JP2009237310A - False three-dimensional display method and false three-dimensional display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、疑似3次元表示方法および疑似3次元表示装置に係り、特に、奥行き情報のない2次元像を入力画像とし、入力画像の距離情報を用いることなくDFD方式の各表示面に表示する各2次元像を生成し、疑似3次元画像を表示する技術に関する。 The present invention relates to a pseudo three-dimensional display method and a pseudo three-dimensional display device, and in particular, uses a two-dimensional image without depth information as an input image and displays it on each DFD display screen without using distance information of the input image. The present invention relates to a technique for generating each two-dimensional image and displaying a pseudo three-dimensional image.
本発明者らは、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ、簡便に、立体メガネを用いないで3次元表示が可能な、DFD(Depth-Fused-3D)方式の3次元表示装置を提案している(下記、特許文献1,特許文献2参照)。
前述した提案済みの3次元表示装置は、複数の表示面に2次元像を表示し、この複数の表示面に表示される2次元像の輝度(あるいは、透過度)を各表示面毎に変化させて3次元立体像を表示する。
[本発明の基本となるDFD方式の3次元表示装置の一例]
以下、図1ないし図6を用いて、本発明の基本となるDFD方式の3次元表示装置について説明する。なお、図1ないし図6は、前述の特許文献1に、図1ないし図6として記載されている図である。
図1に示す3次元表示装置では、観察者100の前面に複数の面、例えば、表示面(101,102)(表示面101が表示面102より観察者100に近い)を設定し、これらの表示面(101,102)に複数の2次元像を表示するために、2次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系103を構築する。
図1に示す3次元表示装置では、図2に示すように、観察者100に提示したい3次元物体104を、観察者100の両眼の視線方向から、前述の表示面(101,102)へ射影した像(以下、「2D化像」と呼ぶ)(105,106)を生成する。
この2D化像の生成方法としては、例えば、視線方向から3次元物体104をカメラで撮影した2次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の2次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
The present inventors have been able to suppress the contradiction between physiological factors of stereoscopic vision, and can easily perform three-dimensional display without using stereoscopic glasses, and the three-dimensional DFD (Depth-Fused-3D) method. A display device has been proposed (see
The proposed three-dimensional display device described above displays a two-dimensional image on a plurality of display surfaces, and changes the brightness (or transparency) of the two-dimensional image displayed on the plurality of display surfaces for each display surface. To display a three-dimensional stereoscopic image.
[Example of DFD 3D Display Device which is the Basic of the Present Invention]
A DFD type three-dimensional display device that is the basis of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 are drawings described in FIGS. 1 to 6 in the above-mentioned
In the three-dimensional display device shown in FIG. 1, a plurality of surfaces, for example, display surfaces (101, 102) (the display surface 101 is closer to the viewer 100 than the display surface 102) are set on the front surface of the viewer 100. In order to display a plurality of two-dimensional images on the display surfaces (101, 102), an optical system 103 is constructed using a two-dimensional display device and various optical elements.
In the three-dimensional display device shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, a three-
As a method for generating the 2D image, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing a three-
図1に示すように、前記2D化像(105,106)を、各々表示面101と表示面102の双方に、観察者100の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示する。これは、例えば、2D化像(105,106)の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を制御することで可能となる。
本発明の基本となる3次元表示装置の重要な要点は、前述の構成を有する装置上で、2D化像(105,106)の各々の輝度を、観察者100から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、3次元物体104の奥行き位置に対応して変えることである。
その2D化像(105,106)の各々の輝度の変え方の一例について説明する。なお、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいように、以下の図面では、輝度の高い方を濃く示してある。
例えば、3次元物体104が表示面101上にある場合には、図3に示すように、この上の2D化像105の輝度を3次元物体104の輝度に等しくし、表示面102上の2D化像106の輝度はゼロとする。
次に、例えば、3次元物体104が観察者100より少し遠ざかって表示面101より表示面102側に少し寄った位置にある場合には、図4に示すように、2D化像105の輝度を少し下げ、2D化像106の輝度を少し上げる。
As shown in FIG. 1, the 2D image (105, 106) overlaps both the display surface 101 and the display surface 102 as seen from one point on the line connecting the right eye and the left eye of the viewer 100, respectively. To display. This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the gravity center position of each 2D image (105, 106) and the enlargement / reduction of each image.
An important point of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention is that the luminance of each of the 2D images (105, 106) on the device having the above-described configuration is the total luminance viewed from the observer 100. It is to change corresponding to the depth position of the three-
An example of how to change the luminance of each 2D image (105, 106) will be described. Here, since it is a black and white drawing, for the sake of easy understanding, in the following drawings, the higher luminance is shown darker.
For example, when the three-
Next, for example, when the three-
次に、例えば、3次元物体104が観察者100よりさらに遠ざかって表示面101より表示面102側にさらに寄った位置にある場合には、図5に示すように、2D化像105の輝度をさらに下げ、2D化像106の輝度をさらに上げる。
遂に、例えば、3次元物体104が表示面102上にある場合には、図6に示すように、この上の2D化像106の輝度を3次元物体104の輝度に等しくし、表示面101上の2D化像105の輝度はゼロとする。
このように表示することにより、観察者100の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが2D化像(105,106)であっても、観察者100にはあたかも表示面(101,102)の中間に3次元物体104が位置しているように感じられる。
例えば、表示面(101,102)にほぼ等輝度の2D化像(105,106)を表示した場合には、表示面(101,102)の奥行き位置の中間付近に3次元物体104があるように感じられる。この場合に、この3次元物体104は、観察者100には立体感を伴って知覚される。
前記した2次元表示装置としては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ、FEDディスプレイ、DMD、プロジェクション方式ディスプレイ、オシロスコープのような線描画型ディスプレイなどを用い、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
Next, for example, when the three-
Finally, for example, when the three-
By displaying in this way, even if the 2D image (105, 106) is displayed due to the physiological or psychological factors or illusion of the viewer 100, the viewer 100 will feel as if the display surface ( 101, 102), it is felt that the three-
For example, when a 2D image (105, 106) having substantially the same luminance is displayed on the display surface (101, 102), the three-
As the above-described two-dimensional display device, for example, a CRT, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an EL display, an FED display, a DMD, a projection display, a line drawing type display such as an oscilloscope, and the like are used as optical elements. For example, a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarizing element, a wave plate, or the like is used.
なお、本発明の基本となる3次元表示装置において、表示面(101,102)に表示する2次元像は、例えば、図7に示す画像生成装置210により生成される。この画像生成装置210に入力する入力画像200は、RGB画像211とZ画像(RGB画像に対応する距離画像)212とを有する。
画像生成装置210は、入力されたRGB画像211とZ画像(RGB画像に対応する距離画像)212とから、3次元立体像を表示する奥行き位置に応じて表示面(101,102)に表示する2次元像の各画素の輝度を算出し、即ち、各画像に輝度を分配するための輝度変換処理(輝度分配処理)を行い、表示面(101,102)に表示する2次元像(図7の2次元像1と、2次元像2)を生成する。
このように、前述の特許文献1に記載のDFD方式の3次元表示方法では、3次元立体像を表示するための入力情報として、2次元像と、その2次元像の各画に対する奥行き情報(距離情報)が必要となる。さらに、前述の特許文献1に記載のDFD方式の3次元表示方法では、3次元立体像を表示するためには、2次元像とその2次元像に対する奥行き画像(距離情報)から、3次元立体像を表示する奥行き位置に応じて各表示面に表示する2次元像の各画素の輝度を算出し、各画像に輝度を分配するための輝度変換処理(輝度分配処理)が必要であった。
In the three-dimensional display device that is the basis of the present invention, a two-dimensional image displayed on the display surface (101, 102) is generated by, for example, an
The
As described above, in the three-dimensional display method of the DFD method described in
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
実写画像、例えば、通常のカメラで撮像した実写画像では、テクスチャのみの情報となり、物体の存在する奥行き位置を示す奥行き情報は取得できない。
一方、前述の特許文献1に記載のDFD方式の3次元表示方法では、3次元立体像を表示するために、2次元像の各画素の奥行き情報を用いて各表示面に表示する2次元像の各画素の輝度を求めている。
そのため、通常のカメラで撮像した1枚の画像からは、各表示面に表示する2次元像の各画素の輝度を求めることができなかった。
また、前述の特許文献1に記載のDFD方式の3次元表示方法では、各表示面に表示する2次元像の各画素に対して、奥行き情報に応じて輝度分配を行うための輝度変換処理が必要であった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、奥行き情報なしで、かつ輝度を各表示面に分配することなく、擬似的に3次元立体像を容易に表示可能な疑似3次元立体表示方法および疑似3次元立体表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
In a real image, for example, a real image captured by a normal camera, only the texture information is obtained, and depth information indicating the depth position where the object exists cannot be acquired.
On the other hand, in the DFD three-dimensional display method described in
For this reason, the brightness of each pixel of the two-dimensional image displayed on each display surface cannot be obtained from one image captured by a normal camera.
Further, in the DFD three-dimensional display method described in
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to simulate a three-dimensional solid without depth information and without distributing luminance to each display surface. An object of the present invention is to provide a pseudo three-dimensional stereoscopic display method and a pseudo three-dimensional stereoscopic display device capable of easily displaying an image.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and attached drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に前記観察者から見て重なるように2次元像を表示して擬似的に3次元立体像を表示する疑似3次元表示方法であって、前記各表示面毎に異なる輝度特性あるいは透過度特性を用いて、1つの2次元像を前記各表示面に表示する。
(2)(1)において、前記各表示面の輝度特性あるいは透過度特性として、γ値が異なるγ関数を用いる。
(3)(2)において、隣接する2つの表示面の中で前記観察者から見て手前にある表示面の輝度特性のγ値が、前記観察者から見て奥にある表示面の輝度特性のγ値よりも大きな値である。
(4)(1)において、前記各表示面の輝度特性あるいは透過度特性として、入力画像の輝度値を横軸、表示面に表示する輝度値あるいは透過度を縦軸として、隣接する2つの表示面の輝度特性あるいは透過度特性をグラフに表したときに、得られる2つの曲線が1箇所で交差するような輝度特性あるいは透過度特性を用いる。
(5)(4)において、前記隣接する2つの表示面の輝度特性は、入力画像の輝度値が小さな値の場合には前記観察者から見て奥にある表示面の輝度値が前記観察者から見て手前にある表示面の輝度値よりも大きな値となり、入力画像の輝度値が大きな値の場合には前記観察者から見て手前にある表示面の輝度値が前記観察者から見て奥にある表示面の輝度値よりも大きな値となる。
(6)また、本発明は、前述の疑似3次元立体表示方法を実行する擬似3次元立体表示装置である。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) A pseudo three-dimensional display method for displaying a two-dimensional image so as to overlap with a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer and displaying a pseudo three-dimensional stereoscopic image. In this case, one two-dimensional image is displayed on each display surface by using different luminance characteristics or transmittance characteristics for each display surface.
(2) In (1), a γ function having a different γ value is used as the luminance characteristic or transmittance characteristic of each display surface.
(3) In (2), the γ value of the luminance characteristic of the display surface in front of the observer among the two adjacent display surfaces is the luminance characteristic of the display surface in the back as viewed from the observer. It is a value larger than the γ value.
(4) In (1), as the luminance characteristics or transmissivity characteristics of each display surface, two adjacent displays with the luminance value of the input image as the horizontal axis and the luminance value or transmissivity displayed on the display surface as the vertical axis When the luminance characteristic or the transmission characteristic of the surface is represented in a graph, the luminance characteristic or the transmission characteristic is used such that two obtained curves intersect at one place.
(5) In (4), the luminance characteristics of the two adjacent display surfaces are such that when the input image has a small luminance value, the luminance value of the display surface in the back as viewed from the observer is the observer. When the luminance value of the input image is a large value, the luminance value of the display surface in front of the observer is viewed from the observer. The value is larger than the luminance value of the display surface in the back.
(6) Further, the present invention is a pseudo 3D stereoscopic display device that executes the above-described pseudo 3D stereoscopic display method.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の疑似3次元立体表示方法および疑似3次元立体表示装置によれば、奥行き情報なしで、かつ輝度を各表示面に分配することなく、擬似的に3次元立体像を容易に表示可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the pseudo 3D stereoscopic display method and the pseudo 3D stereoscopic display apparatus of the present invention, it is possible to easily display a pseudo 3D stereoscopic image without depth information and without distributing luminance to each display surface. Become.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施例1]
図8は、本発明の実施例1の疑似3次元立体表示装置に使用される画像生成装置220の構成を示すブロック図である。なお、図8は、表示面が、101と102の2枚の場合の構成を図示している。
本実施例では、入力画像200は、例えば、通常のカメラで撮像した実写画像のようなテクスチャのみの情報であり、物体の存在する奥行き位置を示す奥行き情報は有していない。
画像生成装置220は、101と102の各表示面の輝度特性(入力画像の画素値と、出力画像の画素値との対応関係)(221,222)を保有し、入力画像を入力として、各表示面に出力する2次元像(図8では、2次元像1と、2次元像2)を出力とする。なお、入力画像200は、輝度値のみを持つ画像、あるいは、カラー画像のいずれでも良い。
画像生成装置220は、「入力画像の輝度値と表示面に表示する輝度値の対応関係」を記録した輝度特性(221,222)を、例えば、テーブルの形式で各表示面毎に保持している。
本実施例では、画像生成装置220は、各表示面に対して輝度分配を行うことはせずに、各表示面(101,102)の輝度特性(221,222)を参照することで、入力画像200から、各表示面(101,102)に表示する2次元像を生成する。
ここで、入力画像200が濃淡画像の場合、各表示面(101,102)には1つの輝度特性が割り当てられる。また、入力画像200が、カラー画像の場合、各表示面(101,102)の輝度特性は、R,G,Bに代表される、3つの輝度特性から構成されることとしても良い。
本発明は、1枚の入力画像(2次元像)200から、各表示面に表示する2次元像を生成する方法および装置であり、生成した2次元像を3次元立体表示するための装置構成として、前述の特許文献1に記載された装置構成を用いることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
[Example 1]
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the
In the present embodiment, the
The
The
In this embodiment, the
Here, when the
The present invention is a method and apparatus for generating a two-dimensional image to be displayed on each display surface from one input image (two-dimensional image) 200, and an apparatus configuration for three-dimensionally displaying the generated two-dimensional image. As described above, the apparatus configuration described in
[輝度特性1]
本実施例では、各表示面に割り当てる輝度特性を異なる輝度特性となし、1枚の入力画像から生成される各表示面に表示する2次元像を、異なる輝度分布を持つ画像としている。以下、各表示面(101,102)の輝度特性(221,222)の一例について説明する。
DFD方式の3次元立体表示装置では、複数の表示面に表示される2次元像の輝度値の違いにより、観察者が奥行きを知覚するため、各表示面に表示する2次元像の輝度分布に違いがある場合、観察者は輝度の違いに応じた奥行きを知覚することとなる。
例えば、図9を用いて本実施例の具体的な動作の例を示す。
図9は、本発明の実施例の疑似3次元立体表示方法における輝度特性の一例を説明するための図である。
2枚の表示面(101,102)を持つDFD方式の3次元表示方法において、観察者100から見て前側の表示面(図9(a)の表示面101)に、図9(b)の111に示す輝度特性を割り当てて前面の表示面101に表示する2次元像15を生成し、観察者100から見て後側の表示面(図9(a)の表示面102)に、図9(b)の112に示す輝度特性を割り当てて後面の表示面102に表示する2次元像16を生成する。
なお、図9(b)のグラフは、各表示面(101,102)の輝度特性を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は各表示面(101,102)に表示する画像の輝度値である。
同様に、図9(c)のグラフは、2つの表示面(101,102)に表示する輝度値の和の輝度値(総合輝度)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は2つの表示面(101,102)に表示される輝度値の和の輝度値(総合輝度)である。
[Luminance characteristics 1]
In this embodiment, the luminance characteristics assigned to each display surface are different from each other, and a two-dimensional image displayed on each display surface generated from one input image is an image having a different luminance distribution. Hereinafter, an example of the luminance characteristic (221, 222) of each display surface (101, 102) will be described.
In the 3D stereoscopic display device of the DFD system, the observer perceives the depth due to the difference in the luminance value of the two-dimensional images displayed on the plurality of display surfaces, so that the luminance distribution of the two-dimensional images displayed on each display surface is reduced. If there is a difference, the observer will perceive the depth according to the difference in brightness.
For example, an example of a specific operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the luminance characteristic in the pseudo three-dimensional stereoscopic display method according to the embodiment of the present invention.
In the three-dimensional display method of the DFD method having two display surfaces (101, 102), the front display surface (display surface 101 in FIG. 9A) viewed from the observer 100 is placed on the display surface in FIG. 9B. A two-
The graph of FIG. 9B is a graph showing the luminance characteristics of each display surface (101, 102), the horizontal axis is the luminance value of the input image, and the vertical axis is displayed on each display surface (101, 102). This is the brightness value of the image to be played.
Similarly, the graph of FIG. 9C is a graph showing the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102), and the horizontal axis represents the luminance value of the input image, The vertical axis represents the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102).
図9(a)に示すように、15と16の2次元像をそれぞれ、101と102の表示面に表示した場合、観察者100に知覚される奥行き情報を図9(d)に示す。なお、図9(d)のグラフは、3次元立体像を観察した場合に、観察者100により知覚される3次元立体像の奥行き位置(見かけ奥行き位置)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は見かけ奥行き位置である。
図9(d)の縦軸(見かけ奥行き位置)が「1」は、観察者100から見て手前の表示面101と同じ奥行き位置に3次元像が知覚されることを表し、縦軸が「0」は、観察者100から見て奥側の表示面102と同じ奥行き位置に3次元像が知覚されることを表している。なお、見かけ奥行き位置が0.5とは、図9(a)の“奥行き位置中心”の奥行き位置を示す。
図9(a)に示すような輝度特性を各表示面(101,102)に割り当てた場合、図9(d)に示すように、入力画像の全ての輝度値に対して、観察者100から見た見掛けの奥行き位置が奥行き位置中心(図9(d)の縦軸、見かけ奥行き位置0.5に該当)よりも観察者100から見て手前に3次元立体像14が知覚されることになる。つまり、観察者100には、図9(a)の3次元立体像14の位置に表示面があり、この表示面に入力画像を表示する場合と同等と知覚される。
図9(b)の111、112のグラフの形状が異なることは、観察者100から見て前面、後面の2つの表示面(101,102)に異なる輝度特性が割り当てられていることを示す。また、観察者100から見ると、図9(c)に示すように、2つの表示面(101,102)に表示される輝度値の和の輝度値(総合輝度)が観察される。なお、3次元立体像14の総合輝度を高くすると、明るい立体感のある高画質な3次元立体像として知覚されるという効果がある。
また、図9(b)の111のグラフを図9(a)の表示面102の輝度特性とし、かつ、図9(b)の112のグラフを図9(a)の表示面101の輝度特性とした場合、観察者100は、奥行き中心位置よりも観察者100から見て奥に3次元立体像を知覚する。
As shown in FIG. 9A, depth information perceived by the viewer 100 when the two-
In FIG. 9D, the vertical axis (apparent depth position) “1” represents that a three-dimensional image is perceived at the same depth position as the display surface 101 in front of the viewer 100. “0” represents that a three-dimensional image is perceived at the same depth position as the display surface 102 on the back side when viewed from the viewer 100. The apparent depth position of 0.5 indicates the depth position of “center of depth position” in FIG.
When the luminance characteristics as shown in FIG. 9A are assigned to the respective display surfaces (101, 102), as shown in FIG. 9D, the observer 100 applies to all the luminance values of the input image. The apparent depth position is that the three-dimensional
The different shapes of the
9B is the luminance characteristic of the display surface 102 in FIG. 9A, and the
[輝度特性2]
一般的に、表示装置の輝度特性はγ関数であらわされる。したがって、画像生成装置220が保有する各表示面(101,102)の輝度特性(221,222)として、γ関数を用いると、人が見て自然な輝度分布を持つ2次元像を生成可能になるという効果がある。
さらに、2枚の表示面(101,102)の前面に、図10(a)の111、後面に図10(a)の112に示すような輝度特性を割り当てた場合、つまり、前面に割り当てた輝度特性の輝度値が、常に、後面に割り当てた輝度特性の輝度値よりも大きな値を持つようなγ関数を、前面、後面の表示面(101,102)に割り当てた場合には、観察者100には、輝度が高い領域は、輝度が低い領域と比較して、手前にある様に知覚される。
人間は、明るい部分が手前に、暗い部分が遠くに表示された3次元立体画像を自然と感じるため、2枚の表示面(101,102)の前面に図10(a)の111、後面に図10(a)の112に示すような輝度特性を割り当てた場合、生成される擬似3次元立体像は人の目から見て自然な画像になるという効果が得られる。
なお、図10は、本発明の実施例の疑似3次元立体表示方法における輝度特性の他の例を説明するための図である。
図10(a)のグラフは、各表示面(101,102)の輝度特性を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は各表示面(101,102)に表示する画像の輝度値である。
図10(b)のグラフは、2つの表示面(101,102)に表示する輝度値の和の輝度値(総合輝度)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は2つの表示面(101,102)に表示される輝度値の和の輝度値(総合輝度)である。
図10(c)のグラフは、3次元立体像を観察した場合に、観察者100により知覚される3次元立体像の奥行き位置(見かけ奥行き位置)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は見かけ奥行き位置である。
[Luminance characteristics 2]
Generally, the luminance characteristic of a display device is expressed by a γ function. Therefore, when the γ function is used as the luminance characteristic (221, 222) of each display surface (101, 102) possessed by the
Furthermore, when the luminance characteristics as shown by 111 in FIG. 10A are assigned to the front surfaces of the two display surfaces (101, 102) and 112 shown in FIG. 10A are assigned to the rear surfaces, that is, assigned to the front surfaces. When a γ function in which the luminance value of the luminance characteristic is always larger than the luminance value of the luminance characteristic assigned to the rear surface is assigned to the front and rear display surfaces (101, 102), the observer At 100, the high brightness area is perceived as being in front of the low brightness area.
Since humans naturally feel a three-dimensional stereoscopic image in which a bright part is displayed in the foreground and a dark part is displayed in the distance, the front surface of the two display surfaces (101, 102) is 111 in FIG. When the luminance characteristic as indicated by 112 in FIG. 10A is assigned, an effect is obtained that the generated pseudo three-dimensional stereoscopic image becomes a natural image as seen from the human eye.
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the luminance characteristic in the pseudo three-dimensional stereoscopic display method according to the embodiment of the present invention.
The graph of FIG. 10A is a graph showing the luminance characteristics of each display surface (101, 102), the horizontal axis is the luminance value of the input image, and the vertical axis is the image displayed on each display surface (101, 102). Luminance value.
The graph of FIG. 10B is a graph showing the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102), the horizontal axis is the luminance value of the input image, and the vertical axis is This is the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102).
The graph of FIG. 10C is a graph showing the depth position (apparent depth position) of the 3D stereoscopic image perceived by the observer 100 when the 3D stereoscopic image is observed, and the horizontal axis represents the input image. The luminance value and the vertical axis are the apparent depth positions.
[輝度特性3]
前述の輝度特性1、2により表示する擬似3次元立体像は、観察者100から見て2枚の表示面(101,102)の中間位置よりも手前側のみ、もしくは奥側のみにしか知覚されない。
観察者100から見て奥側の表示面102の方が、手前側の表示面101よりも高い輝度を持つ場合と、観察者100から見て手前側の表示面101の方が、奥側の表示面102よりも高い輝度を持つ場合の双方の状況が発生する場合、2枚の表示面(101,102)の中間の位置の前後双方に擬似3次元立体像を可能となる。
2枚の表示面(101,102)の観察者100から見て前面に図11(a)の111、後面に図11(a)の112に示すような輝度特性を割り当てた場合、つまり、前後2枚の表示面(101,102)の輝度特性が暗部から明部にかけてどこか1点で交差する様な輝度特性を、前後2枚の表示面(101,102)に割り当てた場合には、2枚の表示面(101,102)の中間の位置の前後双方に擬似3次元立体像を可能となる。
したがって、この場合、表示される擬似3次元立体像の奥行き方向の表示可能なレンジを広くすることができる。
また、前後の表示面(101,102)を重ねて表示するため、観察者100に観察される総合輝度値は、図11(b)に示すようになり、観察者100から見た3次元立体像の見かけ奥行き位置は図11(c)に示す特性となる。
図11(c)に示すように、観察者100は、明部領域では奥行き中心位置よりも観察者100から見て手前側、暗部領域では奥行き中心位置よりも観察者100から見て奥側に3次元立体像を知覚するため、凹凸のある3次元立体像が表示可能となる。
[Luminance characteristics 3]
The pseudo three-dimensional stereoscopic image displayed by the above-described
The display surface 102 on the back side as viewed from the viewer 100 has higher brightness than the display surface 101 on the front side, and the display surface 101 on the front side as viewed from the viewer 100 is on the back side. If both situations occur when the brightness is higher than that of the display surface 102, a pseudo three-dimensional stereoscopic image can be obtained both before and after an intermediate position between the two display surfaces (101, 102).
When the luminance characteristics as shown in FIG. 11 (a) 111 are assigned to the front surface as viewed from the observer 100 on the two display surfaces (101, 102) and the rear surface is indicated by 112 in FIG. 11 (a), that is, before and after When the luminance characteristics such that the luminance characteristics of the two display surfaces (101, 102) intersect at some point from the dark part to the bright part are assigned to the two front and rear display surfaces (101, 102), A pseudo three-dimensional stereoscopic image can be obtained both before and after an intermediate position between the two display surfaces (101, 102).
Therefore, in this case, the displayable range in the depth direction of the displayed pseudo three-dimensional stereoscopic image can be widened.
Further, since the front and rear display surfaces (101, 102) are displayed in an overlapping manner, the total luminance value observed by the observer 100 is as shown in FIG. 11B, and is a three-dimensional solid viewed from the observer 100. The apparent depth position of the image has the characteristics shown in FIG.
As shown in FIG. 11C, the observer 100 is closer to the near side when viewed from the observer 100 than the center position of the depth in the bright area, and closer to the rear side when viewed from the observer center than the center position of the depth in the dark area. Since a 3D stereoscopic image is perceived, an uneven 3D stereoscopic image can be displayed.
なお、図11は、本発明の実施例の疑似3次元立体表示方法における輝度特性の他の例を説明するための図である。
図11(a)のグラフは、各表示面(101,102)の輝度特性を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は各表示面(101,102)に表示する画像の輝度値である。
図11(b)のグラフは、2つの表示面(101,102)に表示する輝度値の和の輝度値(総合輝度)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は2つの表示面(101,102)に表示される輝度値の和の輝度値(総合輝度)である。
図11(c)のグラフは、3次元立体像を観察した場合に、観察者100により知覚される3次元立体像の奥行き位置(見かけ奥行き位置)を示すグラフであり、横軸は入力画像の輝度値、縦軸は見かけ奥行き位置である。
具体的な輝度特性の例として、後面の表示面102の輝度特性がγが1.0のγ関数で与えられ、かつ、前面の表示面101の輝度特性がγが1.0よりも小さな値のγ関数で与えられる場合、前後2枚の表示面(101,102)の輝度特性が暗部から明部にかけてどこか1点で交差するという特性が満たされる。
なお、前述の説明では、画像生成装置220が各表示面(101,102)の輝度特性を保持し、各表示面(101,102)に表示する2次元像を生成する構成としたが、輝度特性は表示デバイス毎に異なる。例えば、3次元立体像の正確な奥行き位置を表現するため前後に表示する2次元表示装置のγ特性を揃える事が必要になる場合もある。
また、CRTとプラズマディスプレイのように、表示デバイスの種類が異なる場合、γ特性は変化する。例えば、CRTのγ値は1.8、ディスプレイのγ値は2.2である。したがって、表示デバイスを変更すると、γ特性、つまり輝度特性を変更するのと同等の効果が得られる場合がある。
また、前述の説明では、各表示面(101,102)の輝度特性を画像生成装置220にて保持する構成を示したが、複数の表示面(101,102)のうち、画像生成装置220で1つ以上の表示面の輝度特性を保有して、その表示面に対する2次元像を生成し、画像生成装置220で輝度特性を保有しない表示面については入力画像と同じ2次元像を表示するものとしても良い。
FIG. 11 is a diagram for explaining another example of the luminance characteristic in the pseudo three-dimensional stereoscopic display method according to the embodiment of the present invention.
The graph of FIG. 11A is a graph showing the luminance characteristics of each display surface (101, 102), the horizontal axis is the luminance value of the input image, and the vertical axis is the image displayed on each display surface (101, 102). Luminance value.
The graph of FIG. 11B is a graph showing the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102), the horizontal axis is the luminance value of the input image, and the vertical axis is This is the luminance value (total luminance) of the sum of the luminance values displayed on the two display surfaces (101, 102).
The graph of FIG. 11C is a graph showing the depth position (apparent depth position) of the 3D stereoscopic image perceived by the observer 100 when the 3D stereoscopic image is observed, and the horizontal axis represents the input image. The luminance value and the vertical axis are the apparent depth positions.
As a specific example of the luminance characteristic, the luminance characteristic of the rear display surface 102 is given by a γ function having γ of 1.0, and the luminance characteristic of the front display surface 101 is a value smaller than 1.0. The luminance characteristic of the two front and rear display surfaces (101, 102) intersects at some point from the dark part to the bright part.
In the above description, the
Further, when the types of display devices are different, such as a CRT and a plasma display, the γ characteristic changes. For example, the γ value of CRT is 1.8, and the γ value of the display is 2.2. Therefore, when the display device is changed, an effect equivalent to changing the γ characteristic, that is, the luminance characteristic may be obtained.
In the above description, the configuration in which the luminance characteristics of each display surface (101, 102) are held by the
[実施例2]
図12は、本発明の実施例2の疑似3次元立体表示装置の構成を示すブロック図である。なお、図12は、表示面が、101と102の2枚の場合の構成を図示している。また、図12において、14a,14bは3次元立体像であり、108は、表示面101と表示面102との間の間隔(奥行き幅)である。
本実施例では、輝度特性変換装置301を利用することで、ハードウェア的に表示面(101,102)の輝度特性を変更するものである。なお、輝度特性は、前述の輝度特性1〜輝度特性3の手法を採用することができる。
図12では、輝度特性変換装置301により表示面101の輝度特性を変更しているが、各表示面(101,102)に対して輝度特性変換装置を設ける構成としても良い。
なお、前述した説明では、表示面は、101と102の2枚の場合について説明したが、この表示面は、前述の特許文献1にも記載されているように、2枚以上であってもよいことは言うまでもない。
また、前述の説明では、各表示面を構成する2次元表示装置として、発光型の透過型ディスプレイを使用した場合について説明したが、前述の特許文献2に記載されているように、各表示面を構成する2次元表示装置として、吸収型の透過型ディスプレイを使用することも可能である。この場合、前述の各グラフで説明した各表示面毎の輝度特性は、各表示面毎の透過度特性となる。
[Example 2]
FIG. 12 is a block diagram illustrating the configuration of the pseudo 3D stereoscopic display device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 illustrates a configuration in the case where there are two display surfaces 101 and 102. In FIG. 12, 14 a and 14 b are three-dimensional stereoscopic images, and 108 is an interval (depth width) between the display surface 101 and the display surface 102.
In the present embodiment, the luminance characteristic of the display surface (101, 102) is changed by hardware by using the luminance characteristic conversion device 301. As the luminance characteristics, the above-described
In FIG. 12, the luminance characteristic of the display surface 101 is changed by the luminance characteristic conversion device 301, but the luminance characteristic conversion device may be provided for each display surface (101, 102).
In the above description, the case where there are two display surfaces 101 and 102 has been described. However, as described in
In the above description, the case where a light-emitting transmission type display is used as the two-dimensional display device constituting each display surface has been described. However, as described in Patent Document 2, each display surface is described. It is also possible to use an absorption-type transmissive display as the two-dimensional display device that constitutes. In this case, the luminance characteristic for each display surface described in each of the graphs described above is a transmittance characteristic for each display surface.
但し、透過度の場合は、前後の表示面に表示する2次元像の透過度により、観察者に知覚される3次元立体像の奥行き位置は以下のようになる。
例えば、3次元物体104が表示面101上にある場合には、表示面101を構成する透過型表示装置の透過度を、2D化像105の輝度が3次元物体104の輝度に等しくなるように設定し、表示面102を構成する透過型表示装置の透過度を、例えば、その透過型表示装置の最大値とする。
次に、例えば、3次元物体104が観察者100より少し遠ざかって、表示面101を構成する透過型表示装置より、表示面102を構成する透過型表示装置側に少し寄った位置にある場合には、表示面101を構成する透過型表示装置上の2D化像105の透過度を少し増加させ、表示面102を構成する透過型表示装置上の2D化像106の透過度を少し減少させる。
さらに、例えば、3次元物体104が観察者100よりさらに遠ざかって、表示面101を構成する透過型表示装置より、表示面102を構成する透過型表示装置側にさらに寄った位置にある場合には、表示面101を構成する透過型表示装置上の2D化像105の透過度をさらに増加させ、表示面102を構成する透過型表示装置上の2D化像106の透過度をさらに減少させる。
遂に、例えば、3次元物体104が、表示面102を構成する透過型表示装置上にある場合には、表示面102を構成する透過型表示装置上の透過度を、2D化像106の輝度が3次元物体104の輝度に等しくなるように設定し、表示面101を構成する透過型表示装置上の2D化像105の透過度を、例えば、その透過型表示装置の最大値とする。
However, in the case of transparency, the depth position of the three-dimensional stereoscopic image perceived by the observer is as follows depending on the transparency of the two-dimensional images displayed on the front and rear display surfaces.
For example, when the three-
Next, for example, when the three-
Further, for example, when the three-
Finally, for example, when the three-
以上説明したように、本実施例では、奥行き情報なしで、かつ輝度を各表示面に分配するための輝度分配処理なしで、擬似的に3次元立体像を容易に表示可能となる。即ち、DFD方式の3次元表示方法では、輝度値(あるいは透過度)の差により観察者100が凹凸を感じるため、各表示面に対して異なる輝度特性(あるいは透過度特性)を割り当てることにより、観察者100は、明るい領域や暗い領域といった輝度(あるいは透過度)の差により凹凸を感じる効果がある。
本実施例では、2次元像で撮影した物体の形状を反映する3次元立体像を表示するわけではない。しかし、本実施例では、画像に対する距離情報が不要であり、かつ、単純な輝度変換(あるいは透過度変換)という少ない計算量により擬似的な3次元立体像を表示することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
As described above, in this embodiment, it is possible to easily display a pseudo three-dimensional stereoscopic image without depth information and without luminance distribution processing for distributing luminance to each display surface. That is, in the three-dimensional display method of the DFD method, the observer 100 feels unevenness due to a difference in luminance value (or transmittance), and therefore, by assigning different luminance characteristics (or transmittance characteristics) to each display surface, The observer 100 has an effect of feeling unevenness due to a difference in luminance (or transmittance) such as a bright region or a dark region.
In the present embodiment, a three-dimensional stereoscopic image reflecting the shape of an object photographed as a two-dimensional image is not displayed. However, in this embodiment, distance information for an image is not necessary, and a pseudo three-dimensional stereoscopic image can be displayed with a small amount of calculation such as simple luminance conversion (or transparency conversion).
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
1,2,15,16 2次元像
14,14a、14b 3次元立体像
100 観察者
101,102 表示面
103 光学系
104 3次元物体
105,106 2D化像
108 奥行き幅
111,112,221,222 輝度特性
200 入力画像
210,220 画像生成装置
211 RGB画像
212 Z画像
301 輝度特性変換装置
1, 2, 15, 16 Two-
Claims (10)
前記各表示面毎に異なる輝度特性あるいは透過度特性を用いて、1つの2次元像を前記各表示面に表示することを特徴とする擬似3次元表示方法。 A pseudo three-dimensional display method for displaying a two-dimensional image so as to overlap with a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer and displaying a pseudo three-dimensional stereoscopic image. ,
A pseudo three-dimensional display method, wherein one two-dimensional image is displayed on each display surface by using different luminance characteristics or transmittance characteristics for each display surface.
前記複数の表示面に前記観察者から見て重なるように2次元像を表示する画像生成手段とを備える擬似3次元表示装置であって、
前記画像生成手段は、前記各表示面毎に異なる輝度特性あるいは透過度特性を用いて、1つの2次元像を前記各表示面に表示することを特徴とする擬似3次元表示装置。 A plurality of display surfaces arranged at different depth positions as viewed from the observer;
A pseudo three-dimensional display device comprising image generation means for displaying a two-dimensional image so as to overlap the plurality of display surfaces as viewed from the observer,
The pseudo three-dimensional display device, wherein the image generation means displays one two-dimensional image on each display surface using different luminance characteristics or transmittance characteristics for each display surface.
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