JP2015056796A - Stereoscopic image processing apparatus, imaging apparatus, stereoscopic image processing method and stereoscopic image processing program - Google Patents

Stereoscopic image processing apparatus, imaging apparatus, stereoscopic image processing method and stereoscopic image processing program Download PDF

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純一 町田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a parallax image capable of displaying a stereoscopic image that is easy to view without varying greatly a feeling of project and a feeling of depth.SOLUTION: A stereoscopic image processing apparatus 100 acquires an input parallax image and photographing conditions for the image, acquires a distance to a nearest point in a photogenic subject, acquires observation conditions for a stereoscopic image and acquires an acceptable parallax range corresponding to the observation conditions. Horizontal shift amounts of an output parallax image relative to an input parallax image on a display screen and display parameters including display magnification are calculated so that an infinite point of a three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on a stereoscopic display device matches a limit value at a depth side in the acceptable parallax range and the nearest point matches the limit value at a projection side in the acceptable parallax range. Further the input parallax image is subjected to image processing using the display parameters to generate the output parallax image.

Description

本発明は、立体撮像によって取得された視差画像に対して、良好な立体像を観察させるための画像処理を行う立体画像処理技術に関する。   The present invention relates to a stereoscopic image processing technique for performing image processing for observing a favorable stereoscopic image on a parallax image acquired by stereoscopic imaging.

観察者の左右の眼に互いに視差を有する視差画像を提示することにより疑似的に観察者に立体像を観察させる場合において、観察者の脳で立体像を融像できる視差量の限界を超えた視差を有する視差画像を提示すると、立体像ではなく二重像が認識される。この場合、観察者に立体視特有の疲労を生じさせる。   In the case where the observer observes a stereoscopic image by presenting parallax images having parallax to the left and right eyes of the observer, the limit of the amount of parallax that can be fused with the observer's brain has been exceeded. When a parallax image having parallax is presented, a double image is recognized instead of a stereoscopic image. In this case, fatigue unique to stereoscopic vision is caused to the observer.

人の立体像の融像限界について図7(A),(B)を用いて説明する。図7(A)は観察者の左右の眼701が表示装置の表示画面702に表示された被写体像P1,P2を同時に観察している状態を示している。被写体像P1,P2の表示画面702上での視差量はそれぞれd1,d2であり、これらの視差量d1,d2によって被写体像P1,P2が再現される飛び出し位置および奥行き位置が決まる。   The fusion limit of a human three-dimensional image will be described with reference to FIGS. FIG. 7A shows a state where the left and right eyes 701 of the observer are simultaneously observing the subject images P1 and P2 displayed on the display screen 702 of the display device. The parallax amounts on the display screen 702 of the subject images P1 and P2 are d1 and d2, respectively, and the pop-out position and the depth position where the subject images P1 and P2 are reproduced are determined by these parallax amounts d1 and d2.

観察者が被写体像P1を注視して立体像として融像している状態において、P2をその位置の被写体像も立体像として融像できる奥行き側の限界点とする。網膜上でのP1,P2間の距離に脳の視覚野で融像できる限界範囲が存在し、P1,P2間の距離がその限界範囲を超えると二重像が認識されることが知られている。この網膜上での融像限界距離範囲は、左右の眼701がP1,P2の点を見込む輻輳角a,bの差分となる視差角(a−b)で表され、人の眼では2°〜3°程度となる。この2°〜3°の範囲を、融像が可能な許容視差角という。   In a state where the observer gazes at the subject image P1 and fuses it as a stereoscopic image, let P2 be the limit point on the depth side where the subject image at that position can also be fused as a stereoscopic image. It is known that there is a limit range that can be fused in the visual cortex of the brain in the distance between P1 and P2 on the retina, and if the distance between P1 and P2 exceeds the limit range, a double image is recognized. Yes. The fusion limit distance range on the retina is represented by a parallax angle (ab) that is a difference between convergence angles a and b at which the left and right eyes 701 look at the points P1 and P2, and 2 ° for a human eye. It is about ~ 3 °. This range of 2 ° to 3 ° is referred to as an allowable parallax angle capable of fusion.

また、表示装置を観察するときの観察者の眼のピントは表示画面702に合っているので、立体像が表示画面702に対して飛び出し過ぎると、輻輳方向とピント方向とが一致しなくなり、前述した二重像とは別の要因による疲労が観察者に生じる。このため、例えば、許容視差角2°を、表示画面702を境にして飛び出し側の視差角1°と奥行き側の視差角1°とに振り分けて、飛び出し側と奥行き側のバランスがとれた融像可能な限界範囲(許容視差範囲)として設定する。   In addition, since the focus of the observer's eyes when observing the display device is in alignment with the display screen 702, if the stereoscopic image protrudes excessively from the display screen 702, the convergence direction and the focus direction do not coincide with each other. Fatigue occurs due to factors other than the double image. For this reason, for example, the allowable parallax angle 2 ° is divided into a pop-up-side parallax angle 1 ° and a depth-side parallax angle 1 ° with the display screen 702 as a boundary, and a fusion that balances the pop-up side and the depth side is achieved. It is set as the limit range (allowable parallax range) that can be imaged.

図7(B)には、表示画面のサイズ(横軸)と、許容視差角を表示画面上での視差量dに換算した許容視差量範囲d1〜d2(縦軸)との関係を示している。d1は表示画面から飛び出す立体像を融像させる視差量(以下、飛び出し側の許容視差量ともいう)であり、d2は表示画面に対して奥まった立体像を融像させる視差量(以下、奥行き側の許容視差量ともいう)である。一般に、表示画面の大きさによって標準の観察距離が変わり、横寸法と縦寸法の比が16対9であるハイビジョンテレビの場合は表示画面の縦寸法の3倍(3H)の距離が観察距離として推奨される。表示画面サイズの大型化に伴って観察距離が長くなると、換算した表示画面上での許容視差量は、図7(B)に示すように表示画面サイズが大きくなるほど広くなる傾向にある。表示画面サイズが80インチ以上になると奥行き側の視差量d2が標準眼間距離65mmを超えて眼球が開散方向に動き、疲労の原因になる。このため、奥行き側の視差量d2は標準眼間距離65mm(dmax)以内になるように制限される。全体の許容視差角を2°に一定に保てば、その分飛び出し側の視差量d1に余裕が生まれ、飛び出し側の視差量d1を図7(B)に示すように大きくすることができる。   FIG. 7B shows the relationship between the size of the display screen (horizontal axis) and the allowable parallax amount range d1 to d2 (vertical axis) obtained by converting the allowable parallax angle into the parallax amount d on the display screen. Yes. d1 is a parallax amount for fusing a stereoscopic image popping out from the display screen (hereinafter also referred to as an allowable parallax amount on the pop-out side), and d2 is a parallax amount (hereinafter referred to as depth for fusing a stereoscopic image that is deep on the display screen). Also referred to as an allowable parallax amount on the side). In general, the standard viewing distance varies depending on the size of the display screen. In the case of a high-definition television with a ratio of horizontal dimension to vertical dimension of 16: 9, the distance of 3 times the vertical dimension of the display screen (3H) is the viewing distance. Recommended. When the viewing distance becomes longer as the display screen size increases, the converted parallax amount on the display screen tends to become wider as the display screen size becomes larger as shown in FIG. 7B. When the display screen size is 80 inches or more, the parallax amount d2 on the depth side exceeds the standard interocular distance of 65 mm, and the eyeball moves in the divergent direction, causing fatigue. For this reason, the depth-side parallax amount d2 is limited to be within a standard interocular distance of 65 mm (dmax). If the overall allowable parallax angle is kept constant at 2 °, a margin is generated for the amount of parallax d1 on the protruding side, and the amount of parallax d1 on the protruding side can be increased as shown in FIG. 7B.

このような立体像表示における許容視差量については、「3DC安全ガイドライン(3Dコンソーシアム)」にも「快適視差範囲」としてガイドラインが示されている。   Regarding the allowable parallax amount in such stereoscopic image display, the “3DC safety guideline (3D consortium)” also shows a guideline as “comfortable parallax range”.

このように、表示装置に表示する視差画像の視差量をできるだけ許容視差範囲内に抑えることにより、観察者に疲労感が少なく快適な立体像観察を行わせることができる。   Thus, by suppressing the parallax amount of the parallax image displayed on the display device within the allowable parallax range as much as possible, it is possible to cause the observer to perform a comfortable stereoscopic image observation with less fatigue.

ただし、従来は、表示されている視差画像の視差量が許容視差範囲を超える場合は、使用者(観察者や操作者)が二重像または立体像を見ながら手動で視差画像の表示条件(水平シフト量や表示倍率等)を変更し、主観的に立体感の調整を行っていた。このため、調整に不慣れな使用者にとっては大きな負担となるだけでなく、許容視差範囲を有効に用いた適切な調整を行うことが難しかった。   However, conventionally, when the parallax amount of the displayed parallax image exceeds the allowable parallax range, the user (observer or operator) manually displays the parallax image display condition (see FIG. The amount of horizontal shift, display magnification, etc.) was changed and the stereoscopic effect was adjusted subjectively. For this reason, it is not only a heavy burden for a user who is unfamiliar with the adjustment, but it is difficult to make an appropriate adjustment using the allowable parallax range effectively.

特許文献1には、立体視が可能な許容視差範囲を取得し、立体画像を拡大したり縮小したりしたときに、表示する視差画像の視差量が該許容視差範囲内にあるか否かを判定する立体画像処理装置が開示されている。該装置では、拡大または縮小後の視差量が許容視差範囲内にないと判定した場合に、許容視差範囲に入るよう視差量を自動的に調整する。より具体的には、視差量が許容視差範囲内にない場合には、飛び出し側と奥行き側のうち許容視差範囲を超えている側の視差量が許容視差範囲内に入るように視差画像を水平方向にシフトさせて視差量を調整する。例えば、視差画像を表示したときに奥行き側が許容視差範囲外となると判断したときには、その視差画像に撮影されている最遠点の被写体が、許容視差範囲の奥行き側の限界位置に再現されるよう視差量を調整する。   Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26883 describes whether or not the parallax amount of a parallax image to be displayed is within the permissible parallax range when an allowable parallax range capable of stereoscopic viewing is acquired and the stereoscopic image is enlarged or reduced. A stereoscopic image processing apparatus for determining is disclosed. In the apparatus, when it is determined that the parallax amount after enlargement or reduction is not within the allowable parallax range, the parallax amount is automatically adjusted to be within the allowable parallax range. More specifically, when the amount of parallax is not within the allowable parallax range, the parallax image is leveled so that the parallax amount on the side of the pop-up side and the depth side that exceeds the allowable parallax range falls within the allowable parallax range. The amount of parallax is adjusted by shifting in the direction. For example, when it is determined that the depth side is outside the allowable parallax range when the parallax image is displayed, the farthest subject photographed in the parallax image is reproduced at the limit position on the depth side of the allowable parallax range. Adjust the amount of parallax.

特開2004−349736号公報JP 2004-349736 A

しかしながら、視差画像には、様々な撮影距離範囲のものがあり、最遠点までの距離が屋内での撮像を行うときのように4〜5mの場合もあれば、風景写真を撮像するときのように無限遠になることもある。このように、撮影距離範囲が異なる様々な視差画像を順次表示する場合に、特許文献1にて開示された立体画像処理装置よる視差量の調整を行うと、以下のような問題が生じる。すなわち、特許文献1の装置では、各視差画像中の最遠点の被写体が、実際の奥行き距離とは無関係に、許容視差範囲の奥行き側の限界位置に再現されるよう視差量が調整される。このため、各視差画像全体の視差量が許容視差範囲内になるよう調整されても、該調整後に複数の視差画像を順次切り替えながら観察するような場合においては、切り替えごとに飛び出し感や奥行き感が大きく変動する見にくい立体像表示が行われるおそれがある。   However, there are various parallax images in various shooting distance ranges. In some cases, the distance to the farthest point is 4 to 5 m as in indoor imaging, and in the case of taking a landscape photograph. It can be infinitely far away. As described above, when various parallax images having different shooting distance ranges are sequentially displayed, if the parallax amount is adjusted by the stereoscopic image processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the following problems occur. That is, in the apparatus of Patent Document 1, the amount of parallax is adjusted so that the farthest subject in each parallax image is reproduced at the limit position on the depth side of the allowable parallax range regardless of the actual depth distance. . For this reason, even when the parallax amount of each parallax image is adjusted so as to be within the allowable parallax range, in the case where observation is performed while sequentially switching a plurality of parallax images after the adjustment, a feeling of popping out or a feeling of depth is generated at each switching. There is a risk that a difficult-to-see stereoscopic image display with a large fluctuation will be performed.

本発明は、撮影距離範囲が異なる視差画像を順次切り替えて表示する場合でも飛び出し感や奥行き感が大きく変動せず、見やすい立体像表示を可能とする視差画像を生成できる立体画像処理装置、立体画像処理方法および立体画像処理プログラムを提供する。   The present invention provides a stereoscopic image processing apparatus and a stereoscopic image that can generate a parallax image that enables easy-to-see stereoscopic image display without greatly changing the feeling of popping out and the feeling of depth even when parallax images with different shooting distance ranges are sequentially displayed. A processing method and a stereoscopic image processing program are provided.

本発明の一側面としての立体画像処理装置は、立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う。該立体画像処理装置は、入力視差画像および立体撮像における撮像条件の情報を取得する撮像情報取得手段と、撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて最近点までの距離を算出する最近点距離取得手段と、立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得する観察条件取得手段と、観察条件に対応する許容視差範囲を取得する許容視差取得手段と、立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ最近点が許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように出力視差画像の入力視差画像に対する表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出する表示パラメータ演算手段と、入力視差画像に対して表示パラメータを用いた画像処理を行うことにより出力視差画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とする。   The stereoscopic image processing apparatus as one aspect of the present invention performs image processing for displaying on the stereoscopic display apparatus on the input parallax images for the left eye and the right eye acquired by stereoscopic imaging. The stereoscopic image processing apparatus acquires an input parallax image and imaging information acquisition means for acquiring imaging condition information in stereoscopic imaging, and acquires a distance from the imaging condition to the closest point of the subject, or a subject obtained from the input parallax image Nearest point distance obtaining means for calculating a distance to the nearest point using the amount of parallax, and observation condition obtaining means for obtaining observation condition information including the observation distance of the stereoscopic display device and the size of the display screen in the stereoscopic display device; The allowable parallax acquisition means for acquiring the allowable parallax range corresponding to the observation condition, and the infinity point of the stereoscopic space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device are set to the limit value on the depth side of the allowable parallax range. And the horizontal shift amount on the display screen with respect to the input parallax image and the table so that the nearest point coincides with the limit value on the pop-up side of the allowable parallax range. Characterized in that it has a display parameter calculating means for calculating a display parameters including magnification, the image producing means for producing an output parallax image by performing image processing using the display parameters for the input parallax image.

なお、立体撮像を行って左眼および右眼用の入力視差画像を生成する撮像系と、該入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う上記立体画像処理装置とを有する撮像装置を、本発明の他の一側面を構成する。   An imaging system that performs stereoscopic imaging to generate input parallax images for the left eye and right eye, and the stereoscopic image processing apparatus that performs image processing for displaying the input parallax images on a stereoscopic display device; An imaging device having the above constitutes another aspect of the present invention.

また、本発明の他の一側面としての立体画像処理方法は、立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う方法である。該立体画像処理方法は、入力視差画像および立体撮像における撮像条件の情報を取得し、撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて最近点までの距離を算出し、立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得し、観察条件に対応する許容視差範囲を取得し、立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ最近点が許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように出力視差画像の入力視差画像に対する表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出し、入力視差画像に対して表示パラメータを用いた画像処理を行うことにより出力視差画像を生成することを特徴とする。   Also, a stereoscopic image processing method according to another aspect of the present invention is a method of performing image processing for displaying on a stereoscopic display device on input parallax images for the left eye and right eye acquired by stereoscopic imaging. It is. The stereoscopic image processing method acquires input parallax images and imaging condition information in stereoscopic imaging, acquires the distance from the imaging conditions to the closest point of the subject, or uses the parallax amount of the subject obtained from the input parallax image. The distance to the nearest point is calculated, information on the observation condition including the observation distance of the stereoscopic display device and the size of the display screen on the stereoscopic display device is acquired, the allowable parallax range corresponding to the observation condition is acquired, and the stereoscopic display device Output so that the point at infinity in the three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on the screen matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the closest point matches the limit value on the protruding side of the allowable parallax range An image using display parameters for the input parallax image by calculating display parameters including the horizontal shift amount and display magnification on the display screen for the input parallax image of the parallax image And generating an output parallax image by performing sense.

さらに、本発明の他の一側面としての立体画像プログラムは、コンピュータに、立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行わせるコンピュータプログラムである。該プログラムは、入力視差画像および立体撮像における撮像条件の情報を取得する処理と、撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて最近点までの距離を算出する処理と、立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得する処理と、観察条件に対応する許容視差範囲を取得する処理と、立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ最近点が許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように出力視差画像の入力視差画像に対する表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出する処理と、入力視差画像に対して表示パラメータを用いた画像処理を行って出力視差画像を生成する処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。   Furthermore, a stereoscopic image program according to another aspect of the present invention performs, on a computer, image processing for displaying an input parallax image for the left eye and right eye acquired by stereoscopic imaging on a stereoscopic display device. A computer program to be executed. The program obtains input parallax images and information on imaging conditions in stereoscopic imaging, obtains the distance from the imaging conditions to the closest point of the subject, or uses the parallax amount of the subject obtained from the input parallax image A process for calculating a distance to a point, a process for obtaining observation condition information including the observation distance of the stereoscopic display device and the size of the display screen in the stereoscopic display apparatus, and a process for obtaining an allowable parallax range corresponding to the observation condition And the point of infinity in the three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the nearest point becomes the limit value on the pop-up side of the allowable parallax range. A process of calculating display parameters including a horizontal shift amount and a display magnification on the display screen with respect to the input parallax image of the output parallax image so as to match, and the input parallax image Characterized in that to execute a process of generating an output parallax image by performing image processing using the display parameters for the computer.

本発明では、再現される立体空間の無限遠点が許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ被写体における最近点が飛び出し側の限界値に一致するように表示パラメータを算出し、該表示パラメータを用いて入力視差画像に対して画像処理を行う。このため、本発明によれば、撮影距離が異なる視差画像を順次切り替えながら表示を行う場合でも、適度な飛び出し感が維持され、かつ奥行き感の変動も少ない見やすい立体像表示を行うことができる。   In the present invention, the display parameter is calculated so that the infinity point of the three-dimensional space to be reproduced matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the closest point in the subject matches the limit value on the pop-out side, Image processing is performed on the input parallax image using the display parameters. For this reason, according to the present invention, it is possible to display an easy-to-see stereoscopic image that maintains a moderate pop-out feeling and has little fluctuation in the depth feeling even when displaying images while sequentially switching parallax images with different shooting distances.

本発明の実施例1である立体画像処理装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of a stereoscopic image processing apparatus that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 各実施例における立体撮像と立体表示との幾何学的関係を説明する図。The figure explaining the geometric relationship between the three-dimensional imaging in each Example, and a three-dimensional display. 各実施例における輻輳点距離と水平シフト量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the convergence point distance and horizontal shift amount in each Example. 実施例1の立体画像処理装置の処理全体を示すフローチャート。3 is a flowchart illustrating the entire processing of the stereoscopic image processing apparatus according to the first embodiment. 実施例1の立体画像処理装置の許容視差量設定処理を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an allowable parallax amount setting process of the stereoscopic image processing apparatus according to the first embodiment. 実施例1の立体画像処理装置の表示パラメータ演算処理を示すフローチャート。3 is a flowchart illustrating display parameter calculation processing of the stereoscopic image processing apparatus according to the first embodiment. 融像可能な視差角を示す図と画面サイズと融像可能な視差量との関係を示すグラフ。The figure which shows the parallax angle which can be fused, and the graph which shows the relationship between screen size and the amount of parallax which can be fused. 本発明の実施例2である立体画像処理装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the stereo image processing apparatus which is Example 2 of this invention. 実施例2の立体画像処理装置の許容視差設定処理を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating an allowable parallax setting process of the stereoscopic image processing apparatus according to the second embodiment. 本発明の実施例3である撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus that is Embodiment 3 of the present invention.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の実施例1,2に共通する事項についてその概要を説明する。各実施例の立体画像処理装置は、撮像空間を立体撮像して取得された左眼用および右眼用の視差画像(以下、入力視差画像という)に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う。そして、この画像処理に用いる表示パラメータを、撮像空間内の無限遠点が立体表示装置における許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致するように、すなわち無限遠点の奥行き量が最大となるように決定する。しかも、表示パラメータを、撮像空間内で最も近い被写体の位置である最近点が立体表示装置における許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように、すなわち最も近い被写体の像の飛び出し量が最大となるように決定する。表示パラメータの決定には、観察条件である立体表示装置の表示画面サイズや観察者から表示画面までの観察距離を含む観察条件の情報を用いる。   First, an outline of matters common to the first and second embodiments of the present invention will be described. The stereoscopic image processing device of each embodiment is for displaying on the stereoscopic display device parallax images for left eye and right eye (hereinafter referred to as input parallax images) acquired by stereoscopic imaging of the imaging space. Perform image processing. The display parameters used for this image processing are set so that the infinity point in the imaging space matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range in the stereoscopic display device, that is, the depth amount at the infinity point is maximized. To decide. Moreover, the display parameter is set so that the closest point, which is the position of the closest subject in the imaging space, matches the limit value on the pop-up side of the allowable parallax range in the stereoscopic display device, that is, the pop-out amount of the image of the closest subject is maximum. To be determined. For the determination of the display parameters, information on the observation conditions including the display screen size of the stereoscopic display device, which is the observation conditions, and the observation distance from the observer to the display screen is used.

観察条件が予め分かっていれば、立体撮像の撮像条件を観察条件に合わせて適切に調整することで、立体表示装置に表示したときに所望の立体感(飛び出し量や奥行き量)が得られる視差画像を取得できる。しかし、観察条件が予め決まっておらず、任意の撮像条件での立体撮像により既に視差画像が取得されている場合には、立体表示装置に表示された視差画像が観察される実際の観察条件によって、観察者に与えられる立体感は様々なものとなる。   If the observation conditions are known in advance, the parallax can be obtained by appropriately adjusting the imaging conditions of the stereoscopic imaging in accordance with the observation conditions, so that a desired stereoscopic effect (amount of popping out or depth) can be obtained when displayed on the stereoscopic display device. Images can be acquired. However, when the observation conditions are not determined in advance and the parallax image has already been acquired by stereoscopic imaging under an arbitrary imaging condition, depending on the actual observation conditions under which the parallax image displayed on the stereoscopic display device is observed The stereoscopic effect given to the observer varies.

各実施例では、このように任意の撮影条件の立体撮像により既に取得された入力視差画像に対して、その立体撮像時の撮像条件に基づいて、実際の観察条件で所望の立体感を観察者に与えるための仮想視差画像を立体撮像により取得するための仮想撮像条件を求める。仮想撮像条件には、輻輳点距離と撮像光学系の焦点距離が含まれる。そして、仮想撮像条件で得られた仮想視差画像を表示したと仮定した場合に得られる立体感を再現するため、立体撮像時の輻輳点距離と焦点距離にそれぞれ相当する表示画面上での出力視差画像の入力視差画像に対する水平シフト量と表示倍率を調節する画像処理を行う。つまり、表示画面上での出力視差画像の水平シフト量を調節することで、立体撮像時の輻輳点距離を調節したことと同等の効果を得る。また、表示画面上での表示倍率を調節することで、立体撮像時の撮像光学系の焦点距離を調節したことと同等の効果を得る。   In each embodiment, an observer can obtain a desired stereoscopic effect under actual observation conditions based on the imaging conditions at the time of stereoscopic imaging with respect to an input parallax image that has already been acquired by stereoscopic imaging under arbitrary imaging conditions. A virtual imaging condition for obtaining a virtual parallax image to be given to the subject by stereoscopic imaging is obtained. The virtual imaging condition includes the convergence point distance and the focal length of the imaging optical system. Then, in order to reproduce the stereoscopic effect obtained on the assumption that the virtual parallax image obtained under the virtual imaging conditions is displayed, the output parallax on the display screen corresponding to the convergence point distance and the focal distance at the time of stereoscopic imaging is obtained. Image processing is performed to adjust the horizontal shift amount and display magnification of the input parallax image. That is, by adjusting the horizontal shift amount of the output parallax image on the display screen, an effect equivalent to that of adjusting the convergence point distance during stereoscopic imaging can be obtained. Further, by adjusting the display magnification on the display screen, the same effect as that obtained by adjusting the focal length of the imaging optical system at the time of stereoscopic imaging can be obtained.

各実施例で行う画像処理では、立体撮像時の撮像条件として、撮像装置に最も近い被写体の位置である最近点までの距離と、撮像装置(撮像光学系)から輻輳点までの距離である輻輳点距離と、撮像光学系の左右の撮像光軸間の距離である撮像基線長とが既知とする。さらに、立体撮像時の撮像条件として、撮像光学系の焦点距離と、撮像装置における撮像面(CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子の受光面)の水平幅も既知とする。   In the image processing performed in each embodiment, as the imaging conditions at the time of stereoscopic imaging, the distance to the closest point that is the position of the subject closest to the imaging device and the convergence that is the distance from the imaging device (imaging optical system) to the convergence point It is assumed that the point distance and the imaging baseline length that is the distance between the left and right imaging optical axes of the imaging optical system are known. Further, as imaging conditions during stereoscopic imaging, the focal length of the imaging optical system and the horizontal width of the imaging surface (the light receiving surface of an imaging element such as a CCD sensor or a CMOS sensor) in the imaging device are also known.

なお、立体撮像に特有の撮像条件の情報は、カメラ映像機器工業会(CIPA)で定められた規格「CIPA DC−006−2008デジタルスチルカメラ用ステレオ静止画像フォーマット」に沿った形式の撮影画像には、タグ(付加情報)として付帯される。   Note that information on imaging conditions peculiar to stereoscopic imaging is obtained by taking captured images in a format in accordance with the standard “CIPA DC-006-2008 digital still camera stereo still image format” defined by the Camera and Imaging Products Association (CIPA). Is attached as a tag (additional information).

次に、各実施例における立体撮像と立体表示(立体像を観察させるための視差画像の表示)との幾何学的関係について説明する。図2(A)には立体撮像を幾何学的に説明するための図を、図2(B)には立体表示を幾何学的に説明するための図を示している。   Next, the geometric relationship between stereoscopic imaging and stereoscopic display (display of a parallax image for observing a stereoscopic image) in each embodiment will be described. FIG. 2A shows a diagram for geometrically explaining stereoscopic imaging, and FIG. 2B shows a diagram for geometrically explaining stereoscopic display.

図2(B)において、205は立体表示装置の表示画面を示し、Wsは該表示画面205の水平幅である。Lsは観察者(左右の眼206)から表示画面205までの距離としての観察距離である。観察距離は、通常は表示画面の垂直高さの3倍(3H)が標準である。観察者の左右の眼206は、眼間距離として2We(標準65mm)を有し、表示画面205に表示された左眼用および右眼用の視差画像を偏光メガネ等の分離デバイスで分離して観察する。観察者は、その脳内で左眼用および右眼用の視差画像から立体像を融像して認識する。   In FIG. 2B, reference numeral 205 denotes a display screen of the stereoscopic display device, and Ws denotes the horizontal width of the display screen 205. Ls is an observation distance as a distance from the observer (the left and right eyes 206) to the display screen 205. The observation distance is normally three times (3H) the vertical height of the display screen. The left and right eyes 206 of the observer have an interocular distance of 2 We (standard 65 mm), and the left-eye and right-eye parallax images displayed on the display screen 205 are separated by a separation device such as polarized glasses. Observe. The observer recognizes the stereoscopic image by fusing the left-eye and right-eye parallax images in the brain.

立体表示装置における許容視差範囲は観察距離によって決まる。まず、表示画面205からの立体像の最大飛び出し位置Z01′を決める。そして、この最大飛び出し位置Z01′を基準とした奥行き方向に人が融像可能な許容視差角(標準値は2°)を満足する範囲の端が最大奥行き位置Z02′が求められる。これにより、最大飛び出し位置Z01′から最大奥行き位置Z02′までの許容視差範囲が決まる。最大飛び出し位置Z01′に対応する表示画面205上での視差量をd01とする。また、最大奥行き位置Z02′に対応する表示画面205上での視差量をd02とする。   The allowable parallax range in the stereoscopic display device is determined by the observation distance. First, the maximum projecting position Z01 ′ of the stereoscopic image from the display screen 205 is determined. Then, the maximum depth position Z02 ′ is obtained at the end of the range satisfying an allowable parallax angle (standard value is 2 °) that enables human fusion in the depth direction with reference to the maximum protrusion position Z01 ′. As a result, the allowable parallax range from the maximum protruding position Z01 ′ to the maximum depth position Z02 ′ is determined. The amount of parallax on the display screen 205 corresponding to the maximum pop-out position Z01 ′ is d01. In addition, the amount of parallax on the display screen 205 corresponding to the maximum depth position Z02 ′ is d02.

立体表示のための画像処理においては、上記のように幾何学的に決まる最大飛び出し位置Z01′と最大奥行き位置Z02′とをそれぞれ、許容視差範囲の飛び出し側の限界値および奥行き側の限界値として用いてもよい。ただし、各実施例では、できるだけ多くの観察者が快適に立体像鑑賞をできるように、Z01′とZ02′に対して所定量の余裕を持った、つまりは視差量を適度に抑制した画像処理上での許容視差範囲の飛び出し側および奥行き側の限界値を設定する。この画像処理上での飛び出し側の限界値(最大飛び出し位置)をZminとし、これに対応する視差量を飛び出し側の許容視差量d1とする。また、奥行き側の限界値(最大奥行き位置)をZmaxとし、これに対応する視差量を奥行き側の許容視差量d2とする。   In image processing for stereoscopic display, the maximum pop-out position Z01 'and the maximum depth position Z02' determined geometrically as described above are set as the limit value on the pop-out side and the limit value on the depth side of the allowable parallax range, respectively. It may be used. However, in each embodiment, image processing with a predetermined amount of margin with respect to Z01 ′ and Z02 ′, that is, the amount of parallax appropriately suppressed so that as many viewers as possible can view a stereoscopic image comfortably. The limit values on the protruding side and the depth side of the allowable parallax range are set. The limit value (maximum pop-up position) on the pop-up side in this image processing is set to Zmin, and the corresponding parallax amount is set to the allowable parallax amount d1 on the pop-up side. Further, the limit value (maximum depth position) on the depth side is set to Zmax, and the corresponding parallax amount is set to the allowable parallax amount d2 on the depth side.

なお、各実施例で行う画像処理において、許容視差範囲の飛び出し側および奥行き側の限界値をそれぞれ、単一の値ではなく、所定の幅を有する値として設定してもよい。この場合、後述する「限界値(最大飛び出し位置および最大奥行き位置)に一致する」とは、限界値として設定された所定の幅内に入るという意味である。   In the image processing performed in each embodiment, the limit value on the protruding side and the depth side of the allowable parallax range may be set as a value having a predetermined width instead of a single value. In this case, “coincides with limit values (maximum pop-out position and maximum depth position)” described later means that the value falls within a predetermined width set as the limit value.

各実施例において、立体表示時に取得した観察条件の情報に基づいてその都度、観察条件に対応した最大飛び出し位置Zminと最大奥行き位置Zmaxを算出してもよい。また、様々な観察条件に対応する許容視差範囲の最大飛び出し位置Zminと最大奥行き位置Zmaxを予め算出してそのデータをテーブルデータとしてメモリに記憶しておき、実際の観察条件に対応するデータを該メモリから読み出して使用してもよい。これらいずれの場合も、観察条件から許容視差範囲(の限界値)を取得することに相当する。   In each embodiment, the maximum pop-out position Zmin and the maximum depth position Zmax corresponding to the observation condition may be calculated each time based on the observation condition information acquired at the time of stereoscopic display. Further, the maximum protrusion position Zmin and the maximum depth position Zmax of the allowable parallax range corresponding to various observation conditions are calculated in advance, and the data is stored in the memory as table data, and the data corresponding to the actual observation conditions is stored in the memory. You may read and use from memory. In either case, this corresponds to obtaining the allowable parallax range (its limit value) from the observation conditions.

次に、図2(A)を用いて各実施例における立体撮像を幾何学的に説明する。各実施例では、視差画像は既にある撮像条件(以下、実撮像条件という)での実際の立体撮像によって取得されている。以下では、前述した仮想視差画像の視差量が立体表示装置の画像処理上での許容視差範囲内に入るような仮想撮像条件を求め、さらに該仮想撮像条件から出力視差画像の表示パラメータを求める処理について説明する。   Next, the stereoscopic imaging in each embodiment will be geometrically described with reference to FIG. In each embodiment, the parallax image is acquired by actual stereoscopic imaging under existing imaging conditions (hereinafter referred to as actual imaging conditions). In the following, a process for obtaining a virtual imaging condition such that the parallax amount of the virtual parallax image described above falls within the allowable parallax range in the image processing of the stereoscopic display device, and further obtaining a display parameter of the output parallax image from the virtual imaging condition Will be described.

201,202は立体撮像に用いられた撮像装置の左右の撮像レンズ(撮像光学系)であり、203,204は左右の撮像レンズ201,202に対応して設けられた左右の撮像素子(撮像面)である。左右の撮像レンズ201,202の撮像光軸間の距離である基線長(以下、カメラ基線長という)は2Wcで固定値とし、このカメラ基線長2Wcは実撮影条件でのカメラ基線長と同じとする。点Pは左右の撮像レンズ201,202の撮像光軸が交差する輻輳点である。なお、撮像レンズ201,202の撮像光軸がそれぞれ撮像素子(撮像面)203,204に対して交わる交点が左眼用および右眼用の視差画像の中心となる。撮像装置(撮像レンズ201,202)から該撮像装置によって実際に撮像される被写体の範囲(撮像範囲)のうち最近点までの距離である最近点距離Z1は、入力視差画像の付帯情報から既知の情報として取得できる。各実施例では、実際の撮像範囲のうち最遠点までの距離である最遠点距離Z2は使用せず、最近点と無限遠点(∞)とが立体表示装置における最大飛び出し位置Zminと最大奥行き位置Zmaxにそれぞれ一致するように前述した水平シフト量と表示倍率を決定する。   Reference numerals 201 and 202 denote left and right imaging lenses (imaging optical systems) of an imaging apparatus used for stereoscopic imaging, and 203 and 204 denote left and right imaging elements (imaging surfaces) provided corresponding to the left and right imaging lenses 201 and 202. ). The baseline length (hereinafter referred to as the camera baseline length), which is the distance between the imaging optical axes of the left and right imaging lenses 201 and 202, is a fixed value of 2Wc, and this camera baseline length 2Wc is the same as the camera baseline length under actual shooting conditions. To do. Point P is a convergence point where the imaging optical axes of the left and right imaging lenses 201 and 202 intersect. Note that the intersection point at which the imaging optical axes of the imaging lenses 201 and 202 intersect with the imaging elements (imaging surfaces) 203 and 204 is the center of the parallax images for the left eye and the right eye. The nearest point distance Z1, which is the distance from the imaging device (imaging lenses 201 and 202) to the nearest point in the range of the subject actually captured by the imaging device (imaging range), is known from the incidental information of the input parallax image. It can be acquired as information. In each embodiment, the farthest point distance Z2 that is the distance to the farthest point in the actual imaging range is not used, and the nearest point and the infinity point (∞) are the maximum pop-out position Zmin and the maximum in the stereoscopic display device. The horizontal shift amount and the display magnification described above are determined so as to coincide with the depth position Zmax.

水平シフト量は、仮想撮像条件の1つである輻輳点距離(以下、仮想輻輳点距離という)Lcを用いて算出することができる。被写体を立体撮像して得られた視差画像を立体表示装置の表示画面に表示する場合、再現される被写体立体像の飛び出し位置や奥行き位置は視差画像における被写体の視差量によって決まる。また、その被写体の視差量は、立体撮像の撮像条件と、視差画像を表示画面に表示する際の水平シフト量と表示倍率を含む条件(表示パラメータ)とで決まる。   The horizontal shift amount can be calculated using a convergence point distance (hereinafter referred to as a virtual convergence point distance) Lc, which is one of the virtual imaging conditions. When a parallax image obtained by stereoscopic imaging of a subject is displayed on the display screen of a stereoscopic display device, the pop-out position and depth position of the reproduced subject stereoscopic image are determined by the amount of parallax of the subject in the parallax image. Further, the parallax amount of the subject is determined by the imaging conditions for stereoscopic imaging and the conditions (display parameters) including the horizontal shift amount and display magnification when displaying the parallax image on the display screen.

各実施例では、立体撮像される撮像空間の無限遠点が視差画像により再現される立体空間の最大奥行き位置Zmaxに収束して表示され、かつ撮像空間の最近点(最近点距離Z1の位置)が最大飛び出し位置Zminに表示される表示パラメータを算出する。   In each embodiment, the infinity point of the imaging space to be stereoscopically captured is displayed by being converged to the maximum depth position Zmax of the stereoscopic space reproduced by the parallax image, and the closest point of the imaging space (position of the closest point distance Z1). Calculates the display parameter displayed at the maximum pop-out position Zmin.

言い換えれば、立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が最大奥行き位置Zmaxに一致し、かつ撮像空間の最近点が最大飛び出し位置Zminに一致するように出力視差画像に対する表示パラメータを算出する。このことは、撮像空間の無限遠点での視差量が最大奥行き位置Zmaxに対応する許容視差量d2に一致し、かつ撮像空間の最近点での視差量が最大飛び出し位置Zminに対応する許容視差量d1に一致するように表示パラメータを算出するということもできる。   In other words, the output parallax is such that the infinity point of the stereoscopic space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device matches the maximum depth position Zmax, and the closest point of the imaging space matches the maximum pop-up position Zmin. Display parameters for the image are calculated. This means that the parallax amount at the infinity point in the imaging space matches the allowable parallax amount d2 corresponding to the maximum depth position Zmax and the parallax amount at the closest point in the imaging space corresponds to the maximum pop-out position Zmin. It can also be said that the display parameter is calculated so as to coincide with the amount d1.

仮想輻輳点距離Lcは、次式(1)により算出される。
Lc=(d2−d1)/d2・Z1 ...(1)
そして、この仮想輻輳点距離Lcを用いて、表示画面上での水平シフト量Sは次式(2)により算出される。
S=Ls・(1/Lc0−1/Lc)・2Wc ...(2)
ただし、Lsは前述した観察距離であり、Lc0は実撮像条件に含まれる輻輳点距離(以下、実輻輳点距離という)であり、2Wcは前述したカメラ基線長である。
The virtual convergence point distance Lc is calculated by the following equation (1).
Lc = (d2-d1) / d2 · Z1. . . (1)
The horizontal shift amount S on the display screen is calculated by the following equation (2) using the virtual convergence point distance Lc.
S = Ls · (1 / Lc0−1 / Lc) · 2Wc. . . (2)
However, Ls is the above-mentioned observation distance, Lc0 is a convergence point distance (hereinafter referred to as an actual convergence point distance) included in the actual imaging conditions, and 2Wc is the above-described camera base line length.

図3には、輻輳点距離と水平シフト量との関係を示す。301,302は 図2に示した左右の撮像レンズ201,202と左右の撮像素子203,204によりそれぞれ構成される左右のカメラ(撮像装置)を示している。303は実輻輳点距離Lc0のときの左カメラ301の撮像素子の撮影面を観察距離と同じ位置に投影した仮想撮像面である。左カメラ301の仮想撮像面303上において、実輻輳点距離Lc0での立体撮像により取得された入力視差画像の中心は黒丸304で表わされる。これに対し、仮想輻輳点距離Lcでの立体撮像により取得された仮想視差画像の中心は黒丸304から水平方向にずれた白丸305で表される。つまり、仮想輻輳点距離Lcに対する仮想視差画像の中心は、実輻輳点距離Lc0に対応する入力視差画像の中心に対して水平方向にずれている。   FIG. 3 shows the relationship between the convergence point distance and the horizontal shift amount. Reference numerals 301 and 302 denote left and right cameras (imaging apparatuses) respectively configured by the left and right imaging lenses 201 and 202 and the left and right imaging elements 203 and 204 shown in FIG. Reference numeral 303 denotes a virtual imaging surface obtained by projecting the imaging surface of the imaging device of the left camera 301 at the actual convergence point distance Lc0 to the same position as the observation distance. On the virtual imaging surface 303 of the left camera 301, the center of the input parallax image acquired by stereoscopic imaging at the actual convergence point distance Lc0 is represented by a black circle 304. On the other hand, the center of the virtual parallax image acquired by stereoscopic imaging at the virtual convergence point distance Lc is represented by a white circle 305 that is shifted from the black circle 304 in the horizontal direction. That is, the center of the virtual parallax image with respect to the virtual convergence point distance Lc is shifted in the horizontal direction with respect to the center of the input parallax image corresponding to the actual convergence point distance Lc0.

したがって、左カメラ301により取得された左眼用の入力視差画像を、次に説明するように決定された水平シフト量Sの半分であるS/2だけ矢印306の方向に水平シフトすれば、仮想輻輳点距離Lcに対応する左眼用の仮想視差画像と同じ視差画像が得られる。同様に、右カメラ302により取得された右眼用の入力視差画像を、S/2だけ矢印306とは反対方向に水平シフトすれば、仮想輻輳点距離Lcに対応する右眼用の仮想視差画像と同じ視差画像が得られる。   Therefore, if the input parallax image for the left eye acquired by the left camera 301 is horizontally shifted in the direction of the arrow 306 by S / 2, which is half of the horizontal shift amount S determined as described below, the virtual parallax is obtained. The same parallax image as the left-eye virtual parallax image corresponding to the convergence point distance Lc is obtained. Similarly, if the input parallax image for the right eye acquired by the right camera 302 is horizontally shifted in the direction opposite to the arrow 306 by S / 2, the virtual parallax image for the right eye corresponding to the virtual convergence point distance Lc. The same parallax image is obtained.

表示倍率は、仮想撮像条件の別の1である左右の撮像レンズ201,202の焦点距離(左右の撮像レンズ201,202に共通の値であり、以下、仮想レンズ焦点距離という)fを用いて算出できる。   The display magnification is a focal length of the left and right imaging lenses 201 and 202 which is another virtual imaging condition (a value common to the left and right imaging lenses 201 and 202, hereinafter referred to as a virtual lens focal length) f. It can be calculated.

撮像空間の無限遠点での視差量が、最大奥行き位置Zmaxに対応する視差量d2に一致するという条件から、以下の関係式(3)が求められる。
d2=Ws/Wf・2Wc・f/ Lc ...(3)
ただし、Wfは撮像素子の撮像面上に形成される被写体像の水平幅(つまりは撮像面の水平幅)であり、Wsは前述した表示画面の水平幅である。Lcは式(1)で求めた仮想輻輳点距離Lcである。
The following relational expression (3) is obtained from the condition that the parallax amount at the infinity point of the imaging space matches the parallax amount d2 corresponding to the maximum depth position Zmax.
d2 = Ws / Wf · 2Wc · f / Lc. . . (3)
Here, Wf is the horizontal width of the subject image formed on the imaging surface of the image sensor (that is, the horizontal width of the imaging surface), and Ws is the horizontal width of the display screen described above. Lc is the virtual convergence point distance Lc obtained by Expression (1).

カメラ基線長2Wcと撮像面上に形成される被写体像の水平幅Wfは、撮像装置の仕様として決められている。また、表示画面の水平幅Wsも、立体表示に用いる立体表示装置の表示画面サイズ情報として既知である。
仮想レンズ焦点距離fは、(3)式を変形した次式(4)により算出される。
f=d2/2Wc・Lc・Wf/Ws ...(4)
そして、表示倍率Aは、実撮像条件の1つである撮像レンズの焦点距離(以下、実レンズ焦点距離という)f0を用いて、次式(5)により算出される。
A=f/f0 ...(5)
この表示倍率Aは、仮想レンズ焦点距離fでの撮像により取得された仮想視差画像(つまりは最終的に生成される出力視差画像)を表示画面に表示したときに、入力視差画像を表示したときと同じ表示サイズを得るための調節用の表示パラメータである。
The camera base length 2Wc and the horizontal width Wf of the subject image formed on the imaging surface are determined as the specifications of the imaging apparatus. The horizontal width Ws of the display screen is also known as display screen size information of the stereoscopic display device used for stereoscopic display.
The virtual lens focal length f is calculated by the following equation (4) obtained by modifying the equation (3).
f = d2 / 2Wc · Lc · Wf / Ws. . . (4)
The display magnification A is calculated by the following equation (5) using the focal length of the imaging lens (hereinafter referred to as the actual lens focal length) f0, which is one of the actual imaging conditions.
A = f / f0. . . (5)
This display magnification A is obtained when an input parallax image is displayed when a virtual parallax image acquired by imaging at the virtual lens focal length f (that is, an output parallax image finally generated) is displayed on the display screen. Is a display parameter for adjustment to obtain the same display size.

こうして仮想輻輳点距離Lcから表示画面上での水平シフト量Sが算出されると、各実施例では、左眼用および右眼用の入力視差画像をS/2だけ水平方向にシフトする画像処理としての水平画像シフト処理を行う。また、仮想レンズ焦点距離fから表示画面上での表示倍率Aが算出されると、左眼用および右眼用の入力視差画像をそれぞれ、表示倍率Aだけ拡大または縮小する画像処理を行う。これにより、立体表示したときに、被写体の最近点が許容視差範囲の飛び出し側の限界値(最大飛び出し位置)に一致し、かつ無限遠点が許容視差範囲の奥行き側の限界値(最大奥行き位置)に一致する出力視差画像を生成することができる。   When the horizontal shift amount S on the display screen is calculated from the virtual convergence point distance Lc in this way, in each embodiment, image processing for shifting the left-eye and right-eye input parallax images by S / 2 in the horizontal direction. The horizontal image shift process is performed. When the display magnification A on the display screen is calculated from the virtual lens focal length f, image processing for enlarging or reducing the left-eye and right-eye input parallax images by the display magnification A is performed. As a result, when stereoscopic display is performed, the closest point of the subject matches the limit value on the pop-up side of the allowable parallax range (maximum pop-up position), and the limit point on the depth side of the allowable parallax range (maximum depth position) ) Can be generated.

図1には、本発明の実施例1である立体画像処理装置の構成を示している。観察条件入力設定部(観察条件取得手段)101は、視差画像を表示する立体表示装置の表示画面サイズや観察距離を含む観察条件の情報を、使用者による入力により又はメモリ、ハードディスク等の記憶メディアを介して取得する。本実施例の立体画像処理装置に接続された立体表示装置との通信により観察条件を取得してもよい。なお、通常は観察距離は表示画面の垂直高さの3倍(3H)の距離が標準値とされているので、表示画面サイズと観察距離のうち一方のみを取得し、他方を計算により取得するようにしてもよい。   FIG. 1 shows the configuration of a stereoscopic image processing apparatus that is Embodiment 1 of the present invention. An observation condition input setting unit (observation condition acquisition means) 101 is a storage medium such as a memory or a hard disk that receives information about observation conditions including the display screen size and the observation distance of a stereoscopic display device that displays parallax images, or is input by a user. To get through. You may acquire observation conditions by communication with the stereoscopic display apparatus connected to the stereoscopic image processing apparatus of a present Example. Normally, the observation distance is a standard value that is three times the vertical height of the display screen (3H). Therefore, only one of the display screen size and the observation distance is acquired, and the other is acquired by calculation. You may do it.

また、観察条件には、観察者の眼間距離も含まれ、本実施例では予め決められた標準の眼間距離である65mmを用いる。ただし、他の眼間距離の情報を、観察条件入力設定部101を通じて取得するようにしてもよい。   The observation condition includes the distance between the eyes of the observer. In this embodiment, 65 mm which is a predetermined standard distance between the eyes is used. However, other interocular distance information may be acquired through the observation condition input setting unit 101.

許容視差設定部(許容視差取得手段)102は、観察条件入力設定部101から取得した表示画面サイズや観察距離から許容視差範囲を算出する。さらに、許容視差設定部102は、該許容視差範囲の飛び出し側および奥行き側の限界値(最大飛び出し位置Zminおよび最大奥行き位置Zmax)に対応する許容視差量d1,d2を算出する。   The allowable parallax setting unit (allowable parallax acquisition unit) 102 calculates the allowable parallax range from the display screen size and the observation distance acquired from the observation condition input setting unit 101. Further, the allowable parallax setting unit 102 calculates allowable parallax amounts d1 and d2 corresponding to the limit values (maximum protruding position Zmin and maximum depth position Zmax) on the protruding side and the depth side of the allowable parallax range.

画像情報入力部(撮像情報取得手段)103は、この立体画像処理装置での画像処理の対象となる入力視差画像、すなわちデジタルカメラ等の撮像装置による立体撮像により取得された視差画像を、撮像装置との通信や上記記憶メディアを介して読み込む。入力視差画像には、立体撮像時の撮像条件(実撮像条件)の情報として付加情報が付帯されている。付加情報は、立体撮像される被写体における最近点までの距離(最近点距離Z1)、実輻輳点距離Lc0、カメラ基線長2Wcと、実レンズ焦点距離f0と、撮像素子の撮像面上に形成される被写体像の水平幅(撮像面の水平幅)Wfが含まれる。   An image information input unit (imaging information acquisition unit) 103 receives an input parallax image to be subjected to image processing in the stereoscopic image processing apparatus, that is, a parallax image acquired by stereoscopic imaging by an imaging apparatus such as a digital camera. And read via the above-mentioned storage media. In the input parallax image, additional information is attached as information on imaging conditions (real imaging conditions) at the time of stereoscopic imaging. The additional information is formed on the imaging surface of the imaging element, the distance to the nearest point (nearest point distance Z1), the actual convergence point distance Lc0, the camera base length 2Wc, the actual lens focal length f0, and the subject to be stereoscopically imaged. The horizontal width of the subject image (the horizontal width of the imaging surface) Wf is included.

なお、付加情報が入力視差画像に付帯されていない場合には、入力視差画像とは別に撮像装置との通信や記憶メディアを介して取得するようにしてもよい。   If the additional information is not attached to the input parallax image, the additional information may be acquired separately from the input parallax image through communication with the imaging device or a storage medium.

最近点距離取得部104は、画像情報入力部103から読み込まれた入力視差画像に付帯された付加情報から、最近点距離Z1を取得する。   The nearest point distance obtaining unit 104 obtains the nearest point distance Z1 from the additional information attached to the input parallax image read from the image information input unit 103.

表示パラメータ演算部105は、最近点距離Z1、上記付加情報に示される実撮影条件、および許容視差量d1,d2から、入力視差画像に対する画像処理を行うための表示パラメータである水平シフト量と表示倍率を算出する。   The display parameter calculation unit 105 displays the horizontal shift amount that is a display parameter for performing image processing on the input parallax image and the display from the closest point distance Z1, the actual shooting condition indicated by the additional information, and the allowable parallax amounts d1 and d2. Calculate the magnification.

画像処理部(画像生成手段)106は、算出された水平シフト量と表示倍率を用いて、入力視差画像に対する画像処理(水平シフト処理および拡大/縮小)を行い、出力視差画像を生成する。そして、該出力視差画像を立体表示装置に出力する。   The image processing unit (image generation unit) 106 performs image processing (horizontal shift processing and enlargement / reduction) on the input parallax image using the calculated horizontal shift amount and display magnification, and generates an output parallax image. Then, the output parallax image is output to the stereoscopic display device.

次に、本実施例の立体画像処理装置で行われる一連の処理(立体画像処理方法)の流れを、図4、図5および図6のフローチャートを用いて説明する。図4には処理全体を、図5には許容視差量設定処理を、図6には表示パラメータ演算処理をそれぞれ示している。立体画像処理装置がコンピュータにより構成される場合は、以下に説明する処理は該コンピュータにコンピュータプログラムとしての立体画像処理プログラムに従って実行させる。   Next, a flow of a series of processes (stereoscopic image processing method) performed by the stereoscopic image processing apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4, 5, and 6. 4 shows the entire process, FIG. 5 shows the allowable parallax amount setting process, and FIG. 6 shows the display parameter calculation process. When the stereoscopic image processing apparatus is configured by a computer, the processing described below is executed by the computer according to a stereoscopic image processing program as a computer program.

ステップS101では、観察条件入力設定部101は、不図示のユーザーインターフェースを通じて又は記録メディアを介して、さらには立体表示装置との通信により上述した観察条件を取得する。   In step S101, the observation condition input setting unit 101 acquires the above-described observation conditions through a user interface (not shown) or via a recording medium, and further through communication with a stereoscopic display device.

次に、ステップS102では、許容視差設定部102は、取得した観察条件に対応する許容視差範囲を算出し、さらに該許容視差範囲における最大飛び出し位置Zminおよび最大奥行き位置Zmaxに対応する許容視差量d1,d2を算出する。この許容視差量設定処理を、図5を用いてより詳細かつ具体的に説明する。   Next, in step S102, the allowable parallax setting unit 102 calculates an allowable parallax range corresponding to the obtained viewing condition, and further, an allowable parallax amount d1 corresponding to the maximum pop-out position Zmin and the maximum depth position Zmax in the allowable parallax range. , D2 is calculated. This allowable parallax amount setting process will be described in more detail and specifically with reference to FIG.

ステップS201では、許容視差設定部102は、観察条件入力設定部101を通じて観察条件(表示画面の水平幅Wsおよび観察距離Ls)を取得する。   In step S <b> 201, the allowable parallax setting unit 102 acquires the observation conditions (the horizontal width Ws of the display screen and the observation distance Ls) through the observation condition input setting unit 101.

次に、ステップS202では、許容視差設定部102は、取得した観察条件から、飛び出し側の視差角が許容視差角としての−1°となる表示画面上での視差量(図2に示した幾何学的に決まる視差量)d01を算出する。   Next, in step S202, the allowable parallax setting unit 102 determines the amount of parallax on the display screen from which the pop-up-side parallax angle is −1 ° as the allowable parallax angle (geometry shown in FIG. 2). The parallax amount (dologically determined) d01 is calculated.

次に、ステップS203では、許容視差設定部102は、取得した観察条件から、奥行き側の視差角が許容視差角としての+1°となる表示画面上での視差量d02を算出する。   Next, in step S203, the allowable parallax setting unit 102 calculates a parallax amount d02 on the display screen in which the depth-side parallax angle is + 1 ° as the allowable parallax angle from the acquired viewing conditions.

次に、ステップS204では、許容視差設定部102は、視差量d01,d02から、許容視差角±1°に対応する許容視差範囲の限界値に対して所定の余裕量を持つ最大飛び出し位置Zminと最大奥行き位置Zmaxに対応する許容視差量d1,d2を算出する。そして、許容視差量d1,d2を表示パラメータ演算部105に出力する。   Next, in step S204, the allowable parallax setting unit 102 determines from the parallax amounts d01 and d02 the maximum pop-out position Zmin having a predetermined margin with respect to the limit value of the allowable parallax range corresponding to the allowable parallax angle ± 1 °. Allowable parallax amounts d1 and d2 corresponding to the maximum depth position Zmax are calculated. Then, the allowable parallax amounts d1 and d2 are output to the display parameter calculation unit 105.

図4のフローチャートに戻り、ステップS103では、画像情報入力部103は、入力視差画像とそれに付帯された付加情報を取得する。付加情報の内容は前述した通りである。   Returning to the flowchart of FIG. 4, in step S <b> 103, the image information input unit 103 acquires an input parallax image and additional information attached thereto. The contents of the additional information are as described above.

次に、ステップS104では、最近点距離取得部104は、画像情報入力部103から取得された付加情報から最近点距離Z1を取得する。付加情報に最近点距離の情報が含まれていない場合には、他の実撮像条件の情報を用いて入力視差画像の視差量マップを作成し、該視差量マップから最近点の視差量を求め、この結果から最近点距離を算出するようにしてもよい。   Next, in step S <b> 104, the closest point distance acquisition unit 104 acquires the closest point distance Z <b> 1 from the additional information acquired from the image information input unit 103. If the additional point information does not include the closest point distance information, a parallax amount map of the input parallax image is created using information on other actual imaging conditions, and the parallax amount of the closest point is obtained from the parallax amount map. The nearest point distance may be calculated from this result.

次に、ステップS105では、表示パラメータ演算部105は、観察条件入力設定部101、許容視差設定部102、画像情報入力部103および最近点距離取得部104で取得または算出された情報を取得する。そして、これらの情報を用いて、画像処理のための表示パラメータである水平シフト量Sと表示倍率Aを算出する。この表示パラメータ演算処理について、図6を用いてより詳細に説明する。   Next, in step S105, the display parameter calculation unit 105 acquires information acquired or calculated by the observation condition input setting unit 101, the allowable parallax setting unit 102, the image information input unit 103, and the closest point distance acquisition unit 104. Then, using these pieces of information, a horizontal shift amount S and a display magnification A, which are display parameters for image processing, are calculated. This display parameter calculation process will be described in more detail with reference to FIG.

まずステップS301では、表示パラメータ演算部105は、観察条件(Ws,Ls)、許容視差量d1,d2、実撮影条件(Z1,Lc0,2We,f,Wf)および最近点距離Z1を取得する。   First, in step S301, the display parameter calculation unit 105 acquires the observation conditions (Ws, Ls), the allowable parallax amounts d1, d2, the actual shooting conditions (Z1, Lc0, 2We, f, Wf), and the closest point distance Z1.

次に、ステップS302では、表示パラメータ演算部105は、最近点距離Z1および実輻輳点距離Lc0を式(1)に代入して仮想輻輳点距離Lcを算出する。   Next, in step S302, the display parameter calculation unit 105 calculates the virtual convergence point distance Lc by substituting the closest point distance Z1 and the actual convergence point distance Lc0 into equation (1).

次に、ステップS303では、表示パラメータ演算部105は、仮想輻輳点距離Lcを表示画面までの観察距離Lsに一致させる、すなわち視差量を0とするための表示画面上での水平シフト量Sを算出する。具体的には、観察距離Ls、実輻輳点距離Lc0、仮想輻輳点距離Lcおよびカメラ基線長2Weを式(2)に代入することで水平シフト量Sを
算出する。
Next, in step S303, the display parameter calculation unit 105 matches the virtual convergence point distance Lc with the observation distance Ls to the display screen, that is, the horizontal shift amount S on the display screen for setting the parallax amount to zero. calculate. Specifically, the horizontal shift amount S is calculated by substituting the observation distance Ls, the actual convergence point distance Lc0, the virtual convergence point distance Lc, and the camera baseline length 2We into Expression (2).

次に、ステップS304では、表示パラメータ演算部105は、仮想レンズ焦点距離fを、式(4)に奥行き側の許容視差量d2、カメラ基線長2We、仮想輻輳点距離Lc、撮像面の水平幅Wfおよび表示画面の水平幅Wsを代入することで算出する。   Next, in step S304, the display parameter calculation unit 105 sets the virtual lens focal length f to the depth-side allowable parallax amount d2, the camera baseline length 2We, the virtual convergence point distance Lc, and the horizontal width of the imaging surface in Expression (4). It is calculated by substituting Wf and the horizontal width Ws of the display screen.

次に、ステップS305では、表示パラメータ演算部105は、実レンズ焦点距離f0と仮想レンズ焦点距離fを式(5)に代入することで、表示倍率Aを算出する。   Next, in step S305, the display parameter calculation unit 105 calculates the display magnification A by substituting the actual lens focal length f0 and the virtual lens focal length f into equation (5).

最後に、ステップS306では、表示パラメータ演算部105は、以上の処理により得た水平シフト量Sと表示倍率Aを、画像処理部106に出力する。   Finally, in step S306, the display parameter calculation unit 105 outputs the horizontal shift amount S and the display magnification A obtained by the above processing to the image processing unit 106.

図4に戻り、ステップS106では、画像処理部106は、水平シフト量Sを用いて入力視差画像に対して水平画像シフト処理を行うとともに、表示倍率Aを用いて入力視差画像の拡大または縮小処理を行って出力視差画像を生成する。   Returning to FIG. 4, in step S <b> 106, the image processing unit 106 performs horizontal image shift processing on the input parallax image using the horizontal shift amount S, and enlargement or reduction processing of the input parallax image using the display magnification A. To generate an output parallax image.

そして、ステップS107では、画像処理部106は、出力視差画像を立体表示装置に出力する。   In step S107, the image processing unit 106 outputs the output parallax image to the stereoscopic display device.

以上説明したように、本実施例によれば、立体撮像された被写体の最近点が許容視差範囲の最大飛び出し位置に表示されるとともに、無限遠点が許容視差範囲の最大奥行き位置に表示される。このため、立体空間全体の距離範囲を、許容視差範囲を有効に用いつつ該許容視差範囲に収めることができる。そして、撮影距離が異なる視差画像を順次切り替えながら表示を行う場合でも、適度な飛び出し感が維持され、かつ奥行き感の変動も少ない見やすい立体像表示を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the closest point of the stereoscopically imaged subject is displayed at the maximum protruding position of the allowable parallax range, and the infinity point is displayed at the maximum depth position of the allowable parallax range. . For this reason, the distance range of the entire three-dimensional space can be accommodated in the allowable parallax range while effectively using the allowable parallax range. Even when displaying parallax images with different shooting distances while sequentially switching them, it is possible to display an easy-to-see 3D image with a moderate pop-out feeling and little fluctuation in the depth feeling.

次に、図8および図9を用いて本発明の実施例2である立体画像処理装置について説明する。   Next, a stereoscopic image processing apparatus that is Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図8には、本実施例の立体画像処理装置の構成を示している。本実施例の立体画像処理装置も、実施例1の立体画像処理装置と同様に、観察条件入力設定部101、画像情報入力部103、最近点距離取得部104、表示パラメータ演算部105および画像処理部106を有する。これら各部は、実施例1と同様の機能を有していたり同様の処理を行ったりする。本実施例の立体画像処理装置は、調整条件入力部(調整手段)807が追加され、これに伴い、許容視差設定部102′が行う処理が変更されている点で実施例1と異なる。   FIG. 8 shows the configuration of the stereoscopic image processing apparatus of the present embodiment. Similarly to the stereoscopic image processing apparatus of the first embodiment, the stereoscopic image processing apparatus of the present embodiment also includes an observation condition input setting unit 101, an image information input unit 103, a closest point distance acquisition unit 104, a display parameter calculation unit 105, and image processing. Part 106. Each of these units has the same function as that of the first embodiment and performs the same processing. The stereoscopic image processing apparatus according to the present embodiment is different from the first embodiment in that an adjustment condition input unit (adjustment unit) 807 is added, and accordingly, processing performed by the allowable parallax setting unit 102 ′ is changed.

許容視差範囲は設定される最大飛び出し位置に応じて変化するが、最大飛び出し位置の飛び出し量が大き過ぎると、観察者の眼の調節機能が立体像の飛び出し/奥行き方向での動きに追従できずに、眼の疲れが大きくなるおそれがある。また、表示画面サイズや観察距離の違い、さらには観察者の個人差によっても許容視差範囲を調整できた方が好ましい。このため、調整条件入力部807を設けて、使用者が観察条件や観察者の好み等の他の条件に応じて最大飛び出し位置Zmin(最近点表示位置)と最大奥行き位置Zmax(無限遠表示位置)を任意に変更可能(調整可能)としている。   The allowable parallax range changes according to the maximum pop-up position that is set, but if the pop-out amount at the maximum pop-out position is too large, the observer's eye adjustment function cannot follow the three-dimensional image pop-out / depth movement. In addition, eye fatigue may increase. In addition, it is preferable that the allowable parallax range can be adjusted by the difference in display screen size and observation distance, and also by individual differences among observers. For this reason, an adjustment condition input unit 807 is provided so that the user can determine the maximum protrusion position Zmin (nearest point display position) and the maximum depth position Zmax (infinity display position) according to other conditions such as the observation condition and the viewer's preference. ) Can be arbitrarily changed (adjustable).

図9のフローチャートには、本実施例における許容視差量設定処理の流れを示している。この許容視差量設定処理は、許容視差範囲を調整したい使用者による切り替え入力に応じて、実施例1(図5)で説明した許容視差量設定処理に代えて実行される。   The flowchart of FIG. 9 shows the flow of allowable parallax amount setting processing in the present embodiment. This allowable parallax amount setting process is executed instead of the allowable parallax amount setting process described in the first embodiment (FIG. 5) according to a switching input by a user who wants to adjust the allowable parallax range.

まず、ステップS401では、許容視差設定部102′は、観察条件入力設定部101を通じて観察条件(表示画面の水平幅Wsおよび観察距離Ls)を取得する。   First, in step S401, the allowable parallax setting unit 102 ′ acquires the observation conditions (the horizontal width Ws of the display screen and the observation distance Ls) through the observation condition input setting unit 101.

次に、ステップS402では、許容視差設定部102′は、調整条件入力部807から、使用者により設定された調整条件としての最近点表示位置および無限遠表示位置を取得する。   Next, in step S402, the allowable parallax setting unit 102 ′ acquires the closest point display position and the infinity display position as the adjustment conditions set by the user from the adjustment condition input unit 807.

次に、ステップS403では、許容視差設定部102′は、取得した最近点表示位置を最大飛び出し位置Zminとし、この最大飛び出し位置Zminに対応する飛び出し側の許容視差量d1を算出する。   Next, in step S403, the allowable parallax setting unit 102 ′ sets the acquired closest point display position as the maximum pop-out position Zmin, and calculates a pop-out allowable parallax amount d1 corresponding to the maximum pop-out position Zmin.

次に、ステップS404では、許容視差設定部102′は、取得した無限遠表示位置を最大奥行き位置Zmaxとし、この最大奥行き位置Zmaxに対応する奥行き側の許容視差量d2を算出する。   Next, in step S404, the allowable parallax setting unit 102 ′ sets the acquired infinity display position as the maximum depth position Zmax, and calculates the allowable parallax amount d2 on the depth side corresponding to the maximum depth position Zmax.

そして、ステップS405では、許容視差設定部102′は、許容視差量d1,d2を表示パラメータ演算部105に出力する。   In step S <b> 405, the allowable parallax setting unit 102 ′ outputs the allowable parallax amounts d <b> 1 and d <b> 2 to the display parameter calculation unit 105.

本実施例によれば、観察条件や観察者の個人差等に応じて、最大飛び出し位置と最大奥行き位置を調整できるようにしたので、観察者にとってより快適な立体像表示を行うことができる。なお、調整可能とするのは、最大飛び出し位置と最大奥行き位置のうち少なくとも一方であってもよく、特に観察距離や観察者の個人差等に影響され易い最大飛び出し位置とするのが好ましい。   According to the present embodiment, the maximum pop-out position and the maximum depth position can be adjusted according to observation conditions, individual differences among observers, etc., so that a stereoscopic image display more comfortable for the observer can be performed. The adjustable position may be at least one of the maximum protruding position and the maximum depth position, and it is particularly preferable to set the maximum protruding position that is easily influenced by the observation distance, the individual difference of the observer, and the like.

図10には、本発明の実施例3である立体撮像装置の構成を示している。この立体撮像装置は、立体撮像により左眼および右眼用の入力視差画像を生成する撮像系と、実施例1の立体画像処理装置100または実施例2の立体画像処理装置800とを有する。   FIG. 10 shows a configuration of a stereoscopic imaging apparatus that is Embodiment 3 of the present invention. This stereoscopic imaging apparatus includes an imaging system that generates input parallax images for the left eye and right eye by stereoscopic imaging, and the stereoscopic image processing apparatus 100 according to the first embodiment or the stereoscopic image processing apparatus 800 according to the second embodiment.

撮像系は、左右の撮像レンズ(撮像光学系)201,202と、これら左右の撮影レンズ201,202により形成された互いに視差を有する被写体像を撮像する左右の撮像素子203,204とを有する。さらに、撮像系は、撮像素子203,204からの出力を用いて左眼および右眼用の入力視差画像を生成する視差画像生成部300を有する。左右の撮像レンズ201,202は、着脱(交換)可能であってもよい。   The imaging system includes left and right imaging lenses (imaging optical systems) 201 and 202, and left and right imaging elements 203 and 204 that capture subject images having parallax formed by the left and right imaging lenses 201 and 202, respectively. Further, the imaging system includes a parallax image generation unit 300 that generates input parallax images for the left eye and the right eye using outputs from the imaging elements 203 and 204. The left and right imaging lenses 201 and 202 may be detachable (exchangeable).

このように、実施例1,2の立体画像処理装置は撮像装置とは別の装置として構成されてもよいし、本実施例のように撮像装置に一体に設けられてもよい。   As described above, the stereoscopic image processing apparatuses according to the first and second embodiments may be configured as an apparatus different from the imaging apparatus, or may be provided integrally with the imaging apparatus as in the present embodiment.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

快適な立体像表示が行うための視差画像を生成可能な立体画像表示装置を提供できる。   A stereoscopic image display apparatus capable of generating a parallax image for performing comfortable stereoscopic image display can be provided.

100,800 立体画像処理装置
101 観察条件入力設定部
102,102′ 許容視差設定部
103 画像情報入力部
104 最近点距離取得部
105 表示パラメータ演算部
106 画像処理部
100,800 Stereoscopic image processing apparatus 101 Observation condition input setting unit 102, 102 'Allowable parallax setting unit 103 Image information input unit 104 Nearest point distance acquisition unit 105 Display parameter calculation unit 106 Image processing unit

Claims (12)

立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う立体画像処理装置であって、
前記入力視差画像および前記立体撮像における撮像条件の情報を取得する撮像情報取得手段と、
前記撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または前記入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて前記最近点までの距離を算出する最近点距離取得手段と、
前記立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得する観察条件取得手段と、
前記観察条件に対応する許容視差範囲を取得する許容視差取得手段と、
前記立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が前記許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ前記最近点が前記許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように前記出力視差画像の前記入力視差画像に対する前記表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出する表示パラメータ演算手段と、
前記入力視差画像に対して前記表示パラメータを用いた前記画像処理を行うことにより前記出力視差画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とする立体画像処理装置。
A stereoscopic image processing device that performs image processing for displaying on a stereoscopic display device on input parallax images for the left eye and right eye acquired by stereoscopic imaging,
Imaging information acquisition means for acquiring information of imaging conditions in the input parallax image and the stereoscopic imaging;
A closest point distance acquisition means for acquiring a distance from the imaging condition to the closest point of the subject, or calculating a distance to the closest point using a parallax amount of the subject obtained from the input parallax image;
Observation condition acquisition means for acquiring observation condition information including the observation distance of the stereoscopic display device and the size of the display screen in the stereoscopic display device;
An allowable parallax acquisition means for acquiring an allowable parallax range corresponding to the observation condition;
The point at infinity in the three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the nearest point is the limit on the protruding side of the allowable parallax range Display parameter calculation means for calculating a display parameter including a horizontal shift amount and a display magnification on the display screen with respect to the input parallax image of the output parallax image so as to match a value;
A stereoscopic image processing apparatus comprising: an image generation unit configured to generate the output parallax image by performing the image processing using the display parameter on the input parallax image.
前記奥行き側の限界値および前記飛び出し側の限界値はそれぞれ、所定の幅を持った値であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像処理装置。   The stereoscopic image processing apparatus according to claim 1, wherein the limit value on the depth side and the limit value on the pop-out side are values each having a predetermined width. 使用者による前記各限界値の調整を可能とする調整手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の立体画像処理装置。   The stereoscopic image processing apparatus according to claim 1, further comprising an adjusting unit that enables the user to adjust each of the limit values. 前記表示パラメータ演算手段は、前記観察距離と前記立体表示装置における前記表示画面の水平幅とで再現される前記立体空間の前記無限遠点が前記奥行き側の限界値に一致し、かつ前記最近点が前記飛び出し側の限界値に一致するように前記立体表示装置に表示される仮想視差画像を前記立体撮像により取得するための仮想撮像条件を求め、該仮想撮像条件を用いて前記表示パラメータを算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の立体画像処理装置。   The display parameter calculation means is configured such that the infinity point of the stereoscopic space reproduced by the observation distance and the horizontal width of the display screen in the stereoscopic display device matches the limit value on the depth side, and the nearest point Finds a virtual imaging condition for acquiring a virtual parallax image displayed on the stereoscopic display device by the stereoscopic imaging so as to match the limit value on the pop-out side, and calculates the display parameter using the virtual imaging condition The three-dimensional image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記仮想撮像条件は輻輳点距離と前記立体撮像に用いる撮像装置における撮像光学系の焦点距離とを含み、
前記表示パラメータ演算手段は、前記輻輳点距離から前記水平シフト量を算出し、前記焦点距離から前記表示倍率を算出することを特徴とする請求項4に記載の立体画像処理装置。
The virtual imaging condition includes a convergence point distance and a focal length of an imaging optical system in an imaging apparatus used for the stereoscopic imaging,
The stereoscopic image processing apparatus according to claim 4, wherein the display parameter calculation unit calculates the horizontal shift amount from the convergence point distance, and calculates the display magnification from the focal distance.
前記表示パラメータ演算手段は、前記仮想撮像条件に含まれる前記輻輳点距離Lcを、前記飛び出し側の限界値に対応する前記仮想視差画像の視差量d1と、前記奥行き側の限界値に対応する前記仮想視差画像の視差量d2と、前記最近点までの距離Z1とを用いて、
Lc=(d2−d1)/d2・Z1
により算出することを特徴とする請求項5に記載の立体画像処理装置。
The display parameter calculation means includes the convergence point distance Lc included in the virtual imaging condition, the parallax amount d1 of the virtual parallax image corresponding to the limit value on the pop-out side, and the limit value on the depth side. Using the parallax amount d2 of the virtual parallax image and the distance Z1 to the nearest point,
Lc = (d2−d1) / d2 · Z1
The three-dimensional image processing apparatus according to claim 5, wherein the calculation is performed by:
前記表示パラメータ演算手段は、前記水平シフト量Sを、前記観察距離Lsと、前記立体撮像における前記撮像条件に含まれる輻輳点距離Lc0と、前記仮想撮像条件に含まれる前記輻輳点距離Lcと、前記撮像光学系における左右の撮像光軸間の基線長2Wcとを用いて、
S=Ls・(1/Lc0−1/Lc)・2Wc
により算出することを特徴とする請求項5または6に記載の立体画像処理装置。
The display parameter calculation means includes the horizontal shift amount S, the observation distance Ls, a convergence point distance Lc0 included in the imaging condition in the stereoscopic imaging, and the convergence point distance Lc included in the virtual imaging condition. Using the baseline length 2Wc between the left and right imaging optical axes in the imaging optical system,
S = Ls · (1 / Lc0−1 / Lc) · 2Wc
The stereoscopic image processing apparatus according to claim 5, wherein the three-dimensional image processing apparatus is calculated by:
前記表示パラメータ演算手段は、前記仮想撮像条件に含まれる前記焦点距離fを、前記奥行き側の限界値に対応する前記仮想視差画像の視差量d2と、前記撮像光学系における左右の撮像光軸間の基線長2Wcと、前記仮想撮像条件に含まれる前記輻輳点距離Lcと、前記撮像装置の撮像面上に形成される被写体像の水平幅Wfと、前記立体表示装置における前記表示画面の水平幅Wsとを用いて、
f=d2/2Wc・Lc・Wf/Ws
により算出することを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の立体画像処理装置。
The display parameter calculation means calculates the focal length f included in the virtual imaging condition, the parallax amount d2 of the virtual parallax image corresponding to the limit value on the depth side, and the left and right imaging optical axes in the imaging optical system. Baseline length 2Wc, the convergence point distance Lc included in the virtual imaging condition, the horizontal width Wf of the subject image formed on the imaging surface of the imaging device, and the horizontal width of the display screen in the stereoscopic display device Using Ws,
f = d2 / 2Wc · Lc · Wf / Ws
The stereoscopic image processing apparatus according to claim 5, wherein the three-dimensional image processing apparatus calculates the stereoscopic image processing apparatus according to claim 5.
前記表示パラメータ演算手段は、前記出力視差画像の前記表示倍率Aを、前記仮想撮像条件に含まれる前記焦点距離fと、前記立体撮像における前記撮像条件に含まれる前記焦点距離f0とを用いて、
A=f/f0
により算出することを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の立体画像処理装置。
The display parameter calculation means uses the display magnification A of the output parallax image by using the focal length f included in the virtual imaging condition and the focal length f0 included in the imaging condition in the stereoscopic imaging.
A = f / f0
The stereoscopic image processing apparatus according to claim 5, wherein the three-dimensional image processing apparatus is calculated by:
立体撮像を行って左眼および右眼用の入力視差画像を生成する撮像系と、
前記入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う請求項1から9のいずれか一項に記載の立体画像処理装置とを有することを特徴とする撮像装置。
An imaging system that performs stereoscopic imaging and generates input parallax images for the left and right eyes;
An imaging apparatus comprising: the stereoscopic image processing apparatus according to claim 1, which performs image processing for displaying the input parallax image on a stereoscopic display apparatus.
立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行う立体画像処理方法であって、
前記入力視差画像および前記立体撮像における撮像条件の情報を取得し、
前記撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または前記入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて前記最近点までの距離を算出し、
前記立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得し、
前記観察条件に対応する許容視差範囲を取得し、
前記立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が前記許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ前記最近点が前記許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように前記出力視差画像の前記入力視差画像に対する前記表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出し、
前記入力視差画像に対して前記表示パラメータを用いた前記画像処理を行うことにより前記出力視差画像を生成することを特徴とする立体画像処理方法。
A stereoscopic image processing method for performing image processing for displaying on a stereoscopic display device on input parallax images for the left eye and right eye acquired by stereoscopic imaging,
Obtaining information on the input parallax image and imaging conditions in the stereoscopic imaging;
Obtain the distance from the imaging condition to the closest point in the subject, or calculate the distance to the closest point using the parallax amount of the subject obtained from the input parallax image,
Obtaining observation condition information including the viewing distance of the stereoscopic display device and the size of the display screen in the stereoscopic display device;
Obtaining an allowable parallax range corresponding to the viewing condition;
The point at infinity in the three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the nearest point is the limit on the protruding side of the allowable parallax range A display parameter including a horizontal shift amount and a display magnification on the display screen with respect to the input parallax image of the output parallax image so as to match a value;
A stereoscopic image processing method, wherein the output parallax image is generated by performing the image processing using the display parameter on the input parallax image.
コンピュータに、立体撮像により取得された左眼および右眼用の入力視差画像に対して、立体表示装置に表示するための画像処理を行わせるコンピュータプログラムであって、
前記入力視差画像および前記立体撮像における撮像条件の情報を取得する処理と、
前記撮像条件から被写体における最近点までの距離を取得する、または前記入力視差画像から求めた被写体の視差量を用いて前記最近点までの距離を算出する処理と、
前記立体表示装置の観察距離および該立体表示装置における表示画面のサイズを含む観察条件の情報を取得する処理と、
前記観察条件に対応する許容視差範囲を取得する処理と、
前記立体表示装置に表示される出力視差画像から再現される立体空間の無限遠点が前記許容視差範囲の奥行き側の限界値に一致し、かつ前記最近点が前記許容視差範囲の飛び出し側の限界値に一致するように前記出力視差画像の前記入力視差画像に対する前記表示画面上での水平シフト量および表示倍率を含む表示パラメータを算出する処理と、
前記入力視差画像に対して前記表示パラメータを用いた前記画像処理を行って前記出力視差画像を生成する処理とを前記コンピュータに実行させることを特徴とする立体画像処理プログラム。
A computer program for causing a computer to perform image processing for displaying on a stereoscopic display device on input parallax images for the left eye and right eye acquired by stereoscopic imaging,
Processing for obtaining information of the input parallax image and imaging conditions in the stereoscopic imaging;
A process of acquiring a distance from the imaging condition to the closest point in the subject, or calculating a distance to the closest point using a parallax amount of the subject obtained from the input parallax image;
Processing for obtaining information of observation conditions including an observation distance of the stereoscopic display device and a size of a display screen in the stereoscopic display device;
Processing for obtaining an allowable parallax range corresponding to the observation condition;
The point at infinity in the three-dimensional space reproduced from the output parallax image displayed on the stereoscopic display device matches the limit value on the depth side of the allowable parallax range, and the nearest point is the limit on the protruding side of the allowable parallax range Processing for calculating a display parameter including a horizontal shift amount and a display magnification on the display screen with respect to the input parallax image of the output parallax image so as to match a value;
A stereoscopic image processing program that causes the computer to execute a process of generating the output parallax image by performing the image processing using the display parameter on the input parallax image.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115797439A (en) * 2022-11-11 2023-03-14 中国消防救援学院 Flame space positioning system and method based on binocular vision

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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