JP2014086851A - Parallax control device and parallax control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、視差制御装置及び視差制御プログラムに関する。 The present invention relates to a parallax control device and a parallax control program.
２眼式ステレオ方式又は多眼方式による立体画像を制作する方法として、複数台のカメラを用いた実写により立体画像を撮像する方法と、複数台の仮想カメラを用いたコンピュータグラフィックス（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ：ＣＧ）により立体画像をレンダリングする方法とが知られている。これらの方法は、画角、画面サイズ、及び、観察者からオブジェクトまでの距離などを適正にすれば、三次元空間を直接観察した場合と同等の構図及び視差の画像（幾何学的に正しい画像）を、観察者に提示することができる。 As a method of producing a stereoscopic image by a binocular stereo method or a multi-view method, a method of capturing a stereoscopic image by using a plurality of cameras and a computer graphics (Computer Graphics) using a plurality of virtual cameras: A method of rendering a stereoscopic image by CG) is known. With these methods, if the angle of view, screen size, distance from the observer to the object, etc. are appropriate, the composition and parallax images (geometrically correct images) equivalent to those when directly observing the three-dimensional space are used. ) Can be presented to the observer.
しかしながら、観察者に提示された画像が幾何学的に正しい画像であっても、三次元空間を直接観察した場合とは異なる印象を観察者に生じさせてしまう効果（書割効果や箱庭効果など）や、過大な視差による観察者の視覚系への影響などが知られている。これらの効果及び影響を生じさせないためには、画角及び視差量は、適切に調整される必要がある。また、自然な立体画像を得るためには、部分的に立体感を強調するなどの表現技法も必要である。これらに柔軟に対処するための手法として、マルチリグカメラが知られている（非特許文献１参照）。 However, even if the image presented to the observer is a geometrically correct image, the effect that causes the observer to have an impression different from the case of directly observing the three-dimensional space (such as the book split effect and the miniature garden effect) ) And the influence of an excessive parallax on the viewer's visual system. In order not to cause these effects and influences, the angle of view and the amount of parallax need to be adjusted appropriately. In order to obtain a natural stereoscopic image, an expression technique such as partially enhancing the stereoscopic effect is also necessary. A multi-rig camera is known as a technique for flexibly dealing with these problems (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、マルチリグカメラでは、観察の対象物となるオブジェクトの配置及び構図などの条件を考慮して、シーンが複数に分割され、それぞれに適切に設定されたカメラ位置及び視差量により、撮像又はレンダリングがされる。さらに、マルチリグカメラでは、得られた複数の立体画像は、一つの立体画像に合成される必要がある。 However, with a multi-rig camera, the scene is divided into a plurality of parts in consideration of conditions such as the arrangement and composition of the object to be observed, and imaging or rendering is performed according to the camera position and parallax amount appropriately set for each. Is done. Furthermore, in a multi-rig camera, it is necessary to synthesize a plurality of obtained stereoscopic images into one stereoscopic image.
したがって、マルチリグカメラでは、シーンが連続していて分割が困難な場合、又は、リアルタイムＣＧ技術をバーチャルリアリティに用いる場合のように、カメラの動き及び構図を予め定めることができない場合には、撮像又はレンダリング条件などを適切に設定して立体画像の視差を制御することができない、という問題がある。 Therefore, with a multi-rig camera, if the scene is continuous and difficult to divide, or if the camera movement and composition cannot be determined in advance, such as when using real-time CG technology for virtual reality, Alternatively, there is a problem that the parallax of the stereoscopic image cannot be controlled by appropriately setting rendering conditions and the like.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、カメラの動き及び構図を予め定めることができない場合でも、撮像又はレンダリング条件などを適切に設定して立体画像の視差を制御することができる視差制御装置及び視差制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even when the movement and composition of the camera cannot be determined in advance, the parallax of the stereoscopic image can be controlled by appropriately setting the imaging or rendering conditions. It is an object to provide a parallax control device and a parallax control program that can be used.
本発明の一態様は、視点からの距離と視差量との関係を表す視差曲線について、前記視点からの距離を複数の距離区間に分割し、前記視点から相対的に遠い位置を含む第１距離区間における前記視差曲線の勾配が、前記視点から相対的に近い位置を含む第２距離区間における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める制御部
を備えることを特徴とする視差制御装置である。
According to one aspect of the present invention, for a disparity curve representing a relationship between a distance from a viewpoint and an amount of parallax, the distance from the viewpoint is divided into a plurality of distance sections, and the first distance includes a position relatively far from the viewpoint A controller that determines the parallax curve so that a gradient of the parallax curve in the section is larger than a gradient of the parallax curve in the second distance section including a position relatively close to the viewpoint. It is a parallax control device.
また、本発明の一態様は、前記制御部が、前記視点から離れたオブジェクトの位置を含む前記第１距離区間における前記視差曲線の勾配が、前記第２距離区間における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定めることを特徴とする視差制御装置である。 In addition, according to an aspect of the present invention, the control unit may be configured such that a gradient of the parallax curve in the first distance section including the position of the object away from the viewpoint is greater than a gradient of the parallax curve in the second distance section. The parallax control device is characterized in that the parallax curve is determined so as to increase.
また、本発明の一態様は、前記視点から見た前記オブジェクトが描かれている画像における距離分布を算出する算出部を備え、前記制御部が、前記距離分布に基づいて、前記第１距離区間を定めることを特徴とする視差制御装置である。 Further, one aspect of the present invention includes a calculation unit that calculates a distance distribution in an image in which the object viewed from the viewpoint is drawn, and the control unit performs the first distance section based on the distance distribution. It is a parallax control device characterized by determining.
また、本発明の一態様は、前記算出部が、前記視点からの距離に応じて重み付けされた前記距離分布を算出し、前記制御部が、前記重み付けされた距離分布に基づいて、前記第１距離区間を定めることを特徴とする視差制御装置である。 In the aspect of the invention, the calculation unit calculates the distance distribution weighted according to a distance from the viewpoint, and the control unit calculates the first distribution based on the weighted distance distribution. A parallax control device characterized by determining a distance section.
また、本発明の一態様は、コンピュータに、視点からの距離と視差量との関係を表す視差曲線について、前記視点からの距離を複数の距離区間に分割し、前記視点から相対的に遠い位置を含む第１距離区間における前記視差曲線の勾配が、前記視点から相対的に近い位置を含む第２距離区間における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める手順を実行させるための視差制御プログラムである。 In addition, according to one embodiment of the present invention, a disparity curve representing a relationship between a distance from a viewpoint and a parallax amount is divided into a plurality of distance sections and a position relatively far from the viewpoint is calculated. The procedure for determining the parallax curve is executed so that the gradient of the parallax curve in the first distance section including the gradient is larger than the gradient of the parallax curve in the second distance section including a position relatively close to the viewpoint. Is a parallax control program.
本発明によれば、制御部は、視点から相対的に遠い位置までの距離を含む距離区間における視差曲線の勾配が、視点から相対的に近い位置までの距離を含む距離区間における視差曲線の勾配よりも大きくなるように、視差曲線を定める。これにより、視差制御装置及び視差制御プログラムは、カメラの動き及び構図を予め定めることができない場合でも、撮像又はレンダリング条件などを適切に設定して立体画像の視差を制御することができる。 According to the present invention, the control unit is configured such that the gradient of the parallax curve in the distance section including the distance to the position relatively far from the viewpoint is the gradient of the parallax curve in the distance section including the distance to the position relatively close to the viewpoint. The parallax curve is determined so as to be larger than that. As a result, the parallax control device and the parallax control program can control parallax of a stereoscopic image by appropriately setting imaging or rendering conditions even when the movement and composition of the camera cannot be determined in advance.
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。視差制御装置は、立体画像が撮像又は予備レンダリングされ、その後の処理において立体画像の視差を制御することができる。立体画像は、実写画像又はコンピュータグラフィックスのいずれでもよいが、以下では、立体画像はコンピュータグラフィックスであるものとして説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The parallax control device can capture or pre-render a stereoscopic image and control the parallax of the stereoscopic image in subsequent processing. The stereoscopic image may be either a photographed image or computer graphics, but in the following description, the stereoscopic image is assumed to be computer graphics.
図１には、視差制御装置の構成例が、ブロック図により示されている。視差制御装置１００は、算出部１１０と、記憶部１２０と、操作部１３０と、制御部１４０と、表示部１５０とを備える。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the parallax control device. The parallax control device 100 includes a calculation unit 110, a storage unit 120, an operation unit 130, a control unit 140, and a display unit 150.
算出部１１０は、入力画像としてのコンピュータグラフィックス（ＣＧ）を示す三次元空間データ（シーンデータ）を、記憶部１２０から読み込む。この仮想的な三次元空間には、少なくとも一つのオブジェクト（観察の対象物）が配置されているものとする。算出部１１０は、三次元空間データに基づいて、距離分布（デプスマップ）を算出する。算出部１１０は、観察者の視点から見たオブジェクトが描かれている画像における距離分布（デプスマップ）を算出する。また、算出部１１０は、この距離分布（デプスマップ）を示すヒストグラムを算出してもよい。このヒストグラムについては、図６を用いて後述する。また、算出部１１０は、視点からの距離に応じて重み付けされた距離分布を示すヒストグラムを算出する。このヒストグラムについては、図７を用いて後述する。 The calculation unit 110 reads three-dimensional space data (scene data) indicating computer graphics (CG) as an input image from the storage unit 120. It is assumed that at least one object (observation target) is arranged in this virtual three-dimensional space. The calculation unit 110 calculates a distance distribution (depth map) based on the three-dimensional space data. The calculation unit 110 calculates a distance distribution (depth map) in an image depicting an object viewed from the observer's viewpoint. The calculation unit 110 may calculate a histogram indicating the distance distribution (depth map). This histogram will be described later with reference to FIG. Further, the calculation unit 110 calculates a histogram indicating a distance distribution weighted according to the distance from the viewpoint. This histogram will be described later with reference to FIG.
記憶部１２０は、入力画像としてのコンピュータグラフィックスを示す三次元空間データ（シーンデータ）を、予め記憶する。また、記憶部１２０は、算出部１１０による算出結果、例えば、ヒストグラムを示す情報を記憶する。なお、記憶部１２０は、制御部１４０を動作させるためのプログラムを予め記憶してもよい。 The storage unit 120 stores in advance three-dimensional spatial data (scene data) indicating computer graphics as an input image. In addition, the storage unit 120 stores a calculation result by the calculation unit 110, for example, information indicating a histogram. Note that the storage unit 120 may store a program for operating the control unit 140 in advance.
操作部１３０は、ユーザによる操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号を制御部１４０に出力する。ここで、操作入力に応じた信号は、例えば、各種の設定条件（視差量、勾配を示す値、距離、閾値など）を示す信号である。 The operation unit 130 receives an operation input by the user and outputs a signal corresponding to the operation input to the control unit 140. Here, the signal corresponding to the operation input is, for example, a signal indicating various setting conditions (a parallax amount, a value indicating a gradient, a distance, a threshold value, and the like).
制御部１４０は、入力画像としてのコンピュータグラフィックスを示す三次元空間データ（シーンデータ）に対して、予備的にレンダリングを施すことにより、観察者の視点から見えるオブジェクトが描かれている画像としての出力画像を生成する。なお、この予備的にレンダリングを施すことにより生成された出力画像は、ユーザに提示されなくてもよい。 The control unit 140 preliminarily renders the three-dimensional space data (scene data) indicating computer graphics as an input image, so that an object that can be viewed from the observer's viewpoint is drawn. Generate an output image. Note that the output image generated by performing the preliminary rendering may not be presented to the user.
制御部１４０は、観察者の予め定められた視点からの距離Ｄと視差量Ｐとの関係を表す視差曲線について、視点からの距離を複数の距離区間に分割する。視差曲線の詳細については、図７を用いて後述する。制御部１４０は、視点から相対的に遠い位置を含む距離区間（以下、「第１距離区間」という）における視差曲線の勾配が、視点から相対的に近い位置を含む距離区間（以下、「第２距離区間」という）における視差曲線の勾配よりも大きくなるように視差曲線を定める。ここで、制御部１４０は、視点から離れた位置に配置されたオブジェクトを含む第１距離区間における視差曲線の勾配が、第２距離区間における視差曲線の勾配よりも大きくなるように、視差曲線を定めてもよい。 The control unit 140 divides the distance from the viewpoint into a plurality of distance sections for the parallax curve representing the relationship between the distance D from the predetermined viewpoint of the observer and the parallax amount P. Details of the parallax curve will be described later with reference to FIG. The control unit 140 includes a distance section (hereinafter referred to as a “first distance section”) including a position where the gradient of the parallax curve in a distance section including a position relatively far from the viewpoint (hereinafter referred to as “first distance section”) is relatively close to the viewpoint. The parallax curve is determined so as to be larger than the gradient of the parallax curve in the “two-distance section”. Here, the control unit 140 sets the parallax curve so that the gradient of the parallax curve in the first distance section including the object arranged at a position away from the viewpoint is larger than the gradient of the parallax curve in the second distance section. It may be determined.
また、制御部１４０は、距離分布に基づいて、第１距離区間を定める。ここで、制御部１４０は、重み付けされた距離分布に基づいて、第１距離区間を定めてもよい。また、制御部１４０は、距離分布における最近傍点に基づいて、第１距離区間を定めてもよい。制御部１４０は、距離分布を示すヒストグラムに基づいて、第１距離区間を定めてもよい。ここで、制御部１４０は、重み付けされたヒストグラムに基づいて、第１距離区間を定めてもよい。 Further, the control unit 140 determines the first distance section based on the distance distribution. Here, the control unit 140 may determine the first distance section based on the weighted distance distribution. In addition, the control unit 140 may determine the first distance section based on the nearest point in the distance distribution. The control unit 140 may determine the first distance section based on a histogram indicating the distance distribution. Here, the control unit 140 may determine the first distance section based on the weighted histogram.
また、制御部１４０は、予備的にレンダリング生成された出力画像に、再度のレンダリングを施すことにより、視差曲線に基づいて視差量が制御された出力画像を生成する。この再度のレンダリングを施すことにより生成された出力画像は、ユーザに提示される。 In addition, the control unit 140 generates an output image in which the amount of parallax is controlled based on the parallax curve by performing rendering again on the output image that is generated by preliminary rendering. The output image generated by performing this re-rendering is presented to the user.
制御部１４０は、ユーザの左眼に提示される左眼用出力画像と、ユーザの右眼に提示される右眼用出力画像とをレンダリングする場合、定めた視差曲線を座標変換に反映させる。三次元空間データ（シーンデータ）の各座標値は、視点の方向と観察対象との位置に基づいて視界を求めるためのモデルビュー変換行列と、遠近法などの効果を与えるための射影変換とを経て、出力画像（表示面上）の座標に変換される。ここで、射影変換された結果座標のＸ成分値は、出力画像の水平位置に対応している。また、射影変換された結果座標のＺ成分値は、出力画像の奥行き位置に対応している。 When rendering the left eye output image presented to the user's left eye and the right eye output image presented to the user's right eye, the control unit 140 reflects the determined parallax curve in the coordinate conversion. Each coordinate value of three-dimensional spatial data (scene data) includes a model view transformation matrix for obtaining the field of view based on the direction of the viewpoint and the position of the observation target, and a projective transformation for providing effects such as perspective. Then, it is converted into the coordinates of the output image (on the display surface). Here, the X component value of the result coordinates subjected to the projective transformation corresponds to the horizontal position of the output image. Further, the Z component value of the result coordinates obtained by the projective transformation corresponds to the depth position of the output image.
制御部１４０は、視点から出力画像の座標点までの距離と、視差曲線とに基づいて、視差量を算出する。制御部１４０は、左眼用出力画像と右眼用出力画像とをレンダリングする際、Ｘ成分値の視差量に係数を乗じ、左眼用出力画像と右眼用出力画像とをＸ成分値について逆符合でそれぞれ加算することにより、視差曲線に基づいて視差量が制御された出力画像を生成する。ここで、係数は、出力画像の視覚効果、及び、許容される最大視差量に基づいて、定められる。制御部１４０は、視差量が制御された立体画像としての出力画像データを、表示部１５０に出力する。この出力画像の一例については、図８を用いて後述する。 The control unit 140 calculates the amount of parallax based on the distance from the viewpoint to the coordinate point of the output image and the parallax curve. When rendering the left-eye output image and the right-eye output image, the control unit 140 multiplies the parallax amount of the X-component value by a coefficient, and uses the left-eye output image and the right-eye output image for the X-component value. By adding each with a reverse sign, an output image in which the amount of parallax is controlled based on the parallax curve is generated. Here, the coefficient is determined based on the visual effect of the output image and the maximum allowable amount of parallax. The control unit 140 outputs output image data as a stereoscopic image in which the parallax amount is controlled to the display unit 150. An example of this output image will be described later with reference to FIG.
表示部１５０は、視差量が制御された出力画像を示す情報に基づいて、立体画像としての出力画像を表示する。これにより、出力画像は、ユーザに提示される。表示部１５０は、操作部１３０をユーザが操作するための操作パネル（不図示）を表示してもよい。また、表示部１５０は、出力画像における視差曲線を表すグラフを表示してもよい。 The display unit 150 displays the output image as a stereoscopic image based on the information indicating the output image whose parallax amount is controlled. As a result, the output image is presented to the user. The display unit 150 may display an operation panel (not shown) for the user to operate the operation unit 130. The display unit 150 may display a graph representing a parallax curve in the output image.
図２には、オブジェクトの視差量が示されている。観察者の視点としての左眼２００Ｌ及び右眼（不図示）を結ぶ線から、無限遠に在るオブジェクトＰ∞と、有限距離ＤＡだけ離れているオブジェクトＡと、有限距離ＤＢだけ離れているオブジェクトＢ１とが、観察者の正面に配置されている場合について説明する。オブジェクトＰ∞は、観察者の左眼２００Ｌ及び右眼（不図示）から、いずれも正面方向に観察される。また、オブジェクトＡ及びＢ１は、観察者の左眼２００Ｌからは右側にずれて観察され、観察者の右眼（不図示）からは左側にずれて観察される。 FIG. 2 shows the amount of parallax of the object. From the line connecting the left eye 200L and right eye (not shown) as the observer's viewpoint, the object P∞ located at infinity, and the object A which are separated by a finite distance D A, separated by a finite distance D B A case where the existing object B1 is arranged in front of the observer will be described. The object P∞ is observed in the front direction from the observer's left eye 200L and right eye (not shown). The objects A and B1 are observed while being shifted to the right from the observer's left eye 200L, and are observed to be shifted to the left from the observer's right eye (not shown).
一方、これと同じ視差量となる立体画像が、観察者の左眼２００Ｌ及び右眼（不図示）を結ぶ線から距離ＤＳに配置された表示面に表示される場合、オブジェクトＡの表示面上での視差量ＰＡと、オブジェクトＢ１の表示面上での視差量ＰＢとは、式（１）によりそれぞれ表される。ここで、ＤＰは、観察者の左眼２００Ｌ及び右眼（不図示）の瞳孔間距離の２分の１である。 On the other hand, if the stereoscopic images having the same parallax amount of this is displayed on the display surface distance disposed D S from the line connecting the viewer's left eye 200L and right eye (not shown), the display surface of the object A The parallax amount P A on the upper side and the parallax amount P B on the display surface of the object B1 are each expressed by Expression (1). Here, D P is one half of the interpupillary distance of the observer's left eye 200L and right eye (not shown).
図３には、領域分割マップの例が示されている。制御部１４０は、観察者（視点）から各オブジェクトまで距離に基づいて、視差曲線を定める。以下、視差曲線は、一例として、非線形型の曲線であるものとして説明を続ける。 FIG. 3 shows an example of the area division map. The control unit 140 determines a parallax curve based on the distance from the observer (viewpoint) to each object. Hereinafter, the description will be continued assuming that the parallax curve is a non-linear curve as an example.
視差曲線を定めるには、前景としてのオブジェクトＢ１及びＢ２（図３では、建物）から観察者（視点）までの距離と、背景としてのオブジェクトＡ（図３では、山）から観察者（視点）までの距離とが必要である。制御部１４０は、予備的なレンダリング（領域分離）を三次元空間データに施すことにより、領域分割マップを生成する。ここで、三次元空間データには、識別情報（例えば、前景としてのオブジェクト＝値１、背景としてのオブジェクト＝値２、無視＝値０）が、オブジェクト毎に予め付加されている。これにより、前景としてのオブジェクトＢ１と、前景としてのオブジェクトＢ２と、背景としてのオブジェクトＡとは、識別情報に基づいて、容易且つ正確にレンダリングされる。 To determine the parallax curve, the distance from the objects B1 and B2 (the building in FIG. 3) to the observer (viewpoint) as the foreground and the object A (the mountain in FIG. 3) as the background to the observer (viewpoint) Distance is required. The control unit 140 generates a region division map by performing preliminary rendering (region separation) on the three-dimensional space data. Here, identification information (for example, object as foreground = value 1, object as background = value 2, ignore = value 0) is added to the three-dimensional space data in advance for each object. Thereby, the object B1 as the foreground, the object B2 as the foreground, and the object A as the background are easily and accurately rendered based on the identification information.
図４には、デプスマップの例が示されている。制御部１４０は、領域分割マップにおけるデプスマップ（奥行き画像）を生成する。図４では、観察者の視点から座標点までの距離が短いほど黒く表され、長いほど白く表されている。 FIG. 4 shows an example of the depth map. The control unit 140 generates a depth map (depth image) in the region division map. In FIG. 4, the shorter the distance from the observer's viewpoint to the coordinate point, the blacker the color, and the longer the distance, the white.
図５には、ヒストグラムの例が示されている。制御部１４０は、デプスマップに基づいて、領域分割マップにおける距離分布を示すヒストグラムを生成する。横軸は、観察者からの距離（対数値）を表す。縦軸は、デプスマップにおける距離毎の画素数を表す。図５に示されたヒストグラムには、背景としてのオブジェクトＡを構成する画素数と、背景としての地面を構成する画素数と、前景としてのオブジェクトＢ１及びＢ２を構成する画素数とが示されている。図３に示された領域分割マップでは、地面から山までが連続している背景であるため、観察者から相対的に近い距離に広がる地面が、画素数の多くを占めている。近景としての地面よりも、遠景としてのオブジェクトＡを重視するために、制御部１４０は、距離に応じた重み付けをヒストグラムに施す。 FIG. 5 shows an example of a histogram. The control unit 140 generates a histogram indicating the distance distribution in the region division map based on the depth map. The horizontal axis represents the distance (logarithmic value) from the observer. The vertical axis represents the number of pixels for each distance in the depth map. The histogram shown in FIG. 5 shows the number of pixels constituting the object A as the background, the number of pixels constituting the ground as the background, and the number of pixels constituting the objects B1 and B2 as the foreground. Yes. In the area division map shown in FIG. 3, since the background is continuous from the ground to the mountain, the ground spreading at a relatively close distance from the observer occupies a large number of pixels. In order to emphasize the object A as a distant view rather than the ground as a close view, the control unit 140 weights the histogram according to the distance.
図６には、重み付けされたヒストグラムの例が示されている。横軸は、観察者からの距離（対数値）を表す。縦軸は、デプスマップにおける重み付けされた画素数を表す。制御部１４０は、前景としてのオブジェクトＢ１についてのヒストグラムにおける所定の閾値距離を、観察者から見えるオブジェクトＢ１の手前までの距離とみなし、この距離を視差曲線の勾配を大きくする開始距離ＤＦと定める。以下、閾値距離は、一例として、ヒストグラムの下位１０％点に対応する距離であるものとする。また、制御部１４０は、背景としてのオブジェクトＡ及び地面についてのヒストグラムにおける閾値距離を、観察者から見えるオブジェクトＢ１の手前までの距離とみなし、この距離を視差曲線の勾配を大きくする開始距離ＤＣと定める。 FIG. 6 shows an example of a weighted histogram. The horizontal axis represents the distance (logarithmic value) from the observer. The vertical axis represents the weighted number of pixels in the depth map. The control unit 140 regards a predetermined threshold distance in the histogram for the object B1 as the foreground as a distance to the front of the object B1 seen from the observer, and determines this distance as a start distance D F that increases the gradient of the parallax curve. . Hereinafter, the threshold distance is assumed to be a distance corresponding to the lower 10% point of the histogram as an example. Further, the control unit 140 regards the threshold distance in the histogram for the object A as the background and the ground as the distance to the front of the object B1 seen from the observer, and uses this distance as the starting distance D C for increasing the gradient of the parallax curve. It is determined.
図７には、視差曲線の例が示されている。横軸は、観察者からの距離を表す。縦軸は、視差量を表す。無限遠に在るオブジェクトＰ∞の視差量は、値０である。また、観察者からオブジェクトまでの距離が値０に近づくほど、視差量は増大する。図７では、最大視差量は、一例として、値１に定められている。 FIG. 7 shows an example of a parallax curve. The horizontal axis represents the distance from the observer. The vertical axis represents the amount of parallax. The parallax amount of the object P∞ at infinity is the value 0. In addition, the amount of parallax increases as the distance from the observer to the object approaches zero. In FIG. 7, the maximum parallax amount is set to a value 1 as an example.
図７に示された破線は、式（１）により示される視差曲線を表す。式（１）により示される視差曲線（以下、「基準視差曲線」という）は、オブジェクトＡが位置する距離２００［ｍ］以遠では、視差量の変化がほとんど無い。このため、観察者は、実空間では視差と、視差以外の奥行き手がかりとに基づいて知覚している奥行き感を、提示された画像では視差のみに基づいて知覚することができない。つまり、観察者に提示された画像が幾何学的に正しい画像であっても、三次元空間を直接観察した場合とは異なる印象が、観察者に生じてしまう。 The broken line shown in FIG. 7 represents the parallax curve shown by Formula (1). The parallax curve (hereinafter referred to as “reference parallax curve”) represented by the equation (1) has almost no change in the parallax amount at a distance of 200 [m] or more where the object A is located. For this reason, the observer cannot perceive the sense of depth that is perceived based on the parallax and the depth cue other than the parallax in the real space, based only on the parallax in the presented image. That is, even if the image presented to the observer is a geometrically correct image, an impression different from that obtained when the three-dimensional space is directly observed is generated in the observer.
一方、図７に示された実線は、立体感を生じさせることが求められるオブジェクトＡが位置する距離区間ａと、立体感を生じさせることが求められるオブジェクトＢ１が位置する距離区間ｂとにおいて、勾配が大きくなるよう制御された非線形型の視差曲線を表す。勾配が大きい距離区間に位置するオブジェクトは、立体感が部分的に強調されることになる。 On the other hand, the solid line shown in FIG. 7 shows a distance section a where an object A that is required to generate a stereoscopic effect is located and a distance section b where an object B1 that is required to generate a stereoscopic effect is located. This represents a non-linear parallax curve controlled so as to increase the gradient. The three-dimensional effect is partially emphasized in the object located in the distance section where the gradient is large.
次に、基準視差曲線に基づいて、立体感が部分的に強調されるよう制御された視差曲線を生成する方法について説明する。
基準視差曲線では、視差量は、距離に反比例している。視差量が距離に反比例する視差曲線は、式（２）により示される数値積分によっても生成可能である。
Next, a method for generating a parallax curve that is controlled so as to partially enhance the stereoscopic effect based on the reference parallax curve will be described.
In the reference parallax curve, the parallax amount is inversely proportional to the distance. A parallax curve in which the parallax amount is inversely proportional to the distance can also be generated by numerical integration represented by the equation (2).
制御部１４０は、立体感が求められるオブジェクトの位置を含む距離区間（例えば、距離区間ａ、距離区間ｂ）における視差曲線の勾配を、式（３）に示すように重み係数Ｗを式（１）に乗算して数値積分を実行することにより大きくする。ここで、重み係数Ｗは、距離Ｄが開始距離ＤＣを超える場合はＷＣであり、距離Ｄが開始距離ＤＦを超える場合はＷＦである。重み係数Ｗは、例えば、距離の１０分の１程度の値である。重み係数Ｗが乗算された距離区間の視差曲線の勾配が大きくなるので、これにより、オブジェクトの立体感は強調される。 The control unit 140 calculates the gradient of the parallax curve in the distance section (for example, the distance section a and the distance section b) including the position of the object for which the stereoscopic effect is required, and sets the weighting coefficient W to the formula (1) as shown in the formula (3). ) To increase the value by performing numerical integration. Here, the weighting factor W, if the distance D is greater than the start distance D C is W C, if the distance D is greater than the start distance D F is a W F. The weighting factor W is, for example, a value of about one-tenth of the distance. Since the gradient of the parallax curve in the distance section multiplied by the weighting factor W is increased, the stereoscopic effect of the object is thereby emphasized.
観察者からオブジェクトまでの距離が長くなった場合、その距離に応じて小さくなる視差量を適切に強調し、且つ、前景としてのオブジェクトの視差量が、背景としてのオブジェクトの視差量よりも大きく保たれるよう、重み係数Ｗは、一例として、式（４）に示された値が用いられる。 When the distance from the observer to the object becomes longer, the parallax amount that decreases according to the distance is appropriately emphasized, and the parallax amount of the object as the foreground is kept larger than the parallax amount of the object as the background. As a result, the weighting factor W is, for example, the value shown in Equation (4).
ここで、距離ＤＣを除算する値「１０．０」、及び、距離ＤＦを除算する値「３．０」は、一例である。例えば、距離ＤＣを除算する値は、距離ＤＦを除算する値よりも大きい値でもよい。 Here, the value by dividing the distance D C "10.0", and the value dividing the distance D F "3.0" is one example. For example, the value that divides the distance D C may be larger than the value that divides the distance D F.
重み係数Ｗは、出力画像における距離分布、及び所定の演出的狙いに応じて、変更されてもよい。また、視点からオブジェクトまでの距離の増大に伴う視差量の急激な変化を緩和するため、式（３）の分母ｘの指数部は、例えば、値１．５に減じられてもよい。なお、指数及び定数は、出力画像の特徴、観賞条件、及び、観察者の好みなどに応じて調整されてもよい。また、指数及び定数は、観察者の視点の移動に応じて調整されなくてもよい。 The weighting factor W may be changed according to the distance distribution in the output image and a predetermined stylistic aim. Further, in order to mitigate a rapid change in the amount of parallax accompanying an increase in the distance from the viewpoint to the object, the exponent part of the denominator x in Equation (3) may be reduced to a value of 1.5, for example. The index and the constant may be adjusted according to the characteristics of the output image, viewing conditions, the viewer's preference, and the like. Further, the index and the constant may not be adjusted according to the movement of the observer's viewpoint.
図８には、出力画像の例が示されている。オブジェクトＢ１及びＢ２（建物）と、オブジェクトＡ（山）とは、観察者に違和感を生じさせることなく立体感が与えられている。 FIG. 8 shows an example of an output image. The objects B1 and B2 (building) and the object A (mountain) are given a three-dimensional effect without causing the viewer to feel uncomfortable.
次に、視差制御装置の動作手順例を説明する。
図９は、視差制御装置の動作手順例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）制御部１４０は、入力画像としてのコンピュータグラフィックスを示す三次元空間データ（シーンデータ）を、記憶部１２０から読み込む。制御部１４０は、三次元空間データに対して予備レンダリングを実行する。
Next, an example of an operation procedure of the parallax control device will be described.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the parallax control device.
(Step S <b> 1) The control unit 140 reads, from the storage unit 120, three-dimensional space data (scene data) indicating computer graphics as an input image. The control unit 140 performs preliminary rendering on the three-dimensional spatial data.
（ステップＳ２）算出部１１０は、三次元空間データに基づいて、デプスマップを算出する。
（ステップＳ３）算出部１１０は、観察者の視点から見たオブジェクトが描かれている画像における距離分布を示すヒストグラムを算出する。
（ステップＳ４）算出部１１０は、観察者の視点からオブジェクトまでの距離を算出する。
（ステップＳ５）算出部１１０は、基準とする視差曲線を算出する。
(Step S2) The calculation unit 110 calculates a depth map based on the three-dimensional space data.
(Step S3) The calculation unit 110 calculates a histogram indicating a distance distribution in an image depicting an object viewed from the viewpoint of the observer.
(Step S4) The calculation unit 110 calculates the distance from the observer's viewpoint to the object.
(Step S5) The calculation unit 110 calculates a reference parallax curve.
（ステップＳ６）制御部１４０は、観察者の視点からの距離と視差量との関係を表す基準とする視差曲線について、視点から相対的に遠い位置までの距離を含む距離区間における視差曲線の勾配が、視点から相対的に近い位置までの距離を含む距離区間における視差曲線の勾配よりも大きくなるように、視差曲線を定める。
（ステップＳ７）制御部１４０は、表示するための立体画像を生成するため、三次元空間データに対してレンダリングを実行する。
(Step S6) The control unit 140 determines the gradient of the parallax curve in a distance section including a distance to a position relatively far from the viewpoint with respect to the parallax curve as a reference representing the relationship between the distance from the observer's viewpoint and the amount of parallax. Is set to be larger than the gradient of the parallax curve in the distance section including the distance from the viewpoint to a relatively close position.
(Step S7) In order to generate a stereoscopic image to be displayed, the control unit 140 performs rendering on the three-dimensional space data.
以上のように、視差制御装置１００は、視点からの距離と視差量との関係を表す視差曲線（例えば、図７を参照）について、前記視点からの距離を複数の距離区間に分割し、前記視点から相対的に遠い位置を含む第１距離区間（例えば、図７の距離区間ａを参照）における前記視差曲線の勾配が、前記視点から相対的に近い位置を含む第２距離区間（例えば、図７の距離区間ａ及びｂの間の距離区間を参照）における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める制御部１４０を備える。
また、視差制御プログラムは、コンピュータに、視点からの距離と視差量との関係を表す視差曲線（例えば、図７を参照）について、前記視点からの距離を複数の距離区間に分割し、前記視点から相対的に遠い位置を含む第１距離区間（例えば、図７の距離区間ａを参照）における前記視差曲線の勾配が、前記視点から相対的に近い位置を含む第２距離区間（例えば、図７の距離区間ａ及びｂの間の距離区間を参照）における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める手順を実行させる。
As described above, the parallax control device 100 divides the distance from the viewpoint into a plurality of distance sections for the parallax curve (see, for example, FIG. 7) that represents the relationship between the distance from the viewpoint and the parallax amount. A second distance section (for example, a slope of the parallax curve in a first distance section including a position relatively far from the viewpoint (see, for example, the distance section a in FIG. 7) including a position relatively close to the viewpoint (for example, The control unit 140 for determining the parallax curve is provided so as to be larger than the gradient of the parallax curve in the distance zone between the distance zones a and b in FIG.
Further, the parallax control program divides the distance from the viewpoint into a plurality of distance sections with respect to a parallax curve (for example, see FIG. 7) representing the relationship between the distance from the viewpoint and the amount of parallax. The second distance section (for example, the figure) in which the gradient of the parallax curve in the first distance section (for example, see the distance section a in FIG. 7) including the position relatively far from the position includes the position relatively close to the viewpoint. 7), the procedure for determining the parallax curve is executed so as to be larger than the gradient of the parallax curve in the distance interval between the distance intervals a and b in FIG.
これにより、視差制御装置１００及び視差制御プログラムは、カメラの動き及び構図を予め定めることができない場合でも、撮像又はレンダリング条件などを適切に設定して立体画像の視差を制御することができる。また、視差制御装置及び視差制御プログラムは、違和感の無い自然な立体感の立体画像を生成することができる。また、視差制御装置及び視差制御プログラムは、立体画像の視差を、距離区間毎に独立的に制御することができる。また、視差制御装置及び視差制御プログラムは、距離区間毎にその区間に存在するオブジェクトの立体感の強弱を、独立的に制御することができる。また、視差制御装置１００及び視差制御プログラムは、平面的に見えていたオブジェクト（例えば、建物、山）に、観察者に違和感を生じさせることなく立体感を与えることができる。また、視差制御装置１００及び視差制御プログラムは、出力画像における必要な個所に立体感を与えることが出来るので、観察者の近傍に位置するオブジェクトについて、予め定められた許容量を超える立体感（例えば、手前の地面が極端に飛び出して見えること）を抑止することができる。 Accordingly, the parallax control device 100 and the parallax control program can control parallax of a stereoscopic image by appropriately setting imaging or rendering conditions even when the movement and composition of the camera cannot be determined in advance. Further, the parallax control device and the parallax control program can generate a stereoscopic image with a natural stereoscopic feeling without any sense of incongruity. Also, the parallax control device and the parallax control program can independently control the parallax of the stereoscopic image for each distance section. Further, the parallax control device and the parallax control program can independently control the strength of the stereoscopic effect of the object existing in each section for each distance section. Further, the parallax control device 100 and the parallax control program can give a stereoscopic effect to an object (for example, a building or a mountain) that has been seen in a plane without causing the viewer to feel uncomfortable. Moreover, since the parallax control device 100 and the parallax control program can give a stereoscopic effect to a necessary place in the output image, the stereoscopic effect (for example, exceeding a predetermined allowable amount) for an object located near the observer (for example, , It is possible to prevent the ground in front from appearing to jump out extremely).
幾何学的な正しい値からの視差曲線のずれ、視差曲線の曲率の急変化、視差曲線上の屈曲点の存在、直線近似による視差曲線の近似など、これら視差曲線の変形操作が何れも立体画像の質の低下に直結せず許容できることが、本発明の発明者が行なった試作評価から確認されたことにより、本発明は実現に至ったものである。 Disparity curve deviation from the correct geometric value, sudden change in the curvature of the disparity curve, the presence of inflection points on the disparity curve, approximation of the disparity curve by linear approximation, etc. The present invention has been realized by confirming from the trial evaluation conducted by the inventors of the present invention that it can be tolerated without being directly connected to the deterioration of the quality of the present invention.
制御部１４０は、前記視点から離れたオブジェクトの位置を含む前記第１距離区間（例えば、図７の距離区間ａを参照）における前記視差曲線の勾配が、前記第２距離区間（例えば、図７の距離区間ａ及びｂの間の距離区間を参照）における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める。 The control unit 140 determines that the gradient of the parallax curve in the first distance section (for example, see the distance section a in FIG. 7) including the position of the object away from the viewpoint is the second distance section (for example, FIG. 7). The disparity curve is determined so as to be larger than the gradient of the disparity curve in the distance interval between the distance intervals a and b).
算出部１１０は、前記視点から見た前記オブジェクトが描かれている画像における距離分布（例えば、図４を参照）を算出する。制御部１４０は、前記距離分布に基づいて、前記第１距離区間（例えば、図８の区間ｂを参照）を定める。
これにより、出力画像としての立体画像は、観察条件を予測できないリアルタイム型の立体画像コンテンツとしても利用可能となる。また、マルチリグのように異なる撮影条件を合成する方法とは異なり、視差曲線は、距離に応じて連続な曲線により表現されるため、地面及び山のように連続した背景としてのオブジェクトについて、視差量（視点及びオブジェクトの位置関係）を変化させても、出力画像としての立体画像には、視差の矛盾及び不連続点が生じない。このため、出力画像としての立体画像は、自由な視点移動を特徴とするバーチャルリアリティ・コンテンツに適している。
The calculation unit 110 calculates a distance distribution (see, for example, FIG. 4) in an image depicting the object viewed from the viewpoint. The control unit 140 determines the first distance section (see, for example, the section b in FIG. 8) based on the distance distribution.
As a result, the stereoscopic image as the output image can be used as real-time stereoscopic image content in which the observation conditions cannot be predicted. Also, unlike the method of combining different shooting conditions such as multi-rigging, the parallax curve is expressed by a continuous curve according to the distance, so that the amount of parallax for objects as continuous backgrounds such as the ground and mountains Even if (the positional relationship between the viewpoint and the object) is changed, parallax inconsistencies and discontinuities do not occur in the stereoscopic image as the output image. Therefore, a stereoscopic image as an output image is suitable for virtual reality content characterized by free viewpoint movement.
また、算出部１１０は、前記視点から見た前記オブジェクトが描かれている画像における距離分布を示すヒストグラム（例えば、図６を参照）を算出してもよい。制御部１４０は、前記ヒストグラムに基づいて、前記第１距離区間（例えば、図８の区間ｂを参照）を定めてもよい。 Further, the calculation unit 110 may calculate a histogram (for example, see FIG. 6) indicating a distance distribution in an image in which the object viewed from the viewpoint is drawn. The controller 140 may determine the first distance section (see, for example, the section b in FIG. 8) based on the histogram.
算出部１１０は、前記視点からの距離に応じて重み付けされた前記距離分布を算出する。制御部１４０は、前記重み付けされた距離分布に基づいて、前記第１距離区間を定める。
これにより、制御部１４０は、背景としてのオブジェクトと地面とを区別して、距離区間を定めることができる。
The calculation unit 110 calculates the distance distribution weighted according to the distance from the viewpoint. The control unit 140 determines the first distance section based on the weighted distance distribution.
Thereby, the control unit 140 can determine the distance section by distinguishing the object as the background and the ground.
また、算出部１１０は、前記視点からの距離に応じて重み付けされた前記距離分布を示すヒストグラムを算出してもよい。制御部１４０は、前記重み付けされた距離分布を示すヒストグラム（例えば、図７を参照）に基づいて、前記第１距離区間を定めてもよい。 The calculation unit 110 may calculate a histogram indicating the distance distribution weighted according to the distance from the viewpoint. The controller 140 may determine the first distance section based on a histogram (for example, see FIG. 7) indicating the weighted distance distribution.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
例えば、視差曲線は、折れ線型でもよい。 For example, the parallax curve may be a polygonal line type.
また、上記に説明した視差制御装置を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、実行処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。 In addition, a program for realizing the parallax control device described above is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed, thereby executing an execution process. You may go. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。 Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ−ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access-memory)) is also included that holds a program for a certain period of time.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above.
Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
１００…視差制御装置 １１０…算出部 １２０…記憶部 １３０…操作部 １４０…調整部 １５０…表示部 ２００Ｌ…左眼 Ａ…オブジェクト Ｂ１…オブジェクト Ｂ２…オブジェクト DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Parallax control apparatus 110 ... Calculation part 120 ... Memory | storage part 130 ... Operation part 140 ... Adjustment part 150 ... Display part 200L ... Left eye A ... Object B1 ... Object B2 ... Object
Claims (5)
を備えることを特徴とする視差制御装置。 For the parallax curve representing the relationship between the distance from the viewpoint and the amount of parallax, the distance from the viewpoint is divided into a plurality of distance sections, and the gradient of the parallax curve in the first distance section including a position relatively far from the viewpoint A parallax control device comprising: a controller that determines the parallax curve so that the gradient of the parallax curve in a second distance section including a position relatively close to the viewpoint is larger.
を備え、
前記制御部は、前記距離分布に基づいて、前記第１距離区間を定めることを特徴とする請求項２に記載の視差制御装置。 A calculation unit that calculates a distance distribution in an image depicting the object viewed from the viewpoint;
The parallax control device according to claim 2, wherein the control unit determines the first distance section based on the distance distribution.
前記制御部は、前記重み付けされた距離分布に基づいて、前記第１距離区間を定めることを特徴とする請求項３に記載の視差制御装置。 The calculation unit calculates the distance distribution weighted according to the distance from the viewpoint,
The parallax control device according to claim 3, wherein the control unit determines the first distance section based on the weighted distance distribution.
視点からの距離と視差量との関係を表す視差曲線について、前記視点からの距離を複数の距離区間に分割し、前記視点から相対的に遠い位置を含む第１距離区間における前記視差曲線の勾配が、前記視点から相対的に近い位置を含む第２距離区間における前記視差曲線の勾配よりも大きくなるように、前記視差曲線を定める手順
を実行させるための視差制御プログラム。 On the computer,
For the parallax curve representing the relationship between the distance from the viewpoint and the amount of parallax, the distance from the viewpoint is divided into a plurality of distance sections, and the gradient of the parallax curve in the first distance section including a position relatively far from the viewpoint Is a parallax control program for executing a procedure for determining the parallax curve so that the gradient of the parallax curve is larger than a gradient of the parallax curve in a second distance section including a position relatively close to the viewpoint.
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