信号を制作すると
    きに、前景物体と背景との間に、相対視差を与える手段
    と、 上記相対視差を一定量以内に制限する制限手段とからな
    ることを特徴とする立体映像システム。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3において、 さらに、制限された上記相対視差が与えられた上記2次
    元映像信号を送信する送信手段を設けたことを特徴とす
    る立体映像システム。
  5. 【請求項5】 請求項1、2または3において、 さらに、制限された上記相対視差が与えられた上記2次
    元映像信号を表示する表示手段を設けたことを特徴とす
    る立体映像システム。
  6. 【請求項6】 請求項1、2または3において、 さらに、複数の物体が重なり合っているとき、上記複数
    の物体の絶対視差ではなく、上記複数の物体ごとに一定
    量以内の相対視差を与えるようにしたことを特徴とする
    立体映像システム。
  7. 【請求項7】 請求項1、2または3において、 上記制限手段は、視差量のゲインを下げるようにしたこ
    とを特徴とする立体映像システム。
  8. 【請求項8】 請求項1、2または3において、 上記制限手段は、視差量をリミッタにより振幅を制限す
    るようにしたことを特徴とする立体映像システム。
  9. 【請求項9】 請求項1、2または3において、 上記制限手段は、視差量のゲインを下げた後、上記視差
    量をリミッタにより振幅を制限するようにしたことを特
    徴とする立体映像システム。
  10. 【請求項10】 請求項1、2または3において、 上記制限手段は、視差量をリミッタにより振幅を制限し
    た後、上記視差量のゲインを下げるようにしたことを特
    徴とする立体映像システム。
  11. 【請求項11】 請求項1、2または3において、 さらに、上記2次元映像信号からエッジ情報を検出し、
    検出されたエッジ情報に基づいて上記前景物体と背景物
    体とを判定するようにした第1の前後判定手段と、 上記2次元映像信号からクロマ情報を検出し、検出され
    たクロマ情報に基づいて上記前景物体と背景物体とを判
    定するようにした第2の前後判定手段と、 上記2次元映像信号から輝度情報を検出し、検出された
    輝度情報に基づいて上記前景物体と背景物体とを判定す
    るようにした第3の前後判定手段とを有し、 上記第1、第2および第3の前後判定手段の出力によっ
    て、上記前景物体と背景を判断するようにしたことを特
    徴とする立体映像システム。
  12. 【請求項12】 請求項1、2または3において、 上記制限手段からの遅延量制御信号に応じて、少なくと
    も左眼用の映像信号および右眼用の映像信号の一方に遅
    延を施す遅延手段を有することを特徴とする立体映像シ
    ステム。
  13. 【請求項13】 請求項12において、 上記遅延手段は、 上記左眼用の映像信号を遅延させる第1の可変遅延手段
    と、 上記右眼用の映像信号を遅延させる第2の可変遅延手段
    とを有し、 上記第1の可変遅延手段では、上記左眼用の映像信号が
    上記遅延量制御信号に応じて、基本遅延時間より遅ら
    せ、上記第2の可変遅延手段では、上記右眼用の映像信
    号が上記遅延量制御信号に応じて、上記基本遅延時間よ
    り進ませるようにしたことを特徴とする立体映像システ
    ム。
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