JP2013046081A - 撮影装置および映像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオ映像の撮影前に２台のカメラ調整の基準とする基準カメラの位置調整を容易に行う。
【解決手段】ステレオ映像を撮影する撮影システムを構成する撮影装置であって、被写体を撮影し、映像信号を生成する撮影部と、前記生成した映像信号のうち少なくとも一部の映像信号に対して水平反転、垂直反転および水平垂直反転のうち少なくとも１つの反転方法を適用した反転信号を生成する生成部と、前記一部の映像信号および前記反転信号を合成した合成映像を出力する出力部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、被写体に対する光軸ズレを補正することが可能な撮影装置および撮影方法に関するものである。

両眼視差をもって左右の映像を撮影し、撮影した左右の映像を独立して左右の目に投影できる表示装置に表示することにより、３Ｄ映像信号を再現する手法（以下、３Ｄ視聴と称す）が知られている。左右の映像を取得する方法としては、２台のカメラを並べ同期撮影する方法が一般的である。

２台のカメラを用いて高品位な立体映像を撮影するには、撮影前に２台のカメラから得られる映像特性をいかに一致させるかが重要となる。特にハーフミラーを用いたリグ構成の場合、ステレオベース０点における映像特性を一致させることをキャリブレーション(CB)とよび、この精度がステレオ撮影の品質のひとつを決定する。

従来、特定パターンの画像データを撮影することで、ステレオカメラにおける１対のレンズの調整を行うものがあった（特許文献１を参照）。

特開２００７−２７８９９３号公報

ところで、一般的に２台のカメラで視差映像を撮影することにより、立体視用の映像を取得する。しかし、２台のカメラの位置関係によっては、２つの映像間に視差以外に、縦ずれ、回転ずれ、大きさずれなどが生じる可能性がある。このようなずれを生じた状態で撮影された立体視用の映像は、視聴者にとって３Ｄ映像と知覚するのが困難な映像となる。また、人体に対しても悪影響を及ぼすことがわかっている。そのため、安全で高品位な３Ｄ撮影をおこなうには、撮影前に２台のカメラ調整の基準とする基準カメラの位置調整（以下、カメラキャリブレーションと称する）を行うことが重要となる。より具体的には、基準カメラの光軸と２台のカメラ調整に用いる被写体との直交性が重要となる。

そこで本発明では、カメラキャリブレーションを容易にするための様々な映像情報を出力することで、使用者が容易に撮影装置の光軸と被写体との直交性を調整することができる撮影装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の撮影装置は、ステレオ映像を撮影する撮影システムを構成する撮影装置であって、被写体を撮影し、映像信号を生成する撮影部と、前記生成した映像信号のうち少なくとも一部の映像信号に対して水平反転、垂直反転および水平垂直反転のうち少なくとも１つの反転方法を適用した反転信号を生成する生成部と、前記一部の映像信号および前記反転信号を合成した合成映像を出力する出力部と、を備える。

このように構成することにより、撮影装置は反転信号と一部の映像信号を合成した合成映像を出力することができる。これにより、使用者は合成映像を視認するだけで容易に撮影システムに対する撮影装置の位置調整を実施することができる。

また好ましくは、撮影する際の条件を設定する複数の撮影モードのうちいずれかの撮影モードを設定する設定部を有し、前記生成部は、前記設定部が前記撮影装置の前記撮影システムに対する位置調整を行うモードを設定している場合に前記反転信号を生成する。

また好ましくは、入力される信号に基づいて前記撮影システムに対する前記撮影装置の位置が調整可能な雲台装置に前記撮影装置が取り付けられている場合、前記合成映像に基づいて前記撮影装置の位置を変更する信号を前記雲台装置に出力する制御部を備える。

また好ましくは、前記出力部は、前記反転信号と前記一部の信号を加算した映像を合成映像として出力する。

また好ましくは、前記出力部は、前記反転信号と前記一部の信号を減算した映像を合成映像として出力する。

以上により、撮影した映像と、その映像の水平反転、垂直反転および水平垂直反転映像のうち何れかの映像とを合成した合成映像を出力できるため、当該差分情報を見た使用者に対してカメラにおけるずれを直感的に把握させることができる。

撮影システム１の構成図 調整モードに利用するチャートを示す図 調整モードの動作フローを説明する図 水平反転映像の生成を説明するための図 垂直反転映像の生成を説明するための図 水平垂直反転映像の生成を説明するための図

本実施形態における撮影装置２は、撮影システム１に２台の撮影装置を構成し、視差量がゼロになる位置、即ちステレオベースがゼロになる位置において、２台の撮影装置の撮影映像を一致させるように撮影装置２の位置合わせを行なう。

（実施形態）
以下、本実施形態における撮影システムおよび撮影システムに用いる撮影装置について図面を参照しながら説明する。

まず、撮影システム１の構成に関して図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態１における撮影システム１を示す模式図である。

撮影システム１は、撮影装置２（ａ）、撮影装置２（ｂ）、筐体１０１、ハーフミラー１０２、雲台装置１０３（ａ）、雲台装置１０３（ｂ）から構成される。

撮影装置２（ａ）は、ハーフミラー１０２において反射される被写体像を撮影し、画像データを生成する機能を有する。撮影装置２（ａ）は、必要に応じてハーフミラー１０２までの距離、光軸方向が調整できるように雲台装置１０３（ａ）に取り付けられる。

撮影装置２（ｂ）は、ハーフミラー１０２を透過する被写体像を撮影し、画像データを生成する機能を有する。略同時刻に撮影装置２（ａ）において生成した画像データと、撮影装置２（ｂ）において生成した画像データとにより、立体視用の映像が構成される。撮影装置２（ｂ）は、必要に応じてハーフミラー１０２までの距離、光軸方向が調整できるように雲台装置１０３（ｂ）に取り付けられる。

筐体１０１は、ハーフミラー１０２、雲台装置１０３（ａ）および雲台装置１０３（ｂ）が取り付けられる部材である。筐体１０１は、被写体像がハーフミラー１０２および撮影装置２（ｂ）に到来可能な構成となっている。つまり、撮影装置２（ｂ）の光軸方向は、光が透過できる構成となっている。また、筐体１０１は、ハーフミラー１０２で反射した被写体像が撮影装置２（ａ）に到来可能な構成となっている。

ハーフミラー１０２は、被写体像の一部を透過させるとともに、被写体像の一部を反射させる分光機能を有する。

上記の構成においては、筐体１０１およびハーフミラー１０２は別々の構成として記載したが、筐体１０１およびハーフミラー１０２が一体構成となったプリズムを用いても構わない。この場合、筐体１０１は直方体形状の樹脂加工物で構成され、当該直方体の対角線にハーフミラー１０２における分光機能を備える。

雲台装置１０３（ａ）は、筐体１０１に取り付けられる支持部材である。雲台装置１０３（ａ）は、撮影装置２（ａ）の光軸方向に撮影装置２（ａ）を移動可能な構造、例えばレール機構を有しても構わない。

雲台装置１０３（ｂ）は、筐体１０１に取り付けられる支持部材である。雲台装置１０３（ｂ）は、撮影装置２（ｂ）の光軸方向に撮影装置２（ｂ）を移動可能な構造、例えばレール機構を有しても構わない。

なお、雲台装置１０３（ｂ）は撮影装置２（ｂ）を水平方向、垂直方向、前後方向、ヨー角方向、ピッチ角方向、回転方向に位置調整可能な機構を有する構成でも構わない。この場合、調整数を削減するため雲台装置１０３（ａ）は、例えば光軸方向、ヨー角方向、ピッチ角方向のみ位置調整可能とする構成が好ましい。視差量の調整は撮影装置２（ｂ）を水平方向に移動することで実現する。

（撮影装置２の詳細な機能の説明）
以下、撮影装置２が有する詳細な機能について説明する。

撮影装置２は、ユーザによって選択される調整モードと通常の撮影モードを備えており、それに応じて映像処理を変更する。通常モードの場合、撮影装置２は、撮影装置２が備えるＣＣＤイメージセンサから入力されるデータから表示用の画像データ（以下、レビュー画像と称す）を生成する。また、別の機能として、撮影装置２は、ＣＣＤイメージセンサから入力されるデータに基づいて、メモリカード２４０に再格納するための映像信号を生成する。

調整モードの場合、撮影装置２は、入力した調整用映像を調整モードの設定にしたがって、水平反転映像、垂直反転映像、水平垂直反転映像を生成し、前記調整用元映像とから位置調整のための制御情報を生成する。

なお、撮影装置２（ａ）は、設置条件にしたがって、上下反転映像または上下左右反転映像に変換して出力する機能を有しても構わない。

なお、上記の「調整モード」とはカメラの位置合わせをおこなうための画像情報、制御情報を出力するモードで、これらの情報にしたがって、カメラ位置を調整できるようにするものである。

なお、調整モードの場合、使用者は、筐体１０１に対して平行に設営した図２に示される上下左右対称のチャート２０１を撮影するのが好ましい。上記のようなチャート２０１を撮影することにより、使用者はより直感的に上下反転映像または上下左右反転映像を確認することができる。

（撮影装置２の位置調整動作に関して）
以下、撮影装置２における位置調整動作について説明を行う。

撮影装置２は、使用者から調整モードまたは通常の撮影モードの選択操作を受け付ける。

撮影装置２は、通常の撮影モードを受け付けた場合、入力される被写体像に基づいて画像データを生成する。このとき、撮影装置２（ａ）は、入力される被写体像を上下反転または上下左右反転した後、処理する。これは被写体像がハーフミラー１０２に反射することによって、像が反転するためである。このようにすることで、入力される被写体像に対して撮影装置２（ｂ）と同じ処理を実施することができる。

図４は、調整モードが設定されている撮影装置２の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、撮影装置２は、図２に示されるチャート２０１を撮影するものとする。

（Ｓ４０１）まず、撮影装置２（ａ）または撮影装置２（ｂ）は、ハーフミラー１０２において反射される被写体像を撮影する撮像装置であるかを判断する。反射される被写体像を撮影する撮像装置である場合、Ｓ４０２に移行する。

（Ｓ４０２）反射側カメラである場合には、入力される被写体像を上下反転または上下左右反転した後、処理する。これは被写体像がハーフミラー１０２に反射することによって、像が反転するためである。

（Ｓ４０３）撮影装置２は、チャート２０１を撮影してえら得る画像データを水平反転し、水平反転映像を作成する。具体的に、撮影装置２に備えられるＣＣＤイメージセンサから入力された画像データを、水平方向の画素配置を逆順に並べ変えた映像を生成する。つまり、撮影装置２は、図４に示される領域４０１（チャート２０１の左半分に位置する映像部分）を反転軸４０２を反転中心として反転させた映像を生成する。

（Ｓ４０４）撮影装置２は、チャート２０１を撮影してえら得る画像データを垂直反転し、垂直反転映像を作成する。具体的に撮影装置２に備えられるＣＣＤイメージセンサから入力された画像データを、垂直方向の画素配置を逆順に並べ変えた映像を生成する。つまり、撮影装置２は、図５に示される領域５０１（チャート２０１の上半分に位置する映像部分）を反転軸５０２を反転中心として反転させた映像を生成する。

（Ｓ４０５）撮影装置２は、チャート２０１を撮影してえら得る画像データを水平反転し、さらに垂直反転し、水平垂直反転映像を作成する。具体的に撮影装置２に備えられるＣＣＤイメージセンサから入力された画像データを、水平方向の画素配置を逆順に並べ変え、さらに垂直方向の画素配置を逆順に並べ変えた映像を生成する。つまり、撮影装置２は、図６に示される領域６０１（チャート２０１の上左半分に位置する映像部分）を反転軸４０２および反転軸５０２を反転中心として反転させた映像を生成する。

（Ｓ４０６）次に、Ｓ４０３からＳ４０５で生成した水平反転映像、垂直反転映像、水平垂直反転映像からいずれかの映像を選択する。撮影装置２は、時間的に順に水平反転映像、垂直反転映像、水平垂直反転映像を選択し、出力する構成にしても構わない。また、使用者が選択する構成にしても構わない。

（Ｓ４０７）そして、撮影装置２は、Ｓ４０６で選択した映像と、反転処理する前の映像とに基づいて、新たな画像である合成映像を生成し出力する。例えば、撮影装置２は、Ｓ４０６で選択した映像と、反転処理する前の映像を加算して得られる映像を出力しても構わない。また、撮影装置２は、Ｓ４０６で選択した映像と、反転処理する前の映像を減算して得られる映像を出力しても構わない。さらに、撮影装置２は、Ｓ４０６で選択した映像と、反転処理する前の映像を加算または減算して得られる映像の一部の映像を出力する構成にしても構わない。

調整モード時に撮影される映像が撮影システム１に対して平行に設置された上下左右対称のチャートであって、撮影装置２がチャート面に対して直角に設置されている場合、合成映像は元映像と一致する。つまり、使用者は合成映像を確認すれば直感的に撮影装置２がチャート２０１に対して直角に設置されているか判断できる。逆に、出力する映像が元映像と一致しない場合は、カメラの設置がずれていると判定できる。なお、Ｓ４０６で選択した映像と、反転処理する前の映像を減算して得られる映像を出力する場合、減算した映像が０になった場合は一致していることになり、差分が残る場合は一致していないと判断することができる。

次に、使用者による撮影装置２の調整方法について説明する。

使用者は、水平反転映像と元映像との合成映像を視聴している際に合成映像にずれがあると認識する場合、撮影装置２におけるヨー（ＹＡＷ）方向あるいは水平方向の調整をおこないずれを調整する。

また、使用者は、垂直反転映像と元映像との合成映像を視聴している際に合成映像にずれがあると認識する場合、撮影装置２におけるピッチ（ＰＩＴＣＨ）方向あるいは垂直方向の調整をおこないずれを調整する。

このように、水平反転映像との合成でずれを生じている場合には、撮影装置２が水平方向の位置にずれていることになり、ヨー角や水平方向へ平行移動して調整することによりずれを調整する。逆に垂直反転映像との合成でずれを生じている場合には、撮影装置２が垂直方向の位置にずれていることになり、ピッチ角や垂直方向へ平行移動して位置調整をおこない調整をおこなう。

水平や垂直方向のように平行移動方向に調整するか、ピッチ角あるいはヨー角のようにあおり角で調整するかの判断は、複数のチャートを撮影装置２に対して異なる距離に設置して、すべ
なお、上記の調整においては垂直反転映像に基づく合成映像と、水平反転映像に基づく合成映像と別々に記載したが、水平垂直反転映像との合成映像により、同時に判断して調整をおこなってもよい。

以上のようにして、撮影装置２の位置調整を反射側カメラ及び透過側カメラの双方に対して実施することにより、チャート面と撮影装置２との直角性について容易に調整できる。

本発明は、例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラ等、立体視用の映像を２台の撮影装置で撮影する撮影システムに対して有用である。

１ 撮影システム
２ 撮影装置
１０１ 筐体
１０２ ハーフミラー
１０３ 雲台装置
２０１ チャート
４０１、５０１、６０１ 領域
４０２、５０２ 反転軸

Claims (6)

1. ステレオ映像を撮影する撮影システムを構成する撮影装置であって、
   被写体を撮影し、映像信号を生成する撮影部と、
   前記生成した映像信号のうち少なくとも一部の映像信号に対して水平反転、垂直反転および水平垂直反転のうち少なくとも１つの反転方法を適用した反転信号を生成する生成部と、
   前記一部の映像信号および前記反転信号を合成した合成映像を出力する出力部と、を備える、
   撮影装置。
2. 撮影する際の条件を設定する複数の撮影モードのうちいずれかの撮影モードを設定する設定部を有し、
   前記生成部は、前記設定部が前記撮影装置の前記撮影システムに対する位置調整を行うモードを設定している場合に前記反転信号を生成する、
   請求項１に記載の撮影装置。
3. 入力される信号に基づいて前記撮影システムに対する前記撮影装置の位置が調整可能な雲台装置に前記撮影装置が取り付けられている場合、前記合成映像に基づいて前記撮影装置の位置を変更する信号を前記雲台装置に出力する制御部を備える、
   請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
4. 前記出力部は、前記反転信号と前記一部の信号を加算した映像を合成映像として出力する請求項１に記載の撮影装置。
5. 前記出力部は、前記反転信号と前記一部の信号を減算した映像を合成映像として出力する請求項１に記載の撮影装置。
6. ステレオ映像を撮影する撮影システムにおける撮影装置の位置調整に用いる映像生成方法であって、
   被写体を撮影した後、映像信号を生成し、
   前記生成した映像信号のうち少なくとも一部の映像信号に対して水平反転、垂直反転および水平垂直反転のうち少なくとも１つの反転方法を適用した反転信号を生成し、
   前記一部の映像信号および前記反転信号を合成した合成映像を出力する、
   映像生成方法。