JP2012094953A - 三次元画像の疑似的提示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスプレイの二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する。
【解決手段】視差をもった左右の画像データ１０，２０を入力し、個々の画素の色を示す画素値からなる平面画像データ３０と個々の画素の奥行値を示す奥行画像データ４０とを作成して三次元画像情報格納部１２０に格納する。画素値修正部１３０により、各画素の色相をその奥行値に基づいて修正する処理（奥行値が大きい画素ほど青味を強める処理）を行い、画像表示部１６０により、修正平面画像をディスプレイ装置２００の画面上に表示する。パラメータ設定部１４０により、修正の度合いを定めるパラメータ値を時間的に増減する。色相修正の代わりに、彩度修正（奥行値が大きい画素ほど彩度を低下させる修正）や色平均化修正（奥行値が大きい画素ほど平均色に近づける修正）を行うこともできる。また、奥行値に応じて空間周波数を変化させる修正を行ってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する技術に関する。
人間の眼に三次元の立体画像を提示する方法は、古くから様々な原理のものが提案されてきている。特に、レーザなどのコヒーレント光源が実用化された後は、ホログラムによる立体画像提示が普及し、偽造防止シールなど、比較的小規模の立体画像提示の用途に利用されている。
一方、ディスプレイ装置を用いて三次元画像を提示する技術分野では、人間の両眼の視差を利用した視差方式に基づく提示方法が主流である。この視差方式の基本原理は、互いに視差をもった左眼用画像と右眼用画像とを用意し、これらを左眼および右眼に別個に提示する、というものである。このように、左右の画像をそれぞれ左右の眼に別個に提示するために、さまざまな仕組が提案されている。
たとえば、下記の特許文献１には、液晶ディスプレイ等の表示画面に対向させて、レンチキュラーレンズシートを配置し、左右両眼にそれぞれ異なる画像を提示する技術が開示されている。また、特許文献２には、ディスプレイ画面上に左眼用画像と右眼用画像とを時分割して表示し、ストライプ状の透光部の位置を調整可能な液晶シャッターを用いて、左右両眼に提示する画像を切り替える技術が開示されている。更に、特許文献３には、開口部と遮光部とを有する遮光マスクを利用して、ディスプレイ画面からの光束を左右両眼に分けて導く技術が開示されている。
また、観察者に特殊な眼鏡を装着させ、この眼鏡の機能により、左右両眼に導く光をコントロールする手法も提案されている。たとえば、下記の特許文献４には、ディスプレイ画面上に、互いに偏光特性が異なる左右の画像を表示し、左右別々の偏光板が組み込まれた偏光眼鏡を用いて、左右の画像を左右の眼に別個に提示する方法が開示されている。同様に、特許文献５には、透視・遮光状態を左右交互に切り替える機能をもったシャッタ眼鏡を利用して、左右両眼に時分割でそれぞれ異なる画像を提示する方法が開示されている。一方、下記の特許文献６には、被写体を複数の視点から撮影した画像を、ディスプレイ画面上に順次表示することにより、特別な眼鏡なしに、擬似的な立体が得られるように被写体を提示する方法が開示されている。
特開２００３−２９２０５号公報 特開平９−１０１４８２号公報 特開平１１−１９４３００号公報 特開平９−２１９８０号公報 特開平２００１−３２０７３４号公報 特開平８−２３７６８７号公報
上述したとおり、ディスプレイ装置を用いて三次元画像を提示する方法としては、様々な原理に基づくものが提案されており、これらの方法のいくつかは、既に市販の製品において実用化されている。しかしながら、多くの方法は、その基本原理として視差方式を採るため、観察者の左右両眼にそれぞれ別々の画像を提示するための何らかの特殊な付加装置が必要になる。具体的には、上掲の特許文献１〜５に開示された方法の場合、ディスプレイ装置の他に、レンチキュラーレンズシート、液晶シャッター、遮光マスク、偏光眼鏡、シャッタ眼鏡等の特殊な装置が必要になる。別言すれば、三次元画像の提示機能を有していない、一般的なＴＶやパソコンなどのディスプレイ装置を用いて三次元画像の提示を行うことはできない。
一方、特許文献６には、特殊な装置を用いずに、一般的な二次元画像提示用のディスプレイ装置の画面上に、三次元の被写体を擬似的に表示する技術が開示されている。しかしながら、実用上、十分に立体感のある表示を行うためには、同一の被写体を多数の視点から撮影した画像を用意する必要があり、少なくとも、左眼用画像と右眼用画像という２枚の画像だけでは、立体感を表現することはできない。
近年では、インターネットの普及により、画像情報は、光学ディスクなどの物理的な記録媒体を用いて頒布されるだけでなく、通信回線を介して頒布されることが一般的になってきている。また、画像情報を取り扱うハードウエアも、ＴＶ、ＤＶＤ／ＨＤ録画装置、パソコン、携帯電話、ＰＤＡなど多種多様である。したがって、三次元画像情報も様々な媒体を介して頒布され、様々なハードウエアによって取り扱われることになる。ところが、これら多種多様なハードウエア装置の中で、三次元画像情報に基づいて立体視を生む三次元画像を提示する機能をもった装置は限られている。
たとえば、いわゆる「３Ｄパソコン」と呼ばれる三次元画像表示機能をもったパソコンがあれば、当該パソコンの規格に対応した三次元画像データに基づいて、立体視を生む三次元画像の提示が可能になる。これは、この「３Ｄパソコン」に、上述したように、観察者の左右両眼にそれぞれ別々の画像を提示する特殊な機能が備わっているためである。ところが、この三次元画像データを、三次元画像表示機能をもたない通常のパソコンで表示した場合、当然ながら、二次元画像としての表示しか行うことができない。結局、三次元情報が含まれている三次元画像データが入手できたとしても、専用の再生用ハードウエアがない限り、二次元画像としての表示しか行うことができないことになる。
本発明は、このような問題点に鑑み、ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示することが可能な三次元画像の疑似的提示装置を提供することを目的とする。
(1) 本発明の第１の態様は、ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する三次元画像の疑似的提示装置において、
外部から与えられる三次元画像情報を入力する三次元画像情報入力部と、
入力した三次元画像情報を、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体として格納する三次元画像情報格納部と、
奥行値に基づいて画素値を修正する所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、平面画像データに含まれる個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成する画素値修正部と、
修正平面画像データを格納する修正平面画像データ格納部と、
修正平面画像データをディスプレイ装置に与え、二次元画面上に画像を表示させる画像表示部と、
を設けるようにしたものである。
(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、色情報を含んだ平面画像データを格納し、
画素値修正部が、奥行値に応じて色情報を変化させる修正を施すようにしたものである。
(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正部が、奥行値の大きな画素ほど「人間が奥に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、奥行値の小さな画素ほど「人間が手前に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、または、これら双方の色相修正を施すようにしたものである。
(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、奥行値に対して単調増加する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｂの画素値に補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｒ，Ｇの画素値に補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すようにしたものである。
(5) 本発明の第５の態様は、上述した第３の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、奥行値に対して単調減少する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｒの画素値に補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｇ，Ｂの画素値に補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すようにしたものである。
(6) 本発明の第６の態様は、上述した第３の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、奥行値に対して単調増加する第１の補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｂの画素値に第１の補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｒ，Ｇの画素値に第１の補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施し、
更に、奥行値に対して単調減少する第２の補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｒの画素値に第２の補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｇ，Ｂの画素値に第２の補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すようにしたものである。
(7) 本発明の第７の態様は、上述した第２の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正部が、奥行値の大きな画素ほど彩度を低下させる彩度修正を施すようにしたものである。
(8) 本発明の第８の態様は、上述した第７の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、三原色ＲＧＢを用いたＲＧＢ色空間上の座標値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、色相Ｈ，彩度Ｓ，明度Ｖを用いたＨＳＶ色空間上の座標値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）と、の間の座標変換式を用いて、個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）に変換し、奥行値に対して単調増加する補正値を定め、画素値Ｓに対して補正値を減算した結果を修正画素値Ｓ′とし（但し、修正画素値Ｓ′が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、画素値（Ｈ，Ｓ′，Ｖ）を座標変換式を用いて、三原色ＲＧＢを用いた画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に変換する処理を行い、変換後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成するようにしたものである。
(9) 本発明の第９の態様は、上述した第７の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データと、個々の画素について奥行値Ｄ（但し、０≦Ｄ≦１）を定義した奥行画像データと、を格納し、
画素値修正部が、所定の灰色画素値Ｍ（但し、画素値の最小許容値≦Ｍ≦画素値の最大許容値）および所定のパラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）に基づいて、
Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
なる演算を行うことにより、平面画像データを構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成するようにしたものである。
(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第２の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正部が、平面画像データに含まれる全画素の平均色を求め、奥行値の大きな画素ほど、平均色に近づける色平均化処理を行うことにより画素値の修正を行うようにしたものである。
(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１０の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義した平面画像データと、個々の画素について奥行値Ｄ（但し、０≦Ｄ≦１）を定義した奥行画像データと、を格納し、
画素値修正部が、平面画像データに含まれる全画素について、画素値Ｒの平均値Ｒav，画素値Ｇの平均値Ｇav，画素値Ｂの平均値Ｂavを求め、所定のパラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）に基づいて、
Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｒav・Ｐ・Ｄ
Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｇav・Ｐ・Ｄ
Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｂav・Ｐ・Ｄ
なる演算を行うことにより、平面画像データを構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成するようにしたものである。
(12) 本発明の第１１の態様は、上述した第２〜第１１の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正アルゴリズムに用いられるパラメータ値を設定し、かつ、当該パラメータ値を変化させる機能を有するパラメータ設定部を更に設けるようにしたものである。
(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１２の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
パラメータ設定部が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいてパラメータ値を変更するようにしたものである。
(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１２の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
パラメータ設定部が、パラメータ値を所定速度で自動的に増加もしくは減少させるようにしたものである。
(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１４の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
パラメータ設定部が、時間をｔ、周期をＴとして、Ｐ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、周期的なパラメータ値Ｐ（０≦Ｐ≦１）を発生させるようにしたものである。
(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正部が、個々の画素の奥行値に基づいて、当該画素近傍の画素値の空間周波数成分を変化させる修正を施すようにしたものである。
(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１６の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
画素値修正部が、個々の画素の奥行値Ｄについて、所定の焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差ΔＤを求め、偏差ΔＤの大きな画素ほど、当該画素近傍の画素値の空間周波数の高周波成分が低減するように、当該画素の画素値に対する修正を施すようにしたものである。
(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第１７の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、二次元マトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、偏差ΔＤに対して単調増加する整数ｎを定め、画素値の修正対象となる対象画素を中心として、ｎ×ｎ画素の画素値の平均値を、当該対象画素の修正後の画素値とする平滑化処理を行うようにしたものである。
(19) 本発明の第１９の態様は、上述した第１７の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、互いに直交するＸ軸およびＹ軸を有するＸＹ二次元座標系上にマトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、１つの対象画素についての画素値を修正する際に、対象画素に対するＸ軸方向の距離をｘ、Ｙ軸方向の距離をｙとしたときに、
ｗ（ｘ，ｙ）＝１／（２πσ２）・exp （−（ｘ２＋ｙ２）／２σ２）
で与えられるｗ（ｘ，ｙ）を重みとするガウシアンフィルタ（但し、σ２は、対象画素の偏差ΔＤに対応する分散であり、偏差ΔＤに対して単調増加する値として定義される）を用いた平滑化処理を行うようにしたものである。
(20) 本発明の第２０の態様は、上述した第１８または第１９の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
画素値修正部が、三原色ＲＧＢの各画素値について、それぞれ別個独立した平滑化処理を行うようにしたものである。
(21) 本発明の第２１の態様は、上述した第１７〜第２０の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
焦点面奥行値Ｄｆを変化させる機能を有する焦点調節部を更に備えるようにしたものである。
(22) 本発明の第２２の態様は、上述した第２１の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
焦点調節部が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいて焦点面奥行値Ｄｆを変更するようにしたものである。
(23) 本発明の第２３の態様は、上述した第２１の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
焦点調節部が、焦点面奥行値Ｄｆを所定速度で自動的に増加もしくは減少させるようにしたものである。
(24) 本発明の第２４の態様は、上述した第２３の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報格納部が、０≦Ｄ≦１なる範囲内の奥行値が定義された奥行画像データを格納し、
焦点調節部が、時間をｔ、周期をＴとして、Ｄｆ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、焦点面奥行値Ｄｆ（０≦Ｄｆ≦１）を周期的に変化させるようにしたものである。
(25) 本発明の第２５の態様は、上述した第１〜第２４の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報入力部が、互いに視差をもった左眼用画像データと右眼用画像データとを含む三次元画像情報を入力し、これを平面画像データと奥行画像データとを含む三次元画像情報に変換して三次元画像格納部へ引き渡すようにしたものである。
(26) 本発明の第２６の態様は、上述した第１〜第２５の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置において、
三次元画像情報入力部が、時系列的に連続した複数の三次元画像情報からなる動画情報を入力し、
三次元画像情報格納部が、入力した個々の三次元画像情報を順次格納し、
画素値修正部が、個々の三次元画像情報に基づいて、それぞれ修正平面画像データを作成し、
修正平面画像データ格納部が、作成された個々の修正平面画像データを順次格納し、
画像表示部が、個々の修正平面画像データを順次ディスプレイ装置に与え、二次元画面上に動画を表示させるようにしたものである。
(27) 本発明の第２７の態様は、上述した第１〜第２６の態様に係る三次元画像の疑似的提示装置を、コンピュータに専用プログラムを組み込むことにより実現したものである。
(28) 本発明の第２８の態様は、ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する三次元画像の疑似的提示方法において、
コンピュータが、外部から与えられる三次元画像情報を受け付け、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体として格納する段階と、
コンピュータが、奥行値に基づいて画素値を修正する所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、平面画像データに含まれる個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成する段階と、
コンピュータが、修正平面画像データをディスプレイ装置に与え、二次元画面上に表示させる段階と、
を行うようにしたものである。
本発明では、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、これら個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体からなる三次元画像情報が用意される。このような形式の三次元画像情報は、左眼用画像データと右眼用画像データとからなる一般的な３Ｄコンテンツデータから生成することが可能であるので、本発明は極めて高い汎用性を有している。
本発明の根本原理は、用意された平面画像データに含まれる個々の画素の画素値に対して、奥行画像データに含まれる奥行値を用いて修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成し、作成したデータを用いて修正平面画像をディスプレイ画面上に表示することにある。ディスプレイ画面上に表示される修正平面画像は、あくまでも二次元画像であるから、三次元画像表示機能をもたない通常のディスプレイ装置によって表示させることが可能である。しかも、この修正平面画像は、奥行値を用いて修正が施された画像であるため、もとの平面画像に比べて立体感に富んだ画像になり、擬似的に三次元画像情報を提示することが可能になる。すなわち、本発明によって提示される修正平面画像は、正確な立体視を生じさせる三次元画像ではないが、平面画像に比べれば、奥行きの情報が加味された画像であり、観察者に対して、擬似的に奥行き感を与える効果を奏する。
奥行値に基づいて画素値を修正する第１の手法は、色情報を変化させる方法である。人間の視覚には、色相に関して、寒色は遠く、暖色は近くに感じる特性があるため、奥行値に応じて色相を変化させることにより、観察者に対して奥行き感を与えることができる。たとえば、奥行値の大きな画素について寒色である青味を強める色相修正を施せば、二次元画像として提示したとしても、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られる。同様に、奥行値の小さな画素について暖色である赤味を強める色相修正を施せば、二次元画像として提示したとしても、当該画素が手前に位置するように感じさせる効果が得られる。
また、彩度を変化させることも有効である。人間の視覚には、彩度の高い物は手前に、彩度の低い物は奥に感じる特性があるため、奥行値の大きな画素について彩度を低下させる修正を施せば、二次元画像として提示したとしても、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られる。
あるいは、色を平均化させる修正も有効である。人間の視覚には、視野において、平均的な色をもつ物は奥に感じ、特異な色をもつ物は手前に感じる特性があるため、奥行値の大きな画素について色を平均化させる修正（画像全体の平均色に近づける修正）を施せば、二次元画像として提示したとしても、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られる。
なお、色情報を修正する場合、修正の度合いを定めるパラメータを設定しておき、このパラメータを手動もしくは自動で増減させるようにして、修正の度合いを時間的に変化させるようにするのが好ましい。修正の度合いが時間的に変化すれば、観察者に提示される二次元画像（修正画像）において、擬似的に表現された奥行成分が時間的に変化することになり、観察者に対して、より効果的な奥行き感を与えることが可能になる。
奥行値に基づいて画素値を修正する第２の手法は、画素近傍の空間周波数を変化させる方法である。一般に、高周波成分を多く含む画像はシャープな印象を与える画像となり、観察者には、ピントがしっかりと合った合焦画像として認識される。これに対して、高周波成分の少ない画像は、ピントが外れたピンボケ画像として認識される。そこで、三次元空間上に焦点面Ｆを設定し、この焦点面Ｆの奥行位置を焦点面奥行値Ｄｆとして定める。そして、個々の画素の奥行値Ｄについて焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差ΔＤを求め、偏差ΔＤの大きな画素ほど、当該画素近傍の画素値の空間周波数の高周波成分が低減するように、当該画素の画素値に対する修正を施すようにする。そうすれば、偏差ΔＤの大きな部分ほどピントがボケた効果が得られるので、あたかも、特定の焦点面Ｆにピントを合わせて撮影したような二次元画像を表示することが可能になり、二次元画像でありながら、立体感の富んだ表現ができる。
この場合、焦点面Ｆの位置（焦点面奥行値Ｄｆの値）を手動もしくは自動で調節させるようにして、焦点面Ｆの位置が時間的に変化するようにするのが好ましい。焦点面Ｆの位置を変化させると、得られる二次元画像上で、ピントが合った部分が時間的に変化することになるので、あたかも、カメラのファインダーを覗きながら、レンズ系を操作して焦点調節を行っている状態を擬似的に表現できる。したがって、観察者に対して、より効果的な奥行き感を与えることが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置の基本構成を示すブロック図である。 視差に基づく立体画像提示に適した三次元画像情報（左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０）の構成を示す平面図である。 本発明で利用する三次元画像情報（平面画像データ３０と奥行画像データ４０）のデータ構成を示す平面図である。 図３に示す三次元画像情報（平面画像データ３０と奥行画像データ４０）の意味合いを示す斜視図である。 図２に示す三次元画像情報に含まれる具体的な情報内容を示す斜視図である。 図３に示す三次元画像情報に含まれる具体的な情報内容を示す平面図（図(a) ）および上面図（図(b) ）である。 人間の奥行き感と色相との関係を示す平面図である。 図１に示す提示装置の画素値修正部１３０が利用する色相修正に基づく画素値修正アルゴリズムの具体例を示す図である。 三原色ＲＧＢを用いた色空間上での色表現を、色相Ｈ，彩度Ｓ，明度Ｖを用いたＨＳＶ色空間上の色表現に変換するための変換式を示す図である。 図１に示す提示装置の画素値修正部１３０が利用する画素値修正アルゴリズムの別な例を示す図である。 色相Ｈ，彩度Ｓ′，明度Ｖを用いたＨＳ′Ｖ色空間上の色表現を、三原色ＲＧＢを用いた色空間上での色表現に変換するための変換式を示す図である。 図１に示す提示装置の画素値修正部１３０が利用する画素値修正アルゴリズムにおいて、奥行値に応じて画素値を単調に変化させる一般概念を示す図である。 図１に示す提示装置の画素値修正部１３０が利用する画素値修正アルゴリズムの更に別な例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置の基本構成を示すブロック図である。 図１４に示す提示装置の画素値修正部１３５が修正に利用する焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差ΔＤを示す図である。 図１４に示す提示装置の画素値修正部１３５が行う平滑化処理の一例を説明するための平面図である。 図１４に示す提示装置の画素値修正部１３５が行う平滑化処理の別な一例を説明するための平面図である。 図１７に示す平滑化処理で用いられるガウシアンフィルタの具体例を示す平面図である。 図１４に示す提示装置の三次元画像情報格納部１２０内に用意された平面画像３０および奥行画像４０の具体例を示す平面図である。 図１９(b) に示す奥行画像４０の濃淡パターンと奥行値Ｄとの関係を示す図である。 図１４に示す提示装置の焦点調節部１４５によって焦点調節操作を行った場合にディスプレイ装置２００に表示される二次元画像のバリエーションを示す平面図である。
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
＜＜＜ §１．本発明の第１の実施形態の基本構成 ＞＞＞
はじめに、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置１００の基本構成を示すブロック図である。この提示装置１００は、左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを入力し、ディスプレイ装置２００の二次元画面上に修正平面画像を表示する機能を有している。ここで、ディスプレイ装置２００は、三次元画像表示機能をもたない通常のディスプレイ装置であり（いわゆるプロジェクタであってもよい）、画面上に表示される画像は、あくまでも二次元画像である。ただ、修正平面画像は、奥行きの情報を参酌して修正された画像であるため、観察者に対して、擬似的に奥行き感を与えることができ、三次元画像情報を擬似的に提示することができる。
図示のとおり、この第１の実施形態に係る提示装置１００は、一点鎖線で囲まれた構成要素、すなわち、三次元画像情報入力部１１０，三次元画像情報格納部１２０，画素値修正部１３０，パラメータ設定部１４０，修正平面画像データ格納部１５０，画像表示部１６０によって構成されている。これらの各構成要素は、実際には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって実現できる。したがって、この提示装置１００は、専用のプログラムをインストールした汎用のコンピュータによって構成することができる。
三次元画像情報入力部１１０は、外部から与えられる三次元画像情報を入力し、これを三次元画像格納部１２０へ引き渡す機能を果たす構成要素である。ここに示す例の場合、外部から与えられる三次元画像情報は、互いに視差をもった左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とによって構成されている。図２は、左眼用画像１０と右眼用画像２０の構成を示す平面図である。いずれの画像も、二次元平面上に配置された多数の画素から構成されており、画像データは、これら各画素の画素値を示すデータになっている。なお、本願では、便宜上、「画像データ」と「当該画像データによって表示される画像」とを同じ符号で示すことにする（たとえば、「左眼用画像データ」と「左眼用画像」とは、いずれも同じ符号「１０」で示す）。
図２に示すとおり、各画像は、横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をとったＸＹ二次元座標系上に定義され、各画像上には、縦横のマトリックス状に多数の画素が所定ピッチで配置されている。左眼用画像データ１０は、座標値（ｘ，ｙ）で特定される任意の画素Ｑ１（ｘ，ｙ）について、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義したデータであり、右眼用画像データ２０は、座標値（ｘ，ｙ）で特定される任意の画素Ｑ２（ｘ，ｙ）について、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義したデータである。ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂは、三原色のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各画素値であり（本願では、記号「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」を、色そのものを示す記号として用いるとともに、その画素値を示す記号としても用いる）、左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０は、いずれもカラーの二次元画像を示すデータということになる。但し、左眼用画像１０は、左眼位置から観察した画像であり、右眼用画像２０は、右眼位置から観察した画像である。したがって、同じ座標値（ｘ，ｙ）で示される位置に配置された画素であっても、画素Ｑ１（ｘ，ｙ）と画素Ｑ２（ｘ，ｙ）とでは、定義された画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は異なる。
左眼用画像１０と右眼用画像２０とは、左右両眼の位置偏差に対応する視差を含んだ画像となっているため、左眼用画像１０を観察者の左眼に提示し、右眼用画像２０を観察者の右眼に提示すれば、観察者は立体感のある三次元画像を認識することができる。ただ、観察者の左右両眼にそれぞれ別々の画像を提示するためには、既に述べたとおり、何らかの特殊な付加装置が必要になる。本発明の特徴は、このような特殊な付加装置を用いることなしに、通常のディスプレイ装置２００の画面上に二次元画像を表示しつつ、観察者に擬似的な立体感を与えることにある。
そのため、ここでは、左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とによって構成される三次元画像情報を、平面画像データ３０と奥行画像データ４０とによって構成される三次元画像情報に変換する処理を行う。変換後の平面画像データ３０は、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなるデータであり、奥行画像データ４０は、個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなるデータである。
図３は、この平面画像データ３０と奥行画像データ４０の構成を示す平面図である。ここでも、画像の横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をとったＸＹ二次元座標系が定義され、縦横のマトリックス状に多数の画素が所定ピッチで配置されている。平面画像データ３０は、本質的には、図２に示す左眼用画像データ１０や右眼用画像データ２０と同様に、カラーの二次元画像を示すデータであり、座標値（ｘ，ｙ）で特定される任意の画素Ｑ３（ｘ，ｙ）について、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義したデータである。これに対して、奥行画像データ４０は、各画素の奥行を示す奥行値Ｄを定義したデータである。すなわち、奥行画像データ４０において画素Ｑ４（ｘ，ｙ）に定義された奥行値Ｄは、平面画像データ３０における同じ座標値（ｘ，ｙ）で示される位置に配置された対応画素Ｑ３（ｘ，ｙ）の奥行き（Ｚ軸方向の位置）を示している。
図４は、図３に示す三次元画像情報（平面画像データ３０と奥行画像データ４０）の意味合いを示す斜視図である。ここでは、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系が定義されている（説明の便宜上、慣習的なＸＹＺ軸のとり方とは異なり、Ｚ軸の向きを紙面に対して奥方向にとって示す）。図３に示す平面画像データ３０および奥行画像データ４０は、このＸＹＺ三次元座標系において、それぞれＸＹ平面上に配置された画素Ｑ３（ｘ，ｙ）および画素Ｑ４（ｘ，ｙ）の画素値を示すデータになる。ただ、画素Ｑ３（ｘ，ｙ）について定義された画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、このＸＹ平面上に形成される平面画像３０の座標（ｘ，ｙ）の位置における三原色Ｒ，Ｇ，Ｂの画素値であるのに対して、画素Ｑ４（ｘ，ｙ）に定義された画素値（Ｄ）は、画素Ｑ３（ｘ，ｙ）に対応する三次元空間上の画素Ｑ５（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ座標値ｚを示す値になる。すなわち、図示のとおり、平面画像３０上の画素Ｑ３（ｘ，ｙ）は、三次元画像上の画素Ｑ５（ｘ，ｙ，ｚ）のＸＹ平面上への正射影投影像になる。
平面画像３０上の画素Ｑ３（ｘ，ｙ）と奥行画像４０上の画素Ｑ４（ｘ，ｙ）とは互いに１対１に対応しているため、平面画像３０上のすべての画素Ｑ３について、それぞれ対応する画素Ｑ４が存在し、当該対応画素Ｑ４についての奥行値Ｄが与えられる。したがって、ＸＹ平面上に定義された平面画像３０上のすべての画素Ｑ３は、それぞれ奥行きの情報をもっており、画素Ｑ３を奥行値ＤだけＺ軸方向に移動させた位置に対応する画素Ｑ５を得ることができる。結局、図３に示す三次元画像情報は、ＸＹＺ三次元座標系上に定義された画素Ｑ５（ｘ，ｙ，ｚ）の集合体からなる三次元画像を示す情報ということになる。
このように、奥行画像４０上の画素Ｑ４（ｘ，ｙ）について定義された画素値Ｄは、画素本来の濃淡や色合いを示す情報ではなく、画素の奥行き（Ｚ軸方向に関する位置）を示す情報であるため、本願では、「画素値Ｄ」と呼ぶ代わりに「奥行値Ｄ」と呼ぶことにする。なお、奥行画像データ４０は、このような「奥行値Ｄ」の集合体からなるデータであり、表示対象となる画像の濃淡や色合いを示す本来の「画像データ」ではないが、ここでは便宜上、奥行「画像データ」と呼ぶことにする。
図１に示す三次元画像情報格納部１２０は、図３に示す平面画像データ３０と奥行画像データ４０との集合体を、三次元画像情報として格納する機能を果たす。そのため、三次元画像情報入力部１１０は、入力した左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを含む三次元画像情報を、平面画像データ３０と奥行画像データ４０とを含む三次元画像情報に変換して三次元画像格納部１２０へ引き渡す処理を行う。このような変換処理は、公知の幾何学的な演算アルゴリズムによって行うことが可能である。
図５は、図２に示す三次元画像情報に含まれる具体的な情報内容を示す斜視図である。上述したとおり、左眼用画像１０は、左眼用視点ＥＬから観察した画像であり、右眼用画像２０は、右眼用視点ＥＲから観察した画像である。具体的には、図示のような立体原画像６０を用意し、これを左眼用視点ＥＬから撮影することにより左眼用画像１０を得ることができ、右眼用視点ＥＲから撮影することにより右眼用画像２０を得ることができる。
したがって、左眼用原画像６０Ｌと右眼用原画像６０Ｒとを解析し、互いに対応する画像点を認識することができれば、各視点ＥＬ，ＥＲの位置を参酌した幾何学的な方法により、立体原画像６０上の各画像点の三次元空間上での位置を求めることができる。たとえば、図示のとおり、左眼用原画像６０Ｌ上の画像点６１Ｌ近傍の特徴と、右眼用原画像６０Ｒ上の画像点６１Ｒ近傍の特徴とが一致すれば、画像点６１Ｌと６１Ｒとが互いに対応する画像点であることが認識できる。そこで、視点ＥＬと画像点６１Ｌとを結ぶ線と、視点ＥＲと画像点６１Ｒとを結ぶ線と、を求め、両者の交差点として、立体原画像６０上の画像点６１の位置座標を幾何学演算によって求めることができる。このように、左眼用原画像６０Ｌと右眼用原画像６０Ｒとを解析することにより、元の立体原画像６０を復元することが可能である。このような方法は、一般にステレオビジョンと呼ばれている。
こうして、立体原画像６０が復元できたら、これを所定位置（たとえば、視点ＥＬと視点ＥＲとの中点）から撮影した場合に得られるであろう平面画像３０と、当該平面画像３０上の各画素の本来の奥行を示す奥行画像４０と、を幾何学演算によって作成することができる。図６(a) は、こうして作成された平面画像３０の平面図、図６(b) は、こうして作成された奥行画像４０と奥行Ｄとの関係を示す上面図である。図６(a) に示す平面画像３０は、図５に示す立体原画像６０を正面から撮影することにより得られる画像に相当し、平面原画像６０Ｍ上の画素６１Ｍの位置は、図５に示す画像点６１を、所定の投影面（ＸＹ平面）に投影した正射影像として求めることができる。
一方、図６(b) に示す奥行画像４０（紙面に垂直な平面上に定義された画像）上の各画素には、立体原画像６０との距離が画素値として与えられる。たとえば、図示の画素６１Ｄには、原画像上の画像点６１までの距離を示す奥行値Ｄが画素値として与えられることになる。したがって、復元された立体原画像６０と、奥行画像４０を含む平面（ＸＹ平面）との位置関係に基づいて、奥行画像４０を構成する全画素についての画素値（奥行値）を決定することができる。
以上、三次元画像情報入力部１１０が、入力した左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを含む三次元画像情報を、平面画像データ３０と奥行画像データ４０とを含む三次元画像情報に変換する処理の基本原理を簡単に説明した。このような基本原理に基づく具体的な変換処理のアルゴリズムは、公知の技術であり、たとえば、「ビジュアル情報処理−ＣＧ・画像処理入門−」，財団法人画像情報教育振興協会（ＣＧ−ＡＲＴＳ協会），２００４年刊行，ｐ１６６〜ｐ１６８「6.6.2 ステレオビジョン」等の文献に開示されている技術であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
さて、このような変換処理を行うことにより、三次元画像情報格納部１２０には、図１に示されているとおり、平面画像データ３０と奥行画像データ４０との集合体からなる三次元画像情報が格納される。ここに示す第１の実施形態では、上述したとおり、平面画像データ３０は個々の画素について画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義するデータであり、色情報を含んだ平面画像データ３０が格納されることになる。
画素値修正部１３０は、奥行画像データ４０に含まれる個々の画素の奥行値Ｄに基づいて、平面画像データ３０に含まれる個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データ５０を作成し、これを修正平面画像データ格納部１５０に引き渡す処理を行う。ここに示す第１の実施形態では、平面画像３０は、色情報をもったカラー画像であり、画素値修正部１３０は、所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、奥行値Ｄに応じて色情報を変化させる修正を施す処理を行う。パラメータ設定部１４０は、この画素値修正アルゴリズムに用いられるパラメータ値を設定する機能を果たす。なお、具体的な画素値修正アルゴリズムについては、§２で詳述する。
こうして作成された修正平面画像データ５０は、修正平面画像データ格納部１５０に格納される。画像表示部１６０は、この修正平面画像データ格納部１５０に格納された修正平面画像データ５０をディスプレイ装置２００に与え、二次元画面上に画像を表示させる機能を果たす。ディスプレイ装置２００は、三次元画像表示機能をもたない通常のディスプレイ装置であり、修正平面画像５０を二次元カラー画像として表示する。
修正前の平面画像３０も、修正後の修正平面画像５０も、三原色についての画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をもった画素の集合体からなる二次元カラー画像である。ただ、修正平面画像５０は、奥行画像４０に含まれる奥行値Ｄに基づいて修正された画素値をもつ画像であるため、もとの平面画像３０に比べて立体感に富んだ画像になり、擬似的に三次元画像情報を提示することが可能になる。別言すれば、ディスプレイ装置２００によって表示される二次元カラー画像には、平面画像３０のみならず、奥行画像４０の情報が含まれていることになる。したがって、修正平面画像５０は、平面画像３０に比べれば、奥行きの情報が加味された画像になり、観察者に対して、擬似的に奥行き感を与える効果を奏する。
＜＜＜ §２．具体的な画素値修正アルゴリズム ＞＞＞
ここでは、図１に示す画素値修正部１３０によって行われる画素値修正処理の具体的なアルゴリズムについて説明する。上述したように、本発明の第１の実施形態で行う画素値修正処理は、平面画像３０のもつ色情報を変化させる修正である。
一般に、人間が視覚的に感じる奥行き感は、左右両眼の視差に基づいて生じるものとされているが、視差だけでなく、色による影響も受けることが経験的に知られている。本発明の第１の実施形態は、このような経験則として得られた人間の奥行きに関する知覚特性を利用して、元の平面画像３０の色情報を奥行き値に応じて修正することにより、人間が感じる奥行き感を支援するものである。以下、いくつかの具体的な修正方法を順に述べる。
＜§２−１：色相の修正＞
人間の視覚には、色相に関して、寒色は遠く、暖色は近くに感じる特性があることが知られている。たとえば、図７に示すように、ディスプレイ装置の二次元画面２１０上に、赤色（暖色）で「ＰＡＴＥＮＴ」なる文字を表示し、青色（寒色）で「ＯＦＦＩＣＥ」なる文字を表示した場合、前者は手前に、後者は奥に、それぞれ配置されているような錯覚が生じることが経験則として知られている。このような経験則は、「遠くの背景には青色を用いる」というように、絵画を描く手法でも採り入れられている。したがって、元の平面画像３０を構成する個々の画素について、青味を強める色相修正を施せば、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られ、赤味を強める色相修正を施せば、当該画素が手前に位置するように感じさせる効果が得られる。
このような人間の色に関する視覚的な特性を利用すれば、平面画像３０に対して、奥行き感を強調する修正を施すことが可能である。すなわち、画素値修正部１３０が、奥行値の大きな画素ほど「人間が奥に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、奥行値の小さな画素ほど「人間が手前に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、または、これら双方の色相修正を施すようにすればよい。
§１で述べた例では、三次元画像情報格納部１２０が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データ３０を格納している。このように、三原色ＲＧＢの画素値をもった画素の集合体からなるカラー画像の場合、「人間が奥に感じる色相」として寒色のＢを用い、「人間が手前に感じる色相」として暖色のＲを用いればよい。具体的には、奥行値Ｄの大きな画素について青味を強める色相修正を施せば、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られ、奥行値Ｄの小さな画素について赤味を強める色相修正を施せば、当該画素が手前に位置するように感じさせる効果が得られる。ここで述べる色相修正は、このような原理に基づくものである。
図８は、このような色相修正に基づく画素値修正アルゴリズムの具体例を示す図である。まず、式（１）として、「Ｂ′＝Ｂ＋Ｐ・Ｄ」（但し、Ｂ′＞Ａmax となるときは、Ｂ′＝Ａmax ）なるアルゴリズムが示されている。このアルゴリズムは、奥行値Ｄに対して単調増加する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値Ｄに応じて、原色Ｂの画素値Ｂに当該補正値を加算する色相修正を行うものである。但し、加算結果が画素値の最大許容値Ａmax を超える場合は、当該最大許容値Ａmax を修正後の値とする。上記式（１）において、変数Ｐは所定のパラメータ値（正の値）であり、奥行値Ｄにパラメータ値Ｐを乗じた積Ｐ・Ｄは、奥行値Ｄに対して単調増加する補正値になる。したがって、上記式（１）は、画素値Ｂに補正値Ｐ・Ｄを加算することにより、修正後の画素値Ｂ′を得る式である。
以下、説明の便宜上、各原色の画素値Ｒ，Ｇ，Ｂが０〜１の範囲内の数値で定義されており、奥行値Ｄも、０〜１の範囲内の数値で定義されているものとする。もちろん、実用上は、たとえば各画素値や奥行値を８ビットのデータで表現した場合、画素値や奥行値がとる範囲は０〜２５５になるが、ここでは、範囲を０〜１に規格化して考えることにする。したがって、画素値Ｒ，Ｇ，Ｂおよび奥行値Ｄの最小許容値Ａmin は０になり、最大許容値Ａmax は１になる。
一方、パラメータ値Ｐは、修正の度合いを調整する変数であり、パラメータ値を大きく設定すれば、より大きな修正効果が得られる。たとえば、Ｐ＝１に設定すれば、修正後の画素値Ｂ′は、Ｂ′＝Ｂ＋Ｄで与えられることになるが、Ｐ＝１／２に設定すれば、修正後の画素値Ｂ′は、Ｂ′＝Ｂ＋Ｄ／２で与えられることになる。修正後の画素値Ｂ′は、最大許容値Ａmax が上限となるので、パラメータ値Ｐをあまり大きな値に設定すると、多くの画素の修正後の画素値がＡmax となる飽和現象が生じてしまうので、実用上は、パラメータ値Ｐを好ましい修正効果が得られる範囲（たとえば、０＜Ｐ≦１）に設定するようにする。
画素値修正部１３０が、平面画像３０を構成する個々の画素の画素値Ｂに対して、式（１）に基づく修正を行えば、得られる修正平面画像５０では、奥行値Ｄの大きな画素ほど青味が強調され、より奥に位置する画素として認識されることになる。かくして、人間が感じる奥行き感を支援する効果が得られる。
また、図８には、式（２）として、「Ｒ′＝Ｒ−Ｐ・Ｄ」，「Ｇ′＝Ｇ−Ｐ・Ｄ」（但し、Ｒ′＜Ａminとなるときは、Ｒ′＝Ａmin 、Ｇ′＜Ａminとなるときは、Ｇ′＝Ａmin ）なるアルゴリズムが示されている。このアルゴリズムは、奥行値Ｄに対して単調増加する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値Ｄに応じて、原色Ｒ，Ｇの画素値Ｒ，Ｇに当該補正値を減算する色相修正を行うものである。但し、減算結果が画素値の最小許容値Ａmin 未満となる場合は、当該最小許容値Ａmin を修正後の値とする。上記式（２）においても、変数Ｐは所定のパラメータ値（正の値）であり、奥行値Ｄにパラメータ値Ｐを乗じた積Ｐ・Ｄは、奥行値Ｄに対して単調増加する補正値になる。したがって、上記式（２）は、画素値Ｒ，Ｇに補正値Ｐ・Ｄを減算することにより、修正後の画素値Ｒ′，Ｇ′を得る式である。
画素値Ｒ，Ｇを減少させる修正を行うと、結果的に、画素値Ｂが画素値Ｒ，Ｇに対して相対的に増加するので、得られる修正平面画像５０では、式（１）に基づく修正と同様に、奥行値Ｄの大きな画素ほど青味が強調され、より奥に位置する画素として認識されることになる。したがって、式（１）に基づく修正と同様の効果を得ることができる。もちろん、必要に応じて、式（１）に基づく修正と式（２）に基づく修正との双方の色相修正を施すようにしてもよい。
更に、図８には、式（３）として、「Ｒ′＝Ｒ＋Ｐ・（１−Ｄ）」（但し、Ｒ′＞Ａmax となるときは、Ｒ′＝Ａmax ）なるアルゴリズムが示されている。このアルゴリズムは、０≦Ｄ≦１の範囲に規格化された奥行値Ｄに対して単調減少する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値Ｄに応じて、原色Ｒの画素値Ｒに当該補正値を加算する色相修正を行うものである。但し、加算結果が画素値の最大許容値Ａmax を超える場合は、当該最大許容値Ａmax を修正後の値とする。この式（３）においても、変数Ｐは所定のパラメータ値（正の値）であり、「１−Ｄ」にパラメータ値Ｐを乗じた積Ｐ・（１−Ｄ）は、奥行値Ｄに対して単調減少する補正値になる。したがって、上記式（３）は、画素値Ｒに補正値Ｐ・（１−Ｄ）を加算することにより、修正後の画素値Ｒ′を得る式である。
画素値修正部１３０が、平面画像３０を構成する個々の画素の画素値Ｒに対して、式（３）に基づく修正を行えば、得られる修正平面画像５０では、奥行値Ｄの小さな画素ほど赤味が強調され、より手前に位置する画素として認識されることになる。かくして、人間が感じる奥行き感を支援する効果が得られる。
図８の最後には、式（４）として、「Ｇ′＝Ｇ−Ｐ・（１−Ｄ）」，「Ｂ′＝Ｂ−Ｐ・（１−Ｄ）」（但し、Ｇ′＜Ａminとなるときは、Ｇ′＝Ａmin 、Ｂ′＜Ａminとなるときは、Ｂ′＝Ａmin ）なるアルゴリズムが示されている。このアルゴリズムは、奥行値Ｄに対して単調減少する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値Ｄに応じて、原色Ｇ，Ｂの画素値Ｇ，Ｂに当該補正値を減算する色相修正を行うものである。但し、減算結果が画素値の最小許容値Ａmin 未満となる場合は、当該最小許容値Ａmin を修正後の値とする。上記式（４）においても、変数Ｐは所定のパラメータ値（正の値）であり、「１−Ｄ」にパラメータ値Ｐを乗じた積Ｐ・（１−Ｄ）は、奥行値Ｄに対して単調減少する補正値になる。したがって、上記式（４）は、画素値Ｇ，Ｂに補正値Ｐ・（１−Ｄ）を減算することにより、修正後の画素値Ｇ′，Ｂ′を得る式である。
画素値Ｇ，Ｂを減少させる修正を行うと、結果的に、画素値Ｒが画素値Ｇ，Ｂに対して相対的に増加するので、得られる修正平面画像５０では、式（３）に基づく修正と同様に、奥行値Ｄの小さな画素ほど赤味が強調され、より手前に位置する画素として認識されることになる。したがって、式（３）に基づく修正と同様の効果を得ることができる。もちろん、必要に応じて、式（３）に基づく修正と式（４）に基づく修正との双方の色相修正を施すようにしてもよい。
また、式（１）もしくは（２）に基づく修正またはその双方（奥行値Ｄの大きな画素ほど青味を強調する修正）を施した上に、更に、式（３）もしくは（４）に基づく修正またはその双方（奥行値Ｄの小さな画素ほど赤味を強調する修正）を施すことも可能である。
なお、上記式（１）〜（４）では、奥行値Ｄもしくは（1−Ｄ）にパラメータ値Ｐを乗じることにより、Ｄもしくは（1−Ｄ）に比例した補正値を求めているが、補正値は必ずしもＤもしくは（1−Ｄ）に比例した値にする必要はない。すなわち、上記式（１），（２）に示すように、奥行値Ｄの大きな画素ほど青味を強調する修正を行うのであれば、奥行値に対して単調増加する補正値を定め、画素値Ｂに当該補正値を加算する色相修正もしくは画素値Ｒ，Ｇに当該補正値を減算する色相修正を行えばよい。同様に、上記式（３），（４）に示すように、奥行値Ｄの小さな画素ほど赤味を強調する修正を行うのであれば、奥行値に対して単調減少する補正値を定め、画素値Ｒに当該補正値を加算する色相修正もしくは画素値Ｇ，Ｂに当該補正値を減算する色相修正を行えばよい。
＜§２−２：彩度の修正＞
ここでは、彩度を修正することにより、奥行き感を生じさせる例を述べる。人間の視覚には、彩度の高い物は手前に、彩度の低い物は奥に感じる特性がある。これは、「遠くのものほど霞んで見える」という経験則に起因するものと考えられており、絵画の分野においても、空気遠近法という技法として古くから知られている。この空気遠近法の大雑把な概念は、遠くのものほど「ぼんやり」として曖昧に感じられるので、奥にあるものほど曖昧に表現すればよい、というものである。これは、遠いものほど注意して見ないという、視覚における一般的な傾向にも合致するものである。
このような人間の視覚的な特性を利用すれば、画素値修正部１３０により、奥行値Ｄの大きな画素ほど彩度を低下させる彩度修正を施すようにすれば、奥行値Ｄの大きな画素ほど奥に位置するように感じさせる効果が得られる。
これまで述べたように、三次元画像情報格納部１２０が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データ３０を格納している場合は、まず、三原色ＲＧＢを用いたＲＧＢ色空間上の座標値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、色相Ｈ，彩度Ｓ，明度Ｖを用いたＨＳＶ色空間上の座標値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）と、の間の座標変換式を用いて、個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）に変換する処理を行えばよい。図９に示す式（５），（６），（７）は、座標値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から座標値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）への変換式を示している。ここで、Ｗmax は、座標値Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの最大値を示し、Ｗmin は、座標値Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの最小値を示している（最大値や最小値をとる座標値が複数ある場合は、いずれをとってもかまわない）。この変換式によって得られる色相Ｈは０〜３６０の範囲の値をとり、彩度Ｓは０〜１の範囲の値をとり、明度Ｖは０〜Ａmax （画素値の最大許容値）の範囲の値をとる。画素値修正部１３０は、これらの座標変換式を用いて、平面画像３０を構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）に変換することになる。
次に、奥行値Ｄに対して単調増加する補正値を定め、個々の画素の画素値Ｓに対して、当該画素の奥行値Ｄを用いて定められた補正値を減算した結果を修正画素値Ｓ′とする。具体的には、たとえば、図１０に示す式（８）「Ｓ′＝Ｓ−Ｐ・Ｄ」なる演算式により、修正画素値Ｓ′を求めることができる。ここで、パラメータ値Ｐは、これまで述べた例と同様に、修正の度合いを調整する変数であり、たとえば、０＜Ｐ≦１の範囲内の任意の値に設定すればよい。なお、上記演算によって、修正画素値Ｓ′が画素値の最小許容値Ａmin 未満となる場合は、当該最小許容値Ａmin を修正画素値Ｓ′とする。実際には、彩度Ｓは０〜１の範囲の値をとるため、最小許容値Ａmin は０になる。
このような修正を行えば、奥行値Ｄが大きい画素ほど、彩度が低下することになる。結局、彩度ＳはＳ′に修正されるが、色相Ｈおよび明度Ｖは変化せず、修正後の画素値は（Ｈ，Ｓ′，Ｖ）になる。そこで、この画素値（Ｈ，Ｓ′，Ｖ）を再び座標変換式を用いて、三原色ＲＧＢを用いた画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に変換する処理を行い、変換後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データ５０を作成する処理を行えばよい。
ＨＳＶ色空間上の座標値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）をＲＧＢ色空間上の座標値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換する座標変換式は、図９に示す式（５），（６），（７）の逆関数として与えられる式になる。具体的には、上例の場合、図１１の式（９）〜（１９）に示すように、画素値（Ｈ，Ｓ′，Ｖ）を画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に変換する式を用いることになる。ここで、式（９）は、「色相Ｈを６０で除した値Ｈ／６０」を更に６で除したときの商Ｈｉを求める式であり（Ｈｉは、０，１，２，３，４，５，のいずれか）、式（１０）は、「ｆ＝Ｈ／６０−Ｈｉ」なる演算によって変数ｆを求める式である。そして、式（１１）〜（１３）は、変数ｆ，修正後の彩度値Ｓ′，明度Ｖに基づいて、変数ｐ，ｑ，ｔを求める式である。そして、最後に、式（１４）〜（１９）に示すとおり、変数Ｈｉの値に応じて、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）の値が決定される。
かくして、修正前の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で示される色に比べて、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）で示される色は、彩度のみが低下していることになる。しかも、彩度の低下度合いは、個々の画素の奥行値Ｄに応じて定まり、奥行値Ｄが大きい画素ほど、彩度の低下は大きい。したがって、修正平面画像５０が二次元画像として提示されたとしても、奥行値Ｄの大きい画素ほど奥に位置するように感じさせる効果が得られる
以上、色相Ｈおよび明度Ｖを維持したまま彩度Ｓのみを低下させるアルゴリズムを述べた。このように色相Ｈおよび明度Ｖを維持すれば、もとの平面画像３０の色合いおよび明るさを保ちながら、彩度だけを低下させて灰色に近づけてゆくことができる。ただ、色合いおよび明るさを保つ必要がない場合には、彩度Ｓを低下させる際に、色相Ｈおよび明度Ｖの変化が生じてもかまわないので、次のようなアルゴリズムを用いることもできる。
いま、図１２に示すように、横軸に奥行きを示すＺ軸をとり、縦軸に画素値をとったグラフを考え、Ｚ軸上の０〜１の範囲の任意の位置に、奥行値Ｄを定義する。そして、Ｚ＝０の位置（最も手前の位置）に画素値Ａを与え、Ｚ＝１の位置（最も奥の位置）に画素値Ｍを与えて、その中間位置Ｚ＝Ｄにおける画素値Ａ′を、図示のとおり、ＡとＭとの間の線形補間値として求めることを考える。この場合、位置Ｚ＝０から位置Ｚ＝Ｄまでの距離はＤであり、位置Ｚ＝Ｄから位置Ｚ＝１までの距離はＤ−１であるから、画素値Ａ′は、「Ａ′＝Ａ・（１−Ｄ）＋Ｍ・Ｄ」なる線形補間式によって与えられる。
そこで、平面画像３０が、Ｚ＝０の位置に配置された画像であり、奥行画像４０上に定義された奥行値Ｄが、図１２のグラフのＺ軸上の座標値であり、平面画像３０を構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が、位置Ｚ＝０の位置の画素値Ａであるものとして、各画素の彩度が、奥行値Ｄが大きくなる（１に近くなる）にしたがって低下するように、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれについて、上記線形補間式を用いて修正を施すことを考えてみる。
まず、位置Ｚ＝１における彩度Ｓを最低値０にするために、灰色画素値Ｍを設定し、位置Ｚ＝１（最も奥の位置）では、各画素値Ｒ，Ｇ，Ｂがいずれも灰色画素値Ｍに等しくなるようにする。ここで、灰色画素値Ｍは、各画素値Ｒ，Ｇ，Ｂのとる範囲内の任意の値でかまわない。たとえば、各画素値Ｒ，Ｇ，Ｂの範囲が０〜１の場合であれば、灰色画素値Ｍも０〜１の範囲内の所定値に設定すればよい。位置Ｚ＝１では、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝Ｍとなるが、このような関係を満たす画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表される色は灰色（無彩色：彩度Ｓ＝０）になる。たとえば、Ｍ＝０の場合は黒、Ｍ＝１の場合は白になり、Ｍが小さければ小さいほど黒に近い灰色になり、Ｍが大きければ大きいほど白に近い灰色になる。
上述したとおり、三次元画像情報格納部１２０には、個々の画素について画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義した平面画像データ３０と、個々の画素について奥行値Ｄ（０≦Ｄ≦１に規格化されている）を定義した奥行画像データ４０とが格納されている。そこで、奥行値Ｄ＝０の画素については、もとの画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のままとして彩度を維持し、奥行値Ｄ＝１の画素については、画素値（Ｍ，Ｍ，Ｍ）に修正して灰色に修正し、奥行値Ｄが、０＜Ｄ＜１の画素については、奥行値Ｄが大きくなるにしたがって、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が画素値（Ｍ，Ｍ，Ｍ）に近づくような線形補間を行えば、彩度Ｓを徐々に低下させることができる。
具体的には、画素値修正部１３０は、所定の灰色画素値Ｍ（但し、画素値の最小許容値Ａmin ≦Ｍ≦画素値の最大許容値Ａmax ）に基づいて、図１３の式（２０）に示すように、
Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｄ）＋Ｍ・Ｄ
Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｄ）＋Ｍ・Ｄ
Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｄ）＋Ｍ・Ｄ
なる演算により、平面画像データ３０を構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、奥行画像データ４０によって示される奥行値Ｄを利用して、新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データ５０を作成する処理を行えばよい。この式（２０）は、図１２に示す線形補間式を、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に適用したものであり、奥行値Ｄ＝０をもった画素（最も手前の画素）では平面画像３０の色がそのまま維持され、奥行値Ｄ＝１をもった画素（最も奥の画素）は灰色になる。
なお、実用上は、所定のパラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）を設定し、図１３の式（２１）に示すように、
Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
なる演算により修正を行うのが好ましい。式（２０）は、式（２１）におけるパラメータ値Ｐを１に設定した場合の式に相当する。パラメータ値Ｐは、修正の度合いを示すものであり、Ｐ＝１に設定すると、奥行値Ｄ＝１をもった画素は灰色、すなわち、完全無彩色（Ｓ＝０）になるが、Ｐ＜１に設定すれば、奥行値Ｄ＝１をもった画素であっても、彩度Ｓ＝０にはならず、色味が残ることになる。修正平面画像５０に、完全無彩色の領域が生じるのを避けたい場合は、Ｐ＜１に設定すればよい。
＜§２−３：色の平均化による＞
最後に、色を平均化する修正を加えることにより、奥行き感を生じさせる例を述べる。人間の視覚には、視野において、平均的な色をもつ物は奥に感じ、特異な色をもつ物は手前に感じる特性がある。この特性は、基本的には、遠くのものほど「ぼんやり」として曖昧に感じられる、という根本的な原理に基づくものと考えられる。そこで、奥行値の大きな画素について色を平均化させる修正（画像全体の平均色に近づける修正）を施せば、二次元画像として提示したとしても、当該画素が奥に位置するように感じさせる効果が得られる。上述した彩度を修正する方法の場合、奥行きのレンジが狭いシーンの撮影画像（たとえば、室内の撮影画像や静物などの撮影画像など）では、背景部分の彩度低下により違和感が生じる可能性があるが、ここで述べる色の平均化による修正を行う方法では、そのような弊害は生じない。
色の平均化による修正を行うには、画素値修正部１３０が、平面画像データ３０に含まれる全画素の平均色を求め、奥行値Ｄの大きな画素ほど、当該平均色に近づける色平均化処理を行うようにすればよい。
上述したとおり、三次元画像情報格納部１２０には、個々の画素について画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義した平面画像データ３０と、個々の画素について奥行値Ｄ（０≦Ｄ≦１に規格化されている）を定義した奥行画像データ４０とが格納されている。そこで、画素値修正部１３０は、まず、平面画像データ３０に含まれる全画素について、画素値Ｒの平均値Ｒav，画素値Ｇの平均値Ｇav，画素値Ｂの平均値Ｂavを求める。続いて、図１３の式（２２）に示すように、
Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｒav・Ｐ・Ｄ
Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｇav・Ｐ・Ｄ
Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｂav・Ｐ・Ｄ
なる演算により、平面画像データ３０を構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データ５０を作成する処理を行えばよい。
この式（２２）は、式（２１）における灰色画素値Ｍを、それぞれの色の平均値Ｒav，Ｇav，Ｂavに置き換えたものであり、奥行値Ｄ＝０をもった画素（最も手前の画素）では平面画像３０の色がそのまま維持され、奥行値Ｄ＝１をもった画素（最も奥の画素）は画面全体の平均色に近づくことになる。ここで、パラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）は、これまで述べてきた例と同様に、修正の度合いを示す値である。Ｐ＝１に設定すると、奥行値Ｄ＝１をもった画素の画素値は、（Ｒav，Ｇav，Ｂav）となり、全画面の平均色に完全に一致する。
＜＜＜ §３．パラメータ値の変更 ＞＞＞
図１に示す提示装置１００には、パラメータ設定部１４０が設けられている。このパラメータ設定部１４０の役割は、§２で述べた種々の画素値修正アルゴリズムに用いられるパラメータ値Ｐを設定するとともに、当該パラメータ値Ｐを変化させることにある。
既に述べたとおり、画素値修正部１３０が、色相の修正を行う場合には、図８に示す式（１）〜式（４）に基づく演算が行われ、彩度の修正を行う場合には、図１０に示す式（８）や図１３に示す式（２１）に基づく演算が行われ、色の平均化処理を行う場合には、図１３に示す式（２２）に基づく演算が行われる。これらの式は、いずれも修正の度合いを示すパラメータ値Ｐ（０＜Ｐ≦１）を含んでおり、パラメータ値Ｐの設定を変えれば、得られる修正平面画像５０の内容も変わってくる。したがって、パラメータ値Ｐを時間的に変化させると、ディスプレイ装置２００の画面上に表示される二次元画像（修正平面画像５０）も時間的に変化することになる。
本願発明者が行った実験によると、このようにパラメータ値Ｐを時間的に変化させることにより、ディスプレイ装置２００に表示される二次元画像（修正平面画像５０）を変化させると、観察者に提示される画像において、擬似的に表現された奥行成分が時間的に変化することになり、観察者に対して、より効果的な奥行き感を与えることが可能になることが確認できた。これは、１枚の修正平面画像５０を単体の静的画像として表示するよりも、連続的に変化する修正平面画像５０を動的画像として表示した方が、「手前の物体と奥にある物体とで、変化態様が異なる」という特有の現象が時間的な変化として知覚できるようになるためと考えられる。すなわち、観察者は、動的画像を観察しながら、変化の少ない恒久的な領域と、変化の多い過渡的な領域とで、異なる奥行きを認識するものと思われる。
別の観点から言えば、本来の三次元画像情報を提示する機能をもたない通常の二次元ディスプレイ装置であっても、時間的な画像変化を表現する性能は有しているので、当該性能を積極的に活用することにより、三次元画像情報を擬似的に提示する効果を向上させることができるのである。すなわち、奥行きの情報を二次元画像の時間的な変化を併用して表現していることになる。
パラメータ値Ｐは、手動で増減して変更することもできるし、自動で増減して変更することもできる。手動で変更する構成を採る場合は、パラメータ設定部１４０が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいてパラメータ値Ｐを変更するようにすればよい。具体的には、パラメータ設定部１４０に、ディスプレイ装置２００の画面上に操作つまみを表示させる機能と、この操作つまみを移動させるオペレータの指示入力（たとえば、マウスによるドラッグ操作入力）を受け付ける機能とを設けておき、操作つまみの位置に応じて、パラメータ値Ｐを０〜１に変化させるようにすればよい。
このように、パラメータ設定部１４０に、パラメータ値Ｐを手動調節する機能を設けておけば、オペレータは、パラメータ値Ｐを自由に変化させながら、ディスプレイ装置２００に表示された修正平面画像５０の変化を確認することができ、奥行きの情報を修正平面画像５０の時間的な変化に基づいて認識できるようになる。
一方、パラメータ設定部１４０に、パラメータ値Ｐを所定速度で自動的に増加もしくは減少させる機能をもたせておいてもよい。具体的には、たとえば、時間をｔ、周期をＴとして、Ｐ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、周期的なパラメータ値Ｐ（０≦Ｐ≦１）を発生させるようにする。この式を用いれば、０〜１の間を周期Ｔで往復するパラメータ値Ｐを自動設定することができ、観察者には、周期Ｔで変化する修正平面画像５０を提示することが可能になる。
なお、パラメータ値Ｐ＝０に設定した場合、画素値修正部１３０による実質的な修正処理は全く行われず、修正平面画像５０は元の平面画像３０と同じ画像になる。したがって、１枚の修正平面画像５０を単体の静的画像として表示する場合、Ｐ＝０という設定は意味をもたない。しかしながら、パラメータ値Ｐを時間的に変化させる場合は、Ｐ＝０の時点で平面画像３０がそのまま表示されることになっても何ら支障は生じないので、パラメータ値Ｐの変化範囲は、０≦Ｐ≦１として、Ｐ＝０を含むようにしてかまわない。
＜＜＜ §４．本発明の第２の実施形態 ＞＞＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。図１４は、本発明の第２の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置１００′の基本構成を示すブロック図である。この提示装置１００′の大部分の構成は、図１に示す第１の実施形態に係る提示装置１００の構成と同じである。もちろん、この提示装置１００′も、提示装置１００と同様に、実用上は、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって構成することができる。
図１の提示装置１００と図１４の提示装置１００′との相違点は、前者の画素値修正部１３０が後者では画素値修正部１３５に置き換わっている点、前者のパラメータ設定部１４０が後者では焦点調節部１４５に置き換わっている点、そして、前者では、平面画像３０がカラー画像であることを前提としていたのに対して、後者では、平面画像３０がモノクロ画像であってもかまわない点だけである。よって、以下、この相違点のみについて説明を行い、その余の構成要素についての説明は省略する。
両者の最も重要な相違点は、画素値修正部１３０と１３５の違いである。いずれも、奥行画像データ４０に含まれる個々の画素の奥行値Ｄに基づいて、平面画像データ３０に含まれる個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データ５０を作成し、これを修正平面画像データ格納部１５０に引き渡す処理を行う構成要素である点は共通している。
ただ、両者では、奥行きの情報を表現する上での基本的なアプローチが異なっている。すなわち、図１に示す画素値修正部１３０は、§２で詳述したとおり、奥行値Ｄに応じて色情報を変化させる修正を施す。すなわち、人間の視覚おける色と奥行きとの関係特性を利用して、平面画像３０の色を修正することにより奥行きの情報を表現するというアプローチを採っている。これに対して、図１４に示す画素値修正部１３５は、個々の画素の奥行値Ｄに基づいて、当該画素近傍の画素値の空間周波数成分を変化させる修正を施し、空間周波数成分の違いにより奥行きの情報を表現するというアプローチを採る。
一般に、カメラによる撮影では、光学系によって定まる所定の焦点面に一致する被写体にピントが合い、この焦点面からのずれに応じて、被写体の撮影画像はぼやけることになる。このため、撮影時には、レンズを調節して所望の被写体にピントを合わせる焦点調節作業が必要になり、そのプロセスにおいて、被写体の特定部分のピンボケ具合が連続的に変化することは、誰でもが日常的に経験できる事項である。また、人間が肉眼で物を見る場合にも、注視する対象物の位置に焦点面をもってゆくために、水晶体を調整する作業が無意識のうちに行われている。そして、焦点面より奥もしくは手前にある物体は、ぼやけて見えることになる。
このように、人間は、日常生活において、意識する／しないにかかわらず、ピント合わせの作業を経験している。そして、注視対象物に焦点を合わせるピント合わせの作業では、ぼやけている状態から、被写体が徐々に鮮明になってゆき、最終的な合焦状態が得られることを経験則として把握している。本願発明者は、この人間の経験則を利用して、「画像のぼやけ具合」により、奥行き情報を表現できる点に着目した。このような奥行き表現は、映像表現のひとつとしても多用されている。
ここで、「画像のぼやけ具合」は、物理的には、画像の空間周波数に関係して定まる概念であり、一般に、高周波成分を多く含む画像は「ピントが合った鮮明な画像」として把握され、高周波成分の少ない画像は「ピンボケした不鮮明な画像」として把握される。別言すれば、焦点面に位置する被写体の撮影画像は最も高周波成分を多く含み、焦点面から外れれば外れるほど、その被写体の撮影画像に含まれる高周波成分は少なくなる。
そこで、ここで述べる第２の実施形態では、三次元空間上に焦点面Ｆを設定し、この焦点面Ｆの奥行位置を焦点面奥行値Ｄｆとして定める。そして、画素値修正部１３５が、個々の画素の奥行値Ｄについて焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差ΔＤを求め、偏差ΔＤの大きな画素ほど、当該画素近傍の画素値の高周波成分が低減するように、当該画素の画素値に対する修正を施すようにする。そうすれば、偏差ΔＤの大きな部分ほどピントがボケた効果が得られるので、あたかも、特定の焦点面Ｆにピントを合わせて撮影したような二次元画像を表示することが可能になり、二次元画像でありながら、立体感の富んだ表現ができる。
もちろん、元の平面画像３０が、光学系を用いた撮影画像であれば、この平面画像３０自身にも、既にボケの情報が含まれており、このボケの情報に基づく立体感が生じることになるが、図１４に示す提示装置１００′では、奥行画像４０を利用して、奥行値Ｄに応じたボケの効果を更に付加する修正処理が施されることになる。
図１５は、焦点面Ｆとこれに対する偏差ΔＤの一例を示す図であり、図４を側面から見た図に相当する。図の左端にはＸＹ平面（図の紙面に垂直な平面）が示されており、図の右方向に奥行きを示すＺ軸が示されている。奥行値Ｄは、このＺ軸上の０〜１の区間に定義される。図示の例では、ＸＹ平面上に３つの画素Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃが示されており、ここでは、これら各画素について、それぞれ奥行値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃが定義されているものとする。
いま、図示のとおり、焦点面Ｆを奥行値Ｄｂの位置に設定した場合を考える。ここでは、この焦点面Ｆの位置に対応する奥行値を焦点面奥行値Ｄｆと呼ぶことにする（この例では、Ｄｆ＝Ｄｂということになる）。このような位置に焦点面Ｆを設定した場合、個々の画素Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃの奥行値Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃについての焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差（絶対値で示す）は、図示のとおり、それぞれΔＤａ，ΔＤｂ，ΔＤｃになる。ここで、ΔＤａ＝｜Ｄｆ−Ｄａ｜，ΔＤｂ＝｜Ｄｆ−Ｄｂ｜＝０，ΔＤｃ＝｜Ｄｆ−Ｄｃ｜である。
焦点面Ｆにピントを合わせて撮影した二次元画像であれば、偏差が０となる画素Ｑｂ（すなわち、奥行値Ｄｂが焦点面Ｆの位置を示している画素）の近傍の画素値の空間周波数は高周波成分を多く含み、この部分の画像は非常に鮮明な画像になる。したがって、画素Ｑｂについては、高周波成分を低減する修正は不要である。これに対して、偏差ΔＤが大きくなればなるほど、焦点面Ｆから外れた奥行値をもつ画素ということになるので、当該画素近傍の画素値の高周波成分を低減し、ピンボケにする修正を施すようにする。図示の例の場合、０＜ΔＤａ＜ΔＤｃであるから、画素Ｑａについては、高周波成分を低減する修正を行い、画素Ｑｃについては、高周波成分を更に低減する修正を行えばよい。
特定の画素近傍の高周波成分を低減する画像処理方法としては、平滑化フィルタを用いた平滑化処理が一般に知られている。この平滑化処理は、画素値の修正対象となる対象画素を含めて、当該対象画素を中心とする周辺領域（フィルタのサイズに含まれる領域）の複数の画素について、それぞれ各画素値に所定の重みを乗じた加重平均（畳み込み積分）を求め、得られた加重平均値を当該修正対象画像の新たな画素値とする処理であり、結果的に、ローパスフィルタによるフィルタリング効果を得ることができる。一般的には、フィルタのサイズを大きくすればするほど、ローパスフィルタリングの効果が大きくなる。平滑化フィルタの代表として、平均化フィルタとガウシアンフィルタとが挙げられる。ここでは、この２通りの平滑化フィルタを用いた具体的な平滑化処理の実施形態を説明する。
まず、平均化フィルタを用いた平滑化処理では、修正対象となる対象画素を中心とした一定範囲のフィルタ領域内に所属する画素の画素値を平均する処理が行われる。この場合、各画素値に乗じられる重みは等しく設定され、単純平均が求められる。本発明にこの平均化フィルタを用いた平滑化処理を適用する場合は、高周波成分を低減する度合い（すなわち、偏差ΔＤの大きさ）に応じてフィルタ領域の大きさを調整するようにし、低下度合いが大きいほど（偏差ΔＤが大きいほど）、より大きなフィルタ領域を設定するようにすればよい。
具体的には、三次元画像情報格納部１２０が、二次元マトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データ３０を格納している場合、画素値修正部１３５は、偏差ΔＤに対して単調増加する整数ｎを定め、画素値の修正対象となる対象画素を中心として、ｎ×ｎ画素（平均化フィルタの領域）の画素値の平均値を、当該対象画素の修正後の画素値とする平滑化処理を行うようにすればよい。
図１６は、このような平滑化処理の一例を説明するための平面図である。図１６(a) ，(b) ，(c) は、それぞれｎ＝１，３，５に設定した場合の平均化フィルタの領域を構成する画素配列を示しており、いずれも中央の太線で囲った画素が、画素値の修正対象となる対象画素に対応する。各画素の内部に記載した数値は、各画素値に乗じられる重みを示している。平均化フィルタの場合、各画素値に乗じられる重みは、いずれも１／ｎ２に設定され、積の総和により単純平均が求められることになる。
ｎ＝１の場合は、図１６(a) に示すように、対象画素それ自身の画素値がそのまま平均値となるので、実質的には、画素値の修正は何ら行われない。これに対して、ｎ＝３の場合は、図１６(b) に示すように、対象画素を含めた合計９画素の各画素値に重み１／９を乗じた合計、すなわち、９画素の画素値の平均値が求められ、当該平均値が、対象画素の修正後の画素値となる。同様に、ｎ＝５の場合は、図１６(c) に示すように、対象画素を含めた合計２５画素の各画素値に重み１／２５を乗じた合計、すなわち、２５画素の画素値の平均値が求められ、当該平均値が、対象画素の修正後の画素値となる。
ここで、平均化フィルタのサイズｎは、偏差ΔＤに対して単調増加する値として設定される。図１５に示す例の場合、偏差は、ΔＤｂ＜ΔＤａ＜ΔＤｃであるから、たとえば、偏差ΔＤｂについてｎ＝１，偏差ΔＤａについてｎ＝３，偏差ΔＤｃについてｎ＝５という設定がなされたとすれば、画素Ｑｂについては、実質的な画素値修正はなされず（ｎ＝１）、画素Ｑａについては、合計９画素の平均画素値とする修正がなされ（ｎ＝３）、画素Ｑｃについては、合計２５画素の平均画素値とする修正がなされる（ｎ＝５）。かくして、焦点面Ｆから若干外れた奥行値Ｄａをもつ画素Ｑａ近傍の画像にはボケ成分が付加され、焦点面Ｆから更に外れた奥行値Ｄｃをもつ画素Ｑｃ近傍の画像には更に大きなボケ成分が付加されることになる。
なお、この第２の実施形態では、画素の色情報を修正するわけではないので、平面画像３０は、カラー画像ではなく、モノクロ画像であってもかまわない。平面画像３０が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義したカラー画像であった場合、画素値修正部１３０が、三原色ＲＧＢの各画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）について、それぞれ別個独立した平滑化処理を行うようにすればよい。
一方、ガウシアンフィルタを用いた平滑化処理では、修正対象となる対象画素を中心とした一定範囲に存在する各画素の画素値に、二次元ガウス分布に従った重みを乗じ、その総和を当該対象画素の新たな画素値とする修正が行われる。本発明にこのガウシアンフィルタを用いた平滑化処理を適用する場合は、高周波成分を低減する度合い（すなわち、偏差ΔＤの大きさ）に応じて、用いるガウシアンフィルタの分散σ２を決定すればよい。
具体的には、三次元画像情報格納部１２０が、互いに直交するＸ軸およびＹ軸を有するＸＹ二次元座標系上にマトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データ３０を格納している場合、画素値修正部１３５は、１つの対象画素についての画素値を修正する際に、当該対象画素に対するＸ軸方向の距離をｘ、Ｙ軸方向の距離をｙとしたときに、
ｗ（ｘ，ｙ）＝１／（２πσ２）・exp （−（ｘ２＋ｙ２）／２σ２）
で与えられるｗ（ｘ，ｙ）を重みとするガウシアンフィルタ（但し、σ２は、対象画素の偏差ΔＤに対応する分散であり、偏差ΔＤに対して単調増加する値として定義される）を用いた平滑化処理を行うようにすればよい。
図１７は、このような平滑化処理の一例を説明するための図である。いま、図示のとおり、ＸＹ平面上にカラー平面画像３０が定義されており、画素Ｑの画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対して修正を加える場合を考える。この場合、修正対象となる対象画素Ｑを中心とした一定範囲（ガウシアンフィルタによって定義される重みが所定基準値以上となる範囲）に存在する画素を参照画素として、これら参照画素の画素値の重みづけ平均を求める演算が行われる。図示の画素Ｑｉは、第ｉ番目の参照画素を示す。この例のように、平面画像３０がカラー画像の場合は、前述したとおり、各色の画素値Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて、別個独立した平滑化処理が行われる。
具体的には、対象画素Ｑの各色成分についての新たな画素値Ｑ（Ｒ′），Ｑ（Ｇ′），Ｑ（Ｂ′）は、図１７に示すとおり、
Ｑ（Ｒ′）＝Σi=1, n ｗ（ｘ，ｙ）・Ｑｉ（Ｒ）
Ｑ（Ｇ′）＝Σi=1, n ｗ（ｘ，ｙ）・Ｑｉ（Ｇ）
Ｑ（Ｂ′）＝Σi=1, n ｗ（ｘ，ｙ）・Ｑｉ（Ｂ）
なる式によって算出される。
ここで、Ｑｉ（Ｒ），Ｑｉ（Ｇ），Ｑｉ（Ｂ）は、第ｉ番目の参照画素Ｑｉのもつ各色成分についての画素値であり、演算子「Σi=1, n 」は、第１番目の参照画素Ｑ１〜第ｎ番目の参照画素Ｑｎまで、合計ｎ個の参照画素についての総和を示す。また、ｗ（ｘ，ｙ）は、上述したとおり、第ｉ番目の参照画素Ｑｉの対象画素Ｑに対するＸ軸方向の距離をｘ、Ｙ軸方向の距離をｙとしたときに、
ｗ（ｘ，ｙ）＝１／（２πσ２）・exp （−（ｘ２＋ｙ２）／２σ２）
なる式で得られる重みであり、σ２は、偏差ΔＤ（図１５に示すように、対象画素Ｑの奥行値Ｄと焦点面奥行値Ｄｆとの差）に対して単調増加する値として定義された分散であり、たとえば、比例定数ｋを用いて、σ２＝ｋ・ΔＤのような定義を行えばよい。
図１８は、図１７に示す平滑化処理で用いられるガウシアンフィルタの具体例を示す平面図である。図１８(a) は、分散σ２＝０．６４（σ＝０．８）の場合の参照画素の重みｗ（ｘ，ｙ）を示しており、図１８(b) は、分散σ２＝１（σ＝１）の場合の参照画素の重みｗ（ｘ，ｙ）を示している（分数による近似値を示す）。いずれも中央の太線で囲った画素が、画素値の修正対象となる対象画素に対応する。図１８(a) の例では、合計９個の参照画素（対象画素を含む）が選択され、図１８(b) の例では、合計２５個の参照画素（対象画素を含む）が選択されている。これらの参照画素の更に外側に位置する画素は、重みｗ（ｘ，ｙ）が所定の基準値に満たないため、参照画素としては選択されない。分散σ２が大きくなればなるほど、重みｗ（ｘ，ｙ）は広範囲に分布することになり、選択される参照画素の数は増える。
図１８に示す各参照画素の内部に記載した数値は、各画素値に乗じられる重みを示している。ガウシアンフィルタの場合、各画素値に乗じられる重みは、中心ほど大きく、周囲へゆくほど小さくなる二次元ガウス分布をとる。この二次元ガウス分布曲面で囲まれる三次元領域の体積は１になるように規格化されているため（別言すれば、図１８(a) もしくは(b) の各参照画素の内部に記載した数値の総和は１になるため）、最終的に得られる画素値Ｑ（Ｒ′），Ｑ（Ｇ′），Ｑ（Ｂ′）は、それぞれ参照画素の各画素値に重みを乗じた加重平均値（畳み込み積分値）になる。
続いて、図１４に示す提示装置１００′を用いた場合に、ディスプレイ装置２００の画面上に得られる修正平面画像５０の実例を示そう。ここでは、単純な実例として、図１９(a) に示す平面画像３０と図１９(b) に示す奥行画像４０とを用いた場合を考える。平面画像３０は、図１９(a) に示すように、四角形、楕円、円という３種類の図形を並べた単純な画像である。これらの図形は、実際には、何らかの色をもった図形であってかまわないが、ここでは便宜上、いずれの図形も黒色で示すことにする（この第２の実施形態では、色情報を修正するわけではないので、色について考慮する必要はない）。
一方、奥行画像４０も、図１９(b) に示すように、四角形、楕円、円という３種類の図形を並べた単純な画像である。ただ、この奥行画像４０は、画像本来の濃淡や色合いを示す情報ではなく、画素の奥行値Ｄを示す情報である。ここでは、図２０に、グラデーションパターンとして示すように、座標軸Ｚの０〜１の区間に奥行値Ｄをとり、奥行値Ｄ＝０を白、奥行値Ｄ＝１を黒、その中間値をグレーで示すことにする。したがって、図１９(b) の奥行画像４０は、手前から奥に向かって、四角形、楕円、円、背景の順に並んでいることを示している。図２０の上段に示した文字も、各図形の奥行方向（Z軸方向）の位置を示している。
図１４に示す提示装置１００′の画素値修正部１３５は、このような平面画像３０および奥行画像４０に基づいて、修正平面画像５０を作成する機能を有している。そのためには、図１５に示すように、Ｚ軸上の０〜１の区間に焦点面Ｆを定める必要があり、焦点面Ｆをどこに定義するかによって、得られる修正平面画像５０の内容は変わってくる。図２１(a) ，(b) ，(c) は、焦点面Ｆを、それぞれ四角形の位置、楕円の位置、円の位置に定義したときに得られる修正平面画像５０を示す図である。
図２１(a) では、一番手前の四角形の位置に焦点面Ｆが定義されているため、四角形はピントが合った鮮明な状態で表示されているが、楕円はピントが若干ぼけており、円は更にピンボケの画像となっている。これに対して、図２１(b) では、楕円の位置に焦点面Ｆが定義されているため、楕円はピントが合った鮮明な状態で表示されているが、四角形および円はピントが若干ぼけている。また、図２１(c) では、一番奥の円の位置に焦点面Ｆが定義されているため、円はピントが合った鮮明な状態で表示されているが、楕円はピントが若干ぼけており、四角形は更にピンボケの画像となっている。
このように、図２１(a) ，(b) ，(c) に示す修正平面画像５０では、いずれも奥行きの情報がピントの合焦具合として表現されている。したがって、ディスプレイ装置２００の画面上に、図１９(a) に示す平面画像３０をそのまま表示しただけでは、観察者に対して単なる二次元画像情報しか伝えることができないが、図２１(a) ，(b) ，(c) のいずれかに示す修正平面画像５０を表示した場合は、観察者に対して、図１９(b) に示す奥行画像４０のもつ奥行の情報の一部を伝えることが可能になり、三次元画像情報を擬似的に提示することが可能になる。
しかも、図１４に示す提示装置１００′には、焦点調節部１４５が設けられており、焦点調節操作が可能になる。すなわち、焦点調節部１４５は、図１５に示す焦点面奥行値Ｄｆを変化させる機能を有し、焦点面Ｆの位置を時間的に変化させることができる。焦点面奥行値Ｄｆは、手動で増減して変更することもできるし、自動で増減して変更することもできる。
手動で変更する構成を採る場合は、焦点調節部１４５が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいて焦点面奥行値Ｄｆを変更するようにすればよい。具体的には、焦点調節部１４５に、ディスプレイ装置２００の画面上に操作つまみを表示させる機能と、この操作つまみを移動させるオペレータの指示入力（たとえば、マウスによるドラッグ操作入力）を受け付ける機能とを設けておき、操作つまみの位置に応じて焦点面奥行値Ｄｆを０〜１に変化させるようにすればよい。
このように、焦点調節部１４５に、焦点面奥行値Ｄｆを手動調節する機能を設けておけば、オペレータは、焦点面奥行値Ｄｆを自由に変化させながら、ディスプレイ装置２００に表示された修正平面画像５０の変化を確認することができ、奥行きの情報を修正平面画像５０の時間的な変化に基づいて認識できるようになる。別言すれば、焦点面奥行値Ｄｆを手動調節する操作は、あたかもカメラで撮影する際に、レンズを調節して所望の被写体にピントを合わせる焦点調節を行う操作に似ており、観察者は、このような日常的に経験した焦点調節操作に類似する手動調節操作を行うことにより、擬似的な奥行き感を得ることができるようになる。たとえば、前掲の例の場合、手動調節操作により、ディスプレイ装置２００に表示される修正平面画像５０は、図２１(a) →(b) →(c) のように変化することになり、観察者は、奥行方向に並んだ３つの図形のいずれかにピントを合わせる操作を行っているような実感を得ることができる。
一方、焦点調節部１４５に、焦点面奥行値Ｄｆを所定速度で自動的に増加もしくは減少させる機能をもたせておいてもよい。具体的には、たとえば、時間をｔ、周期をＴとして、Ｄｆ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、焦点面奥行値Ｄｆ（０≦Ｐ≦１）を発生させるようにする。この式を用いれば、０〜１の間を周期Ｔで往復する焦点面奥行値Ｄｆを自動設定することができる。
前掲の例でこのような自動設定を行うと、ディスプレイ装置２００に表示される修正平面画像５０は、図２１(a) →(b) →(c) →(b) →(a) →(b) →(c) ...のように自動的に変化することになり、観察者は、奥行方向に並んだ３つの図形のいずれかにピントを合わせる自動調節操作が行われているような実感を得ることができる。
＜＜＜ §５．その他の変形例 ＞＞＞
以上、本発明を第１の実施形態および第２の実施形態について、それぞれ具体的な実施例を例示して述べたが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。以下、いくつかの変形例を述べておく。
＜§５−１：コンピュータを用いた装置構成＞
既に述べたとおり、図１に示す第１の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置１００や、図１４に示す第２の実施形態に係る三次元画像の疑似的提示装置１００′は、実用上は、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって構成することができる。このコンピュータは、ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する三次元画像の疑似的提示方法を実行する機能を有する。
より具体的に説明すれば、この三次元画像の疑似的提示方法は、コンピュータが、外部から与えられる三次元画像情報を受け付け、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体として格納する段階と、コンピュータが、奥行値に基づいて画素値を修正する所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、平面画像データに含まれる個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成する段階と、コンピュータが、この修正平面画像データをディスプレイ装置に与え、二次元画面上に表示させる段階と、によって構成される。
＜§５−２：動画の提示＞
これまで述べてきた実施例は、１枚の静止画を観察者に提示する例であるが、本発明は、動画を提示する際にも利用することが可能である。本発明を動画提示に利用する場合は、三次元画像情報入力部１１０が、時系列的に連続した複数の三次元画像情報からなる動画情報を入力し、三次元画像情報格納部１２０が、入力した個々の三次元画像情報を順次格納し、画素値修正部１３０，１３５が、個々の三次元画像情報に基づいて、それぞれ修正平面画像データを作成し、修正平面画像データ格納部１５０が、作成された個々の修正平面画像データを順次格納し、画像表示部１６０が、個々の修正平面画像データを順次ディスプレイ装置２００に与え、二次元画面上に動画を表示させるようにすればよい。
なお、動画を提示する場合、パラメータ設定部１４０や焦点調節部１４５によって、パラメータ値Ｐや焦点面奥行値Ｄｆを変更しても、その変更結果を、同一の静止画上で確認することはできないかもしれないが、一般的な動画は、類似した静止画を時系列的に並べたものであるから、観察者は、パラメータ値Ｐや焦点面奥行値Ｄｆの変更結果を動画上で確認することができ、これまで説明した実施例と同様に、奥行き感を認識することができる。
＜§５−３：画像データの形式＞
図２に示す左眼用画像１０や右眼用画像２０、そして図３に示す平面画像３０は、いずれも１つの画素に画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義した画像データの形式で示してあるが、画像データの形式は、必ずしもこのような形式である必要はない。たとえば、１つの画素に画素値Ｒを定義したＲプレーンと、１つの画素に画素値Ｇを定義したＧプレーンと、１つの画素に画素値Ｂを定義したＢプレーンと、をそれぞれ別個にもち、３つのプレーンの集合体により、１組の画像データを構成する形式をとってもかまわない。
また、これまでの説明では、便宜上、図３に示すように、画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が定義された平面画像３０と、奥行値（Ｄ）が定義された奥行画像４０とを、それぞれ別個の画像データとして取り扱う例を述べたが、１つの画素に４つの画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｄ）が定義された統合画像データの形式で、平面画像３０と奥行画像４０とを統合するようにしてもかまわない。
＜§５−４：画像情報変換機能の省略＞
§１では、三次元画像情報入力部１１０が、互いに視差をもった左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを含む三次元画像情報を入力し、これを平面画像データ３０と奥行画像データ４０とを含む三次元画像情報に変換して三次元画像格納部１２０へ引き渡す機能を有している点を述べたが、当該画像情報変換機能は、必須のものではない。
本発明では、三次元画像情報格納部１２０内に、平面画像データ３０と奥行画像データ４０とを含む三次元画像情報が格納されている必要があるので、外部から与えられる三次元画像情報が、左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを含む三次元画像情報であった場合には、三次元画像情報入力部１１０による上記画像情報変換機能が必要になる。しかしながら、外部から与えられる三次元画像情報が、平面画像データ３０と奥行画像データ４０とを含む三次元画像情報である場合には、三次元画像情報入力部１１０は、この三次元画像情報を入力して、そのまま三次元画像格納部１２０へ引き渡す処理を行えばよいので、上記画像情報変換機能は不要になる。
もっとも、現在普及している３Ｄ映画，３Ｄテレビ，３Ｄ対応パソコン，３Ｄ対応ゲーム機など、多くの３Ｄ対応機器では、左眼用画像データ１０と右眼用画像データ２０とを含むデータ形式を、三次元画像情報の標準フォーマットとして採用しているため、実用上は、上記画像情報変換機能を設けておくのが好ましい。
＜§５−５：パラメータ設定部および焦点調節部の省略＞
図１に示すパラメータ設定部１４０は、画素値修正部１３０で行われる画素値修正処理に用いられるパラメータ値Ｐを変化させる機能を果たす構成要素であるが、パラメータ値Ｐを変化させない運用を採る場合には、画素値修正部１３０内に予め固定のパラメータ値Ｐを用意しておくようにし、パラメータ設定部１４０を省略することも可能である。ただ、既に述べたとおり、パラメータ値Ｐを手動もしくは自動で増減させるようにして、修正の度合いを時間的に変化させれば、観察者に対して、より効果的な奥行き感を与えることが可能になるので、実用上は、パラメータ設定部１４０を設けるようにするのが好ましい。
同様に、図１４に示す焦点調節部１４５は、画素値修正部１３５で行われる画素値修正処理に用いられる焦点面奥行値Ｄｆを変化させる機能を果たす構成要素であるが、焦点面Ｆを変化させない運用を採る場合には、画素値修正部１３５内に予め固定の焦点面奥行値Ｄｆを用意しておくようにし、焦点調節部１４５を省略することも可能である。ただ、既に述べたとおり、焦点面Ｆの位置（焦点面奥行値Ｄｆの値）を手動もしくは自動で調節させるようにして、焦点面Ｆの位置を時間的に変化させると、得られる修正平面画像上で、ピントが合った部分が時間的に変化することになる。このため、あたかも、カメラのファインダーを覗きながら、レンズ系を操作して焦点調節を行っている状態を擬似的に表現でき、観察者に対して、より効果的な奥行き感を与えることが可能になるので、実用上は、焦点調節部１４５を設けるようにするのが好ましい。
本発明に係る三次元画像の疑似的提示装置は、上述したとおり、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現することが可能であり、コンピュータ用のプログラムとして提供することができる。具体的には、パソコンやスマートフォンなどのＯＳ上で動作する「三次元画像の簡易ビューワープログラム」として提供することが可能になる。このプログラムをインストールしたパソコンやスマートフォンでは、Ｅメールで受信したりサイトからダウンロードしたりして入手した立体画像コンテンツを、通常のディスプレイ装置の画面上に二次元画像として表示することができ、しかも、三次元情報を擬似的に表示させることができる。また、上記プログラムは、Ｗｅｂブラウザ用のプラグインソフトウエアとして提供することも可能であり、この場合は、Ｗｅｂページ上で提供されている三次元画像を、二次元のＷｅｂブラウザ画面上で擬似的に立体表示させることが可能になる。
近年は、個人的に撮影した画像を、家庭のパソコン等に保存したり、プリントしたりして楽しむだけでなく、Ｗｅｂ上のサイトにアップロードしたり、他人と共有したりする利用形態も広がってきている。このような利用形態では、個人が撮影した画像を不特定多数の者に公開して楽しむことができる。今後は、３Ｄ撮影機能が備わったカメラが普及し、三次元画像がＷｅｂ上で公開されるケースが予想される。しかしながら、公開された三次元画像をダウンロードしても、当該利用者が使用しているパソコンやスマートフォンの閲覧環境（ディスプレイ装置）が、三次元画像表示に対応していなければ、せっかくの三次元画像も、単なる二次元画像として表示されるだけであり、三次元情報が活用されることはない。ところが、本発明を利用した「三次元画像の簡易ビューワープログラム」をインストールしておけば、三次元の立体画像そのものを表示することはできないまでも、三次元情報として含まれている奥行き感を味わうことができるようになり、三次元情報の有効活用を図ることができるようになる。
今後は、３Ｄ表示に対応したディスプレイ装置が徐々に普及してゆき、３Ｄ表示に対応したＷｅｂブラウザも開発されるものと思われる。このため、Ｗｅｂサイト側でも、同一のコンテンツを、２Ｄ用サイトと３Ｄ用サイトとに分けて併設することが一般化するものと予想される。これは、パソコン用サイトと携帯電話用サイトとが併設されている現在の状況に似ている。もちろん、この場合、２Ｄ表示にしか対応していないディスプレイ装置をもった端末から３Ｄ用サイトにアクセスできたとしても、その恩恵を享受することはできない。おそらく、この場合、Ｗｅｂブラウザ側では、互換性を確保するために、３Ｄ画像の奥行きの情報を欠落させて２Ｄ表示する、などの対応を採ることになろう。このような場合でも、本発明を利用した「三次元画像の簡易ビューワープログラム」をインストールしておけば、奥行き情報を欠落させることなく、観察者に擬似的に伝えることが可能になる。
また、今後普及すると予想される電子書籍や電子チラシなどの分野においても、３Ｄ表示用のコンテンツが提供されることになろう。本発明は、このような利用分野においても十分に利用可能である。
１０：左眼用画像／左眼用画像データ
２０：右眼用画像／右眼用画像データ
３０：平面画像／平面画像データ
４０：奥行画像／奥行画像データ
５０：修正平面画像／修正平面画像データ
６０：立体原画像
６０Ｒ：右眼用原画像
６０Ｌ：左眼用原画像
６０Ｍ：平面原画像
６１：原画像上の画像点
６１Ｄ：奥行画像上の画素
６１Ｒ：右眼用原画像上の画像点
６１Ｌ：左眼用原画像上の画像点
６１Ｍ：平面原画像上の画素
１００：三次元画像の疑似的提示装置（第１の実施形態）
１００′：三次元画像の疑似的提示装置（第２の実施形態）
１１０：三次元画像情報入力部
１２０：三次元画像情報格納部
１３０：画素値修正部
１３５：画素値修正部
１４０：パラメータ設定部
１４５：焦点調整部
１５０：修正平面画像データ格納部
１６０：画像表示部
２００：ディスプレイ装置
２１０：二次元画面
Ａ：画素値
Ａ′：修正後の画素値
Ａmax：画素値の最大許容値
Ａmin：画素値の最小許容値
Ｂ：三原色の青色／その画素値
Ｂ′：修正後の青色画素値
Ｂav：青色平均値
Ｄ：奥行値
Ｄａ〜Ｄｃ：奥行値
Ｄｆ：焦点面奥行値
ＥＲ：右眼用視点
ＥＬ：左眼用視点
Ｆ：焦点面
ｆ：係数値
Ｇ：三原色の緑色／その画素値
Ｇ′：修正後の緑色画素値
Ｇav：緑色平均値
Ｈ：色相値
Ｈｉ：色相剰余値
ｋ：比例定数
Ｍ：灰色画素値
ｎ：整数
Ｏ：座標系の原点
Ｐ：パラメータ値
ｐ：係数値
Ｑ：ＸＹ平面上の画素
Ｑ１（ｘ，ｙ）：左眼用画像データ１０上の画素
Ｑ２（ｘ，ｙ）：右眼用画像データ２０上の画素
Ｑ３（ｘ，ｙ）：平面画像データ３０上の画素
Ｑ４（ｘ，ｙ）：奥行画像データ４０上の画素
Ｑ５（ｘ，ｙ，ｚ）：三次元空間上の画素
Ｑａ〜Ｑｃ，Ｑｉ：ＸＹ平面上の画素
Ｑｉ（Ｒ），Ｑｉ（Ｇ），Ｑｉ（Ｂ）：画素Ｑｉの画素値
Ｑ（Ｒ′），Ｑ（Ｇ′），Ｑ（Ｂ′）：画素Ｑの修正後の画素値
ｑ：係数値
Ｒ：三原色の赤色／その画素値
Ｒ′：修正後の赤色画素値
Ｒav：赤色平均値
Ｓ：彩度値
Ｓ′：修正後の彩度値
ｔ：係数値／時間
Ｔ：周期
Ｖ：明度値
Ｗmax：画素値Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの最大値
Ｗmin：画素値Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの最小値
ｗ（ｘ，ｙ）：座標（ｘ，ｙ）の位置の重み
Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の各座標軸
ｘ，ｙ，ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の各座標値／距離
ΔＤ，ΔＤａ〜ΔＤｃ：偏差
σ２：分散

Claims (28)

  1. ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する三次元画像の疑似的提示装置であって、
    外部から与えられる三次元画像情報を入力する三次元画像情報入力部と、
    入力した三次元画像情報を、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、前記個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体として格納する三次元画像情報格納部と、
    前記奥行値に基づいて前記画素値を修正する所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、前記平面画像データに含まれる前記個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成する画素値修正部と、
    前記修正平面画像データを格納する修正平面画像データ格納部と、
    前記修正平面画像データをディスプレイ装置に与え、二次元画面上に画像を表示させる画像表示部と、
    を備えることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  2. 請求項１に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、色情報を含んだ平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、奥行値に応じて前記色情報を変化させる修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  3. 請求項２に記載の提示装置において、
    画素値修正部が、奥行値の大きな画素ほど「人間が奥に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、奥行値の小さな画素ほど「人間が手前に感じる色相」に近づける色相修正を施すか、または、これら双方の色相修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  4. 請求項３に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、奥行値に対して単調増加する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｂの画素値に前記補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｒ，Ｇの画素値に前記補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  5. 請求項３に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、奥行値に対して単調減少する補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｒの画素値に前記補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｇ，Ｂの画素値に前記補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  6. 請求項３に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、奥行値に対して単調増加する第１の補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｂの画素値に前記第１の補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｒ，Ｇの画素値に前記第１の補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施し、
    更に、奥行値に対して単調減少する第２の補正値を定め、個々の画素についてその奥行値に応じて、原色Ｒの画素値に前記第２の補正値を加算する色相修正（但し、加算結果が画素値の最大許容値を超える場合は、当該最大許容値とする）もしくは原色Ｇ，Ｂの画素値に前記第２の補正値を減算する色相修正（但し、減算結果が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、または、これら双方の色相修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  7. 請求項２に記載の提示装置において、
    画素値修正部が、奥行値の大きな画素ほど彩度を低下させる彩度修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  8. 請求項７に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、三原色ＲＧＢを用いたＲＧＢ色空間上の座標値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、色相Ｈ，彩度Ｓ，明度Ｖを用いたＨＳＶ色空間上の座標値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）と、の間の座標変換式を用いて、個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素値（Ｈ，Ｓ，Ｖ）に変換し、奥行値に対して単調増加する補正値を定め、画素値Ｓに対して前記補正値を減算した結果を修正画素値Ｓ′とし（但し、修正画素値Ｓ′が画素値の最小許容値未満となる場合は、当該最小許容値とする）、画素値（Ｈ，Ｓ′，Ｖ）を前記座標変換式を用いて、三原色ＲＧＢを用いた画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に変換する処理を行い、変換後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成することを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  9. 請求項７に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データと、個々の画素について奥行値Ｄ（但し、０≦Ｄ≦１）を定義した奥行画像データと、を格納し、
    画素値修正部が、所定の灰色画素値Ｍ（但し、画素値の最小許容値≦Ｍ≦画素値の最大許容値）および所定のパラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）に基づいて、
    Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
    Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
    Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｍ・Ｐ・Ｄ
    なる演算を行うことにより、前記平面画像データを構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成することを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  10. 請求項２に記載の提示装置において、
    画素値修正部が、平面画像データに含まれる全画素の平均色を求め、奥行値の大きな画素ほど、前記平均色に近づける色平均化処理を行うことにより画素値の修正を行うことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  11. 請求項１０に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を定義した平面画像データと、個々の画素について奥行値Ｄ（但し、０≦Ｄ≦１）を定義した奥行画像データと、を格納し、
    画素値修正部が、前記平面画像データに含まれる全画素について、画素値Ｒの平均値Ｒav，画素値Ｇの平均値Ｇav，画素値Ｂの平均値Ｂavを求め、所定のパラメータ値Ｐ（但し、０＜Ｐ≦１）に基づいて、
    Ｒ′＝Ｒ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｒav・Ｐ・Ｄ
    Ｇ′＝Ｇ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｇav・Ｐ・Ｄ
    Ｂ′＝Ｂ・（１−Ｐ・Ｄ）＋Ｂav・Ｐ・Ｄ
    なる演算を行うことにより、前記平面画像データを構成する個々の画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を新たな画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）に修正し、修正後の画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）により修正平面画像データを作成することを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  12. 請求項２〜１１のいずれかに記載の提示装置において、
    画素値修正アルゴリズムに用いられるパラメータ値を設定し、かつ、当該パラメータ値を変化させる機能を有するパラメータ設定部を更に備えることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  13. 請求項１２に記載の提示装置において、
    パラメータ設定部が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいてパラメータ値を変更することを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  14. 請求項１２に記載の提示装置において、
    パラメータ設定部が、パラメータ値を所定速度で自動的に増加もしくは減少させることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  15. 請求項１４に記載の提示装置において、
    パラメータ設定部が、時間をｔ、周期をＴとして、Ｐ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、周期的なパラメータ値Ｐ（０≦Ｐ≦１）を発生させることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  16. 請求項１に記載の提示装置において、
    画素値修正部が、個々の画素の奥行値に基づいて、当該画素近傍の画素値の空間周波数成分を変化させる修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  17. 請求項１６に記載の提示装置において、
    画素値修正部が、個々の画素の奥行値Ｄについて、所定の焦点面奥行値Ｄｆに対する偏差ΔＤを求め、前記偏差ΔＤの大きな画素ほど、当該画素近傍の画素値の空間周波数の高周波成分が低減するように、当該画素の画素値に対する修正を施すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  18. 請求項１７に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、二次元マトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、偏差ΔＤに対して単調増加する整数ｎを定め、画素値の修正対象となる対象画素を中心として、ｎ×ｎ画素の画素値の平均値を、当該対象画素の修正後の画素値とする平滑化処理を行うことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  19. 請求項１７に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、互いに直交するＸ軸およびＹ軸を有するＸＹ二次元座標系上にマトリックス状に配置された画素についてそれぞれ所定の画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、１つの対象画素についての画素値を修正する際に、前記対象画素に対するＸ軸方向の距離をｘ、Ｙ軸方向の距離をｙとしたときに、
    ｗ（ｘ，ｙ）＝１／（２πσ２）・exp （−（ｘ２＋ｙ２）／２σ２）
    で与えられるｗ（ｘ，ｙ）を重みとするガウシアンフィルタ（但し、σ２は、前記対象画素の偏差ΔＤに対応する分散であり、偏差ΔＤに対して単調増加する値として定義される）を用いた平滑化処理を行うことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  20. 請求項１８または１９に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、個々の画素について三原色ＲＧＢの各画素値を定義した平面画像データを格納し、
    画素値修正部が、三原色ＲＧＢの各画素値について、それぞれ別個独立した平滑化処理を行うことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  21. 請求項１７〜２０のいずれかに記載の提示装置において、
    焦点面奥行値Ｄｆを変化させる機能を有する焦点調節部を更に備えることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  22. 請求項２１に記載の提示装置において、
    焦点調節部が、オペレータの指示入力を受け付け、受け付けた指示入力に基づいて焦点面奥行値Ｄｆを変更することを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  23. 請求項２１に記載の提示装置において、
    焦点調節部が、焦点面奥行値Ｄｆを所定速度で自動的に増加もしくは減少させることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  24. 請求項２３に記載の提示装置において、
    三次元画像情報格納部が、０≦Ｄ≦１なる範囲内の奥行値が定義された奥行画像データを格納し、
    焦点調節部が、時間をｔ、周期をＴとして、Ｄｆ＝０．５＋１／２・sin（２π・ｔ／Ｔ）なる式を用いて、焦点面奥行値Ｄｆ（０≦Ｄｆ≦１）を周期的に変化させることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  25. 請求項１〜２４のいずれかに記載の提示装置において、
    三次元画像情報入力部が、互いに視差をもった左眼用画像データと右眼用画像データとを含む三次元画像情報を入力し、これを平面画像データと奥行画像データとを含む三次元画像情報に変換して三次元画像格納部へ引き渡すことを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  26. 請求項１〜２５のいずれかに記載の提示装置において、
    三次元画像情報入力部が、時系列的に連続した複数の三次元画像情報からなる動画情報を入力し、
    三次元画像情報格納部が、入力した個々の三次元画像情報を順次格納し、
    画素値修正部が、個々の三次元画像情報に基づいて、それぞれ修正平面画像データを作成し、
    修正平面画像データ格納部が、作成された個々の修正平面画像データを順次格納し、
    画像表示部が、前記個々の修正平面画像データを順次ディスプレイ装置に与え、二次元画面上に動画を表示させることを特徴とする三次元画像の疑似的提示装置。
  27. 請求項１〜２６のいずれかに記載の三次元画像の疑似的提示装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
  28. ディスプレイ装置の二次元画面上に三次元画像情報を擬似的に提示する三次元画像の疑似的提示方法であって、
    コンピュータが、外部から与えられる三次元画像情報を受け付け、二次元平面上に配置された個々の画素についてそれぞれ定義された画素値の集合からなる平面画像データと、前記個々の画素についてそれぞれ定義された奥行値の集合からなる奥行画像データと、の集合体として格納する段階と、
    コンピュータが、前記奥行値に基づいて前記画素値を修正する所定の画素値修正アルゴリズムを利用して、前記平面画像データに含まれる前記個々の画素の画素値に対して修正を施し、修正された画素値をもつ修正平面画像データを作成する段階と、
    コンピュータが、前記修正平面画像データをディスプレイ装置に与え、二次元画面上に表示させる段階と、
    を有することを特徴とする三次元画像の疑似的提示方法。
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