JP2016177281A - 動的自動立体３ｄ画面の較正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動的自動立体３Ｄ画面装置を較正するための方法及び装置。
【解決手段】上記課題を解決するために、動的自動立体３Ｄ装置の較正処理であって、当該装置のカメラによって反射面を介して取り込まれた自動立体画面の画像を用いる較正処理が提供される。この処理は、視差バリアの水平方向の位相も算出してよい。
【選択図】図４

Description

本発明は、動的自動立体３次元（３Ｄ）表示画面装置を較正する方法及び装置に関する。

自動立体３Ｄ画面は、右目用画像を表示する一画素と左目用画像を表示する一画素が交互に配置された画素を有する標準的な通常の表示画面から成る。さらに、一方の目で見るための画素は他方の目では見えない仕組みになっている。この仕組みは視差バリアでも、一般的な用語でバリアと言える他のレンズ又はレンズ状アレイ装置であっても構わない。このバリアは画素ディスプレイの前方あるいは背後に配置することが可能である。この構成により、表示画面の前方中央に位置するユーザは３Ｄ体感を得られる。

動的自動立体３Ｄ画面は、画面の前方のユーザの動きを補償し、当該ユーザが３Ｄ画像を見ることのできる位置の自由度を高めるように設計されている。この補償は、前記バリアを画素画面に対して相対的に移動することにより達成される。これは、例えば、高解像度ＬＣＤを用いて構成され、隠蔽画素を設定したり設定解除したりしてバリア移動の効果を生み出すことのできる視差バリアを用いてなすことが可能である。

固定視差バリアを有する自動立体３Ｄ画面は、当該画面に対して任意の位置にいるユーザによって使用されることを想定している。この位置は、通常は、画面から任意の距離離れた、画面の前方中央である。このような画面は細心の注意を払って組み立てる必要がある。実際、視差バリアが少し横にずれれば、ユーザの理想的な位置が変位して、もはや画面の前方中央ではなくなる。したがって、ユーザの３Ｄの体感度は劣化する。

動的バリアを使用する場合は、バリアラインに直交する方向において組立公差を厳しくする必要はない。なぜなら、当該バリアは、例えばバリアラインをＯＮ／ＯＦＦすることによって移動調整できるからである。この調整には、画面画素マトリックスに対するバリアの正確な水平方向位相を知る必要がある。動的自動立体３Ｄ画面の較正はそれを知るための手段である。

画面較正を達成する従来の方法としては、バリアの位相を求めるべく、ソフトウェアのパラメータであれハードウェアのパラメータであれパラメータを調整するために、最適化ループを提案するものがある。この処理には、特定の画像パターンを見る自動立体画面を記録するカメラと、前記カメラに見えるパターンの歪みを最小化するために適用されるべき最適なパラメータを見い出すソフトウェア処理とが必要である。当該処理は、一般的には、調整段階と、それに続くカメラによる新たな画像取得から成るループに基づいており、完全に収束するまで繰り返される。この処理はカメラを使った複雑なテスト環境を必要とする。より少ないリソースで済むより単純な較正処理が好都合であろう。

本発明は、上述の問題点の少なくとも一つに対処すべく発明されたものである。

本発明が提案する上記課題の解決は、動的自動立体３Ｄ装置の較正処理であって、反射面を介した当該装置のカメラによる自動立体画面の画像取り込みを１回必要とする較正処理である。当該処理においては、その１回の画像取り込みから、視差バリアの水平方向の位相を算出してよい。

本発明の第１の態様によれば、カメラを備える装置の動的自動立体３Ｄ画面の較正方法であって、前記装置の画面にパターン画像を表示し、前記装置の前記カメラを用いて、反射面により反射した前記画面を含む前記装置の画像を取り込み、前記画面の矩形の、結果としての画像を取得し、前記カメラの水平方向位置に対応する前記結果としての画像内の水平方向位置において前記結果としての画像におけるクロストークの均衡のとれた混合を得るために、前記動的自動立体３Ｄ画面の調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求めることから成ることを特徴とする較正方法が提供される。

一形態においては、前記矩形の結果としての画像は、前記画面の前記画像が矩形でない場合に、遠近補正を施すことによって得られる。

一形態においては、前記パターン画像は、いずれかの種類の水平方向の色反転帯によって構成される。

一形態においては、前記パターン画像は、水平方向に交互の白と黒の帯によって構成される。

一形態においては、前記調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求めることは、前記結果としての画像内の画面の複数の画素に対するクロストークのレベルを求め、このクロストークのレベルの水平方向の周期を求め、この周期と、前記カメラの位置とクロストークの前記レベルの最も近い極値との間の水平方向の距離とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用のコマンドを求めることから成る。

本発明の他の態様によれば、装置の動的自動立体３Ｄ画面の前方の特定の位置のユーザに３Ｄを合わせるために、当該画面の調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求める方法であって、本発明にしたがって、前記装置の前記動的自動立体３Ｄ画面を較正し、前記画面からの最適距離におけるユーザの顔が取り得る位置を表す最適距離線分を求め、取り込まれた画像内のユーザの顔の位置を求め、前記最適距離線分と、取り込まれた画像内の前記ユーザの顔の位置と、較正中に求められた前記コマンドの値とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求めることから成る方法が提供される。

一形態においては、前記最適距離線分は、前記ユーザの標準的な眼間距離と、前記動的自動立体３Ｄ画面の最適視距離と、前記カメラの視界とに基づいて求められる。

一形態においては、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求めることは、前記最適距離線分におけるコマンド周期の数に対応するコマンド周期の割合を求めることから成る。

一形態においては、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求めることは、さらに、前記取り込まれた画像の中央におけるユーザの顔の水平方向の位置の実コマンドに対応する中央のコマンドを求め、当該中央のコマンドと、コマンド周期の前記割合とに基づいて前記実コマンドを求めることから成る。

本発明の他の態様によれば、カメラと動的自動立体３Ｄ画面とを備える装置であって、 前記装置の画面にパターン画像を表示するための手段と、前記装置の前記カメラを用いて、反射面により反射した前記画面を含む前記装置の画像を取り込む手段と、前記画面の前記画像が矩形でない場合に遠近補正を施すことによって、前記画面の結果としての画像を取得する手段と、前記カメラの水平方向位置に対応する前記結果としての画像内の水平方向位置において前記結果としての画像におけるクロストークの均衡のとれた混合を得るために、前記動的自動立体３Ｄ画面の調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求める手段とから成る較正手段を備えることを特徴とする装置が提供される。

一形態においては、前記装置は、実コマンド決定手段をさらに備え、当該実コマンド決定手段は、前記画面からの最適距離においてユーザの顔が取り得る位置を表す最適距離線分を求める手段と、取り込まれた画像内のユーザの顔の位置を求める手段と、前記最適距離線分と、取り込まれた画像内のユーザの顔の位置と、較正中に求められた前記コマンドの値とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求める手段とから成る。

本発明の他の態様によれば、プログラム可能な装置のためのコンピュータプログラム製品であって、前記プログラム可能な装置に展開され、当該装置によって実行されるときに、本発明に係る方法を実現するための一連の命令から成るコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る方法を実現するためのコンピュータプログラムの命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。

本発明に係る方法の少なくとも一部は、コンピュータで実現可能である。したがって、本発明は完全にハードウェア的な実施形態、完全にソフトウェア的な実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、あるいは全て一般に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と本明細書において呼べるソフトウェアとハードウェアの両面を結合した態様の形をとり得る。さらに、本発明は、コンピュータ使用可能なプログラムコードが具体化される如何なる有形的表現媒体においてでも具体化されたコンピュータプログラムの形を取ってもよい。

本発明はソフトウェアとして実現可能なので、適切なキャリア媒体上で、プログラム可能な装置に供給されるコンピュータ読み取り可能なコードとして実現できる。具体的なキャリア媒体としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、磁気テープ装置、ソリッドステートメモリデバイスなどの記憶媒体が挙げられる。非常駐のキャリア媒体には、電気信号、電子信号、光信号、音響信号、磁気信号、あるいは電磁気信号、例えばマイクロウェーブまたは高周波信号などの信号が含まれてよい。

本発明の特定の実施形態を説明するのに有用なシステムを示す図である。 携帯装置の正面図である。 本発明の一実施形態において使用される３Ｄ画面の構造を示す図である。 本発明の一実施形態においてカメラによって取り込まれた画像の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における画像取り込み用の光学系を示す図である。 本発明の一実施形態における黒及び白の縞を主として示す、結果としての画像を示す図である。 クロストークパターン関数が取り得る形状を示す図である。 最適視距離を算出するのに用いられる、本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る較正方法のフローチャートを示す図である。 本発明の一実施形態において画面の前方の実際のユーザのための実コマンド決定のフローチャートを示す図である。 本発明の一つまたは複数の実施形態を実施するための演算装置の概略ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１Ａは、本発明の特定の実施形態を説明するのに有用なシステムを示している。なお、本発明はこの特定のシステムに限定されるものではなく、同様の問題を抱える多くのシステムにも適用可能である。図１Ｂは携帯装置の正面である。

ユーザ１．１は、携帯ゲーム機、携帯電話、タブレットコンピュータなどの携帯装置１．２を使用している。携帯装置１．２は、表示画面１．４とカメラ１．３とを有する。カメラ１．３で携帯装置周辺の通常の画像を撮影可能であり、それは連続する映像でもあり得る。使用される場合の一例として、画面１．４上の画像を見るために、ユーザ１．１は、頭１．６をおおよそ携帯装置１．２の前方に置く。これは、ユーザ１．１の頭１．５の画像が、カメラ１．３によって取り込まれることを意味する。カメラによって取り込まれた画像内のユーザの頭１．５は、周知の追跡アルゴリズムにより追跡可能であり、とくにこれらの画像内のユーザの目やほかの特徴部分の位置が特定される。

ここに説明する特定の実施形態においては、画面１．４は３次元立体画面である。図２はこの画面の構造を示している。実画面２．１は、各々２つの部分に分割された画素から成る。符号２．４で示される１つの部分は、ユーザの左目に見える左画像を表示するのに用いられ、符号２．３で示される第２の部分は、ユーザの右目に見える右画像を表示するのに用いられる。優れた立体感を出すには、画素の右部分はユーザの左目に対して遮蔽され、他方、左部分はユーザの右目に対して遮蔽されなければならない。遮蔽手段２．２は画面に内蔵してもよい。本例では、この遮蔽手段２．２は電子的に隠され得る細い縞２．５で出来ている。隠される細い縞が、画面の前方で変位可能な視差バリアを構成する。各画素の正しい部分を適切に遮蔽するためには、ユーザの目２．６及び２．７の実際の位置に応じて、バリアの位置が調節されなければならない。

ユーザに良好な３Ｄ体験をもたらすために、携帯装置１．２はカメラが取り込んだ画像の中のユーザの頭の位置をリアルタイムで追跡する。画像内の顔の位置は、顔追跡アルゴリズムにより特定される。それにより、両目の位置が見つけ出され、両目の間にある中心点を基準点とすることができる。この中心点の位置から、画面中のバリアの正しい位置を算出して、取り込まれた画像内の自分の顔の位置を知るユーザのための立体感のある画像を得ることができる。

以上のような動的自動立体３Ｄ装置の較正を行おうとする場合、当該装置を反射面の前方に置く。反射面は鏡またはその他の同様の面でよい。そうすることによって、装置のカメラが取り込んだ画像が、装置自身の画像とりわけ装置の画面の画像を含むようになる。

図３は、動的自動立体３Ｄ装置のカメラによって取り込まれた画像の一例を示している。取り込まれた画像３．２は、反射面に映った３Ｄ画面１．５の像を主として示している。

３Ｄ画面には、左右の目にとって異なる画像を有するパターンが投影される。例えば、一方の目には白画像が、そして他方の目には黒画像が見えるようになっている。このパターンは、任意の画素のクロストークの割合を決定できるものであればどのようなものでもよい。

このクロストークは、取り込まれた画像内の任意の画素であって、左の画像及び右の画像からの情報の混合する３Ｄ画面中の一点を表す画素に対して定義される。すなわち、理想的に位置するとき、ユーザの一方の目には３Ｄ画像の左又は右の片方しか見えず、したがって、クロストークは０か１である。他のいかなる位置でも、結果としての画素は、この画素にとっての左の画像と右の画像の混合によって構成されることになる。クロストークは、左右の各画像の寄与分を反映する。

パターンが一方の目のための白画像と他方の目のための黒画像とで構成されている場合、カメラには画面を横断する黒と白の帯３．４及び３．５が見えることになる。各帯（黒及び白）の内側に、カメラには、一方又は他方の目のための１つの特定の画像の画素が見え、その間に、当該２つの画像パターンの混合、すなわちグレーレベルが見える。任意の画素の輝度は、このパターンを用いて、クロストークのレベルに直接関連付けられる。

図４は、図３の画像を取り込むための光学系を示している。図４には、カメラ１．３を反射面４．０の前方に置いた動的自動立体３Ｄ装置１．２が示されている。軸線４．１は画面に対する法線を表す。点線の装置４．７は、反射面４．０を通してカメラ１．３に見える３Ｄ装置の仮想画像を表す。軸線４．２は仮想の装置４．７の画面に対する法線を表す。軸線４．３はカメラの光軸であり、軸線４．４は見える画像内の仮想のカメラの光軸である。線４．５は、カメラの画像を観察している観察者４．６の視線である。この線は反射面４．０に対して垂直である。

較正処理は以下の特性を利用する。

視線４．５に沿って動く、立体３Ｄ画面の観察者４．６には、視線４．５と立体３Ｄ画面との交点では、同量のクロストークが“見える”ことになる。これは、立体画面に向けられたカメラには、向けられた方向と画面との交点で、ある一定量のクロストークが見えるということを意味し、その量は画面までの距離に依存しない。

反射面４．０におけるカメラ１．３自身の画像を取り込む際には、カメラの中心を通り鏡に対して垂直な視線４．５上でカメラを動かしても、その結果としての画像内のカメラの位置は変わらない。

結果としてのクロストークパターン(３．４、３．５)は、遠近補正画面中では周期性を有する。換言すれば、鏡が画面に対して平行な場合は、クロストークパターンは周期性を有する。このことは、鏡が画面に対して平行でない場合は、結果としてのクロストークパターンは周期性を有しないということを意味する。しかし、透視変換により遠近感を補正すれば、クロストークパターンの周期性は復元される。

反射面に直交する方向(４．５)側に見える縞の濃淡は、装置が反射面に近づこうが反射面から遠ざかろうが変化しない。より正確に言うと、カメラ(４．６)をその方向に向けその方向に沿って動いたとしても、カメラと同一線上にある垂直な帯３．６に見えるグレーの階調は、常に同じであろう。

さらに、カメラ(４．６)に５０％グレーの縞が見えたなら、それは５０％のクロストークを示す白黒パターンの完全に平衡のとれた混合であり、そのとき、その両目がこの点を中央としていて自動立体３Ｄ画面から最適な距離にいるユーザには、完全な３Ｄ画像が見えるであろう。グレーの縞の周囲の黒と白の縞が正しく並んでいるなら、ユーザの各目には全く正しい画像が見える。

動的であるので、自動立体３Ｄ画面は、画面の前方のユーザに３Ｄ体感を提供するために、調整可能な遮蔽手段を備えている。移動可能な視差バリアを考慮すると、バリアの変位は、その効果が周期性を有する。バリアのある位置に対して、画面の前方のユーザには、各目に左右の画像のある一定の混合が見える。バリアが適切に置かれている場合には、左目には左画像しか見えないし、右目には右画像しか見えない。バリアが適切に置かれていない場合には、各々の目には左右の画像の混合が見える（すなわちクロストークが発生する）。１周期のバリアの変位によって、同じ結果が再び得られる。このことに基づいて、調整可能な遮蔽手段に送るべきコマンドを、移動なしを意味する０と完全な１周期の変位を意味する１との間の数字によって構成することができる。この理論的コマンドは、任意の実施形態において考慮することにより、調整可能な遮蔽手段の実際の制御手段に適用してもよい。

動的自動立体３Ｄ画面を較正するということは、ユーザの任意の位置に対して、調整可能な遮蔽手段を適切に配置するようにこのコマンドを決定することを意味する。このコマンドは、遮蔽手段の移動に対応し、調整可能な遮蔽手段の水平方向の位相を表す。

すでに説明したように、較正に使用されるパターンは、カメラが反射面を介して取り込んで得られた結果としての画像におけるクロストークのレベルを決定可能とするものでなければならない。ここで、結果としての画像を、反射面が画面と平行でない場合にその画面の遠近補正をした後の画像と称する。白画像と黒画像が左右の画像として使われてもよい。実際には、いずれかの種類の水平方向の色反転帯によって構成された左右の画像が使われてもよい。クロストークの測定レベルは、一般的には、結果としての画像の垂直方向の線沿いでは同じである。

結果としての画像上のクロストークの水平方向における強度を関数pattern =
f_ct(command,position)で定義することにしよう。この関数は、調整可能な遮蔽手段に送られるコマンドである第１のインプット“command”として、０と１との間の値を取る。当該関数は、結果としての画像における水平方向の位置である第２のインプット“position”として、左側の最初の画素列に対応する０と右側の最後の画素列に対応する１との間の値を取る。関数の結果、すなわち“pattern”は、これらのインプットに対するクロストークのレベルであり、“position”画素が右画像に、例えば右画像が黒なら黒画素に完全に対応する場合の-１と“position”画素が左画像に、例えば左画像が白なら白画素に完全に対応した場合の１との間の値をとる。その間の値はクロストークのレベルを表す。例えば、本例ではグレーレベルを表す。値０は、左右の画像間の完全に均衡した５０対５０の混合、したがって、最大のクロストークを表す。

図５は、黒及び白の縞３．４及び３．５を主として示す結果としての画像を示している。カメラの位置は符号３．６で示す。距離５．８は結果としてのパターンの周期を示す。距離５．７は、結果としてのパターンにおける中心位置と最も近い極値、つまり最小値または最大値との間の距離を表す。この極値はクロストークのない位置に対応する。さらに、カメラ位置３．６の左側で“右目”パターンの極値を、カメラ位置の右側で“左目”パターンの極値を探すことになる。

図６はクロストークパターン関数f_ctが取り得る形状の例を示している。これらの異なる形状は周期性を有し、右及び左画像用に用いられる実際のパターンに依存する。

図６に示すように、クロストークパターン関数f_ctは位置に関して周期性を有している。その周期をT_ctとすると、次の式が成り立つことが確認された。

関数f_ctの周期T_ctは、当該関数の注目点を求めることによって、例えば、連続する２つの最大値間または最小値間の距離を求めることによって求めてよい。関数が滑らかすぎる場合、最大値を十分な精度で検知することは難しいかもしれない。この場合は、ある態様においては、左目用に最上部が白で最下部が黒のパターンと右目用にはそれを反転した（最上部が黒で最下部が白の）パターンとを作ることにより、関数f_ctとその逆の交点を検知することができる。かくして、垂直の縞にシフトが現れ、f_ctと-f_ctとの交点を見つけ出すことができる。

あるいは、周期T_ctは、観察されるクロストークパターンに最も近似するサイン関数から求めてもよい。

較正の目的は、カメラ位置P_cam３．６に対応する、結果としての画像内の位置において左右の画像間の均衡のとれた混合を得ることである。実際には、完全に均衡のとれた混合を得ることはおそらく不可能であり、したがって多少の許容誤差は認めてもよい。結果としての画像が、調整可能な遮蔽手段に適用されたコマンドＣを用いて取り込まれた場合には、下記のようなコマンドＸが求められる。

カメラ位置P_camと、最も近いクロストーク最大値Max_ct (５．７)との間の線分と、周期T_ct (５．８)との間の割合を算出することにする。

ここで、カメラ位置P_camと最も近いクロストーク最大値Max_ctとは正規化された値（[０,１]間）であり、そのことは、いかなる下記の位置も結果としての画像の左辺に対して算出され、画像の幅によって正規化されることを意味する。例えば、以下のようになる：

位置に対する周期に関しては、以下のことが分かる：

さらに、以下のことが分かる：

したがって、

となる。

換言すれば、いずれのバリアコマンドＣに対しても、結果としての画像内の縞の周期とカメラ位置とを分析することにより、ratio_cam - １／４をコマンドＣに加えてカメラ位置P_camにおける完全な５０％グレークロストークを得るようにしなければならない。求められるコマンドＸは以下の式で表される。

例えば、コマンドの値が０．２で、結果としての分析で割合０．５となったときには、カメラ位置での５０％グレークロストークを得るためには、設定すべきバリアコマンドは０．４５であることが分かる。

この演算は、結果としての画像の一回の取り込み撮影で行うことが可能であり、正しい値を得るのにそれ以上の画像の取り込みは不必要である。それでもなお、通常は異なるコマンドを用いた数回の画像取り込み処理を行い、異なる測定値を得、それらを平均化してより正確な結果を得ることができる。

なお、カメラ１．３は、図１Ａ及びＢに示すように立体画面１．４の上方に置かなくてもよい。また、カメラを図５に示す縞(３．４，３．５)に合わせる必要は全くない。事実、カメラ位置は、結果としての画像に対して知られているなら、画像の外にあってもよい。実際、縞に対するカメラの位置を知り、割合(ratio)の値を計算できさえすればよいのであって、その場所の立体画面の一部が見えなくても、カメラ位置での均衡のとれた５０％クロストークを得るために送るべきバリアコマンドを求めることが可能である。

以下、どのようにして装置の動的自動立体３Ｄ画面の調整可能な遮蔽手段に送るべき正しいコマンドを得て、３Ｄ画面を、画面の前方の特定の位置にいるユーザに対して調整するかについて説明する。ここで、ユーザの特定の位置を、結果としての画像で特定された位置と称することとする。この位置は、装置に対する現実世界での絶対的な位置というわけではない。

ユーザの一般的な眼間距離と製造される動的自動立体画面への最適距離は知られている。カメラの視界（ＦＯＶ）も他の較正手段により知られている。カメラのＦＯＶによって区切られる、画面からの最適距離における水平方向の線分のサイズも知られている。水平方向の線分とは、ユーザの顔を結果としての画像で見ることができるための画面からの最適距離にある顔が取り得る位置を表す線分のことである。線分という用語を用いるのは、視差バリアを取り扱う際には、関心の対象は顔の水平方向の位置であって、垂直方向の位置ではないからである。それで、最適距離の線分上には、水平方向左端から右端まで複数のバリアコマンド周期を見い出すことができる。１バリアコマンド周期は線分[０,１]コマンドに対応し、ユーザが最適な視距離に位置しているときには、ユーザの眼間距離の２倍とも一致する。実際、ユーザの両目が画面に平行な平面上を１眼間距離分水平に動いたときには、各目にはまさに逆側の画像が見えるが、２眼間距離分を動くとまさに正しい画像が再び見えてくる。これがバリアコマンドの一周期に相当する。

その値

は、線分中のコマンド周期の数の逆数、したがって単位線分におけるコマンド周期の割合を表す。

その値は、下記のようにも表せる。

カメラ位置での５０％グレーの縞を得るために送るべきコマンド値Ｙは既に知られている。

さて、Ｙ＋１のコマンドを送ると、ratioOfCommandPeriodsが差し引かれることにより画像内を空間的に水平に動くのと同じ結果がもたらされることも既に分かっている。したがって、ユーザが画像内で特定の水平方向位置User_positionにいるときに送るべきコマンドCommand_userを得るためには、カメラ位置とユーザの位置との偏差をratioOfCommandPeriods（及びモジュロ １）によって正規化したものを加算する必要がある。それらの位置は遠近補正された画像において測定される（図５参照）。

最終的に、次の式が得られる。

式中、Xは、反射面を介して較正用の結果としての画像を撮影する際に当該結果としての画像を得るために使用される視差バリアのコマンドである。Camera_positionは、結果としての画像内で特定されたカメラの水平方向の位置である。User_positionは、結果としての画像内で特定されたユーザの水平方向の位置である。ratio_camとratioOfCommandPeriodsとは、前述したように、結果としての画像から算出される。

それゆえ、例えば、較正用の取り込み撮影がコマンド値０．２で行われ、分析によりratio_cam ＝０．５が得られ、ユーザ位置が０．７、カメラ位置が０．４、コマンド周期の割合が０．２６であるなら、これにより、３Ｄ画面に対してこの位置にいるユーザのために送るべきCommand_userの値は０．６０３８５となる。

特定の態様においては、中間値Command_atCenterが算出され、ユーザの任意の位置に対するコマンドを算出するのに使用される。この中間値は、取り込まれた画像の中央のユーザの位置に対するコマンドに相当する。

好都合に記憶されたこの中間値を使うと、いかなるユーザ位置に対するコマンドも下記の式により得られる。

結論として、較正処理により、一回の画像取り込みの撮影で、いかなるユーザ位置に対しても自動立体画面バリアを案内するのに必要な２つのパラメータ、Command_atCenterとratioOfCommandPeriodsとを求めることができるが、このユーザ位置は取り込まれた画像におけるユーザの顔の水平方向の位置のことである。

上記では、製造元が定めた自動立体画面との最適視距離を計算で使用した。さらに、この距離は同じ画像取り込みによっても求められる。図７に示すように、カメラ１．３は自動立体３Ｄ画面(２．１，２．２)の方に向けられ、半周期T_ct／２のクロストーク（黒と白の縞）(７．１)が見えている。半周期は１つの黒の最大値から１つの白の最大値までの距離に相当する。このカメラは画面から距離distance_camera(７．２)のところに位置しており、その距離は鏡までの距離distance_toMirrorの２倍である。最適視距離は、眼間距離intereye_distance(７．３)離れている各目(２．６, ２．７)に黒画像もしくは白画像しか見えない位置である。このことは、次の関係が成り立つことを意味する。

なお、stripes_periodは距離単位（例えば、ミリメートル）であり、以下のように規定される。

したがって、最適視距離は以下のように規定される。

かくして、カメラが画面に対して何故上記最適距離の近傍に置かれるべきではない理由が分かる。何故ならば、周期T_ctは無限になるだろうからである。

この較正は、動的自動立体画面が鏡と平行であるときに、カメラを鏡に向けた状態で行われる。

図８は、本発明の一実施形態に係る較正方法を、上述した説明に対応させて示したフローチャートである。

ステップ８．１では、左右の目に対して異なる画像を有するパターンが３Ｄ画面に表示される。例えば、一方の目には白画像、他方の目には黒画像である。このパターンは、任意の画素のクロストークの割合を決定できるものならどのようなものでもよい。

ステップ８．２では、装置が鏡などの反射面を介して装置自身の画像を取り込む。この画像は、装置の３Ｄ画面を含む。撮影条件のせいで、装置の画面の結果としての画像が矩形であることを保証しないことのないように、遠近補正のステップが適用される。したがって、このステップの結果は、矩形に見える装置の画面を含む画像である。

ステップ８．３では、ユーザの任意の位置に対して調整可能な遮蔽手段を適切に置くためのコマンドの値が求められる。このコマンドは遮蔽手段の移動に対応し、調整可能な遮蔽手段の水平方向の位相を表す。当該コマンドは遮蔽手段に適用されず、その値が較正の結果と見なされるだけである。この値は、画面の前方のユーザの実際の位置に基づいて求められる実コマンドを決定する際に用いてもよい。コマンドのこの値が、遮蔽手段に与えられると、カメラの水平方向の位置に対応する結果としての画像における水平方向の位置での結果としての画像におけるクロストークの均衡のとれた混合を得ることが可能になる。

図９は、本発明の一実施形態において画面の前方の実際のユーザのために行われる実コマンドを決定するための処理のフローチャートを示している。

ステップ９．１では、動的自動立体３Ｄ画面の較正が行われる。この較正は、図８を参照して説明した方法を用いて行ってよい。

ステップ９．２では、画面から最適距離離れたユーザの顔の取り得る位置を表す最適距離線分が求められる。

ステップ９．３では、取り込まれた画像内のユーザの顔の位置が求められる。

ステップ９．４では、調整可能遮蔽手段への実コマンドが、最適距離線分、結果としての画像内のユーザの顔の位置、及び較正中に求められたコマンドの値に基づいて決定される。

図１０は、本発明の一つまたは複数の実施形態を実施するための演算装置１０００の概略ブロック図である。演算装置１０００は、マイクロコンピュータ、ワークステーション、光ポータブルデバイス（例えば、タブレット、携帯電話、携帯ゲーム機など）などの装置であってよい。演算装置１０００は、通信バスラインを備えており、当該通信バスラインは以下のものに接続されている：
―ＣＰＵと表記されている、マイクロコンピュータなどの中央演算処理装置１００１；
―ＲＡＭと表記されている、本発明の実施形態の方法の実行可能なコード並びに本発明の実施形態に応じて、画像の少なくとも一部を暗号化したり復号化したりする方法を実行するのに必要な変数やパラメータを記録するのに適合したレジスタを記憶し、そのメモリ容量が、例えば拡張ポートに接続されるオプションのＲＡＭにより拡張可能であるランダムアクセスメモリ１００２；
―ＲＯＭと表記されている、本発明の実施形態を実施するためのコンピュータプログラムを記憶するリードオンリーメモリ１００３；
―主として、処理すべきデジタルデータが送受信される通信ネットワークに接続されるネットワークインターフェース１００４であって、単一のネットワークインターフェースであってもよいし、一組の異なるネットワークインターフェース（例えば、有線と無線のインターフェース、あるいは異なる種類の有線または無線のインターフェース）から成るものでもよく、データパケットが、ＣＰＵ１００１で実行されるソフトウェアアプリケーションの制御下で、送信の際にはネットワークインターフェースに書き込まれ、受信の際にはネットワークインターフェースから読み取られる、ネットワークインターフェース１００４；
―ユーザからの入力を受け付けたり、ユーザのために情報を表示するのに使用されるユーザインターフェース１００５；
―ＨＤと表記されている、大容量記憶装置として設けられるハードディスク１００６；
―ビデオ源やディスプレイなどの外部装置とのデータのやり取りに使用されるＩ／Ｏモジュール１００７。

実行可能なコードはリードオンリーメモリ１００３か、ハードディスク１００６か、あるいはディスクなどの着脱可能なデジタル媒体のいずれかに記憶されてよい。変形例としては、実行可能なプログラムコードは、ネットワークインターフェース１００４を介して通信ネットワークにより受信され、実行される前にハードディスク１００６などの演算装置１０００の記憶手段の１つに記憶される。

中央演算処理装置１００１は、本発明の実施形態に係る単一もしくは複数のプログラムの命令又はソフトウェアコードの一部の実行を制御し、指示する。それらの命令は前記の記憶手段の１つに記憶される。電源投入後、ソフトウェアアプリケーションに関する命令が例えばプログラムＲＯＭ１００３又はハードディスク（ＨＤ）１００６から読み込まれてから、ＣＰＵ１００１は当該指示を主たるＲＡＭメモリ１００２から実施できるようになる。そのようなソフトウェアアプリケーションがＣＰＵ１００１によって実行されることによって、本明細書に開示されたアルゴリズムの各ステップが実行される。

ここに開示されたアルゴリズムのステップはいずれも、プログラム可能な計算機、例えばＰＣ（パソコン）、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、マイクロコントローラなどが一組の命令又はプログラムを実行することにより、ソフトウェアで実行されてもよいし、機械又はＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）あるいはＡＳＩＣ
（特定用途向け集積回路）などの専用コンポーネントによりハードウェアで実行されてもよい。

以上具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。

また、前述の実施形態はあくまで例として説明されたにすぎず、したがって本発明の範囲を制限するものではなく、さらに多くの修正変化が可能であることも当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、添付された請求項によってのみ決定される。特に、異なる実施形態の異なる特徴は適宜入れ替えてもよい。

また、請求項における「〜から成る」という文言は、他の要素や工程を排除するものではなく、要素が複数であることを排除するものではない。異なる特徴が互いに異なる従属項において列挙されているということだけで、それらの特徴の組み合わせが好都合に使用できないということを示しているものではない。

Claims (13)

1. カメラを備える装置の動的自動立体３Ｄ画面の較正方法であって、
   前記装置の画面にパターン画像を表示し、
   前記装置の前記カメラを用いて、反射面により反射した前記画面を含む前記装置の画像を取り込み、
   前記画面の矩形の、結果としての画像を取得し、
   前記カメラの水平方向位置に対応する前記結果としての画像内の水平方向位置において前記結果としての画像におけるクロストークの均衡のとれた混合を得るために、前記動的自動立体３Ｄ画面の調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求める
   ことから成ることを特徴とする較正方法。
2. 前記矩形の結果としての画像は、前記画面の前記画像が矩形でない場合に、遠近補正を施すことによって得られることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記パターン画像は、いずれかの種類の水平方向の色反転帯によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記パターン画像は、水平方向に交互の白と黒の帯によって構成されていることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求めることは、
   前記結果としての画像内の画面の複数の画素に対するクロストークのレベルを求め、
   このクロストークのレベルの水平方向の周期を求め、
   この周期と、前記カメラの位置とクロストークの前記レベルの最も近い極値との間の水平方向の距離とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用のコマンドを求める
   ことから成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 装置の動的自動立体３Ｄ画面の前方の特定の位置のユーザに３Ｄを合わせるために当該画面の調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求める方法であって、
   請求項１にしたがって、前記装置の動的自動立体３Ｄ画面を較正し、
   前記画面からの最適距離におけるユーザの顔が取り得る位置を表す最適距離線分を求め、
   取り込まれた画像内のユーザの顔の位置を求め、
   前記最適距離線分と、取り込まれた画像内の前記ユーザの顔の位置と、較正中に求められた前記コマンドの値とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求める
   ことから成ることを特徴とする方法。
7. 前記最適距離線分は、前記ユーザの標準的な眼間距離と、前記動的自動立体３Ｄ画面の最適視距離と、前記カメラの視界とに基づいて求められることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求めることは、
   前記最適距離線分におけるコマンド周期の数に対応するコマンド周期の割合を求める
   ことから成る請求項６記載の方法。
9. 前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求めることは、さらに
   前記取り込まれた画像の中央におけるユーザの顔の水平方向の位置の実コマンドに対応する中央のコマンドを求め、
   当該中央のコマンドと、コマンド周期の前記割合とに基づいて前記実コマンドを求める
   ことから成る請求項８記載の方法。
10. カメラと動的自動立体３Ｄ画面とを備える装置であって、
    前記装置の画面にパターン画像を表示するための手段と、
    前記装置の前記カメラを用いて、反射面により反射した前記画面を含む前記装置の画像を取り込む手段と、
    前記画面の前記画像が矩形でない場合に遠近補正を施すことによって前記画面の結果としての画像を取得する手段と、
    前記カメラの水平方向位置に対応する前記結果としての画像内の水平方向位置において前記結果としての画像におけるクロストークの均衡のとれた混合を得るために、前記動的自動立体３Ｄ画面の調整可能な遮蔽手段用のコマンドの値を求める手段と
    から成る較正手段を備えることを特徴とする装置。
11. 実コマンド決定手段をさらに備え、当該実コマンド決定手段は、
    前記画面からの最適距離においてユーザの顔が取り得る位置を表す最適距離線分を求める手段と、
    取り込まれた画像内のユーザの顔の位置を求める手段と、
    前記最適距離線分と、取り込まれた画像内の前記ユーザの顔の位置と、較正中に求められた前記コマンドの値とに基づいて、前記調整可能な遮蔽手段用の実コマンドを求める手段と
    から成ることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. プログラム可能な装置のためのコンピュータプログラム製品であって、前記プログラム可能な装置に展開され、当該装置によって実行されるときに、請求項１ないし９のいずれかに係る方法を実現するための一連の命令から成るコンピュータプログラム。
13. 請求項１ないし９のいずれかに係る方法を実現するためのコンピュータプログラムの命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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