JP2012100211A - 立体画像データ作成装置、立体画像データ再生装置、及びファイル管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る立体画像データ作成装置、立体画像データ再生装置、及びファイル管理方法は、複数の視点の各々に対応した複数の画像データと、撮像手段の機構から幾何学的に求められる視差の最大値である第1の最大視差と、撮像手段の機構から適切な視差範囲の限界となる撮像手段から最も近い距離の被写体位置における視差を示す第1の最小視差と、立体画像の実際に発生している視差の最大値となる第2の最大視差と、立体画像の実際に発生している視差の最小値となる第2の最小視差を含む3D情報を多重化して、1つの立体画像データとして取り扱い、前記3D情報を用いて、視差の調整や、立体での表示の可否等を判定することにより、より安全で快適な立体表示を行うことを特徴としている。
【選択図】図1
Description
さらには、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差から3D情報を作成する場合に、前記3D情報作成手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差が、前記複数の画像データのうち、どの2つの視点画像データの組み合わせによって求められたものかを示す視差対象画像情報を生成し、前記所定のファイル形式の立体画像データは、前記視視差対象画像情報を含むことを特徴とする。
図1は、本発明の第1の実施の形態による立体画像データ作成装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、立体画像データ作成装置1は、視差算出手段2と、3D情報作成手段3と、画像圧縮符号化手段4と、多重化手段5と、を有して構成される。視差算出手段2は、カメラ機構情報と、左目用画像データと、右目用画像データを入力とし、前記カメラ機構情報から幾何学的計算により求める第1の視差情報と、左目用画像データと右目用画像データを用いた対応点検索により求める第2の視差情報と、どの視点の画像から視差を算出したかを示す視差算出視点情報と、左目用画像データと右目用画像データを出力する。3D情報作成手段3は、視差算出視点情報と、第1の視差情報と、第2の視差情報を入力とし、入力された視差算出視点情報と、第1の視差情報と、第2の視差情報から3D情報を作成し、出力する。画像圧縮符号化手段4は、左目用画像データと右目用画像データを入力とし、入力された画像データに対して圧縮符号化を行い、圧縮画像データを作成し、出力する。多重化手段5は、3D情報と圧縮画像データを入力とし、入力された3D情報と圧縮画像データを多重化し、多重化データを作成し、出力する。ここで、第1の視差情報と第2の視差情報はそれぞれ、最大視差と最小視差から構成されている。次に最大視差と最小視差について説明する。
図3は、平行法での立体撮影について説明する図である。図3において、光軸が垂直方向と水平方向に平行となるように設置されたカメラ12とカメラ13で、近景となる被写体14と、遠景となる背景15を撮影する。ここで、カメラ12とカメラ13は同一のスペックのカメラとする。カメラ12の光軸16とカメラ13の光軸17の間の距離であるカメラの基線長をTとし、カメラ12とカメラ13の画角をθとする。また、カメラ12の撮影範囲を撮影範囲18とし、カメラ13の撮影範囲を撮影範囲19とする。カメラ12は、撮影画像20を、カメラ13は、撮影画像21をそれぞれ撮影する。ここで、撮影画像20と、撮影画像21の背景15の視差Dfの大きさは、基線長Tと同じ大きさとなる。しかし、背景15の位置がカメラ12と13から近似的に無限遠としてよいほど、十分遠くに位置する場合は、カメラの撮影範囲が非常に大きくなるため、視差Dfの大きさは0に近似できる。よって、平行法撮影の場合、第1の視差情報を構成する第1の最大視差は0となる。
式(1)より、視差Dnは式(2)で求められる。
図4は、図3の平行法による配置でカメラ12とカメラ13で撮影した場合の、撮影画像の一例である。図4(a)がカメラ12で撮影した左目用画像データ20であり、図4(b)がカメラ13で撮影した右目用画像データ21である。ここで、左目用画像データ20の左端から被写体14までの距離をd2nL、右目用画像データ21の左端から被写体14までの距離をd2nRとする場合、このときの最小視差はd2nR−d2nLであり、このd2nR−d2nLの絶対値は、式(2)のDnの値と同じ値となる。この視差の絶対値が大きくなると、立体視の際に眼精疲労を生じたり、2重に見えて立体視できなくなったりする。
図5は、交差法での立体撮影について説明する図である。図5のカメラの構成は、図3で説明した構成に対し、カメラ13を水平に傾けただけの構成である。カメラ12とカメラ13は、図3同様、光軸は垂直方向に平行であるが、水平方向は、図3の場合と異なり、光軸16と光軸17が交差するように設置されている。光軸16と光軸17が交差する点を輻輳点23とする。次に、特徴点24における視差の求め方について説明する。ここで、特徴点24は、光軸16上に位置し、この特徴点24を通り、光軸17と直角に交わる線分を線分25とし、そのカメラ13の撮影範囲の長さをWとする。また、線分25と光軸17が交わる点を点26とする。更に、図5に図示するように、線分25上における特徴点24の位置は、点26からWd0離れた位置とする。ここで、線分25の長さWに対するWd0の割合の値は、右目用画像において、右目用画像を表示するディスプレイの水平方向の表示サイズHに対する、右目用画像の中心点から特徴点24までの距離Hdの割合の値と等しく、式(3)で表せる。
特徴点24は光軸16上に位置することから、左目用画像における特徴点24の位置は、左目用画像の中心位置となる。よって、特徴点24の視差はHdとなる。ここで、カメラ12から特徴点24までの距離をL、カメラ12から輻輳点23までの距離をLo、カメラ13から線分25までの距離をA、輻輳点23と点26までの距離をA1、輻輳点23とカメラ13までの距離をA2とする。また、カメラ12の中心を点27、カメラ13の中心を点28、線分25の右端の点を点29とすると、点26と、点28、点29が形成する三角形に注目して、式(4)の関係が得られる。
式(4)より、線分25の長さWは、式(5)で求められる。
光軸16と光軸17が交差する角度をアルファとすると、輻輳点23と、特徴点24、点26が形成する三角形に注目して、式(6)の関係が得られる。
Wd0=(L−Lo)×sinα・・・(7)
また、輻輳点23と、点27、点28が形成する三角形に注目して、式(8)及び式(9)の関係が得られる。
Lo=T/tanα・・・(9)
ここで、A=A1+A2と式(5)、式(6)、式(8)、式(9)より、線分25の長さWは、式(10)のようになる。
式(3)と式(10)より、視差Hdは、式(11)となる。
ここで、交差法において、輻輳点より、特徴点24は遠ざかれば、遠ざかるほど視差Hdは大きくなるため、Lを無限大とすると、視差Hdの最大値Hdmaxが求められる。式(11)より、Lを無限大として近似すると、Lに比べ、T/tanαは無視できるため、Hdmaxは、式(12)となる。
以上より、交差法における視差の最大値は、式(12)の値として近似することができ、この値は、表示するディスプレイサイズと、カメラの画角と、光軸の交差する角度で決まり、このときの視差の最大値を第1の視差情報における最大視差として出力する。
更に図12(c)には、図12(b)の2つのファイルを1つのファイルとして記録する例を示した。このとき、ファイルヘッダは、左右それぞれで存在している。尚、図11(a)の既存のファイル形式の変形にはなるが、図12(d)のようにファイルヘッダをひとつに共通化しても良い。
尚、左右画像の配置順やファイルへの格納順が固定の場合について説明したが、これらの順番は可変であってもよい。可変の場合には、順番の情報を3D情報に記録してもよい。
ステップS15において、立体画像データ作成装置1は画像データの入力がないため、処理を終了する。
以上のようにして、本発明の第2の実施形態による、立体画像データ作成装置200と、立体画像データ再生装置300で構成されたシステムにより、第1の視差情報と、第2の視差情報を用いて、適切な視差調整を行うことにより、n視点の画像データを取り扱う場合であっても、2視点の場合と同様にして、より安全な立体表示を実現することができる。
2、201 視差算出手段
3 3D情報作成手段
4 画像圧縮符号化手段
5、202 多重化手段
6、34 左目用画像データ
7、10 最遠点
8、11 最近点
9、37 右目用画像データ
12、13 カメラ
14、22、35、36、38、39 被写体
15 背景
16、17 光軸
18、19 撮影範囲
20、21 撮影画像
23 輻輳点
24 特徴点
25 線分
26、27、28、29 点
30 機構視差算出手段
31 ステレオマッチング手段
32 視差修正手段
33、205 画像切り出し手段
40、41 領域
100、300 立体画像データ再生装置
101 逆多重化手段
102 3D情報解析手段
103 画像復号手段
104、301 立体強度変換手段
204 画像選択手段
400 左目用画像
401 右目用画像
402 アクティブ・シャッターメガネ
403 左目用のレンズシャッター
404 右目用のレンズシャッター
410 画像表示パネル
411 パララクスバリア
412 左目
413 右目
S1、S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S15 ステップ
S4、S7、S14 判定ステップ
Claims (16)
- 複数の視点の各々に対応した複数の画像データから、所定のファイル形式の画像データを作成する立体画像データ作成装置において、
撮像手段の機構から幾何学的に求められる視差の最大値である第1の最大視差と、
撮像手段の機構から所定の視差範囲内に収まり、かつ、撮像手段から最も近い距離の位置における視差である第1の最小視差と、
立体画像の左目画像と右目画像の視差の最大値となる第2の最大視差と、
立体画像の左目画像と右目画像の視差の最小値となる第2の最小視差とを入力とし、
入力された前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差のうち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を用いて3D情報を作成し出力する3D情報作成手段と、
前記3D情報と、前記画像データを多重化し、所定のファイル形式の立体画像データを作成する多重化手段とを備えることを特徴とする立体画像データ作成装置。 - 複数の視点の各々に対応した複数の画像データから、所定のファイル形式の画像データを作成する立体画像データ作成装置において、
撮像手段の機構から幾何学的に求められる視差の最大値である第1の最大視差と、
撮像手段の機構から所定の視差範囲内に収まり、かつ、撮像手段から最も近い距離の位置における視差である第1の最小視差と、
立体画像の左目画像と右目画像の視差の最大値となる第2の最大視差と、
立体画像の左目画像と右目画像の視差の最小値となる第2の最小視差とを入力とし、
入力された前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差のうち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を用いて3D情報を作成し出力する3D情報作成手段と、
入力された前記複数の画像データに対して圧縮符号化を行い、圧縮画像データを出力する画像圧縮符号化手段と、
前記3D情報と、前記圧縮画像データを多重化し、所定のファイル形式の立体画像データを作成する多重化手段とを備えることを特徴とする立体画像データ作成装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の立体画像データ作成装置において、前記所定のファイル形式の立体画像データには、前記複数の視点として3個以上のn個の視点の前記画像データを含むことを特徴とする立体画像データ作成装置。
- 請求項1から請求項3に記載の立体画像データ作成装置において、
前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差から3D情報を作成する場合に、前記3D情報作成手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差に対する単位を示す視差単位情報を生成し、前記所定のファイル形式の立体画像データは、前記視差単位情報を含むことを特徴とする立体画像データ作成装置。 - 請求項4に記載の前記視差単位情報は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差の単位が、ピクセル単位、サブピクセル単位、長さ、距離の単位、または、画像全体の横幅に対するパーセンテージのいずれかであることを特徴とする立体画像データ作成装置。
- 請求項1から請求項3に記載の立体画像データ作成装置において、
前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差から3D情報を作成する場合に、前記3D情報作成手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差が、前記複数の画像データのうち、どの2つの視点画像データの組み合わせによって求められたものかを示す視差対象画像情報を生成し、前記所定のファイル形式の立体画像データは、前記視差対象画像情報を含むことを特徴とする立体画像データ作成装置。 - 所定のファイル形式の画像データから、複数の視点の各々に対応した複数の画像データを再生する立体画像データ再生装置において、
前記ファイル形式から、撮像手段の機構から幾何学的に求められる視差の最大値である第1の最大視差と、立体画像の左目画像と右目画像の視差の最大値となる第2の最大視差と、撮像手段の機構から所定の視差範囲内に収まり、かつ、撮像手段から最も近い距離の位置における視差である第1の最小視差と、立体画像の左目画像と右目画像の視差の最小値となる第2の最小視差のうち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を示す3D情報と、画像データとを分離する逆多重化手段と、
前記3D情報を解析する3D情報解析手段と、
前記画像データに対して、視差の調整を行う立体強度変換手段を備え、
前記3D情報解析手段は、前記3D情報を解析し、
前記立体強度変換手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差うち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を用いて、前記画像データの視差を調整して、再生することを特徴とする立体画像データ再生装置。 - 所定のファイル形式の画像データから、複数の視点の各々に対応した複数の画像データを再生する立体画像データ再生装置において、
前記ファイル形式から、撮像手段の機構から幾何学的に求められる視差の最大値である第1の最大視差と、立体画像の左目画像と右目画像の視差の最大値となる第2の最大視差と、撮像手段の機構から所定の視差範囲内に収まり、かつ、撮像手段から最も近い距離の位置における視差である第1の最小視差と、立体画像の左目画像と右目画像の視差の最小値となる第2の最小視差のうち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を示す3D情報と、圧縮画像データとを分離する逆多重化手段と、
前記3D情報を解析する3D情報解析手段と、
前記圧縮画像データを復号する画像復号手段と、
前記圧縮画像データが復号された画像データに対して、視差の調整を行う立体強度変換手段を備え、
前記3D情報解析手段は、前記3D情報を解析し、
前記立体強度変換手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差うち、少なくとも一つ以上の最大視差、または最小視差を用いて、前記画像データの視差を調整して、再生することを特徴とする立体画像データ再生装置。 - 請求項7又は請求項8に記載の立体画像データ再生装置において、
前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差を示す情報を解析する場合に、前記3D情報解析手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差に対する単位を示す視差単位情報を解析し、解析した前記視差単位情報を用いて、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差を示す情報を解析することを特徴とする立体画像データ再生装置。 - 請求項7又は請求項8に記載の立体画像データ再生装置において、
前記3D情報には、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差と、前記第1の最小視差と、前記第2の最小視差が、前記複数の画像データのうち、どの2つの視点画像データの組み合わせによって求められたものかを示す視差対象画像情報を含み、
前記3D情報解析手段は、前記視差対象画像情報を解析し、前記立体強度変換手段は、前記視差対象画像情報の示す前記画像データに対して、視差の調整を行うことを特徴とする立体画像データ再生装置。 - 請求項7又は請求項8に記載の立体画像データ再生装置において、
前記画像データに対して視差の調整を行う場合に、前記立体強度変換手段は、前記第1の最大視差と、前記第2の最大視差の大きさを比較し、前記第2の最大視差が、前記第1の最大視差よりも大きい場合に、前記第2の最大視差の値が不適切であると判断し、前記第1の最大視差に基づいて、視差の調整を行うことを特徴とする立体画像データ再生装置。 - 立体表示のための属性情報である3D情報を画像データと共に管理するファイル管理方法であって、
前記3D情報は、視点画像の組み合わせを示す視差対象画像情報と、第1及び第2の最大視差と第1及び第2の最小視差の単位を示す視差単位情報と、第1の最大視差と、第2の最大視差と、第1の最小視差と、第2の最小視差と、前記画像データを立体表示するディスプレイのサイズを示す想定ディスプレイサイズとにより構成されることを特徴とするファイル管理方法。 - 請求項12記載のファイル管理方法であって、
前記3D情報は、第1及び第2の最大視差と第1及び第2の最小視差のそれぞれの視差情報が、前記3D情報に記録されているかどうかを示す視差記録可否フラグを含むことを特徴とするファイル管理方法。 - 請求項12又は請求項13記載のファイル管理方法であって、
管理される1つのファイルは、ファイルヘッダと、前記3D情報と、3次元画像と直接関係ない情報の記録に使用する管理情報と、前記画像データとで構成され、
前記ファイルヘッダ、前記3D情報、前記管理情報、前記画像データは、前記ファイルの先頭より、前記ファイルヘッダ、前記3D情報、前記管理情報、前記画像データの順番で配置されることを特徴とするファイル管理方法。 - 請求項12又は請求項13記載のファイル管理方法であって、
管理される1つのファイルは、前記3D情報と、3次元画像と直接関係ない情報の記録に使用する管理情報と、ファイルヘッダと、前記画像データとで構成され、
前記3D情報、前記管理情報、前記ファイルヘッダ、前記画像データは、前記ファイルの先頭より、前記3D情報、前記管理情報、前記ファイルヘッダ、前記画像データの順番で配置されることを特徴とするファイル管理方法。 - 請求項12から請求項15記載のファイル管理方法であって、
前記画像データは、左目用画像データと右目用画像データとの両方で構成されることを特徴とするファイル管理方法。
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