JP2010183267A - 3次元画像表示装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】2D画像と3D画像とが混在して順次入力する場合であっても、立体感のある画像のみを再生し、画像観察者の疲労感を軽減可能にする。
【解決手段】2D画像と3D画像とが混在した画像を順次入力して再生する際に、入力された画像が2D画像であると判定されると(ステップS14)、その2D画像を基に該2D画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成し(ステップS16)、これらの複数の視差画像を表示する(ステップS18)。これにより、立体感のある画像のみを順次再生することができ、画像観察者の疲労感を軽減することができる。また、2D画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成するため、複数の視差画像を簡単にかつ瞬時に生成することができる。
【選択図】 図16

Description

本発明は3次元画像表示装置及び方法に係り、特に2次元画像と3次元画像とが混在して記録された記録メディアから順次画像を読み出して再生する3次元画像表示装置及び方法に関する。
2次元画像(2D画像)と3次元画像(3D画像)の撮影機能を持つデジタルカメラは、1つの記録メディアに2D画像と3D画像とを混在した状態で記録する。この種のデジタルカメラで画像が記録された記録メディアには、2D画像と3D画像とが混在して記録されるため、この記録メディアの画像を3D画像表示装置により、例えば、ファイル名順(撮影日時順)に順次再生すると、2D画像と3D画像とが混在して再生されることになる。
2D画像と3D画像が混在する複数の画像を順次連続して再生する場合、2D画像から3D画像、又は3D画像から2D画像に表示が変化し、これが繰り返されると、立体感のある画像と立体感のない画像の変化が続き、画像の観察者に疲労感を与えることがある。
従来、この疲労感を解決するために、入力する画像が2D画像か3D画像かを判別し、2D画像と判別されると、2D画像から計算によって擬似的に視差画像を形成し(2D画像を3D画像に変換し)、3D表示するようにした画像表示装置が提案されている(特許文献1)。
また、特許文献1には、2D画像から計算によって擬似的に視差画像を形成する具体的な計算手法は記載されていないが、2D画像から3D画像を計算によって形成する方法としては、特許文献2に記載の方法が知られている。
この特許文献2に記載の2D画像を3D画像に変換する方法は、2D画像の設定領域毎に奥行情報を生成し、該奥行情報から視差情報を生成し、該視差情報から3D画像を生成する方法であり、前記奥行情報は、2D画像から画像特徴量を生成し、該画像特徴量から画面内の物体毎にグループ分けを行ない、一方で、設定領域毎に背景重みを生成し、前記画像特徴量、グループに関する情報及び背景重みからグループ毎に画像特徴量と背景重みを組み合わせることにより算出するようにしている。
特開2008−42645号公報 特開平11−98531号公報
しかしながら、特許文献1、2に記載の発明のように、2D画像を計算により3D画像に変換する方法は、3D画像に変換する処理の演算量が多く、3D画像を演算するために多くの時間及びリソースを必要とするという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、2D画像と3D画像とが混在して順次入力する場合であっても、2D画像を入力した場合には、その2D画像から視差画像を生成して再生するようにしたため、立体感のある画像のみを連続的に再生することができ、これにより画像観察者の疲労感を軽減することができ、特に2D画像から簡単にかつ瞬時に視差画像を生成して再生することができる3次元画像表示装置及び方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項1に係る3次元画像表示装置は、2次元画像と複数の視点から同一被写体を撮影した複数の画像からなる3次元画像とが混在して記録された記録メディアから2次元画像又は3次元画像を順次入力する画像入力手段と、前記画像入力手段から入力された画像が2次元画像か3次元画像かを判定する判定手段と、前記判定手段により2次元画像が入力されたと判定されると、その入力された2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する視差画像生成手段であって、前記2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成する視差画像生成手段と、前記画像入力手段から入力された3次元画像又は前記視差画像生成手段により生成された複数の視差画像を表示する3次元画像表示手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項1に係る発明によれば、2次元画像と3次元画像とが混在した画像を順次入力して再生する際に、入力された画像が2次元画像であると判定されると、その2次元画像を基に該2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成し、これらの複数の視差画像を表示するようにしたため、立体感のある画像のみを連続的に再生することができ、画像観察者の疲労感を軽減することができる。また、2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成するため、従来のように計算により2次元画像を3次元画像に変換する多くの演算が不要であり、複数の視差画像を簡単にかつ瞬時に生成することができる。
請求項2に示すように請求項1に記載の3次元画像表示装置において、前記視差画像生成手段は、前記2次元画像を前記所定の視差量の2分の1だけ左シフトした右目用画像と、前記2次元画像を前記所定の視差量の2分の1だけ右シフトした左目用画像とを生成することを特徴としている。このように2D画像に視差を付けることにより、2D画像を表示画面から一様に飛び出して見せることができる。
請求項3に示すように請求項1又は2に記載の3次元画像表示装置において、前記視差画像生成手段は、所定の背景画像と前記2次元画像を左右方向にシフトした画像とを合成した合成画像を生成することを特徴としている。これにより、2D画像を背景画像から一様に飛び出して見せることができる。
請求項4に示すように請求項3に記載の3次元画像表示装置において、前記2次元画像はカラー画像であり、前記所定の背景画像は前記2次元画像のモノクロ画像であることを特徴としている。これにより、カラーの2D画像を該2D画像のモノクロ画像から一様に飛び出して見せることができる。
請求項5に示すように請求項3又は4に記載の3次元画像表示装置において、前記所定の背景画像は、前記2次元画像をネガポジ反転したネガ画像であることを特徴としている。尚、前記ネガ画像は、前記2次元画像がカラー画像の場合には、カラー画像をネガポジ反転したものでもよいし、カラー画像のモノクロ画像をネガポジ反転したものでもよい。
請求項6に示すように請求項1又は2に記載の3次元画像表示装置において、前記視差画像生成手段は、予め準備された3次元表示用の複数の額縁画像と前記左右方向にシフトしてなる複数の2次元画像とを合成した合成画像を生成することを特徴としている。これにより、額縁画像を良好な3D画像として表示させることができるとともに、この額縁画像に嵌め込まれて遠近感をもつ2D画像を見せることができる。
請求項7に示すように請求項1から6のいずれかに記載の3次元画像表示装置において、前記記録メディアに記録されている2次元画像の近傍の3次元画像の視差量の情報を取得する視差量取得手段を備え、前記視差画像生成手段は、前記2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する際の所定の視差量として、前記視差量取得手段により取得された当該2次元画像の近傍の3次元画像の視差量を使用することを特徴としている。これにより、3次元画像の表示と2次元画像から生成された視差画像の表示とが切り替わる際の視差の変化が更に少なくなり、より疲労感の軽減を図ることができる。
請求項8に示すように請求項7に記載の3次元画像表示装置において、前記記録メディアには、3次元表示用の複数の個別画像と、各個別画像に付属する付属情報であって、代表視差量を含む付属情報とが格納された3次元画像ファイルとして3次元画像が記録され、前記視差量取得手段は、前記3次元画像ファイルから前記付属情報に含まれる代表視差量を取得することを特徴としている。
請求項9に示すように請求項7に記載の3次元画像表示装置において、前記記録メディアには、3次元表示用の複数の個別画像と、各個別画像に付属する付属情報であって、各個別画像の間で特徴が一致する特徴点の座標値を含む付属情報とが格納された3次元画像ファイルとして3次元画像が記録され、前記視差量取得手段は、前記3次元画像ファイルから前記付属情報に含まれる各個別画像の特徴点の座標値を読み取り、各個別画像の特徴点の座標値の差分に基づいて視差量を取得することを特徴としている。
請求項8又は9に係る発明によれば、2次元画像の近傍の3次元画像の視差量を簡単に取得することができ、この取得した視差量を2次元画像から複数の視差画像を生成する際の視差量とすることができる。
請求項10に係る3次元画像表示方法は、2次元画像と複数の視点から同一被写体を撮影した複数の画像からなる3次元画像とが混在して記録された記録メディアから2次元画像又は3次元画像を順次入力する画像入力ステップと、前記画像入力ステップにより入力された画像が2次元画像か3次元画像かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにより2次元画像が入力されたと判定されると、その入力された2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する視差画像生成ステップであって、前記2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成する視差画像生成ステップと、前記入力された画像が2次元画像と判定されると、その3次元画像を3次元画像表示手段に表示させ、前記入力された画像が2次元画像と判定されると、その2次元画像を基に前記視差画像生成ステップにより生成された複数の視差画像を3次元画像表示手段に表示させる3次元画像表示ステップと、を含むことを特徴としている。
請求項11に示すように請求項10に記載の3次元画像表示方法において、前記記録メディアに記録されている2次元画像の近傍の3次元画像の視差量の情報を取得する視差量取得ステップを含み、前記視差画像生成ステップは、前記2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する際の所定の視差量として、前記視差量取得ステップにより取得された当該2次元画像の近傍の3次元画像の視差量を使用することを特徴としている。
本発明によれば、2D画像と3D画像とが混在して順次入力する場合であっても、2D画像を入力した場合には、その2D画像から視差画像を生成して再生するようにしたため、立体感のある画像のみを連続的に再生することができ、これにより画像観察者の疲労感を軽減することができ、特に2D画像から視差画像を生成する際に、2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトして複数の視差画像を生成するようにしたため、簡単にかつ瞬時に視差画像を生成して再生することができる。
図1は本発明の第1実施形態の3次元画像表示装置を示す外観図である。 図2は図1に示した3次元画像表示装置の内部構成を示すブロック図である。 図3は画像ファイルが記録されるメモリカードのディレクトリ構造を示す図である。 図4は2D画像から本発明に係る視差画像を生成する手順を示す図である。 図5は本発明の第2実施形態の3次元画像表示装置を備えたデジタルカメラの背面図であり、背面LCDが視差画像を表示している状態を示す図である。 図6は図5に示したデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。 図7は上記デジタルカメラの背面図であり、背面LCDがインデックス画像を表示している状態を示す図である。 図8は上記デジタルカメラの背面図であり、背面LCDが額縁画像を含む視差画像を表示している状態を示す図である。 図9は3D画像用の3D画像ファイルのデータ構造を示す図である。 図10は3D画像用の3D画像ファイル内の視差量メタデータの例を示す図である。 図11は複数の撮像部と視点番号の付与例を示す図である。 図12は各視点の代表視差量の例を示す図表である。 図13は3D画像用の3D画像ファイル内の特徴点メタデータの例を示す図である。 図14は画像内の特徴点の例を示す図である。 図15は各視点の特徴点情報の例を示す図である。 図16は本発明に係る3次元画像表示方法の第1実施形態を示すフローチャートである。 図17は本発明に係る3次元画像表示方法の第2実施形態を示すフローチャートである。 図18は本発明に係る3次元画像表示方法の第3実施形態を示すフローチャートである。
以下、添付図面に従って本発明に係る3次元画像表示装置及び方法の実施の形態について説明する。
[3次元画像表示装置の第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態の3次元画像表示装置を示す外観図である。
図1に示すように、この3次元画像表示装置(3D画像表示装置)10は、カラーの3次元液晶ディスプレイ(以下、「3D LCD」という)12を搭載したデジタルフォトフレームであり、前面には電源スイッチ、通常表示・スライドショー等を選択する操作部14が設けられ、側面にはメモリカードスロット16が設けられている。
図2は上記3D画像表示装置10の内部構成を示すブロック図である。
図2に示すように3D画像表示装置10は、上記3D LCD12、操作部14の他に、中央処理装置(CPU)20、ワークメモリ22、カードインターフェース(カードI/F)24、表示コントローラ26、バッファメモリ28、EEPROM30、及び電源部32を備えている。
3D LCD12は、複数の画像(右目用画像、左目用画像)をレンチキュラレンズやパララックスバリア等によりそれぞれ所定の指向性をもった指向性画像を表示するものや、偏光メガネ、液晶シャッタメガネなどの専用メガネをかけることで右目用画像と左目用画像とを個別に見ることができるものなどが適用できる。
CPU20は、操作部14からの入力に基づき所定の制御プログラムに従って3D画像表示装置10全体の動作を統括制御する制御手段として機能する。尚、CPU20による制御内容については後述する。
ワークメモリ22は、CPU20の演算作業用領域及び画像データの一時記憶領域を含んでいる。
カードI/F24は、デジタルカメラの記録メディアであるメモリカード34がメモリカードスロット16に装着されると、メモリカード34と電気的に接続され、メモリカード34との間でデータ(画像データ)の送受信を行うための装置である。
表示コントローラ26は、表示用の画像データ専用の一時記憶領域であるバッファメモリ28から3D表示用の画像データ(複数の画像データ)を繰り返し読み出し、3D LCD12での3D表示用の信号に変換して3D LCD12に出力する。これにより、3D LCD12に3D画像を表示させる。
電源部32は、図示しないバッテリ又は商用電源からの電力を制御して、3D画像表示装置10各部に動作電力を供給する。
<メモリカードのディレクトリ構造>
図3は3D画像表示装置10に装着されるメモリカード34のディレクトリ構造の一例を示す。
図3に示すように、イメージルートディレクトリDCIM(Digital Camera IMages) の直下の階層のフォルダ(100_PICT)に、2D画像又は3D画像の画像ファイルが配置されている。
各画像ファイルには、所定の命名規則に基づいてファイル名が付けられており、この実施の形態では、アルファベットの4文字(自由文字)+4桁のファイル番号によりファイル名が付けられている。ファイル番号は、画像ファイルの作成順に、最大番号+1の連番が自動的に付されている。
また、2D画像と3D画像とでは、画像ファイルの拡張子が異なっており、この実施の形態では、2D画像の画像ファイルの拡張子は、JPEG画像を表す「JPG」、3D画像の画像ファイルの拡張子は、複数のJPEG画像をつなぎ合わせて作成された1つの3D表示用のマルチピクチャファイル(3D画像ファイル)を表す「F3D」としている。尚、3D表示用の3D画像ファイルのデータ構造の詳細については後述する。
<3D画像表示装置10の作用>
操作部14の電源スイッチがオンされ、再生モードとしてスライドショー再生が設定されている場合には、CPU20は、メモリカードスロット16に装着されているメモリカード34からカードI/F24を介してファイル番号順に画像ファイルを所定のインターバルで読み出す。
CPU20は、読み出した画像ファイルに格納された画像が2D画像か3D画像かを、画像ファイルの拡張子に基づいて判定する。そして、CPU20は、画像ファイルに格納された画像が2D画像と判定(拡張子「JPG」を検出)すると、その2D画像を基に3D表示用の視差画像を生成する。
図4に2D画像から視差画像を生成する一例を示す。
図4に示すように、まず、2D画像から背景画像を生成する。この実施の形態では、カラーの2D画像からモノクロ画像を生成し、これを背景画像とする。
そして、カラーの2D画像と予め設定されている所定の視差量とに基づいて2枚の視差画像(右目用画像と左目用画像)を生成する。右目用の視差画像は、上記背景画像に対して2D画像を所定の視差量の2分の1だけ左シフトして重ね合わせ合成し、一方、左目用の視差画像は、上記背景画像に対して2D画像を所定の視差量の2分の1だけ右シフトして重ね合わせ合成することにより生成する。尚、ここで使用する所定の視差量は、3D LCD12上で視差画像の飛び出し量が標準的な量となる固有値とする。また、観察者の好みに応じて、前記所定の視差量を設定できるようにしてもよい。
CPU20は、上記のようにして2D画像から生成した右目用の視差画像と左目用の視差画像をバッファメモリ28に一時記憶させ、表示コントローラ26は、バッファメモリ28から2枚の視差画像を読み出し、3D表示用の信号に変換して3D LCD12に出力する。これにより、3D LCD12に3D画像(左右の視差画像)を表示させる。
尚、上記のように一律に視差が付けられた2D画像から生成された視差画像は、その視差量に相当する量だけ背景画像から飛び出して見えるが、2D画像自体は平面的に見える画像である。
一方、CPU20は、画像ファイルに格納された画像が3D画像と判定(拡張子「F3D」を検出)すると、その3D画像の画像ファイルから異なる視点で撮影された右目用の画像と左目用の画像を取り出し、バッファメモリ28に一時記憶させる。表示コントローラ26は、バッファメモリ28から右目用の画像と左目用の画像を読み出し、3D表示用の信号に変換して3D LCD12に出力する。これにより、3D LCD12に3D画像を表示させる。
このように、2D画像と3D画像とが混在して記録されているメモリカード34から順次画像を読み出して再生する際に、読み出した画像が2D画像の場合には、2D画像から所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成し、これらの複数の視差画像を表示するようにしたため、立体感のある画像のみを連続的に再生することができ、画像観察者の疲労感を軽減することができる。
[3次元画像表示装置の第2実施形態]
図5は本発明の第2実施形態の3次元画像表示装置を備えたデジタルカメラの背面図であり、背面の3D LCD150が2D画像から生成した視差画像を表示している状態に関して示している。
図5に示すように、このデジタルカメラ100の背面には、3D LCD150、光学ファインダの接眼部104及び操作部116が設けられている。
図6は図5に示したデジタルカメラ100の内部構成を示すブロック図である。
図6に示すように、デジタルカメラ100は、2つの撮影部112R及び112Lを備えた複眼カメラである。尚、撮影部112は、2つ以上であってもよい。
デジタルカメラ100は、複数の撮影部112R及び112Lによって撮影した複数の画像からなる3D画像を1つの3D表示用の3D画像ファイルとして記録することができる。
メインCPU114(以下、「CPU114」という)は、操作部116からの入力に基づき所定の制御プログラムに従ってデジタルカメラ100全体の動作を統括制御する。
CPU114には、システムバス122を介してROM124、EEPROM126及びワークメモリ128が接続されている。ROM124には、CPU114が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納される。EEPROM126には、ユーザ設定情報等のデジタルカメラ100の動作に関する各種設定情報等が格納される。ワークメモリ128は、CPU114の演算作業用領域及び画像データの一時記憶領域を含んでいる。
操作部116は、ユーザが各種の操作入力を行うための手段であり、電源/モードスイッチ、モードダイヤル、レリーズスイッチ、十字キー、ズームボタン、MENU/OKボタン、DISPボタン及びBACKボタンを含んでいる。操作用表示部118は、操作部116からの操作入力の結果を表示するための手段であり、例えば、液晶パネル又は発光ダイオード(LED)を含んでいる。
電源/モードスイッチは、デジタルカメラ100の電源のオン/オフの切り替え、及びデジタルカメラ100の動作モード(再生モード及び撮影モード)の切り替え手段である。電源/モードスイッチがオンになると、電源部120からデジタルカメラ100の各部への電力の供給が開始され、デジタルカメラ100の各種の動作が開始される。また、電源/モードスイッチがオフになると、電源部120からデジタルカメラ100の各部への電力の供給が停止される。
モードダイヤルは、デジタルカメラ100の撮影モードを切り替えるための操作手段であり、モードダイヤルの設定位置に応じて、2Dの静止画を撮影する2D静止画撮影モード、2Dの動画を撮影する2D動画撮影モード、3Dの静止画を撮影する3D静止画撮影モード及び3Dの動画を撮影する3D動画撮影モードの間で撮影モードが切り替えられる。撮影モードが2D静止画撮影モード又は2D動画撮影モードに設定されると、撮影モード管理フラグ130に、2D画像を撮影するための2Dモードであることを示すフラグが設定される。また、撮影モードが3D静止画撮影モード又は3D動画撮影モードに設定されると、撮影モード管理フラグ130に、3D画像を撮影するための3Dモードであることを示すフラグが設定される。CPU114は、撮影モード管理フラグ130を参照して、撮影モードの設定を判別する。
レリーズスイッチは、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる2段ストローク式のスイッチで構成されている。静止画撮影モード時には、レリーズスイッチが半押しされると、撮影準備処理(例えば、AE(Automatic Exposure:自動露出)処理、AF(Auto Focus:自動焦点合わせ)処理、AWB(Automatic White Balance:自動ホワイトバランス)処理)が行われ、レリーズスイッチが全押しされると、静止画の撮影・記録処理が行われる。また、動画撮影モード時には、レリーズスイッチが全押しされると動画の撮影が開始され、再度全押しされると動画の撮影が終了する。尚、静止画撮影用のレリーズスイッチ及び動画撮影用のレリーズスイッチを別々に設けるようにしてもよい。
3D LCD150は、図1に示した3D画像表示装置10の3D LCD12と同様の3D画像表示器であり、撮影した2D画像又は3D画像を表示するための画像表示部として機能するとともに、各種設定時にGUIとして機能する。また、3D LCD150は、撮影モード時に画角を確認するための電子ファインダとして機能する。
縦/横撮り検出回路132は、例えば、デジタルカメラ100の向きを検出するためのセンサを含んでおり、デジタルカメラ100の向きの検出結果をCPU114に入力する。CPU114は、デジタルカメラ100が向きの場合に、縦撮りと横撮りの切り替えを行う。
次に、デジタルカメラ100の撮影機能について説明する。尚、図6では、各撮影部112R及び112L内の各部にそれぞれ符号R及びLを付して区別しているが、各部の機能は略同様であるため、以下の説明では、符号R及びLを省略して説明する。
撮影レンズ160は、ズームレンズ、フォーカスレンズ及び絞りを備えている。ズームレンズ及びフォーカスレンズは、各撮影部の光軸(図中のLR及びLL)に沿って前後に移動する。CPU114は、測光・測距CPU180を介して不図示のズームアクチュエータの駆動を制御することにより、ズームレンズの位置を制御してズーミングを行い、測光・測距CPU180を介してフォーカスアクチュエータの駆動を制御することにより、フォーカスレンズの位置を制御してフォーカシングを行う。また、CPU114は、測光・測距CPU180を介して絞りアクチュエータの駆動を制御することにより、絞りの開口量(絞り値)を制御し、撮像素子162への入射光量を制御する。
CPU114は、3Dモード時に複数の画像を撮影する場合に、各撮影部112R及び112Lの撮影レンズ160R及び160Lを同期させて駆動する。即ち、撮影レンズ160R及び160Lは、常に同じ焦点距離(ズーム倍率)に設定される。また、常に同じ入射光量(絞り値)となるように絞りが調整される。更に、3Dモード時には、常に同じ被写体にピントが合うように焦点調節が行われる。
フラッシュ発光部176は、例えば、放電管(キセノン管)により構成され、暗い被写体を撮影する場合や逆光時等に必要に応じて発光される。充電/発光制御部178は、フラッシュ発光部176を発光させるための電流を供給するためのメインコンデンサを含んでいる。CPU114は、測光・測距CPU180にフラッシュ発光指令を送信して、メインコンデンサの充電制御、フラッシュ発光部176の放電(発光)のタイミング及び放電時間の制御等を行う。尚、フラッシュ発光部176としては、発光ダイオードを用いてもよい。
撮影部112は、被写体に光を照射するための距離用発光素子186(例えば、発光ダイオード)と、上記距離用発光素子186により光が照射された被写体の画像(測距用画像)を撮影する距離用撮像素子184とを備えている。
測光・測距CPU180は、CPU114からの指令に基づいて、所定のタイミングで距離用発光素子186を発光させるとともに、距離用撮像素子184を制御して測距用画像を撮影させる。
距離用撮像素子184によって撮影された測距用画像は、A/D変換器196によりデジタルデータに変換されて、距離情報処理回路198に入力される。
距離情報処理回路198は、距離用撮像素子184から取得した測距用画像を用いて、いわゆる三角測距の原理に基づいて、撮影部112R及び112Lによって撮影された被写体とデジタルカメラ100との間の距離(被写体距離)を算出する。距離情報処理回路198によって算出された被写体距離は、距離情報記憶回路103に記録される。
尚、被写体距離の算出方法としては、距離用発光素子186が発光してから、距離用発光素子186によって照射された光が被写体によって反射され、距離用撮像素子184に届くまでの光の飛行時間(遅れ時間)と光の速度から被写体距離を算出するTOF(Time of Flight)法を用いてもよい。
また、撮影部112は、間隔/輻輳角駆動回路188及び間隔/輻輳角検出回路190を備えている。
間隔/輻輳角駆動回路188R及び188Lは、それぞれ撮影部112R及び112Lを駆動する。CPU114は、間隔/輻輳角制御回路192を介して間隔/輻輳角駆動回路188R及び188Lを動作させて、撮影レンズ160Rと160Lとの間隔及び輻輳角を調整する。
間隔/輻輳角検出回路190R及び190Lは、例えば、電波を送受信する手段を含んでいる。CPU114は、間隔/輻輳角制御回路92を介して間隔/輻輳角検出回路190R及び190Lを動作させて、電波を相互に送受信させることにより、撮影レンズ160Rと160Lとの間隔及び輻輳角を測定する。撮影レンズ160Rと160Lとの間隔及び輻輳角の測定結果は、レンズ間隔・輻輳角記憶回路102に記憶される。
撮像素子162は、例えば、カラーCCD固体撮像素子により構成されている。撮像素子162の受光面には、多数のフォトダイオードが2次元的に配列されており、各フォトダイオードには所定の配列で3原色(R、G、B)のカラーフィルタが配置されている。撮影レンズ160によって撮像素子62の受光面上に結像された被写体の光学像は、このフォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、CPU114の指令に従ってTG164から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号(R、G、B信号)として撮像素子162から順次読み出される。撮像素子162は、電子シャッタ機能を備えており、フォトダイオードへの電荷蓄積時間を制御することにより、露光時間(シャッタ速度)が制御される。
尚、撮像素子162としては、CMOSセンサ等のCCD以外の撮像素子を用いることもできる。
アナログ信号処理部166は、撮像素子162から出力されたR、G、B信号に含まれるリセットノイズ(低周波)を除去するための相関2重サンプリング回路(CDS)、R、G、B信号を増幅して一定レベルの大きさにコントロールするためのAGS回路を含んでいる。撮像素子162から出力されるアナログのR、G、B信号は、アナログ信号処理部166によって相関2重サンプリング処理されるとともに増幅される。アナログ信号処理部166から出力されたアナログのR、G、B信号は、A/D変換器168によってデジタルのR、G、B信号に変換されて、画像入力コントローラ(バッファメモリ)170に入力される。
デジタル信号処理部172は、同時化回路(単板CCDのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して色信号を同時式に変換する処理回路)、ホワイトバランス調整回路、階調変換処理回路(ガンマ補正回路)、輪郭補正回路、輝度・色差信号生成回路等を含んでいる。画像入力コントローラ170に入力されたデジタルのR、G、B信号は、デジタル信号処理部172によって、同時化処理、ホワイトバランス調整、階調変換及び輪郭補正等の所定の処理が施されるとともに、輝度信号(Y信号)及び色差信号(Cr、Cb信号)からなるY/C信号に変換される。
ライブビュー画像(スルー画)を3D LCD150に表示する場合、デジタル信号処理部172において生成されたY/C信号がバッファメモリ144に順次供給される。表示コントローラ142は、バッファメモリ144に供給されたY/C信号を読み出してYC−RGB変換部146に出力する。YC−RGB変換部146は、表示コントローラ142から入力されたY/C信号をR、G、B信号に変換してドライバ148を介して3D LCD150に出力する。これにより、3D LCD150にスルー画が表示される。
ここで、カメラのモードが撮影モードであり、2Dモードの場合には、所定の1つの撮影部(例えば、112R)により記録用の画像が撮影される。2Dモード時に、撮影部112Rによって撮影された画像は、圧縮・伸張処理部174Rによって圧縮される。この圧縮画像データは、メモリコントローラ134及びカードI/F138を介して、所定形式の画像ファイルとしてメモリカード34に記録される。例えば、静止画についてはJPEG(Joint Photographic Experts Group)、動画についてはMPEG2又はMPEG4、H.264規格に準拠した圧縮画像ファイルとして記録される。
また、カメラのモードが撮影モードであり、3Dモード時には、撮影部112R及び112Lによって同期して画像が撮影される。尚、3Dモード時には、AF処理及びAE処理は、撮影部112R及び112Lのいずれか一方によって取得された画像信号に基づいて行われる。3Dモード時に、各撮影部112R及び112Lによって撮影された2視点の画像は、それぞれ圧縮・伸張処理部174R及び174Lによって圧縮され、1つの3D画像ファイルに格納されてメモリカード34に記録される。また、3D画像ファイルには、2視点の圧縮画像データとともに、被写体距離情報、撮影レンズ160R及び160Lの間隔及び輻輳角に関する情報等が格納される。
一方、カメラの動作モードが再生モード時には、メモリカード34に記録されている最終の画像ファイル(最後に記録された画像ファイル)が読み出されて、圧縮・伸張処理部174によって非圧縮のY/C信号に伸張された後、バッファメモリ144に入力される。表示コントローラ142は、バッファメモリ144に供給されたY/C信号を読み出してYC−RGB変換部146に出力する。YC−RGB変換部146は、表示コントローラ142から入力されたY/C信号をR、G、B信号に変換してドライバ148を介して3D LCD150に出力する。これにより、メモリカード34に記録されている画像ファイルの画像が3D LCD150に表示される。
ここで、メモリカード34から読み出された画像ファイルが2D画像の画像ファイルの場合には、前述した3D画像表示装置10と同様に、2D画像と予め設定されている所定の視差量とに基づいて2枚の視差画像(右目用画像と左目用画像)が生成され(図4参照)、図5に示すように2枚の視差画像が3D LCD150に表示される。
一方、メモリカード34から読み出された画像ファイルが3D画像の画像ファイルの場合には、3D画像の画像ファイルから異なる視点で撮影された右目用の画像と左目用の画像が抽出され、3D LCD150に3D画像として表示される。
また、再生モード時に、操作部116のDISPボタンを操作することにより、図7に示すように3D LCD150に、複数の画像の縮小画像(サムネイル画像)からなるインデックス画像を表示させることができる。このインデックス画像においても、2D画像のサムネイル画像は、図4に示した方法で視差がつけられた視差画像とし、3D画像のサムネイル画像と同様に飛び出したサムネイル画像とする。
<2D画像から生成される視差画像の他の実施例>
図8はデジタルカメラ100の背面図であり、3D LCD150に額縁画像を含む視差画像が表示されている状態に関して示している。
図4に示した方法は、2D画像のモノクロ画像を背景画像とし、この背景画像に対して左右方向に所定の視差量(2分の1の視差量ずつ)シフトした2D画像を合成して2枚の視差画像を生成するようにしたが、他の実施例では、上記背景画像の代わりに3D表示用の額縁画像を使用し、この額縁画像に左右方向に所定の視差量(2分の1の視差量ずつ)シフトした2D画像を合成して2枚の視差画像を生成するようにしている。
この3D表示用の2枚の額縁画像は、例えば、額縁の最内周が所定の視差量を有し、額縁の外周に向かって視差量が徐々に小さくなるように作成され、予めEEPROM126に記憶されているものが使用される。そして、この2枚の額縁画像の額縁の内側に所定の視差量だけ左右方向にシフトさせた2D画像を合成するようにしている。
このように額縁画像と合成された視差画像は、2D画像が四角錐台状に飛び出した画像となる。
尚、3D表示用の2枚の額縁画像として、額縁の最外周の視差量が所定の視差量となり、額縁の内周に向かって視差量が徐々に小さくなり、額縁の最内周で視差量がゼロとなるように作成したものを使用してもよい。この額縁画像を使用する場合には、2D画像の視差量をゼロにして(視差をつけないようにして)合成する。
また、2D画像から生成される視差画像の更に他の実施例としては、背景画像としてモノクロの2D画像を使用する代わりに単一色の背景画像を使用したもの、カラーの2D画像又はモノクロの2D画像をネガポジ反転したネガ画像を使用したもの、背景画像を使用せずに2D画像のみを左右方向にシフトしたものが考えられる。
尚、背景画像を使用しない場合には、デジタルカメラ100の背面(3D LCD150の表面)に対して2D画像が飛び出すように見える。また、前記モノクロ画像には、階調数を減らしたモノクロ画像(モノクロ2階調の2値化画像)を含むものとする。
[3D画像ファイルのデータ構造]
図9はデジタルカメラ100によりメモリカード34に記録される3D表示用の3D画像ファイルのデータ構造の一例を示す図である。
図9に示すように3D画像ファイルFは、Exif規格のファイルフォーマットを利用し、複数の画像を一体化して記録するファイル形式を採っており、個別画像(1)(先頭画像)A1、個別画像(2)A2,個別画像(2)A2、…、個別画像(n)Anが連結されて構成されている。
各個別画像の領域は、各個別画像の開始位置を示すSOI(Start of Image)と終了位置を示すEOI(End of Image)とにより区分されており、SOIの次に個別画像のExif付属情報が記録されるAPP1マーカセグメントと、多視点付属情報が記録されるAPP2マーカセグメントが設けられ、その次に視点画像(個別画像)が記録される。
尚、APP1マーカセグメントには、Exif識別情報、TIFFヘッダ、IFD(Image file directory)領域(IFD0領域(0th IFD)及びIFD1領域(1st IFD))が設けられている。IFD1領域(1st IFD)には、個別画像から生成されたサムネイル画像が格納される。また、APP2マーカセグメントには、個別情報IFDが含まれる。
個別情報IFDには、個別画像の枚数、個別画像番号、輻輳角、基線長等が含まれるが、この実施の形態では、図10に示すように、基準視点番号のタグ値と代表視差量のタグ値が更に記録される。
代表視差量は、基準視点(図10の例では、「1」)と、個別画像の視点(i)間の視差を代表する値であり、AF合焦時の視差、最近接位置視差、顔認識位置中心の視差などを表す任意のパラメータを使用することができる。
図11は複数の撮像部と視点番号の付与例を示す図であり、図11では左側から1、2、3、4と視点番号をつけている。
図12は図11に示した4視点の場合の各視点の代表視差量の例を示す図表である。
また、図13に示すように、3D画像ファイルの個別情報IFDには、個別画像内の特徴点1、2、3、…、kの座標値が更に記録される。
特徴点は、図14に示すように個別画像内で一意に特定できる特徴のある点であり、他の個別画像との間で同じ特徴点を特定できるものである。
図15に示すように、4視点から撮影された4つの個別画像の同じ特徴点l、mの座標値はそれぞれ異なる値をとり、図15に示す例では、特徴点lは、視点番号が大きくなるにしたがって(図11に示すように視点位置が右側に移動する程)、x座標値が大きくなり、特徴点mは、視点番号が大きくなるにしたがってx座標値が小さくなっている。
これは、特徴点lを含む被写体は、各撮像部の光軸が交差する位置よりも遠い位置にある遠景であり、特徴点mを含む被写体は、各撮像部の光軸が交差する位置よりも近い位置にある近景であることに基づく。
上記特徴点の検出は、従来から様々な手法が提案されており、例えば、ブロックマッチング法、KLT法(Tomasi & Kanade,1991,Detection and Tracking of Point Features)、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)などを用いることができ、また、近年の顔検出技術を特徴点の検出に適用することができる。
<2D画像から視差画像を生成する際の視差量の設定の他の実施例>
上記実施例では、2D画像から視差画像を生成する際の所定の視差量として、装置固定の値(標準的な視差量)を使用したが、これに限らず、2D画像ファイルの近傍の3D画像ファイル(2D画像ファイルとファイル番号が近接している2D画像ファイルの直前又は直後の3D画像ファイル)の3D画像の代表視差量や、複数の画像の対応する特徴点の座標から算出した視差量を使用するようにしてもよい。
いま、メモリカード34から読み出した画像ファイルが2D画像ファイルの場合には、その2D画像ファイルの近傍の3D画像ファイルの多視点付属情報が記録されるAPP2マーカセグメントから代表視差量を読み出し(図10参照)、又はAPP2マーカセグメントから所定の特徴点(例えば、図14の前景に含まれる特徴点m)の座標値を読み出し(図15参照)、そのx座標の差分値を演算して視差量とし、右目用の視差画像と右目用の視差画像とを生成する。
これにより、3D画像の表示と2D画像から生成された視差画像の表示とが切り替わる際の視差の変化が更に少なくなり、より画像観察者の疲労感の軽減を図ることができる。
[3D画像表示方法の第1実施形態]
図16は本発明に係る3D画像表示方法の第1実施形態を示すフローチャートである。
まず、図1に示した3D画像表示装置10(又は再生モードに設定したデジタルカメラ100)において、初期画像の選択を行う(ステップS10)。初期画像の選択は、3D LCDにインデックス画像を表示させ(図7参照)、このインデックス画像上で所望の画像を選択することによって行うことができる。尚、初期画像としては、メモリカード34に記録されたファイル番号の最も小さい画像、ファイル番号が最も大きな画像、又は前回再生された最後の画像を設定してもよい。
続いて、メモリカード34から選択された画像ファイルを入力し(ステップS12)、入力した画像ファイルが2D画像ファイルか3D画像ファイルかを判定する(ステップS14)。尚、2D/3Dの判定は、画像ファイルの拡張子に基づいて行うことができるが、図9に示した多視点付属情報の有無によって判定してもよい。
入力した画像ファイルが2D画像ファイルの場合には、その画像ファイルに記録された2D画像と予め設定されている所定の視差量とに基づいて右目用と左目用の2枚の視差画像を生成し(ステップS16)、これらの視差画像を3D LCDに表示させる(ステップS18)。
一方、入力した画像ファイルが3D画像ファイルの場合には、その3D画像ファイルから右目用の個別画像と左目用の個別画像を取り出し、これらの個別画像を3D LCDに表示させる(ステップS18)。
続いて、コマ送り(前)キー、コマ戻し(後)キーのキー入力の有無を判定し(ステップS20)、キー入力があると、コマ送り(前)キー、コマ戻し(後)キーのいずれのキーが操作されたかを判定する(ステップS22)。
コマ送り(前)キーが操作された判定されると、現在表示されている画像の次に記録された画像(次のファイル番号の画像ファイル)を選択し(ステップS24)、ステップS12に遷移し、ここで、次の画像ファイルを入力する。
一方、コマ戻し(後)キーが操作された判定されると、現在表示されている画像の前に記録された画像(1つ前のファイル番号の画像ファイル)を選択し(ステップS26)、スイッチS12に遷移し、ここで、1つ前の画像ファイルを入力する。
このようにして2D画像ファイルと3D画像ファイルとが混在して記録されたメモリカード34からコマ送り(前)キー、コマ戻し(後)キーのキー操作により、ファイル番号の昇順又は降順に画像ファイルを順次読み出し、3D LCDに2D画像から生成した視差画像又は3D画像の個別画像を順次再生することができる。
尚、この第1実施形態では、コマ送り(前)キー、コマ戻し(後)キーのキー操作により順次コマ送り再生する場合について説明したが、メモリカード34に記録された複数の画像を所定のインターバルで自動的に順送りして再生するスライドショー再生にも適用できる。
[3D画像表示方法の第2実施形態]
図17は本発明に係る3D画像表示方法の第2実施形態を示すフローチャートである。尚、図16に示したフローチャートと共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図17のステップS14において、入力した画像ファイルが3D画像ファイルであると判定されると、その3D画像ファイルに記録されている個別画像の枚数(ファイル視点数(F))と、3D LCDに同時に表示される画像数(表示部視点数(D))とを比較する。
即ち、3D画像ファイルに記録される3D画像の視点数(F)と、3D LCDで3D表示する際に必要とする視点数(D)とは必ずしも一致するとは限らず、例えば、3D LCDは2視点の画像を必要とするものであるのに対し、3D画像ファイルには4視点の個別画像が記録されている場合や、逆に3D LCDは4視点の画像を必要とするものであるのに対し、3D画像ファイルには2視点の個別画像が記録されている場合などが考えられる。
従って、ファイル視点数(F)と表示部視点数(D)とを比較し、ファイル視点数(F)よりも表示部視点数(D)が小さい場合(D<Fの場合)には、ファイル視点数(F)の個別画像の中から表示部視点数(D)分の個別画像を選択する(ステップS32)。
一方、ファイル視点数(F)よりも表示部視点数(D)が大きい場合(D>Fの場合)には、ファイル視点数(F)の個別画像から表示部視点数(D)に対して不足する画像を生成する(ステップS34)。例えば、2つの個別画像から2つの個別画像の中間の1枚の画像を生成する場合には、2つの個別画像の各特徴点(対応点)の視差量を各特徴点ごとに補間し、新たに生成する画像上の複数の特徴点の座標値を算出し、一方の個別画像の各特徴点の座標値と、前記補間により算出した特徴点の座標値とから、個別画像を幾何変形するための幾何変形パラメータを求め、この幾何変形パラメータに基づいて個別画像を幾何変形することにより、補間した画像を生成する。尚、幾何変形パラメータとしては、射影変換を行う場合の射影変換パラメータ、ヘルマート変換する場合のヘルマート変換パラメータなどが考えられる。
ファイル視点数(F)と表示部視点数(D)とが一致する場合(D=Fの場合)には、3D画像ファイルに記録されている全ての個別画像が3D表示用の画像として使用される。
尚、2D画像から視差画像を生成するステップS16では、3D LCDの表示部視点数(D)分の視差画像を生成する。
これにより、メモリカード34に記録されている3D画像ファイルのファイル視点数(F)と3D LCDの表示部視点数(D)とが一致していなくても適正に3D画像を表示させることができる。
[3D画像表示方法の第3実施形態]
図18は本発明に係る3D画像表示方法の第3実施形態を示すフローチャートである。尚、図16に示したフローチャートと共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図18のステップS14において、入力した画像ファイルが2D画像ファイルであると判定されると、その2D画像ファイルのファイル番号に近接するファイル番号の3D画像ファイルを選定する(ステップS40)。
続いて、前記選定した3D画像ファイルから該ファイルのメタデータ(多視点付属情報)を読み取り、そのメタデータとして記録されている代表視差量を2D画像用の視差量として判定する(ステップS42、S44)。そして、前記判定した視差量を基に2D画像を左右方向にシフトした視差画像を生成する(ステップS46)。
尚、2D画像ファイルに近接した3D画像ファイルから取得する視差量としては、特徴点間の視差量の代表値(複数の特徴点間の視差量の最大値、正の視差量(飛び出す方向の視差量)の平均値など)を視差量として決定してもよい。
[その他]
図8に示した3D表示用の額縁画像は、予め所定の視差量を有するものであるが、複数の視差量を有する複数の額縁画像をEEPROM(不揮発性のメモリ)に記憶しておき、3D画像ファイルから取得する視差量に対応する額縁画像を読み出し、その額縁画像と2D画像とを合成するようにしてもよい。
また、3Dディスプレイは、3D LCDに限らず、3Dプラズマディスプレイ、3D有機ELディスプレイ等の他の3Dディスプレイでもよい。
更に、本発明は2Dの静止画に限らず、2Dの動画の場合にも適用できる。即ち、本発明は、2D画像を一律にシフトするだけで視差画像を生成するため、動画の各フレームをシフトするだけでリアルタイムに2Dの動画から視差のある動画を生成することができる。
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
10…3次元画像表示装置(3D画像表示装置)、12、150…3次元液晶ディスプレイ(3D LCD)、20、114…中央処理装置(CPU)、22、128…ワークメモリ、26、142…表示コントローラ、28、136…バッファメモリ、30、126…EEPROM

Claims (11)

  1. 2次元画像と複数の視点から同一被写体を撮影した複数の画像からなる3次元画像とが混在して記録された記録メディアから2次元画像又は3次元画像を順次入力する画像入力手段と、
    前記画像入力手段から入力された画像が2次元画像か3次元画像かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により2次元画像が入力されたと判定されると、その入力された2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する視差画像生成手段であって、前記2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
    前記画像入力手段から入力された3次元画像又は前記視差画像生成手段により生成された複数の視差画像を表示する3次元画像表示手段と、
    を備えたことを特徴とする3次元画像表示装置。
  2. 前記視差画像生成手段は、前記2次元画像を前記所定の視差量の2分の1だけ左シフトした右目用画像と、前記2次元画像を前記所定の視差量の2分の1だけ右シフトした左目用画像とを生成することを特徴とする請求項1に記載の3次元画像表示装置。
  3. 前記視差画像生成手段は、所定の背景画像と前記2次元画像を左右方向にシフトした画像とを合成した合成画像を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の3次元画像表示装置。
  4. 前記2次元画像はカラー画像であり、前記所定の背景画像は前記2次元画像のモノクロ画像であることを特徴とする請求項3に記載の3次元画像表示装置。
  5. 前記所定の背景画像は、前記2次元画像をネガポジ反転したネガ画像であることを特徴とする請求項3又は4に記載の3次元画像表示装置。
  6. 前記視差画像生成手段は、予め準備された3次元表示用の複数の額縁画像と前記左右方向にシフトしてなる複数の2次元画像とを合成した合成画像を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の3次元画像表示装置。
  7. 前記記録メディアに記録されている2次元画像の近傍の3次元画像の視差量の情報を取得する視差量取得手段を備え、
    前記視差画像生成手段は、前記2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する際の所定の視差量として、前記視差量取得手段により取得された当該2次元画像の近傍の3次元画像の視差量を使用することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の3次元画像表示装置。
  8. 前記記録メディアには、3次元表示用の複数の個別画像と、各個別画像に付属する付属情報であって、代表視差量を含む付属情報とが格納された3次元画像ファイルとして3次元画像が記録され、
    前記視差量取得手段は、前記3次元画像ファイルから前記付属情報に含まれる代表視差量を取得することを特徴とする請求項7に記載の3次元画像表示装置。
  9. 前記記録メディアには、3次元表示用の複数の個別画像と、各個別画像に付属する付属情報であって、各個別画像の間で特徴が一致する特徴点の座標値を含む付属情報とが格納された3次元画像ファイルとして3次元画像が記録され、
    前記視差量取得手段は、前記3次元画像ファイルから前記付属情報に含まれる各個別画像の特徴点の座標値を読み取り、各個別画像の特徴点の座標値の差分に基づいて視差量を取得することを特徴とする請求項7に記載の3次元画像表示装置。
  10. 2次元画像と複数の視点から同一被写体を撮影した複数の画像からなる3次元画像とが混在して記録された記録メディアから2次元画像又は3次元画像を順次入力する画像入力ステップと、
    前記画像入力ステップにより入力された画像が2次元画像か3次元画像かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより2次元画像が入力されたと判定されると、その入力された2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する視差画像生成ステップであって、前記2次元画像を所定の視差量だけ一律に左右方向にシフトしてなる複数の視差画像を生成する視差画像生成ステップと、
    前記入力された画像が2次元画像と判定されると、その3次元画像を3次元画像表示手段に表示させ、前記入力された画像が2次元画像と判定されると、その2次元画像を基に前記視差画像生成ステップにより生成された複数の視差画像を3次元画像表示手段に表示させる3次元画像表示ステップと、
    を含むことを特徴とする3次元画像表示方法。
  11. 前記記録メディアに記録されている2次元画像の近傍の3次元画像の視差量の情報を取得する視差量取得ステップを含み、
    前記視差画像生成ステップは、前記2次元画像を基に3次元表示用の視差画像を生成する際の所定の視差量として、前記視差量取得ステップにより取得された当該2次元画像の近傍の3次元画像の視差量を使用することを特徴とする請求項10に記載の3次元画像表示方法。
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