JP2000354257A - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム提供媒体 - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム提供媒体

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JP2000354257A
JP2000354257A JP11163799A JP16379999A JP2000354257A JP 2000354257 A JP2000354257 A JP 2000354257A JP 11163799 A JP11163799 A JP 11163799A JP 16379999 A JP16379999 A JP 16379999A JP 2000354257 A JP2000354257 A JP 2000354257A
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Takayuki Ashigahara
隆之 芦ヶ原
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Sony Corp
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    • G06T15/10Geometric effects
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106Processing image signals
    • H04N13/122Improving the 3D impression of stereoscopic images by modifying image signal contents, e.g. by filtering or adding monoscopic depth cues
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/279Image signal generators from 3D object models, e.g. computer-generated stereoscopic image signals the virtual viewpoint locations being selected by the viewers or determined by tracking

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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現実感を増大させた三次元画像を提示するこ
とを可能とした画像処理装置、画像処理方法を提供す
る。 【解決手段】 三次元画像をユーザに対して提示する画
像表示構成において、左右それぞれの眼の注視点位置情
報、および提示画像の距離情報に基づいて、注視点の距
離にある物体、シーンについて焦点を合わせた画像と
し、それ以外の注視点距離と異なる距離にある物体、シ
ーンについては注視点の距離からの距離差に応じた焦点
ぼけ処理を施した画像を提示するように構成した。本構
成により、現実の三次元空間に近い感覚で画像を提示す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置、お
よび画像処理方法に関する。特にコンピュータグラフィ
ックス等、三次元情報画像を提示するシステムにおい
て、実空間の観察により近い感覚の三次元画像を提示す
ることを可能とした画像処理装置、画像処理方法に関す
る。さらに詳細にはユーザの視点位置情報に応じて、焦
点の合った画像、および焦点の合致しない、すなわちぼ
けを発生させた画像を生成し提示するように制御するこ
とにより、より実空間観察に近い三次元画像を提示する
ことを可能とした画像処理装置、画像処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】立体画像を提示する手法の1つとして、
左右両眼の視差を持たせた2つの画像を生成し、これら
を左右の目の各々に提示する方法がある。例えば、左右
の眼の視差を考慮して生成された2枚の画像を頭部装着
型ディスプレイ(HMD:Head Mounted
Display)を装着したユーザの左右の眼に提示す
ることで画像中の物体、シーンを立体的に見せることが
行われている。
【0003】左右の目の視差を考慮して立体画像を提示
する複数の従来手法について図1を用いて説明する。図
1(a)は、主にテレビ会議や遠隔操作ロボットの視覚
といった分野で多く応用されている例であり、例えばユ
ーザに遠隔地の状況を立体的に提示するために用いられ
る。図1(a)に示すように位置関係の固定された2台
のカメラ101,102で同一対象を同時に撮影する。
例えば光軸を平行に配置して同じ物体、シーンを個々に
撮影し、それぞれ独自の画像を撮り込む。2台のカメラ
101,102は視差を考慮してその配置位置が決定さ
れ、カメラ101は左眼用画像、カメラ102は右眼用
画像を撮り込む。それぞれのカメラにおいて撮影された
画像は2つの画像表示部、すなわち左眼用の画像表示部
L,103、右眼用の画像表示部R,104に表示さ
れ、ユーザは左眼ではカメラ101において撮像された
画像、右眼ではカメラ102において撮像された画像を
観察することで、実際に物体またはシーンを肉眼で見て
いると同様の立体感を味わうことができる。
【0004】図1(b)は、バーチャル・リアリティ
(VR:Virtual Reality)、またはミ
ックスド・リアリティ(MR:Mixed Reali
ty)と呼ばれる分野での応用例であり、計算機内に作
られた3次元空間を仮想的にユーザに提示したり、ある
いは図1(b)のシステムで撮像された現実空間画像に
コンピュータ合成3次元画像を重畳してユーザに提示す
ることを可能とした構成である。図1(b)の3次元情
報蓄積部105には、計算機内の仮想3次元空間に定義
されたシーンまたはオブジェクト等を定義する3次元情
報が蓄積され、この3次元情報に基づいて視差画像生成
部106において左眼用画像と右眼用画像とが生成され
る。視差画像生成部106において生成される左眼用画
像と右眼用画像は、それぞれの視線方向から例えば仮想
オブジェクトを観察したと仮定して3次元情報蓄積部1
05の蓄積情報に基づいて生成される2つの異なる画像
データである。これら左眼用画像と右眼用画像はそれぞ
れ2つの画像表示部、すなわち左眼用の画像表示部L,
107、右眼用の画像表示部R,108に表示され、ユ
ーザは計算機内に作られた3次元空間上における仮想3
次元画像としてのバーチャル・リアリティ(VR)画
像、またはカメラ等で撮像された現実空間画像と合成さ
れたミックスド・リアリティ(MR)画像として観察可
能となる。MRの手法としては、上述のようにカメラで
撮り込んだ画像を使用するものの他、ユーザが直接観察
している世界にハーフミラー等を用いて仮想物体を重畳
するシースルー型(例えば、「現実世界と仮想空間の位
置合わせ手法」佐藤清秀他、画像の認識・理解シンポジ
ウム、平成10年7月、参照)と呼ばれる構成もある。
【0005】図1(c)は、3D映画等に用いられる手
法であり、予め左眼用画像と右眼用画像とをそれぞれの
画像データとして画像蓄積部L,109、画像蓄積部
R,110に蓄積し、これら2つの画像データを同期さ
せて画像表示部L,111、画像表示部R,112に表
示する構成である。
【0006】上述の図1に示す例は、いずれも左右の眼
に別々の画像を表示して立体画像の提示を行なう構成で
あるが、画像表示部を2つ持たずに1つの画像表示部で
立体画像の提示を実現する方法もある。これは、例えば
ユーザが左右の眼に入ってくる光の偏光面が垂直になる
ようにしためがねを装着し、左右の眼のそれぞれに提示
すべき画像に偏光をかけて表示し、左右の眼にそれぞれ
の視点から観察した画像を提示する方法や、液晶シャッ
タ等を用いて左右の眼に入ってくる光を透過したり遮断
したりできるメガネを装着し、左右の眼それぞれに提示
すべき画像を時系列で高速に交互に表示して左右の眼に
それぞれの視点から観察した画像を提示する方法等があ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、左
右両眼の視差を考慮した2つの画像データをユーザの左
右の眼、各々に対応させて提示することで立体感を表現
したものである。しかしながら、人が立体感を得るため
に必要な情報は視差のみではない。人は現実の三次元空
間を眼で見る場合、眼のレンズの役割をしている水晶体
の厚みを調節することで、注視点の像に焦点を合わせ
る。従って注視点以外の像は注視点の像との距離に応じ
て焦点がずれた状態となり、人の眼にはぼやけた像、す
なわちピントのぼけた像として撮らえられる。従来の3
次元画像提示装置においては、この焦点(ピント)のぼ
けが考慮されておらず、ユーザの左右の眼にはユーザの
注視点に関わらず、例えば表示画像に含まれる距離の異
なる複数のオブジェクト画像のほとんどの輪郭が明確に
提示され、画像を観察するユーザに違和感を発生させて
いた。
【0008】このように、従来の3次元画像提示装置
は、多くの場合、注視点以外の領域画像に含まれる視点
からの距離が異なる物体についても注視点対象オブジェ
クトと同様、輪郭のはっきりした像を提示する。従っ
て、ユーザが視点を合わせていない、すなわち注視点以
外の多数の像が明瞭な輪郭を形成してユーザに撮らえれ
ることになる。このような構成は三次元画像を観察する
ユーザに違和感を生じさせるばかりでなく、ユーザの眼
に負担をかけユーザの疲労を増大させる原因となってい
た。
【0009】本発明は、このような従来技術に鑑みてな
されたものであり、立体画像を観察するユーザの注視点
位置を取得し、表示画像に含まれる注視点以外の領域の
画像について、注視点の対象となっている要素である物
体、シーンとの距離に応じて画像にぼけを発生させ、こ
れをユーザに対する提示画像とすることによって、より
実空間に近い立体画像を提示することを可能とした画像
処理装置、画像処理方法、およびプログラム提供媒体を
提供することを目的とする。
【0010】さらに、本発明は、ユーザの注視点位置を
取得し、注視点の対象となっている像の焦点を合わせる
とともに、表示画像に含まれる注視点以外の領域の画像
については、注視点の像との距離に応じて画像にぼけを
発生させ、これをユーザに対する提示画像とすることし
て、ユーザの網膜上に形成される像を実空間において肉
眼観察を行なった状態に近似させることを可能として、
3次元画像を観察するユーザに違和感を生じさせず、ユ
ーザの眼の負担、疲労感を軽減することの可能な画像処
理装置、画像処理方法、およびプログラム提供媒体を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を参
酌してなされたものであり、その第1の側面は、三次元
画像生成処理を実行する画像処理装置において、画像表
示手段における注視点位置を取得する注視点取得手段
と、前記画像表示手段における表示画像に関する三次元
情報に基づいて焦点ぼけ画像を生成する焦点ぼけ画像生
成手段とを有し、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記画
像表示手段における注視点位置に対応する画素位置に含
まれる表示要素の視点からの距離を基準距離とし、前記
基準距離との差異が予め定められた閾値を超える前記画
像表示手段における表示要素について、焦点ぼけ画像生
成処理を行なう構成を有することを特徴とする画像処理
装置にある。
【0012】さらに、本発明の画像処理装置の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成手段における焦点ぼけ画
像生成処理は、前記基準距離との差異である距離差に応
じて異なる焦点ぼけ画像生成処理を実行する構成である
ことを特徴とする。
【0013】さらに、本発明の画像処理装置の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記注視点取得
手段によって取得される画像表示手段における注視点の
画素位置をis、前記三次元情報に基づいて求められる
前記画素位置isの視点からの距離を基準距離:R(i
s)とし、前記画像表示手段における任意の画素iの視
点からの距離をR(i)としたとき、前記任意の画素i
の前記基準距離との差異:R(is)−R(i)に基づ
いて、前記任意の画素iを含む周辺領域の画素の輝度値
を変更することにより焦点ぼけ画像生成処理を実行する
構成であることを特徴とする。
【0014】さらに、本発明の画像処理装置の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記注視点取得
手段によって取得される画像表示手段における画素位置
をisとし、前記三次元情報に基づいて求められる画素
位置isの視点からの距離を基準距離:R(is)と
し、任意の画素iの視点からの距離をR(i)としたと
き、前記表示手段における画素iにおけるぼけ量ζ
(i)を、下記式(数1)、
【数7】 によって求め、さらに、画素iを中心として規定される
領域Wの半径r(i)を、任意に設定可能なパラメータ
aを用いて、下記式、(数2)、
【数8】 によって求め、さらにjを領域Wに含まれる画素、Nを
領域Wに含まれる画素数として、画素iにおける元の輝
度値をI(i)としたとき、ぼけ画像生成処理後の輝度
値B(i)を、下記式(数3)、
【数9】 によって求め、輝度値B(i)を画素iの輝度値として
決定する処理を実行する構成を有することを特徴とす
る。
【0015】さらに、本発明の第2の側面は、視差に応
じた左眼用画像を表示する第1の画像表示手段と、視差
に応じた右眼用画像を表示する第2の画像表示手段と、
前記第1の画像表示手段における左眼の注視点位置、お
よび前記第2の画像表示手段における右眼の注視点位置
を取得する注視点取得手段とを有し、前記焦点ぼけ画像
生成手段は、前記第1の画像表示手段と前記第2の画像
表示手段における表示画像に関する三次元情報に基づい
て焦点ぼけ画像を生成する構成を有し、前記第1の画像
表示手段における左眼の注視点位置に対応する位置の表
示要素の視点からの距離を左眼画像の基準距離とし、該
左眼画像の基準距離との差異に応じた焦点ぼけ画像生成
処理を前記第1の画像表示手段における表示画像に施
し、前記第2の画像表示手段における右眼の注視点位置
に対応する位置の表示要素の視点からの距離を右眼画像
の基準距離とし、該右眼画像の基準距離との差異に応じ
た焦点ぼけ画像生成処理を前記第2の画像表示手段にお
ける表示画像に施す構成を有することを特徴とする画像
処理装置にある。
【0016】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、視差に応じた画像を撮り込む複数の撮像手段とし
て、左眼の視線からの視線画像を撮り込む第1の撮像手
段と、右眼の視線からの視線画像を撮り込む第2の撮像
手段とを有することを特徴とする。
【0017】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記第1の撮像手段と前記第2の撮像手段によって
撮り込まれる複数の画像に基づいて、前記第1の画像表
示手段と前記第2の画像表示手段における表示画像に関
する三次元情報を生成する三次元情報生成手段とを有す
ることを特徴とする。
【0018】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手段
における表示画像に関する三次元情報を記憶した三次元
情報蓄積手段を有し、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前
記三次元情報蓄積手段に蓄積された三次元情報および前
記注視点取得手段によって取得された注視点情報に基づ
いて焦点ぼけ画像生成処理を実行する構成を有すること
を特徴とする。
【0019】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づいて前記
第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手段に提供す
る異なる2つの視差画像を生成する視差画像生成手段を
有し、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報蓄
積手段に蓄積された三次元情報および前記注視点取得手
段によって取得された注視点情報に基づいて、前記視差
画像生成手段の生成した視差画像に対する焦点ぼけ画像
生成処理を実行する構成を有することを特徴とする。
【0020】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、左右各々の視点位置に対応する画像を蓄積した画像
蓄積手段を有することを特徴とする。
【0021】さらに、本発明の第3の側面は、前記画像
表示手段は単一の画像表示手段によって構成され、前記
注視点取得部は左右の眼の注視点平均、または左右の眼
いずれかの注視点を注視点情報として取得する構成を有
し、前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記画像表示手段に
おける表示画像に関する三次元情報に基づいて、前記注
視点取得部から受領する注視点情報の示す位置の表示要
素の視点からの距離を基準距離として決定するととも
に、該基準距離との差異に応じた焦点ぼけ画像生成処理
を前記画像表示手段における表示画像に施すことを特徴
とする画像処理装置にある。
【0022】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、三次元情報を取得する三次元情報取得手段を有し、
前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報取得手段
において取得された三次元情報を用いて焦点ぼけ画像を
生成する構成を有することを特徴とする。
【0023】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記単一の画像表示手段における表示画像に関する
三次元情報を記憶した三次元情報蓄積手段を有し、前記
焦点ぼけ画像生成手段は、該三次元情報蓄積手段に蓄積
された三次元情報および注視点取得手段によって取得さ
れた注視点情報に基づいて焦点ぼけ画像生成処理を実行
する構成を有することを特徴とする。
【0024】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づいて、前
記単一の画像表示手段に対する視線方向に基づく画像を
生成する画像生成手段を有し、前記焦点ぼけ画像生成手
段は、前記三次元情報蓄積手段に蓄積された三次元情報
および注視点取得手段によって取得された注視点情報に
基づいて、前記画像生成手段の生成した画像に対する焦
点ぼけ画像生成処理を実行する構成を有することを特徴
とする。
【0025】さらに、本発明の画像処理装置の一態様
は、前記単一の画像表示手段に対して提供するソース画
像を蓄積した画像蓄積手段を有することを特徴とする。
【0026】さらに、本発明の画像処理装置の一態様に
おいて、前記三次元情報は、同一対象を異なる視線方向
から撮り込む基準カメラと参照カメラによって撮り込ま
れる複数の画像データに基づくステレオ法を適用して得
られる三次元情報、または参照カメラを複数用いたマル
チベースラインステレオ法によって得られる三次元情
報、またはスリット光による光切断法によって得られる
三次元情報、またはモアレを用いた方法によって得られ
る三次元情報、またはパターン光照射による距離計測方
法によって得られる三次元情報のいずれかの方法によっ
て得られる三次元情報であることを特徴とする。
【0027】さらに、本発明の第4の側面である画像処
理方法は、三次元画像生成処理を実行する画像処理方法
において、画像表示手段における注視点位置を取得する
注視点取得処理ステップと、前記画像表示手段における
表示画像に関する三次元情報に基づいて焦点ぼけ画像を
生成する焦点ぼけ画像生成ステップとを有し、前記焦点
ぼけ画像生成ステップは、前記画像表示手段における注
視点位置に対応する位置の表示要素の視点からの距離を
基準距離として求めるステップと、前記基準距離との差
異が予め定められた閾値を超える前記画像表示手段にお
ける表示要素について、焦点ぼけ画像生成処理を行なう
ステップとを有することを特徴とする画像処理方法にあ
る。
【0028】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成ステップにおける焦点ぼ
け画像生成処理は、前記基準距離との差異である距離差
に応じて異なる焦点ぼけ画像生成処理を実行することを
特徴とする。
【0029】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記注視点
取得ステップにおいて取得される画像表示手段における
注視点の画素位置をis、前記三次元情報に基づいて求
められる前記画素位置isの視点からの距離を基準距
離:R(is)とし、前記画像表示手段における任意の
画素iの視点からの距離をR(i)としたとき、前記任
意の画素iの前記基準距離との差異:R(is)−R
(i)に基づいて、前記任意の画素iを含む周辺領域の
画素の輝度値を変更することにより焦点ぼけ画像生成処
理を実行することを特徴とする。
【0030】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記注視点
取得ステップにおいて取得される画像表示手段における
画素位置をisとし、前記三次元情報に基づいて求めら
れる画素位置isの視点からの距離を基準距離:R(i
s)とし、任意の画素iの視点からの距離をR(i)と
したとき、前記表示手段における画素iにおけるぼけ量
ζ(i)を、下記式(数4)、
【数10】 によって求め、さらに、画素iを中心として規定される
領域Wの半径r(i)を、任意に設定可能なパラメータ
aを用いて、下記式、(数5)、
【数11】 によって求め、さらにjを領域Wに含まれる画素、Nを
領域Wに含まれる画素数として、画素iにおける元の輝
度値をI(i)としたとき、ぼけ画像生成処理後の輝度
値B(i)を、下記式(数6)、
【数12】 によって求め、輝度値B(i)を画素iの輝度値として
決定する処理を実行することを特徴とする。
【0031】さらに、本発明の画像処理方法の一態様
は、視差に応じた左眼用画像を表示する第1の画像表示
手段における左眼の注視点位置と、視差に応じた右眼用
画像を表示する第2の画像表示手段における右眼の注視
点位置を取得する注視点取得ステップを有し、前記焦点
ぼけ画像生成ステップは、前記第1の画像表示手段にお
ける左眼の注視点位置に対応する位置の表示要素の視点
からの距離を左眼画像の基準距離として求めるステップ
と、前記左眼画像の基準距離との差異に応じたぼけ画像
生成処理を前記第1の画像表示手段における表示画像に
実行するステップと、前記第2の画像表示手段における
右眼の注視点位置に対応する位置の表示要素の視点から
の距離を右眼画像の基準距離として求めるステップと、
前記右眼画像の基準距離との差異に応じたぼけ画像生成
処理を前記第2の画像表示手段における表示画像に実行
するステップとを含むことを特徴とする。
【0032】さらに、本発明の画像処理方法の一態様
は、第1の撮像手段により左眼の視線からの視線画像を
撮り込み、第2の撮像手段により右眼の視線からの視線
画像を撮り込むステップと、前記第1の撮像手段と前記
第2の撮像手段によって撮り込まれる複数の画像に基づ
いて、前記第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手
段における表示画像に関する三次元情報を生成する三次
元情報生成ステップを有することを特徴とする。
【0033】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記第1の
画像表示手段と前記第2の画像表示手段における表示画
像に関する三次元情報を記憶した三次元情報蓄積手段に
蓄積された三次元情報、および注視点取得ステップにお
いて取得された注視点情報に基づいて焦点ぼけ画像生成
処理を実行することを特徴とする。
【0034】さらに、本発明の画像処理方法の一態様
は、前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づいて前記
第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手段に提供す
る異なる2つの視差画像を生成する視差画像生成ステッ
プを有し、前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記三次
元情報蓄積手段に蓄積された三次元情報および注視点取
得ステップによって取得された注視点情報に基づいて、
前記視差画像生成ステップにおいて生成された視差画像
に対する焦点ぼけ画像生成処理を実行することを特徴と
する。
【0035】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記画像表示手段は単一の画像表示手段によっ
て構成され、前記注視点取得ステップにおいては、左右
の眼の注視点平均値、または左右の眼いずれかの注視点
を注視点情報として取得し、前記焦点ぼけ画像生成ステ
ップは、前記画像表示手段における表示画像に関する三
次元情報に基づいて、前記注視点取得ステップにおいて
取得される注視点情報の示す位置の表示要素の視点から
の距離を基準距離として決定するステップと、該基準距
離との差異に応じたぼけ画像生成処理を前記画像表示手
段における表示画像に施すステップとを含むことを特徴
とする。
【0036】さらに、本発明の画像処理方法の一態様に
おいて、前記画像処理方法は、さらに、三次元情報を取
得する三次元情報取得ステップを有し、前記焦点ぼけ画
像生成ステップにおいては、前記三次元情報取得ステッ
プにおいて取得された三次元情報を用いて焦点ぼけ画像
を生成することを特徴とする。
【0037】さらに、本発明の画像処理方法の一態様
は、三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づいて、前記単
一の画像表示手段に対する視線方向に基づく画像を生成
する画像生成ステップを有し、前記焦点ぼけ画像生成ス
テップにおいては、前記三次元情報蓄積手段に蓄積され
た三次元情報および前記注視点取得ステップにおいて取
得された注視点情報に基づいて、前記画像生成ステップ
において生成された画像に対する焦点ぼけ画像生成処理
を実行することを特徴とする。
【0038】さらに、本発明の第5の側面は、三次元画
像処理を実行するための処理をコンピュータ・システム
上で実行せしめるコンピュータ・プログラムを有形的に
提供するプログラム提供媒体であって、前記コンピュー
タ・プログラムは、画像表示手段における注視点位置を
取得する注視点取得ステップと、前記画像表示手段にお
ける表示画像に関する三次元情報に基づいて焦点ぼけ画
像を生成する焦点ぼけ画像生成ステップとを有し、前記
焦点ぼけ画像生成ステップには、前記画像表示手段にお
ける注視点位置に対応する位置の表示要素の視点からの
距離を基準距離として求めるステップと、前記基準距離
との差異が予め定められた閾値を超える前記画像表示手
段における表示要素について、焦点ぼけ画像生成処理を
行なうステップとを具備することを特徴とするプログラ
ム提供媒体にある。
【0039】本発明の第5の側面に係るプログラム提供
媒体は、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能
な汎用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ
・プログラムをコンピュータ可読な形式で提供する媒体
である。媒体は、CDやFD、MOなどの記憶媒体、あ
るいは、ネットワークなどの伝送媒体など、その形態は
特に限定されない。
【0040】このようなプログラム提供媒体は、コンピ
ュータ・システム上で所定のコンピュータ・プログラム
の機能を実現するための、コンピュータ・プログラムと
提供媒体との構造上又は機能上の協働的関係を定義した
ものである。換言すれば、該提供媒体を介してコンピュ
ータ・プログラムをコンピュータ・システムにインスト
ールすることによって、コンピュータ・システム上では
協働的作用が発揮され、本発明の第1の側面と同様の作
用効果を得ることができるのである。
【0041】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。
【0042】
【発明の実施の形態】上述のように従来の立体画像提示
装置においては、提示する画像内に含まれる要素である
物体、シーン等のすべてまたはほとんどの部分に焦点が
合い、視点からの距離が異なる物体であっても、画像に
含まれるほとんどの物体の輪郭が明瞭である画像が提示
されることが多い。また距離に応じたぼけが存在する場
合においても、それらのぼけは固定的なものであり、そ
の提示画像を見ているユーザの視点を考慮したものとは
なっていない。
【0043】まず、本発明の概念について、図2および
図3を用いて従来技術との差異を示しながら説明する。
図2は左右両眼の視差を持たせた2つの画像を生成し、
これら2つの画像を左右の眼、各々に提示する方法によ
って三次元情報をユーザに提示する構成における左眼用
画像および右眼用画像を示したものである。
【0044】図2(a)は、従来の三次元画像提示装置
における表示例であり、図2(b)、(c)は本発明の
画像処理装置における表示例である。図2(a)〜
(c)に示されるオブジェクトA〜Dおよび視点は、図
3に示す空間位置関係にある。図3に示すように視点か
らの距離の最も近い位置に「Bの面」があり、最も遠い
位置に「Cの面」がある。「Aの面」は「Cの面」の手
前にあり、「Dの面」は「Bの面」と「Cの面」とを接
続する位置にある。
【0045】図3に示すように視点からの距離が異なる
物体、シーンが含まれる画像を提示する場合、従来の三
次元画像提示装置においては、単に左右の眼の視差を考
慮した2つの画像をそれぞれの眼に対する画像として提
示するのみであり、画像に含まれるほとんどの物体、シ
ーンについて焦点の合った画像が提示されていた。具体
的には、図3(a)に示すように提示画像に含まれるす
べての物体、シーン、すなわち視点からの距離の異なる
物体A〜Dの輪郭が明瞭に表示された画像が提示されて
いた。
【0046】本発明の画像処理装置および画像処理方法
においては、ユーザの画像上の注視点位置を取得し、注
視点位置にあるオブジェクト画像の焦点を合わせて輪郭
を明瞭にして提示するとともに、注視点位置と異なる距
離にあるオブジェクトについては、注視点にある物体の
視点からの距離を基準距離とし、この基準距離からのず
れ量、すなわち距離差に応じたぼけを各表示要素に与え
てユーザに提示するものである。
【0047】図2(b)、(c)は本発明の画像処理装
置における提示画像の例を示した図である。図2(b)
は、ユーザがオブジェクト「A」を注視している場合に
ユーザに対して提示される画像である。この場合、
「A」についてはその輪郭が明瞭に、すなわち焦点の合
った画像となり、その他B,C,Dについては注視点に
ある物体、すなわち物体「A」の視点からの距離を基準
とし、この基準からのずれ量に応じたぼけを発生させた
画像となっている。このずれ量は、例えば図3における
Z軸方向の距離として求められる。
【0048】図2(c)は、ユーザがオブジェクト
「C」を注視している場合にユーザに対して提示される
画像である。この場合、「C」についてはその輪郭が明
瞭に、すなわち焦点の合った画像となり、その他A,
B,Dについては注視点にある物体、すなわち物体
「C」の視点からの距離を基準とし、この基準からのず
れ量に応じたぼけを発生させた画像となっている。この
図2(c)の場合、基準からのずれ量は、「A」より
「B」が大であり、発生されるぼけの量も「A」より
「B」が大となっている。
【0049】本発明の画像処理装置および画像処理方法
は、このようにユーザの注視点、すなわち実際にユーザ
が観察している部分については焦点を合わせた画像を提
示し、その注視点に位置する表示要素としての物体、シ
ーンと視点との距離と異なる、すなわち距離のずれた表
示要素については、そのずれ量に応じたぼけを画像処理
によって発生させてユーザに提示する構成である。本発
明の構成によれば、ユーザは、より現実に近い感覚で三
次元画像を観察することが可能となる。以下、本発明の
画像処理装置および画像処理方法の詳細について説明す
る。
【0050】[実施例1]図4は本発明の画像処理装置
の第1実施例を示す機能ブロック図である。カメラL,
413、カメラR,414から同期して撮り込まれた画
像はA/D変換部415,416でアナログデジタル変
換処理がなされ、それぞれのデジタルデータがフレーム
メモリL,417、フレームメモリR,418に蓄積さ
れる。カメラL,413、カメラR,414の位置関係
は固定されており、例えば光軸を平行にして、その間隔
を人間の眼の間隔に近いものとして同じシーンを観察す
るように構成される。なお、本発明の画像処理装置およ
び方法では、これらカメラL,413、カメラR,41
4から撮り込まれた画像に基づいてぼけを発生させる処
理を施すので、カメラL,413、カメラR,414に
よって撮り込まれる画像はなるべく画像すべての位置で
焦点が合うように、被写界深度を大きくしておくことが
望ましい。
【0051】三次元情報生成部419はフレームメモリ
L,417、フレームメモリR,418に蓄積された情
報に基づいて画像内に含まれる物体・シーンの三次元情
報、例えば距離情報を取得する。三次元情報の生成につ
いては後段で詳述する。
【0052】注視点取得部420は、ユーザが観察して
いる画像表示部L,421、および画像表示部R,42
2上でユーザがどの部分を注視しているかについての情
報を取得する。注視点取得部420における注視点情報
取得構成についても後段で詳細に説明する。
【0053】焦点ぼけ画像生成部L,423、焦点ぼけ
画像生成部R,424は、それぞれフレームメモリL,
417、フレームメモリR,418からの画像データを
受領するとともに、三次元情報生成部419からの三次
元情報、さらに注視点取得部420からの注視点位置情
報を受領する。焦点ぼけ画像生成部L,23、焦点ぼけ
画像生成部R,424は、三次元情報生成部419から
の三次元情報、注視点取得部420からの注視点位置情
報に基づいてフレームメモリL,417、フレームメモ
リR,418からの画像データに対してぼけ画像生成処
理を施す。焦点ぼけ画像生成部L,423、焦点ぼけ画
像生成部R,424におけるぼけ画像生成処理について
の詳細は後段で説明する。
【0054】焦点ぼけ画像生成部L,423、焦点ぼけ
画像生成部R,424において生成された焦点ぼけ画像
データは、それぞれD/A変換部425,426でデジ
タルアナログ変換がなされ、画像表示部L,421、画
像表示部R,422においてユーザに表示される。
【0055】このような構成の結果、ユーザに対して表
示される画像データは、前述の図2(b)または(c)
に示すようにユーザの注視点以外の領域において、注視
点オブジェクトと視点との距離と異なる距離を有するオ
ブジェクト画像に焦点ぼけ画像生成処理が施されたもの
となり、現実の三次元空間観察により近い画像をユーザ
に提示することが可能となる。
【0056】次に、三次元情報生成部419、注視点取
得部420、および焦点ぼけ画像生成部L,423、焦
点ぼけ画像生成部R,424の詳細について説明する。
【0057】(1)三次元情報生成部 まず、三次元情報生成部419について説明する。三次
元情報生成部419は、カメラL,413、カメラR,
414によって撮り込まれ、フレームメモリL,41
7、フレームメモリR,418に蓄積された情報に基づ
いて画像内に含まれる物体・シーンの三次元情報、すな
わち距離情報を生成する。画像内に含まれる物体・シー
ンの三次元情報はたとえばステレオ法の原理で取得する
ことが可能である。
【0058】以下、ステレオ法について説明する。
【0059】ステレオ法は複数のカメラを用いて2つ以
上の方向(異なる視線方向)から同一対象物を撮影して
得られる複数の画像における画素同士を対応づけること
で測定対象物の三次元空間における位置を求めようとす
るものである。例えば基準カメラと参照カメラにより異
なる方向から同一対象物を撮影して、それぞれの画像内
の測定対象物の距離を三角測量の原理により測定する。
【0060】図5は、ステレオ法の原理を説明する図で
ある。基準カメラと参照カメラは異なる方向から同一対
象物を撮影する。基準カメラによって撮影された画像注
の「mb」というポイントの奥行きを求めることを考え
る。
【0061】基準カメラによる撮影画像注のポイント
「mb」に見える物体は、異なる方向から同一物体を撮
影している参照カメラによって撮影された画像におい
て、「m1」、「m2」、「m3」のようにある直線上
に展開されることになる。この直線をエピポーラライン
(Epipolar line)と呼ぶ。
【0062】基準カメラにおけるポイント「mb」の位
置は、参照カメラによる画像中では「エピポーラ・ライ
ン」と呼ばれる直線上に現れる。撮像対象となる点P
(P1,P2,P3を含む直線上に存在する点)は、基
準カメラの視線上に存在する限り、奥行きすなわち基準
カメラとの距離の大小に拘らず、基準画像上では同じ観
察点「mb」に現れる。これに対し、参照カメラによる
撮影画像上における点Pは、エピポーラ・ライン上に基
準カメラと観察点Pとの距離の大小に応じた位置にあら
われる。
【0063】図5には、エピポーラ・ラインと、参照画
像中における観察点「mb」の対応を図解している。同
図に示すように、観察点Pの位置がP1,P2,P3へ
と変化するに従って、参照画像中の観察点は「m1」、
「m2」、「m3」へとシフトする。
【0064】以上の幾何光学的性質を利用して、観察点
「mb」をエピポーラ・ライン上で探索することによ
り、点Pの距離を同定することができる。これが「ステ
レオ法」の基本的原理である。
【0065】基準カメラでのポイント「mb」が参照カ
メラの撮影画像のエピポーラライン上の「m1」、「m
2」、「m3」のいずれに対応するかについての判定方
法は以下に示す方法がある。例えば、「mb」と「m
1」を対比する場合、「mb」、「m1」を中心とする
5画素×5画素のウインドウを用意し、ウィンドウ内の
対応する位置の画素の輝度値の差の絶対値をとる。これ
らの絶対値を5画素×5画素のウインドウ内すべてにつ
いて求め、これらの和を求める。この和を評価関数値、
SADとし、このSAD値の最も小さいものが相似度が
高いと判定される。このSADをエピポーラライン上の
各点について求め、SAD値が最小となった点を「m
b」に対応する点とする。
【0066】M×Nのウィンドウに対するSADは以下
の式で表される。
【0067】
【数13】 上記式においてI(i,j)は基準カメラの画像の各画
素における輝度値、I’(i,j)は参照カメラの画像
の各画素における輝度値である。
【0068】三次元情報生成部419は、このような方
法で画面上のすべての画素についての三次元情報を取得
し、取得した三次元情報は画素ごとに対応した画素属性
データとして使用することが可能となる。
【0069】ただし、上述したステレオ法は三次元情報
を取得する一つの手法であり、図4の本発明の画像処理
装置における三次元情報生成部419において適用され
る三次元情報生成方法は、ステレオ法に限らず、例えば
スリット光による光切断法、モアレを用いる方法、パタ
ーン光照射などによるを用いた距離計測方法を利用する
こともできる。
【0070】また、上述のステレオ法は1台の基準カメ
ラと1台の参照カメラとを用いた構成としたが、参照カ
メラを複数用いたマルチベースラインステレオ(Mul
tiBaseline Stereo)法によって評価
値を求めて、該評価値に基づいて画素ごとの三次元情報
を取得するように構成してもよい。マルチベースライン
ステレオ法は、1つの基準カメラと複数の参照カメラに
よって撮影される画像を用い、複数の参照カメラ画像そ
れぞれについて基準カメラ画像との相関を表す評価値を
求め、それぞれの評価値を加算し、その加算値を最終的
な評価値とするものである。このマルチベースラインス
テレオ法の詳細は、例えば「複数の基線長を利用したス
テレオマッチング」、電子情報通信学会論文誌D−11
Vol.J75−D−II No.8 pp.131
7−1327 1992年8月、に記載されている。
【0071】(2)注視点取得部 次に、注視点取得部420の詳細について説明する。注
視点取得部420は、ユーザが観察している画像表示部
L,421、および画像表示部R,422上でユーザが
どの部分を注視しているかについての情報を取得する。
注視点取得部420は、例えば、ユーザが観察している
画像表示部L,421、および画像表示部R,422に
配置されたセンサによって、ユーザの視線方向または、
3次元空間における位置を算出するための出力を得て、
このセンサ出力に基づいてユーザの画像表示部における
注視点位置を検出する。
【0072】ユーザの視点検出方法には様々な手法があ
るが、例えば画像表示部L,421、および画像表示部
R,422にCCDビデオカメラを配置し、CCDビデ
オカメラが出力する画像を認識することによって算出す
ることが可能である。具体的には、例えば、「八木他、
画像情報処理のための共通プラットフォームの構築、情
処研報Vol.98,No26ISSN0919−60
72 98−CVM−110−9,1998.3.1
9」に記載されているように、例えばカメラにより撮像
された画像からユーザの顔の領域を切り出して、そこか
ら眼の位置を、例えば前述したステレオ法を適用して求
めることで視点を算出することができる。あるいはユー
ザの顔に付されたマーカーの位置を画像処理により求め
ることで視点を算出することが可能である。そして視線
方向を求めて注視点位置を検出する。
【0073】なお、画像表示部L,421、および画像
表示部R,422が、頭部装着型ディスプレイ(HM
D:Head Mounted Display)のよ
うに眼球とディスプレイとの距離が固定的な構成である
場合は、前述のステレオ法による複数のカメラを使用し
た注視点位置の三次元的な位置を求めることは必須では
なく、例えば1台のカメラで撮像した画像から視線方向
のみを求めて、予め定められたユーザの眼と頭部装着型
ディスプレイ(HMD:Head Mounted D
isplay)に設けた画像表示部との距離に基づいて
画像表示部上の注視点位置を求めてもよい。
【0074】なお、注視点取得の他の構成として、ステ
レオ法以外に、例えば特開平5−199995号に記載
の構成がある。これは光源からの近赤外光を眼球に照射
し、この反射光をカメラ内の撮像素子に結像させるとと
もに、ハーフミラーで反射しCCDラインセンサに結像
させた像に基づいてレンズ系の焦点調節とズーム駆動を
行ない、その際のレンズ移動量、および撮像素子の画像
に基づいて眼球回転角を計算して視線検出を行なうもの
である。
【0075】具体的な注視点取得部420の構成として
は、例えば株式会社ナック、あるいはカナダのH.K.
Eyecan社の注視点記録装置を利用することが可能
である。
【0076】(3)焦点ぼけ画像生成部 次に、焦点ぼけ画像生成部L,423、焦点ぼけ画像生
成部R,424の詳細について説明する。焦点ぼけ画像
生成部L,423、焦点ぼけ画像生成部R,424は、
三次元情報生成部419からの三次元情報、注視点取得
部420からの注視点位置情報に基づいてフレームメモ
リL,417、フレームメモリR,418からの画像デ
ータに対してぼけ画像生成処理を施す。
【0077】図6に焦点ぼけ画像生成部の処理の流れを
説明するフローチャートを示す。図6において画像デー
タIは図4におけるフレームメモリL,417、フレー
ムメモリR,418に蓄積された画像データ、三次元情
報は三次元情報生成部419において取得される三次元
情報であり具体的には距離画像Rとして焦点ぼけ画像生
成部に転送される。注視点位置情報isは、注視点取得
部420から得られる注視点位置画素を示す位置情報で
ある。また、iは任意の画素、I(i)はフレームメモ
リL,417、フレームメモリR,418から得られる
画像データIの画素iの輝度値、R(i)は画素iの距
離データ、R(is)は画素isの距離データである。
これらはは三次元情報生成部419において取得され
る。B(i)は焦点ぼけ画像データの画素iの輝度値、
すなわち焦点ぼけ処理後の画素iの輝度値である。
【0078】まず、ステップ601で注視点取得部42
0から得られる注視点位置情報である注視点画素is
と、三次元情報生成部419から取得される距離画像R
から、注視点画素isの距離データR(is)を取得す
る。
【0079】ステップ602では、画像データIの画素
iについて、その画素iが示す距離データR(i)を距
離画像Rから取得する。
【0080】次に、ステップ603において、画像デー
タIの画素iについての距離データR(i)と、注視点
画素isの距離データR(is)との比較を行い、等し
い場合は、ステップ604に進みB(i)=I(i)と
して、次の画素の処理に進む。ステップ604のB
(i)=I(i)の処理は、焦点ぼけを発生させる処理
を施さないことを意味する。すなわち、画素iについて
の距離データR(i)と、注視点画素isの距離データ
R(is)が等しい場合は、焦点の合ったままの画像デ
ータとすることを意味している。なお、ステップ603
の画像データIの画素iについての距離データR(i)
と、注視点画素isの距離データR(is)との比較処
理において、図6に示すフローでは、R(is)=R
(i)の判定処理としているが、R(is)とR(i)
とが、あるしきい値以下である場合は、ステップ605
の焦点ぼけの処理を実行せずステップ604に進むよう
に構成してもよい。
【0081】次にステップ605において、注視点(i
s)の距離データR(is)と、画素iについての距離
データR(i)とのずれである(R(is)−R
(i))に基づいて、画素(i)に与える焦点ぼけの量
ζ(i)を決定する。焦点ぼけの量ζ(i)は、例えば
次に示す式によって求められる。
【0082】
【数14】 ステップ606では、ステップ605で決定された画素
(i)に対する焦点ぼけの量ζ(i)と輝度値I
(i)、およびその周辺画素の輝度値に基づいて画素
(i)に対する輝度値から焦点ぼけ画像データの画素
(i)の輝度値B(i)を決定する。輝度値B(i)は
次の式によって求められる。
【0083】
【数15】 ここでr(i)は画素iの周辺領域として定義される領
域Wの半径、aは表現するぼけに応じて決定される係数
であり、例えばユーザによって設定可能な可変パラメー
タとして設定することが可能である。jは画素iを中心
とした領域Wに含まれる画素、Nは領域Wに含まれる画
素の数を示す。
【0084】これら、図6に示す処理をすべての画素に
ついて実行することにより焦点ぼけ画像生成部L,42
3、焦点ぼけ画像生成部R,424において、それぞれ
画像表示部L,421に提示される左眼用画像、および
画像表示部R,422に提示される右眼用画像の焦点ぼ
け画像が生成される。
【0085】焦点ぼけ画像生成部L,423、焦点ぼけ
画像生成部R,424において生成された焦点ぼけ画像
データは、それぞれ図4に示すD/A変換部425,4
26でデジタルアナログ変換がなされ、画像表示部L,
421、画像表示部R,422においてユーザに表示さ
れる。
【0086】このような構成の結果、ユーザに対して表
示される画像データは、前述の図2(b)または(c)
に示すようにユーザの注視点以外の領域において、注視
点オブジェクトと視点との距離と異なる距離を有するオ
ブジェクト画像にぼけ画像生成処理が施されたものとな
り、現実の三次元空間観察により近い画像となる。
【0087】図4に示す本発明の画像処理装置の第1実
施例に関する機能ブロック図を実現するハードウェア構
成例を図7に示す。
【0088】カメラR,701、カメラL,702から
同期して撮り込まれた画像はA/D変換部703,70
4でアナログデジタル変換処理がなされ、それぞれのデ
ジタルデータがフレームメモリR,705、フレームメ
モリL,706に蓄積される。カメラR,701、カメ
ラL,702、例えば光軸を平行にして、その間隔を人
間の眼の間隔に近いものとして同じシーンを観察するよ
うに構成されたものである。
【0089】CPU709は、図4に示す構成部におけ
る各種情報の生成、制御処理を行なう。例えば、図4に
示す三次元情報生成部419の三次元情報の生成処理を
行なう。これは、図7のフレームメモリ705,706
の情報に基づいて例えば上述のステレオ法を適用して距
離情報としての三次元情報を求める。また図4に示す注
視点取得部420における注視点情報の取得処理も行な
う。これは図7に示すセンサR707から得られるユー
ザの右眼の視点情報に基づいて画像表示部Rにおける右
眼注視点is(R)を求め、また、センサL708から
得られるユーザの左眼の視点情報に基づいて画像表示部
Lにおける左眼注視点is(L)を求める。これらは、
それぞれ画像表示部R714、画像表示部L716の画
素位置情報is(R)、is(L)として算出される。
さらに、CPU709は、図4における焦点ぼけ画像生
成部L,423、焦点ぼけ画像生成部R,424の焦点
ぼけ画像の生成処理を行なう。これは上述した図6に示
す処理フローに従った処理を行なうものである。
【0090】ROM710は、恒久的なプログラムデー
タ、例えばIPL、自己診断プログラム(POST)、
ハードウェア入出力操作を実行するためのコード群(B
IOS)等が格納されている。
【0091】RAM711は、CPU709が実行プロ
グラム・コードをロードしたり、作業データを一時格納
するために使用される書き込み可能なメモリである。三
次元情報の生成処理、注視点情報の取得処理、焦点ぼけ
画像の生成処理において、それぞれ必要なデータ、プロ
グラムを格納するのに使用される。
【0092】表示コントローラ712は、画像表示部
R,714、画像表示部L,715の表示制御を行な
う。VRAM713は画像表示部R,714、画像表示
部L,715の表示データを一時格納するメモリであ
る。カメラR,701、カメラL,702によって撮り
込まれ、それぞれのフレームメモリに書き込まれた画像
データは、三次元情報、注視点情報に基づいてCPU7
09により焦点ぼけ画像が生成され、表示コントローラ
712を介してVRAM713に一旦蓄積され、画像表
示部R,714、画像表示部L,715に供給される。
画像表示部R,714、画像表示部L,715には、ユ
ーザの注視点位置に応じてぼけ画像生成処理が行なわ
れ、前述の図2(b)または(c)に示すように現実の
三次元空間観察により近い画像となる。
【0093】画像表示部R,714、画像表示部L,7
15は、具体的にはCRT、LCD等の表示手段によっ
て構成される。本発明の画像処理装置では画素単位のぼ
け画像生成処理によって生成された画像を表示すること
が可能な構成であることが必要であり、ビットマップ表
示形式をサポートするCRT、LCD等の表示手段であ
る。
【0094】ストレージコントローラ716は例えば磁
気ディスク717、光ディスク718に対するアクセス
制御を実行するものであり、磁気ディスク717、光デ
ィスク718に記録された各種処理プログラム、仮想画
像データ、あるいは実画像データ等をアクセスして、ア
クセスデータに基づく画像処理を可能としている。な
お、これら記憶媒体に記憶した画像データに基づく画像
処理については実施例2以下で説明する。
【0095】通信インタフェース719は、所定の通信
プロトコル、例えばTCP/IPに従ってネットワーク
接続するための装置である。ネットワーク上には、複数
のコンピュータ・システム(以下では、「リモート・シ
ステム」とも呼ぶ:図示しない)が存在する。本実施例
の画像処理装置は、自らが処理して生成した画像を、ネ
ットワーク経由でリモート・システムに転送することが
できる。あるいは、ネットワーク経由でリモート・シス
テムから、画像データ・ファイルやプログラム・ファイ
ルなどの供給を受けることもできる。
【0096】なお、本発明の画像処理装置を実際に構成
するためには、図7に示した以外にも多くのハードウェ
ア・コンポーネントが必要である。ただし、これらは当
業者には周知であり、また、本発明の要旨を構成するも
のでもないので本明細書では省略している。また、図面
の錯綜を回避するために図中の各ハードウェア・ブロッ
ク間の接続も抽象化して示している点を了承されたい。
【0097】[実施例2]図8に本発明の画像処理装置
の第2実施例の構成を示す。三次元情報蓄積部827に
蓄積された三次元情報に基づいて、視差画像生成部82
8において視点位置、すなわち左右の視点位置からの画
像を生成する。視差画像生成部828において生成され
た画像は、フレームメモリL,829、フレームメモリ
R,830に蓄積される。
【0098】注視点取得部831は、ユーザが観察して
いる画像表示部L,832、および画像表示部R,83
3上でユーザがどの部分を注視しているかについての情
報を取得する。
【0099】焦点ぼけ画像生成部L,834、焦点ぼけ
画像生成部R,835は、それぞれフレームメモリL,
829、フレームメモリR,830からの画像データを
受領するとともに、三次元情報蓄積部827からの三次
元情報、さらに注視点取得部831からの注視点位置情
報を受領する。焦点ぼけ画像生成部L,834、焦点ぼ
け画像生成部R,835は、三次元情報生成部827か
らの三次元情報、注視点取得部831からの注視点位置
情報に基づいてフレームメモリL,829、フレームメ
モリR,830の画像データに対して焦点ぼけ画像生成
処理を施す。
【0100】注視点取得部831における注視点取得処
理、焦点ぼけ画像生成部L,834、焦点ぼけ画像生成
部R,835における焦点ぼけ画像生成処理は実施例1
と同様である。
【0101】三次元情報蓄積部827には予め用意され
た三次元情報、すなわち実施例1の図4に示す三次元情
報生成部において求めた距離情報が、画像データに対応
して蓄積されている。三次元情報蓄積部827に蓄積さ
れる距離情報は、前述の基準カメラ、参照カメラを用い
たステレオ法により生成された距離情報を蓄積してもよ
い。また、参照カメラを複数用いたマルチベースライン
ステレオ(MultiBaseline Stere
o)法によって評価値を求めて、該評価値に基づいて求
めた画素ごとの三次元情報、さらに、ステレオ法に限ら
ず、例えばスリット光による光切断法、モアレを用いる
方法、パターン光照射などによる距離計測方法を利用し
て生成した距離情報であってもよい。
【0102】焦点ぼけ画像生成部L,834、焦点ぼけ
画像生成部R,835は、これらの蓄積データおよび注
視点取得部から受領した注視点情報に基づいて実施例1
と同様、図6で示した処理フローに準じた処理を実行
し、焦点ぼけ画像を生成する。
【0103】視差画像生成部828は、三次元情報蓄積
部827に蓄積されたデータに基づいて視点位置、すな
わち左右の視点位置からの画像を生成する。三次元情報
蓄積部827には視差画像生成部828において生成さ
れる左右の視点位置からの画像を生成可能なデータが蓄
積されている。これは例えば実画像を複数の視点位置か
ら撮影した複数の画像データ、およびこれらの複数の画
像データから算出された距離データの組み合わせ、ある
いはコンピュータグラフィクス技術に基づいて生成され
た仮想三次元CGデータ等である。
【0104】視差画像生成部828は、これらの三次元
情報蓄積部827に蓄積された実画像データ、距離デー
タ、CGデータ、あるいは実画像データとCGデータと
の組み合わせ等に基づいて左右の視点位置からの画像を
生成し、これらをフレームメモリL,829、およびフ
レームメモリR,830に蓄積する。
【0105】焦点ぼけ画像生成部L,834、焦点ぼけ
画像生成部R,835は、焦点ぼけ画像生成処理を行な
い、D/A変換部836,837を介して画像表示部
L,832、画像表示部R,833にそれぞれ左眼用焦
点ぼけ画像、右眼用焦点ぼけ画像を表示する。
【0106】この実施例2の表示画像も実施例1と同
様、前述の図2(b)または(c)に示すようにユーザ
の注視点以外の領域において、注視点オブジェクトと視
点との距離と異なる距離を有するオブジェクト画像にぼ
け画像生成処理が施されたものとなり、現実の三次元空
間観察により近い画像となる。実施例2の構成は、カメ
ラによって撮り込まれた画像のみでなく、コンピュータ
グラフィクス技術に基づいて生成された仮想三次元CG
データを提示することも可能であり、またこれらを組み
合わせた画像を提示することも可能である。
【0107】なお、本実施例2の画像処理装置のハード
ウェア構成は、実施例1で説明した図7に示す構成にお
いて実現される。図7に示す構成では、磁気ディスク7
17、光ディスク718が図8の三次元情報蓄積部82
7に相当する。なお、三次元情報蓄積部827は図7に
示す磁気ディスク717、光ディスク718に限らず、
光磁気ディスク、その他の固体メモリであってもよく、
また、通信インタフェースを介して転送される外部デー
タを逐次利用する形態としてもよい。
【0108】[実施例3]図9に本発明の画像処理装置
の第3実施例の構成を示す。左右の眼に提示するための
画像、すなわちソース画像はそれぞれ画像蓄積部L,9
38、および画像蓄積部R,939に、予め用意され蓄
積情報として構成してある。さらに三次元情報蓄積部9
40には、画像蓄積部L,938、および画像蓄積部
R,939に蓄積された画像情報に関する三次元情報が
蓄積してある。これらは実施例1で説明した距離情報に
対応する。これは例えば前述のステレオ法に従って求め
られた距離情報であり、前述の基準カメラと参照カメラ
との組み合わせによるステレオ法によって取得可能な距
離情報である。
【0109】画像蓄積部L,938、および画像蓄積部
R,939に蓄積された画像は例えば実画像を左右の視
点位置から撮影した各々の画像データ、あるいはコンピ
ュータグラフィクス技術に基づいて生成された仮想三次
元CGデータにおける左右の視点からの画像データ、あ
るいはこれらの組み合わせとすることが可能である。
【0110】三次元情報蓄積部940には、画像蓄積部
L,938、および画像蓄積部R,939に蓄積された
画像に関する距離情報が記憶され、画像蓄積部L,93
8、および画像蓄積部R,939に実画像データが記憶
されていれば、実画像データに対応する三次元情報、C
Gデータが蓄積されていれば蓄積されたCGデータに関
する三次元情報が蓄積される。
【0111】三次元情報蓄積部940に蓄積される距離
情報は、画像蓄積部L,938、および画像蓄積部R,
939に蓄積された情報に基づいてステレオ法によって
求めることも可能であり、また、独自の基準カメラ、参
照カメラを用いて独自に生成された距離情報を蓄積して
もよい。また、参照カメラを複数用いたマルチベースラ
インステレオ(Multi Baseline Ste
reo)法によって評価値を求めて、該評価値に基づい
て求めた画素ごとの三次元情報を蓄積するようにしても
よい。さらに、ステレオ法に限らず、例えばスリット光
による光切断法、モアレを用いる方法、パターン光照射
などによる距離計測方法を利用して生成した距離情報を
蓄積してもよい。
【0112】画像蓄積部L,938、および画像蓄積部
R,939に、予め用意され蓄積された画像データは、
フレームメモリL,941、フレームメモリR,942
に転送される。
【0113】注視点取得部943は、ユーザが観察して
いる画像表示部L,944、および画像表示部R,94
5上でユーザがどの部分を注視しているかについての情
報を取得する。
【0114】焦点ぼけ画像生成部L,946、焦点ぼけ
画像生成部R,947は、それぞれフレームメモリL,
941、フレームメモリR,942からの画像データを
受領するとともに、三次元情報蓄積部940からの三次
元情報、さらに注視点取得部943からの注視点位置情
報を受領する。焦点ぼけ画像生成部L,946、焦点ぼ
け画像生成部R,947は、三次元情報蓄積部940か
らの三次元情報、注視点取得部943からの注視点位置
情報に基づいてフレームメモリL,941、フレームメ
モリR,942の画像データに対してぼけ画像生成処理
を施す。
【0115】注視点取得部943における注視点取得処
理、焦点ぼけ画像生成部L,946、焦点ぼけ画像生成
部R,947における焦点ぼけ画像生成処理は実施例1
と同様であり、図6で示した処理フローに準じた処理を
実行し、ぼけ画像を生成する。
【0116】これらの処理により、前述の図2(b)ま
たは(c)に示すようにユーザの注視点以外の領域にお
いて、注視点オブジェクトと視点との距離と異なる距離
を有するオブジェクト画像にぼけ画像生成処理が施され
たものとなり、現実の三次元空間観察により近い画像が
提示可能となる。
【0117】なお、本実施例3の画像処理装置のハード
ウェア構成は、実施例1で説明した図7に示す構成にお
いて実現される。図7に示す構成では、磁気ディスク7
17、光ディスク718が図9の三次元情報蓄積部94
0、画像蓄積部L,938、および画像蓄積部R,93
9を構成する。なお、これらの情報蓄積部は図7に示す
磁気ディスク717、光ディスク718に限らず、光磁
気ディスク、その他の固体メモリであってもよく、ま
た、通信インタフェースを介して転送される外部データ
を逐次利用する形態としてもよい。
【0118】[実施例4]上述の実施例1〜3では、例
えば、頭部装着型ディスプレイ(HMD:Head M
ounted Display)を装着したユーザの左
右の眼にそれぞれに対応する画像を提示することで画像
中の物体、シーンを立体的に見せる構成、すなわち、左
右、それぞれ異なる画像を生成してユーザに表示する構
成を説明してきたが、以下、説明する実施例4〜6では
1枚のみの画像、すなわち視差を持たない画像をユーザ
に提示して、現実の世界により近づけた立体感を提示す
る構成を説明する。
【0119】図10に本発明の画像処理装置の第4実施
例のブロック図を示す。カメラ1050から撮り込まれ
た画像はA/D変換部1051でアナログデジタル変換
処理がなされ、デジタルデータがフレームメモリ105
2に蓄積される。なお、カメラ1050から撮り込まれ
た画像に基づいてぼけを発生させる処理を施すので、カ
メラ1050によって撮り込まれる画像はなるべく画像
すべての位置で焦点が合うように、被写界深度を大きく
しておくことが望ましい。
【0120】三次元情報取得装置1053は、前述の実
施例中で述べた三次元情報を取得する装置であり、例え
ば、視線方向の異なる基準カメラと参照カメラによって
対象物を撮像してステレオ法により三次元情報を取得す
る。また、参照カメラを複数用いたマルチベースライン
ステレオ(Multi Baseline Stere
o)法によって評価値を求めて、該評価値に基づいて求
めた画素ごとの三次元情報を取得するようにしてもよ
い。さらに、ステレオ法に限らず、例えばスリット光に
よる光切断法、モアレを用いる方法、パターン光照射な
どによる距離計測方法を利用して生成した距離情報を取
得するように構成してもよい。
【0121】注視点取得部1054は、ユーザが観察し
ている画像表示部1055上でユーザがどの部分を注視
しているかについての情報を取得する。なお、実施例1
〜3で説明した注視点取得構成は1つの眼、すなわち左
眼なら左眼のみの視点を検出する構成が適用されるが、
本構成における注視点取得部1054は、左右の眼、そ
れぞれの注視点を取得し、その平均値を求めて注視点と
する。あるいは、左右の眼で異なる部分を見ていること
は起こりにくいので、いずれか一方の眼のみの注視点を
計測し、これを注視点情報として用いてもよい。
【0122】焦点ぼけ画像生成部1056は、フレーム
メモリ1052からの画像データを受領するとともに、
三次元情報取得装置1053からの三次元情報、さらに
注視点取得部1054からの注視点位置情報を受領す
る。焦点ぼけ画像生成部1056は、三次元情報生成部
1053からの三次元情報、注視点取得部1054から
の注視点位置情報に基づいてフレームメモリ1052の
画像データに対して焦点ぼけ画像生成処理を施す。
【0123】注視点取得部1054における注視点取得
処理、焦点ぼけ画像生成部1056における焦点ぼけ画
像生成処理は実施例1と同様であり、図6で示した処理
フローに準じた処理を実行し、焦点ぼけ画像を生成す
る。
【0124】焦点ぼけ画像生成部1056において生成
された焦点ぼけ画像データは、それぞれD/A変換部1
057でデジタルアナログ変換がなされ、画像表示部1
055においてユーザに表示される。
【0125】この実施例4の構成は、1枚の画像表示装
置を用い、ユーザの注視点に応じてダイナミックに画像
表示部1055に表示される画像のぼけ画像生成処理を
施し、ユーザの注視点対象要素である物体、シーン、お
よび注視点対象要素と同距離にある表示要素については
焦点を合致させ、距離の異なる要素についてはその距離
差に応じたぼけ画像生成処理を施す構成である。従って
ユーザはより実世界に近い感覚で画像表示部1055を
観察することができる。
【0126】図10に示す本発明の画像処理装置の第4
実施例に関する機能ブロック図を実現するハードウェア
構成例を図11に示す。
【0127】カメラ1101から撮り込まれた画像はA
/D変換部1102でアナログデジタル変換処理がなさ
れ、それぞれのデジタルデータがフレームメモリ110
3に蓄積される。
【0128】三次元情報取得装置1104は、本構成例
では1つの基準カメラ1105、1つの参照カメラ11
06を有し、これらは実施例1で図5を用いて説明した
ステレオ法による三次元情報取得が可能なように異なる
視線方向で同一対象物を撮影するように配置されてい
る。これら基準カメラ1105、参照カメラ1106か
ら撮り込まれた画像はA/D変換部1107,1108
でアナログデジタル変換処理がなされ、それぞれのデジ
タルデータがフレームメモリ1109、フレームメモリ
1110に格納される。
【0129】CPU1111は、図10に示す構成部に
おける各種情報の生成、制御処理を行なう。その1つの
処理は、三次元情報取得装置1104によって取得され
た異なる視線からの画像に基づいて、実施例1で説明し
たステレオ法により画像の距離情報を生成する処理であ
る。フレームメモリ1109,1110の情報に基づい
てステレオ法を適用して距離情報としての三次元情報を
求める。CPU1111は、図10に示す注視点取得部
1054における注視点情報の取得処理も行なう。これ
は図11に示すセンサ1114から得られるユーザの視
点情報に基づいて画像表示部1115における注視点を
求める。これらは、画像表示部1115の画素位置情報
isとして算出される。さらに、CPU1111は、図
10における焦点ぼけ画像生成部1056の焦点ぼけ画
像の生成処理を行なう。これは実施例1で図6を用いて
説明した処理フローに従った処理を行なうものである。
【0130】ROM1112は、恒久的なプログラムデ
ータ、例えばIPL、自己診断プログラム(POS
T)、ハードウェア入出力操作を実行するためのコード
群(BIOS)等が格納されている。
【0131】RAM1113は、CPU1111が実行
プログラム・コードをロードしたり、作業データを一時
格納するために使用される書き込み可能なメモリであ
る。三次元情報の生成処理、注視点情報の取得処理、焦
点ぼけ画像の生成処理において、それぞれ必要なデー
タ、プログラムを格納するのに使用される。
【0132】表示コントローラ1116は、画像表示部
1115の表示制御を行なう。VRAM1117は画像
表示部1115の表示データを一時格納するメモリであ
る。カメラ1101によって撮り込まれ、フレームメモ
リ1103に書き込まれた画像データは、三次元情報、
注視点情報に基づいてCPU1111により焦点ぼけ画
像が生成され、表示コントローラ1116を介してVR
AM1117に一旦蓄積され、画像表示部1115に供
給される。画像表示部1115には、ユーザの注視点位
置に応じてぼけ画像生成処理が行なわれ、現実の三次元
空間観察により近い画像となる。
【0133】画像表示部1115は、具体的にはCR
T、LCD等の表示手段によって構成される。本発明の
画像処理装置では画素単位のぼけ画像生成処理によって
生成された画像を表示することが可能な構成であること
が必要であり、ビットマップ表示形式をサポートするC
RT、LCD等の表示手段である。
【0134】ストレージコントローラ1118は例えば
磁気ディスク1119、光ディスク1120に対するア
クセス制御を実行するものであり、磁気ディスク111
9、光ディスク1120に記録された各種処理プログラ
ム、仮想画像データ、あるいは実画像データ等をアクセ
スして、アクセスデータに基づく画像処理を可能として
いる。なお、これら記憶媒体に記憶した画像データに基
づく画像処理については実施例5以下で説明する。
【0135】通信インタフェース1121は、所定の通
信プロトコル、例えばTCP/IPに従ってネットワー
ク接続するための装置である。ネットワーク上には、複
数のコンピュータ・システム(以下では、「リモート・
システム」とも呼ぶ:図示しない)が存在する。本実施
例の画像処理装置は、自らが処理して生成した画像を、
ネットワーク経由でリモート・システムに転送すること
ができる。あるいは、ネットワーク経由でリモート・シ
ステムから、画像データ・ファイルやプログラム・ファ
イルなどの供給を受けることもできる。
【0136】なお、本発明の画像処理装置を実際に構成
するためには、図11に示した以外にも多くのハードウ
ェア・コンポーネントが必要である。ただし、これらは
当業者には周知であり、また、本発明の要旨を構成する
ものでもないので本明細書では省略している。また、図
面の錯綜を回避するために図中の各ハードウェア・ブロ
ック間の接続も抽象化して示している点を了承された
い。
【0137】[実施例5]図12に本発明の画像処理装
置の第5実施例の構成を示す。三次元情報蓄積部126
0に蓄積された三次元情報に基づいて、画像生成部12
61において視点位置、すなわち画像表示部1264に
対するユーザの視線方向からの画像を生成する。画像生
成部1261において生成された画像は、フレームメモ
リ1262に蓄積される。
【0138】注視点取得部1263は、ユーザが観察し
ている画像表示部1264上でユーザがどの部分を注視
しているかについての情報を取得する。
【0139】焦点ぼけ画像生成部1265は、フレーム
メモリ1262からの画像データを受領するとともに、
三次元情報蓄積部1260からの三次元情報、さらに注
視点取得部1263からの注視点位置情報を受領する。
焦点ぼけ画像生成部1265は、三次元情報生成部12
60からの三次元情報、注視点取得部1263からの注
視点位置情報に基づいてフレームメモリ1262の画像
データに対して焦点ぼけ画像生成処理を施す。
【0140】注視点取得部1263における注視点取得
処理、焦点ぼけ画像生成部1265における焦点ぼけ画
像生成処理は実施例4と同様である。
【0141】三次元情報蓄積部1260には予め用意さ
れた三次元情報、すなわち例えば実施例1の図4に示す
三次元情報生成部において求めた距離情報が、画像デー
タに対応して蓄積されている。三次元情報蓄積部126
0に蓄積される距離情報は、前述の基準カメラ、参照カ
メラを用いたステレオ法により生成された距離情報を蓄
積してもよい。また、参照カメラを複数用いたマルチベ
ースラインステレオ(Multi Baseline
Stereo)法によって評価値を求めて、該評価値に
基づいて求めた画素ごとの三次元情報、さらに、ステレ
オ法に限らず、例えばスリット光による光切断法、モア
レを用いる方法、パターン光照射などによる距離計測方
法を利用して生成した距離情報であってもよい。
【0142】焦点ぼけ画像生成部1265は、これらの
蓄積データおよび注視点取得部から受領した注視点情報
に基づいて実施例1と同様の図6で示した処理フローに
準じた処理を実行し、ぼけ画像を生成する。
【0143】画像生成部1261は、三次元情報蓄積部
1260に蓄積されたデータに基づいて単一の画像表示
手段に対する視点方向に基づく画像を生成する。三次元
情報蓄積部1260には画像生成部1261において生
成される視点位置からの画像を生成可能なデータが蓄積
されている。これは例えば実画像を複数の視点位置から
撮影した複数の画像データ、およびこれらの複数の画像
データから算出された距離データの組み合わせ、あるい
はコンピュータグラフィクス技術に基づいて生成された
仮想三次元CGデータ等である。
【0144】画像生成部1261は、これらの三次元情
報蓄積部1260に蓄積された実画像データ、距離デー
タ、CGデータ、あるいは実画像データとCGデータと
の組み合わせ等に基づいて視点位置からの画像を生成
し、これらをフレームメモリ1262に蓄積する。
【0145】焦点ぼけ画像生成部1265は、実施例1
と同様の方法で焦点ぼけ画像生成処理を行ない、D/A
変換部1266を介して画像表示部1264に焦点ぼけ
画像を表示する。
【0146】この実施例5の構成は、実施例4と同様、
1枚の画像表示装置を用い、ユーザの注視点に応じてダ
イナミックに画像表示部1264に表示される画像のぼ
け画像生成処理を施し、ユーザの注視点対象オブジェク
ト、および注視点対象オブジェクトと同距離にあるオブ
ジェクトについては焦点を合致させ、は距離の異なるオ
ブジェクトについてはその距離差に応じたぼけ画像生成
処理を施す構成である。従ってユーザはより実世界に近
い感覚で画像表示部1264を観察することができる。
【0147】なお、本実施例5の画像処理装置のハード
ウェア構成は、実施例4で説明した図11のハードウェ
ア構成中の三次元情報取得装置1104を省いた構成に
おいて実現される。図11に示す構成の、磁気ディスク
1119、光ディスク1120が図12の三次元情報蓄
積部1260に対応する。なお、三次元情報蓄積部12
60は図11に示す磁気ディスク1119、光ディスク
1120に限らず、光磁気ディスク、その他の固体メモ
リであってもよく、また、通信インタフェースを介して
転送される外部データを逐次利用する形態としてもよ
い。
【0148】[実施例6]図13に本発明の画像処理装
置の第6実施例の構成を示す。ユーザに対して提示する
ための画像、すなわちソース画像は画像蓄積部1370
に、予め用意され蓄積情報として構成してある。さらに
三次元情報蓄積部1371には、画像蓄積部1370に
蓄積された画像情報に関する三次元情報が蓄積してあ
る。これらは他の実施例で説明した距離情報に対応する
ものであり、例えば前述のステレオ法に従って求められ
た距離情報であり、前述の基準カメラと参照カメラとの
組み合わせによるステレオ法によって取得可能な距離情
報である。
【0149】画像蓄積部1370に蓄積された画像は例
えば1つの視点位置からの画像データとしてもよいが、
実画像を異なる視点位置から撮影した複数の画像デー
タ、あるいはコンピュータグラフィクス技術に基づいて
生成された仮想三次元CGデータにおける画像データ、
あるいはこれらの組み合わせとすることが可能である。
【0150】三次元情報蓄積部1371には、画像蓄積
部1370に蓄積された画像に関する三次元情報として
の距離情報が記憶され、画像蓄積部1370に実画像デ
ータが記憶されていれば、実画像データに対応する三次
元情報、CGデータが蓄積されていれば蓄積されたCG
データに関する三次元情報が蓄積される。
【0151】三次元情報蓄積部1371に蓄積される距
離情報は、画像蓄積部1370に例えば2つの異なる視
点からの画像データが蓄積されていれば、蓄積された情
報に基づいてステレオ法によって求めることも可能であ
り、また、独自の基準カメラ、参照カメラを用いて独自
に生成された距離情報を蓄積してもよい。また、参照カ
メラを複数用いたマルチベースラインステレオ(Mul
ti Baseline Stereo)法によって評
価値を求めて、該評価値に基づいて求めた画素ごとの三
次元情報を蓄積するようにしてもよい。さらに、ステレ
オ法に限らず、例えばスリット光による光切断法、モア
レを用いる方法、パターン光照射などによる距離計測方
法を利用して生成した距離情報を蓄積してもよい。
【0152】画像蓄積部1370に、予め用意され蓄積
された画像データは、フレームメモリ1372に転送さ
れる。
【0153】注視点取得部1373は、ユーザが観察し
ている画像表示部1374上でユーザがどの部分を注視
しているかについての情報を取得する。
【0154】焦点ぼけ画像生成部1375は、フレーム
メモリ1372からの画像データを受領するとともに、
三次元情報蓄積部1371からの三次元情報、さらに注
視点取得部1373からの注視点位置情報を受領する。
焦点ぼけ画像生成部1375は、三次元情報蓄積部13
71からの三次元情報、注視点取得部1373からの注
視点位置情報に基づいてフレームメモリ1372の画像
データに対して焦点ぼけ画像生成処理を施す。
【0155】注視点取得部1373における注視点取得
処理、焦点ぼけ画像生成部1375における焦点ぼけ画
像生成処理は他の実施例と同様であり、図6で示した処
理フローに準じた処理を実行し、ぼけ画像を生成し、D
/A変換部1376を介して画像表示部1374に焦点
ぼけ画像を表示する。
【0156】この実施例6の構成は、実施例4と同様、
1枚の画像表示装置を用い、ユーザの注視点に応じてダ
イナミックに画像表示部1374に表示される画像のぼ
け画像生成処理を施し、ユーザの注視点対象オブジェク
ト、および注視点対象オブジェクトと同距離にあるオブ
ジェクトについては焦点を合致させ、は距離の異なるオ
ブジェクトについてはその距離差に応じたぼけ画像生成
処理を施す構成である。従ってユーザはより実世界に近
い感覚で画像表示部1374を観察することができる。
【0157】なお、本実施例6の画像処理装置のハード
ウェア構成は、実施例4で説明した図11のハードウェ
ア構成中の三次元情報取得装置1104を省いた構成に
おいて実現される。図11に示す構成の、磁気ディスク
1119、光ディスク1120が図13の画像蓄積部1
370、三次元情報蓄積部1371に対応する。なお、
画像蓄積部1370、三次元情報蓄積部1371は図1
1に示す磁気ディスク1119、光ディスク1120に
限らず、光磁気ディスク、その他の固体メモリであって
もよく、また、通信インタフェースを介して転送される
外部データを逐次利用する形態としてもよい。
【0158】以上、特定の実施例を参照しながら、本発
明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成
し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で
本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべ
きではない。また、各実施例を相互に組み合わせた態様
についても本発明の要旨に含まれるものである。本発明
の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の
範囲の欄を参酌すべきである。
【0159】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
視差を持った画像をユーザに対して提示する画像表示構
成において、左右それぞれの眼の注視点位置情報、およ
び提示画像の距離情報に基づいて、注視点の距離にある
物体、シーンについて焦点を合わせた画像とし、それ以
外の物体、シーンについては注視点の距離からの距離差
に応じた焦点ぼけ処理を施した画像を提示するように構
成したので、より現実の空間に近い感覚で画像を提示す
ることができる画像処理装置、画像処理方法、及びプロ
グラム提供媒体を提供することができる。
【0160】さらに、本発明によれば、1枚の画像をユ
ーザに対して提示する画像表示構成において、ユーザの
眼の注視点位置情報、および提示画像の距離情報に基づ
いて、注視点の距離にある物体、シーンについて焦点を
合わせた画像とし、それ以外の物体、シーンについては
注視点の距離からの距離差に応じた焦点ぼけ処理を施し
た画像を提示するように構成したので、より現実の空間
に近い感覚で画像を提示することができる画像処理装
置、画像処理方法、及びプログラム提供媒体を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の視差画像を用いた立体画像提示
装置の各種構成例を示した図である。
【図2】図2は、従来の立体画像提示装置の視差画像
と、本発明の画像処理装置における視差画像の例を示し
た図である。
【図3】図3は、図2の視差画像の撮影対象オブジェク
トと、視点位置との関係を示した図である。
【図4】図4は、本発明の画像処理装置における第1実
施例の機能構成を中心として示したブロック図である。
【図5】図5は、本発明の画像処理装置における三次元
情報取得構成として適用可能なステレオ法について説明
した図である。
【図6】図6は、本発明の画像処理装置における焦点ぼ
け画像の生成処理フローを示した図である。
【図7】図7は、本発明の画像処理装置における第1実
施例のハードウェア構成例を示したブロック図である。
【図8】図8は、本発明の画像処理装置における第2実
施例の構成を示したブロック図である。
【図9】図9は、本発明の画像処理装置における第3実
施例の構成を示したブロック図である。
【図10】図10は、本発明の画像処理装置における第
4実施例の構成を示したブロック図である。
【図11】図11は、本発明の画像処理装置における第
4実施例のハードウェア構成例を示したブロック図であ
る。
【図12】図12は、本発明の画像処理装置における第
5実施例の構成を示したブロック図である。
【図13】図13は、本発明の画像処理装置における第
6実施例の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
413…カメラL 414…カメラR 415,416…A/D変換部 417,829,941…フレームメモリL 418,830,942…フレームメモリR 419…三次元情報生成部 420,831,943…注視点取得部 421,832,944…画像表示部L 422,833,945…画像表示部R 423,834,946…焦点ぼけ画像生成部L 424,835,947…焦点ぼけ画像生成部R 425,426,836,837,948,949…D
/A変換部 827,940…三次元情報蓄積部 828…視差画像生成部 938…画像蓄積部L 939…画像蓄積部R 1050…カメラ 1051…A/D変換部 1052,1262,1372…フレームメモリ 1053…三次元情報取得部 1054,1263,1373…注視点取得部 1055,1264,1374…画像表示部 1056,1265,1375…焦点ぼけ画像生成部 1057,1266,1376…D/A変換部 1260,1371…三次元情報蓄積部
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Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三次元画像生成処理を実行する画像処理装
    置において、 画像表示手段における注視点位置を取得する注視点取得
    手段と、 前記画像表示手段における表示画像に関する三次元情報
    に基づいて焦点ぼけ画像を生成する焦点ぼけ画像生成手
    段とを有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記画像表示手段におけ
    る注視点位置に対応する画素位置に含まれる表示要素の
    視点からの距離を基準距離とし、 前記基準距離との差異が予め定められた閾値を超える前
    記画像表示手段における表示要素について、焦点ぼけ画
    像生成処理を行なう構成を有することを特徴とする画像
    処理装置。
  2. 【請求項2】前記焦点ぼけ画像生成手段における焦点ぼ
    け画像生成処理は、前記基準距離との差異である距離差
    に応じて異なる焦点ぼけ画像生成処理を実行する構成で
    あることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記注視点
    取得手段によって取得される画像表示手段における注視
    点の画素位置をis、前記三次元情報に基づいて求めら
    れる前記画素位置isの視点からの距離を基準距離:R
    (is)とし、前記画像表示手段における任意の画素i
    の視点からの距離をR(i)としたとき、前記任意の画
    素iの前記基準距離との差異:R(is)−R(i)に
    基づいて、前記任意の画素iを含む周辺領域の画素の輝
    度値を変更することにより焦点ぼけ画像生成処理を実行
    する構成であることを特徴とする請求項1に記載の画像
    処理装置。
  4. 【請求項4】前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記注視点
    取得手段によって取得される画像表示手段における画素
    位置をisとし、前記三次元情報に基づいて求められる
    画素位置isの視点からの距離を基準距離:R(is)
    とし、任意の画素iの視点からの距離をR(i)とした
    とき、 前記表示手段における画素iにおけるぼけ量ζ(i)
    を、下記式(数1)、 【数1】 によって求め、 さらに、画素iを中心として規定される領域Wの半径r
    (i)を、任意に設定可能なパラメータaを用いて、下
    記式、(数2)、 【数2】 によって求め、 さらにjを領域Wに含まれる画素、Nを領域Wに含まれ
    る画素数として、画素iにおける元の輝度値をI(i)
    としたとき、 ぼけ画像生成処理後の輝度値B(i)を、下記式(数
    3)、 【数3】 によって求め、輝度値B(i)を画素iの輝度値として
    決定する処理を実行する構成を有することを特徴とする
    請求項1に記載の画像処理装置。
  5. 【請求項5】視差に応じた左眼用画像を表示する第1の
    画像表示手段と、視差に応じた右眼用画像を表示する第
    2の画像表示手段と、 前記第1の画像表示手段における左眼の注視点位置、お
    よび前記第2の画像表示手段における右眼の注視点位置
    を取得する注視点取得手段とを有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記第1の画像表示手段
    と前記第2の画像表示手段における表示画像に関する三
    次元情報に基づいて焦点ぼけ画像を生成する構成を有
    し、前記第1の画像表示手段における左眼の注視点位置
    に対応する位置の表示要素の視点からの距離を左眼画像
    の基準距離とし、該左眼画像の基準距離との差異に応じ
    た焦点ぼけ画像生成処理を前記第1の画像表示手段にお
    ける表示画像に施し、前記第2の画像表示手段における
    右眼の注視点位置に対応する位置の表示要素の視点から
    の距離を右眼画像の基準距離とし、該右眼画像の基準距
    離との差異に応じた焦点ぼけ画像生成処理を前記第2の
    画像表示手段における表示画像に施す構成を有すること
    を特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  6. 【請求項6】視差に応じた画像を撮り込む複数の撮像手
    段として、左眼の視線からの視線画像を撮り込む第1の
    撮像手段と、右眼の視線からの視線画像を撮り込む第2
    の撮像手段とを有することを特徴とする請求項5に記載
    の画像処理装置。
  7. 【請求項7】前記第1の撮像手段と前記第2の撮像手段
    によって撮り込まれる複数の画像に基づいて、前記第1
    の画像表示手段と前記第2の画像表示手段における表示
    画像に関する三次元情報を生成する三次元情報生成手段
    とを有することを特徴とする請求項6に記載の画像処理
    装置。
  8. 【請求項8】前記第1の画像表示手段と前記第2の画像
    表示手段における表示画像に関する三次元情報を記憶し
    た三次元情報蓄積手段を有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報蓄積手段
    に蓄積された三次元情報および前記注視点取得手段によ
    って取得された注視点情報に基づいて焦点ぼけ画像生成
    処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項5
    に記載の画像処理装置。
  9. 【請求項9】前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づ
    いて前記第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手段
    に提供する異なる2つの視差画像を生成する視差画像生
    成手段を有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報蓄積手段
    に蓄積された三次元情報および前記注視点取得手段によ
    って取得された注視点情報に基づいて、前記視差画像生
    成手段の生成した視差画像に対する焦点ぼけ画像生成処
    理を実行する構成を有することを特徴とする請求項8に
    記載の画像処理装置。
  10. 【請求項10】左右各々の視点位置に対応する画像を蓄
    積した画像蓄積手段を有することを特徴とする請求項5
    に記載の画像処理装置。
  11. 【請求項11】前記画像表示手段は単一の画像表示手段
    によって構成され、 前記注視点取得部は左右の眼の注視点平均、または左右
    の眼いずれかの注視点を注視点情報として取得する構成
    を有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記画像表示手段におけ
    る表示画像に関する三次元情報に基づいて、前記注視点
    取得部から受領する注視点情報の示す位置の表示要素の
    視点からの距離を基準距離として決定するとともに、該
    基準距離との差異に応じた焦点ぼけ画像生成処理を前記
    画像表示手段における表示画像に施すことを特徴とする
    請求項1に記載の画像処理装置。
  12. 【請求項12】三次元情報を取得する三次元情報取得手
    段を有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報取得手段
    において取得された三次元情報を用いて焦点ぼけ画像を
    生成する構成を有することを特徴とする請求項11に記
    載の画像処理装置。
  13. 【請求項13】前記単一の画像表示手段における表示画
    像に関する三次元情報を記憶した三次元情報蓄積手段を
    有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、該三次元情報蓄積手段に
    蓄積された三次元情報および注視点取得手段によって取
    得された注視点情報に基づいて焦点ぼけ画像生成処理を
    実行する構成を有することを特徴とする請求項11に記
    載の画像処理装置。
  14. 【請求項14】前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基
    づいて、前記単一の画像表示手段に対する視線方向に基
    づく画像を生成する画像生成手段を有し、 前記焦点ぼけ画像生成手段は、前記三次元情報蓄積手段
    に蓄積された三次元情報および注視点取得手段によって
    取得された注視点情報に基づいて、前記画像生成手段の
    生成した画像に対する焦点ぼけ画像生成処理を実行する
    構成を有することを特徴とする請求項13に記載の画像
    処理装置。
  15. 【請求項15】前記単一の画像表示手段に対して提供す
    るソース画像を蓄積した画像蓄積手段を有することを特
    徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
  16. 【請求項16】前記三次元情報は、同一対象を異なる視
    線方向から撮り込む基準カメラと参照カメラによって撮
    り込まれる複数の画像データに基づくステレオ法を適用
    して得られる三次元情報、または参照カメラを複数用い
    たマルチベースラインステレオ法によって得られる三次
    元情報、またはスリット光による光切断法によって得ら
    れる三次元情報、またはモアレを用いた方法によって得
    られる三次元情報、またはパターン光照射による距離計
    測方法によって得られる三次元情報のいずれかの方法に
    よって得られる三次元情報であることを特徴とする請求
    項1に記載の画像処理装置。
  17. 【請求項17】三次元画像生成処理を実行する画像処理
    方法において、 画像表示手段における注視点位置を取得する注視点取得
    処理ステップと、 前記画像表示手段における表示画像に関する三次元情報
    に基づいて焦点ぼけ画像を生成する焦点ぼけ画像生成ス
    テップとを有し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップは、 前記画像表示手段における注視点位置に対応する位置の
    表示要素の視点からの距離を基準距離として求めるステ
    ップと、 前記基準距離との差異が予め定められた閾値を超える前
    記画像表示手段における表示要素について、焦点ぼけ画
    像生成処理を行なうステップと、を有することを特徴と
    する画像処理方法。
  18. 【請求項18】前記焦点ぼけ画像生成ステップにおける
    焦点ぼけ画像生成処理は、前記基準距離との差異である
    距離差に応じて異なる焦点ぼけ画像生成処理を実行する
    ことを特徴とする請求項17に記載の画像処理方法。
  19. 【請求項19】前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記
    注視点取得ステップにおいて取得される画像表示手段に
    おける注視点の画素位置をis、前記三次元情報に基づ
    いて求められる前記画素位置isの視点からの距離を基
    準距離:R(is)とし、前記画像表示手段における任
    意の画素iの視点からの距離をR(i)としたとき、前
    記任意の画素iの前記基準距離との差異:R(is)−
    R(i)に基づいて、前記任意の画素iを含む周辺領域
    の画素の輝度値を変更することにより焦点ぼけ画像生成
    処理を実行することを特徴とする請求項17に記載の画
    像処理方法。
  20. 【請求項20】前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記
    注視点取得ステップにおいて取得される画像表示手段に
    おける画素位置をisとし、前記三次元情報に基づいて
    求められる画素位置isの視点からの距離を基準距離:
    R(is)とし、任意の画素iの視点からの距離をR
    (i)としたとき、 前記表示手段における画素iにおけるぼけ量ζ(i)
    を、下記式(数4)、 【数4】 によって求め、 さらに、画素iを中心として規定される領域Wの半径r
    (i)を、任意に設定可能なパラメータaを用いて、下
    記式、(数5)、 【数5】 によって求め、 さらにjを領域Wに含まれる画素、Nを領域Wに含まれ
    る画素数として、画素iにおける元の輝度値をI(i)
    としたとき、 ぼけ画像生成処理後の輝度値B(i)を、下記式(数
    6)、 【数6】 によって求め、輝度値B(i)を画素iの輝度値として
    決定する処理を実行することを特徴とする請求項17に
    記載の画像処理方法。
  21. 【請求項21】視差に応じた左眼用画像を表示する第1
    の画像表示手段における左眼の注視点位置と、視差に応
    じた右眼用画像を表示する第2の画像表示手段における
    右眼の注視点位置を取得する注視点取得ステップを有
    し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップは、 前記第1の画像表示手段における左眼の注視点位置に対
    応する位置の表示要素の視点からの距離を左眼画像の基
    準距離として求めるステップと、 前記左眼画像の基準距離との差異に応じたぼけ画像生成
    処理を前記第1の画像表示手段における表示画像に実行
    するステップと、 前記第2の画像表示手段における右眼の注視点位置に対
    応する位置の表示要素の視点からの距離を右眼画像の基
    準距離として求めるステップと、 前記右眼画像の基準距離との差異に応じたぼけ画像生成
    処理を前記第2の画像表示手段における表示画像に実行
    するステップとを含むことを特徴とする請求項17に記
    載の画像処理方法。
  22. 【請求項22】第1の撮像手段により左眼の視線からの
    視線画像を撮り込み、第2の撮像手段により右眼の視線
    からの視線画像を撮り込むステップと、 前記第1の撮像手段と前記第2の撮像手段によって撮り
    込まれる複数の画像に基づいて、前記第1の画像表示手
    段と前記第2の画像表示手段における表示画像に関する
    三次元情報を生成する三次元情報生成ステップを有する
    ことを特徴とする請求項21に記載の画像処理方法。
  23. 【請求項23】前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記
    第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手段における
    表示画像に関する三次元情報を記憶した三次元情報蓄積
    手段に蓄積された三次元情報、および注視点取得ステッ
    プにおいて取得された注視点情報に基づいて焦点ぼけ画
    像生成処理を実行することを特徴とする請求項21に記
    載の画像処理方法。
  24. 【請求項24】前記三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基
    づいて前記第1の画像表示手段と前記第2の画像表示手
    段に提供する異なる2つの視差画像を生成する視差画像
    生成ステップを有し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記三次元情報蓄積
    手段に蓄積された三次元情報および注視点取得ステップ
    によって取得された注視点情報に基づいて、前記視差画
    像生成ステップにおいて生成された視差画像に対する焦
    点ぼけ画像生成処理を実行することを特徴とする請求項
    23に記載の画像処理方法。
  25. 【請求項25】前記画像表示手段は単一の画像表示手段
    によって構成され、 前記注視点取得ステップにおいては、左右の眼の注視点
    平均値、または左右の眼いずれかの注視点を注視点情報
    として取得し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップは、前記画像表示手段に
    おける表示画像に関する三次元情報に基づいて、前記注
    視点取得ステップにおいて取得される注視点情報の示す
    位置の表示要素の視点からの距離を基準距離として決定
    するステップと、 該基準距離との差異に応じたぼけ画像生成処理を前記画
    像表示手段における表示画像に施すステップとを含むこ
    とを特徴とする請求項17に記載の画像処理方法。
  26. 【請求項26】前記画像処理方法は、 さらに、三次元情報を取得する三次元情報取得ステップ
    を有し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップにおいては、前記三次元
    情報取得ステップにおいて取得された三次元情報を用い
    て焦点ぼけ画像を生成することを特徴とする請求項25
    に記載の画像処理方法。
  27. 【請求項27】三次元情報蓄積手段の蓄積情報に基づい
    て、前記単一の画像表示手段に対する視線方向に基づく
    画像を生成する画像生成ステップを有し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップにおいては、前記三次元
    情報蓄積手段に蓄積された三次元情報および前記注視点
    取得ステップにおいて取得された注視点情報に基づい
    て、前記画像生成ステップにおいて生成された画像に対
    する焦点ぼけ画像生成処理を実行することを特徴とする
    請求項26に記載の画像処理方法。
  28. 【請求項28】三次元画像処理を実行するための処理を
    コンピュータ・システム上で実行せしめるコンピュータ
    ・プログラムを有形的に提供するプログラム提供媒体で
    あって、前記コンピュータ・プログラムは、 画像表示手段における注視点位置を取得する注視点取得
    ステップと、 前記画像表示手段における表示画像に関する三次元情報
    に基づいて焦点ぼけ画像を生成する焦点ぼけ画像生成ス
    テップとを有し、 前記焦点ぼけ画像生成ステップには、 前記画像表示手段における注視点位置に対応する位置の
    表示要素の視点からの距離を基準距離として求めるステ
    ップと、 前記基準距離との差異が予め定められた閾値を超える前
    記画像表示手段における表示要素について、焦点ぼけ画
    像生成処理を行なうステップと、 を具備することを特徴とするプログラム提供媒体。
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