JP2003296759A - 情報処理方法および装置 - Google Patents
情報処理方法および装置Info
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Abstract
畳し、さらにその手前に実写の被写体の画像を合成させ
るときに、実写の背景と被写体とを別々に撮影すること
なく同時に撮影した画像を用いてCGと合成する。 【解決手段】 特定画像が含まれる実写画像を取得し、
実写画像から特定画像の領域を示す領域情報を検出し、
検出した領域情報を用いて、実写画像における特定画像
の領域以外の領域に対してはコンピュータグラフィック
ス画像を合成する。
Description
タグラフィックスを実写の特定画像が前景になるように
合成するものに関する。
の分野では、クロマキーの手法を用いて、ビデオカメラ
からのライブ画像の中から特定の領域を切り出し、コン
ピュータグラフィックスなどによる画像と合成する方法
が用いられている。
にほとんど含まれていない特定の色彩、一般には鮮やか
なブルーまたはグリーンの色彩を有するスクリーン10
2(以下、色に関らずブルーバックと呼称)の前に被写
体103を配置し、カメラによって実写映像を取得し、
これを前景画像101とする。
バック102の色彩を基準にしてキー画像106を生成
する。キー画像は、前景画像101の中に含まれる被写
体103の領域を切り出すための情報であり、図1に見
るように、背景と被写体とを識別する値が画素単位で設
定される。
オ動画像・コンピュータグラフィックスなどの画像であ
り、前景101の撮影の場合のようなブルーバックの使
用などは不要である。
て表される。すなわち、キー画像は例えば、被写体の領
域を示す値を1、背景の領域を示す値を0とする。キー
画像の画素値を示す記号をK、前景画像の画素値を示す
記号をF、背景画像の画素値を示す記号をB、出力画像
の画素値を示す記号をCとする。このとき、 となる。
景画像101の被写体102が背景画像104の上に重
畳された画像108が生成される。
に、現実の実写風景203を背景として、CGのハンド
ル204などの仮想の自動車の内部を重畳し、さらにそ
の前景として実写の手202を合成する場合を想定す
る。
ように前景画像101と背景画像104しか考えておら
ず、図2に示されように3つの画像の合成を想定してい
ない。
像を作成するとすると、図3に示すように背景画像20
3、CGのハンドル204およびCGの車内、そして実
写の手202をそれぞれ別々に用意する必要があった。
従来のクロマキー処理は、前景となる被写体103を撮
影するためにはブルーバック102が必要であり、背景
画像と同時に被写体を撮影することができない。
203と実写の手202を撮影するカメラが別々である
ため、それぞれのカメラの向きや位置を移動すると、位
置関係がずれてしまい、自然な合成画像が得られないこ
とである。
り、特定画像が含まれる実写画像と、コンピュータグラ
フィックス画像から、該特定画像以外の実写画像を背景
に、該コンピュータグラフィックス画像と該特定画像を
前景にした合成画像を、各画像が適切な位置関係でかつ
自然であるようにすることを目的とする。
03と実写の手202を適切な位置関係にするともに、
実写の背景203と実写の手202とCGのハンドルを
正しい前後関係によって合成できるようにするものであ
る。
に、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。
と、コンピュータグラフィックス画像を、該特定画像以
外の実写画像が背景に、該コンピュータグラフィックス
画像と該特定画像が前景になるように合成する情報処理
方法であって、特定画像が含まれる実写画像を取得し、
前記実写画像から前記特定画像の領域を示す領域情報を
検出し、前記領域情報を用いて、前記実写画像における
前記特定画像の領域以外の領域に対してはコンピュータ
グラフィックス画像を合成することにより、前記第1の
画像が背景に、前記コンピュータグラフィックス画像と
前記特定画像が前景となる合成画像を生成することを特
徴とする。
かる1実施形態を説明する。
被写体とを同時に含んだ実写画像401と、CG画像2
04とから、目的とする合成画像201を生成すること
を目的とする。
の構成を示す図である。図6は、本実施形態の映像合成
装置の利用形態を説明する図である。
て表示するための表示装置である頭部搭載型画像表示装
置(以下、HMDと記述)509を頭部603に装着
し、椅子602に座っている。ユーザは着座する以外の
任意の姿勢を取っていても良い。
被写体はユーザ601の手604であり、背景とすべき
現実の対象物は壁や鉢植え605などであるとする。
ビデオカメラ501がユーザの視界方向と一致する向き
に固定されている。また、ビデオカメラ501で撮影さ
れた画像の信号は、画像入力部502によって処理され
ディジタル画像データとして後述する被写体領域抽出部
503と画像合成部508に供給され、CGと合成され
てユーザのHMD509に表示される。
なるカメラ位置姿勢センサ504が装着されている。カ
メラ位置姿勢センサ504からの出力信号は頭部位置姿
勢計測部505に入力され、カメラの位置と姿勢を推定
する。カメラ位置姿勢センサ504は、磁気センサの他
に、光学式センサ、超音波式センサ、機械式センサな
ど、用途に合わせて好適な手段を任意に選択してよい。
02から供給された画像データの各画素の色情報を、被
写体色情報登録部510に登録してある被写体の色情報
と比較し、これと一致する場合には当該画素は被写体の
領域であると判断する。各画素についてのこのような被
写体に含まれるか否かの判断の結果は、例えば、被写体
に含まれるならば1、そうでないならば0のような値を
割り当て、画像データの形態にて画像合成部508に供
給される。
る。実写画像401は、図6においてビデオカメラ50
1から観測される画像の例である。実写画像401にお
いて、ユーザ601は自身の手をビデオカメラ501を
通して観察しようとしており、背景とすべき現実の風景
と共に、前景とすべき被写体である手が観測されてい
る。
写体色情報登録部510に登録しておき、実写画像40
1の各画素について色情報を被写体の色情報と比較し、
被写体領域に含まれるならば1、それ以外では0とした
画像を生成する。被写体領域画像701はこのようにし
て実写画像401を解析して生成した画像であり、白で
示した領域が被写体である手の領域を示す。
報登録部510で用いられる色情報は、多次元色空間に
おける座標値として記述することができる。一般によく
知られている表色系の種類には、RGB、YIQ、YC
bCr、YUV、HSV、Lu*v*、La*b*など
様々なものがある(日本規格協会 JIS色彩ハンドブ
ック)。
当なものを任意に用いてよいが、本実施形態では、照明
条件の相違による被写体の色彩特性の変化を相殺するた
めに、輝度情報と色相情報とに分離する形式の表色系を
用い、色相情報だけを用いることが望ましい。このよう
な表色系の代表的なものとしては YIQ や YCb
Cr が一般的である。本実施形態では、YCbCr
表色系を用いるとする。
平面における色彩分布の概要を示す。横軸801がC
r、縦軸802がCbである。中央803は白色の領域
であり、中央から周辺に向かって彩度が高くなってい
る。図9に、被写体の色情報をYcbCr表色系のCb
Cr平面における色空間座標分布901として表現した
例を示す。
いものであることが望ましいが、条件によっては被写体
と背景とを色によって識別しにくい場合も考えられる。
このような場合には、例えば手に着色した手袋を装着す
るなど、被写体に対して都合の良い色を割り当てると良
い。
の登録方法としては、被写体をカメラで観測して画像を
取得して各画素の値をCbCr平面での分布として記述
した上で、色空間の各軸の座標範囲を指定する方法や、
色空間を各軸について標本化しその各点について被写体
であるか否かの値を登録する方法、いわゆるルックアッ
プテーブルを用いてよい。
10を用いて説明する。画像入力部502から供給され
る画像データの各画素について図10に示す処理を行
い、被写体の領域を抽出する。
(i、j)のRGB値をYCbCr形式に変換し、Cb
Cr平面での座標値(cb、cr)に変換する。
の座標値(cb、cr)を入力として、被写体色情報登
録部510に登録されている被写体の色分布901を参
照し、入力色が被写体の色分布の領域に属するか否かを
判定する。判定結果は、例えば、被写体色分布901に
属すならば1、属さないならば0と二値で表してもよい
が、0から1までの連続値による確立分布で表現しても
よい。
給される画像データがRGB形式で記述されているとし
ているが、画像データはYIQやYUVで記述されてい
ても良い。この場合には、ステップ1001を省略し、
ステップ1002の(cb、cr)にIQあるいはUV
空間の座標値を入力することにより、同様の効果が得ら
れる。
測部505から供給されるカメラの3次元的な位置と姿
勢の情報を用いて、ビデオカメラ501で撮影された画
像に合わせて、仮想空間データベースに含まれるCGモ
デルの幾何情報および色やテクスチャなどの属性情報、
および照明情報を用いて3次元CG画像を生成する。3
次元CG画像の生成は既知の技術であるので説明を省略
する。
から供給される実写画像401と、画像生成部506か
ら供給されるCG画像204とを、被写体領域抽出部5
10から供給される被写体領域画像701を用いて、目
的とする合成画像201を生成する。
ついて図11を用いて説明する。ステップ1101で
は、実写画像401を画像表示のための画像メモリであ
るフレームバッファに転送する。ステップ1102で
は、被写体領域抽出部510で生成された被写体領域画
像701をマスク処理のための画像メモリであるステン
シルバッファに転送する。
生成し、生成されたCG画像を構成する各座標(i、
j)の画素についてステンシルバッファの値Stenc
il(I、j)を参照して以下のようにフレームバッフ
ァに描画する。
実写画像中の画素real(I、j)が被写体領域に含
まれる場合には、対応するフレームバッファの画素fr
ame(I、j)を更新しない。
なわち実写画像中の画素real(I、j)が被写体領
域に含まれていない場合には、Frame(I、j)の
値をCG画像の画素値cgi(I、j)によって置き換
える。
画素値がフレームバッファに描き込まれ、被写体領域で
ない領域では、CGが重畳されている部分に関してはC
G画像の画素値がフレームバッファに描き込まれる。ま
た、被写体領域でなくかつCGが重畳されない領域は実
写画像がフレームバッファに描き込まれる。
ステンシルバッファに保持された被写体領域画像701
をマスクデータとして、実写画像が書き込まれたフレー
ムメモリへのCG画像の描画を制御する。本実施形態に
よれば、高速に合成処理を行うことができる。
ザは、図2に示す合成画像201のように、現実空間を
背景にしてCGによる仮想物体を観察することができ、
さらに、自分自身の手を仮想物体の手前に置いた状態を
見ることが可能になる。
定画像以外の実写画像)とを、同一のビデオカメラで撮
像することができるので、被写体と実写風景の位置関係
がずれることを防ぐことができる。また、CG画像はカ
メラ位置姿勢センサの出力に応じて生成、合成するの
で、実写画像と適切な位置関係を保つことができる。
は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアの
プログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒
体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステム
あるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)
が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実
行することによっても、達成されることは言うまでもな
い。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコ
ード自体が、上述した実施形態の機能を実現することに
なり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は上述
の実施形態を構成することになる。
ムコードを実行することにより、上述した実施形態の機
能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指
示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーテ
ィングシステム(OS)などが実際の処理の一部または
全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能
が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって上述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
場合、その記憶媒体には、先に説明した(図5および図
10と図11に示す)ブロックダイヤグラムおよびフロ
ーチャートの一部または全部に対応するプログラムコー
ドが格納されることになる。
写画像とコンピュータグラフィックス画像から、該特定
画像以外の実写画像を背景に、該コンピュータグラフィ
ックス画像と該特定画像を前景にした合成画像を、各画
像が適切な位置関係でかつ自然に生成することができ
る。
る。
る。
する図である。
布例を示す図である。
トである。
トである。
Claims (8)
- 【請求項1】 特定画像が含まれる実写画像と、コンピ
ュータグラフィックス画像を、該特定画像以外の実写画
像が背景に、該コンピュータグラフィックス画像と該特
定画像が前景になるように合成する情報処理方法であっ
て、 特定画像が含まれる実写画像を取得し、 前記実写画像から前記特定画像の領域を示す領域情報を
検出し、 前記領域情報を用いて、前記実写画像における前記特定
画像の領域以外の領域に対してはコンピュータグラフィ
ックス画像を合成することにより、前記第1の画像が背
景に、前記コンピュータグラフィックス画像と前記特定
画像が前景となる合成画像を生成することを特徴とする
情報処理方法。 - 【請求項2】 前記実写画像は撮像部によって実時間で
撮影されることを特徴とする請求項1記載の情報処理方
法。 - 【請求項3】 前記撮像部の位置情報を取得し、 前記位置情報に応じて前記コンピュータグラフィックス
を生成することを特徴とする請求項1記載の情報処理方
法。 - 【請求項4】 前記領域情報は、前記実画像の各画素の
色情報を、設定されている特定画像の色情報と比較する
ことにより求められることを特徴とする請求項1記載の
情報処理方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の情報処理方法を実現するためのプログラム。 - 【請求項6】 実写の風景を背景にコンピュータグラフ
ィックスと実写の被写体を前景に合成して表示する情報
処理装置であって、 実写画像を実時間で撮像する撮像部と、 前記撮像部の位置と回転情報を計測する位置姿勢計測部
と、 コンピュータグラフィックス画像を生成するコンピュー
タグラフィックス画像生成部と、 前記実写画像から前記被写体領域を検出する検出部と、 前記検出された被写体領域に基づき、前記実写画像の被
写体領域を除いた領域にのみ前記コンピュータグラフィ
ックス画像を重畳する画像合成部と、 前記画像合成部から出力された合成画像を表示する画像
表示部とをを備えることを特徴とする情報処理装置。 - 【請求項7】 前記表示部は頭部搭載型であることを特
徴とする請求項6記載の情報処理装置。 - 【請求項8】 前記撮像部および前記位置姿勢計測部
は、前記表示部に固定されていることを特徴とする請求
項6に記載の映像合成装置。
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