JP2022032491A - Video processing apparatus, video processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像映像と仮想視点映像とを相互に切り替える技術に関する。 The present invention relates to a technique for switching between a captured image and a virtual viewpoint image.
異なる位置に設置した複数の撮像装置で同じ被写体(オブジェクト)を同期撮像し、得られた多視点画像を用いて、3次元空間内に仮想的に配置した実際には存在しない撮像装置(仮想視点)からの映像である仮想視点映像を生成する技術が注目されている。 The same subject (object) is synchronously imaged by multiple image pickup devices installed at different positions, and the obtained multi-viewpoint image is used to virtually arrange an image pickup device (virtual viewpoint) that does not actually exist in a three-dimensional space. ) Is attracting attention as a technology for generating virtual viewpoint images.
この仮想視点映像は、放送用撮像装置等の1台の撮像装置で生成された撮像映像(以降、単に撮像映像という)と組み合わせることもできる。例えばサッカーの試合では、シュートの場面ではキーパー目線でボールが脇を抜けるといった仮想視点映像による主観カットに、高画質ズームでキーパーやキッカーの細かな表情を捉えた撮像映像によるカットをつなげて一連のゴールシーンを作ることができる。このように、選手毎の主観視点などの通常の撮像装置では撮れない仮想視点映像を、高精細な撮像映像に加えることで、より臨場感の高い映像体験を視聴者に提供することが期待できる。 This virtual viewpoint image can also be combined with an image captured image (hereinafter, simply referred to as an image captured image) generated by one image pickup device such as a broadcast image pickup device. For example, in a soccer game, a series of subjective cuts with a virtual viewpoint image, such as the ball passing by the keeper's eyes in a shooting scene, and cuts with an captured image that captures the detailed facial expressions of the keeper and kicker with a high-quality zoom are connected. You can create a goal scene. In this way, by adding a virtual viewpoint image such as a subjective viewpoint for each player, which cannot be taken by a normal image pickup device, to the high-definition image, it can be expected to provide the viewer with a more realistic image experience. ..
仮想視点映像と撮像映像との違和感の少ない切り替えを行うために、特許文献1では、仮想視点映像と撮像映像との切り替え前後の構図および画質が揃うよう仮想視点映像を自動制御することが開示されている。 In order to switch between the virtual viewpoint image and the captured image with less discomfort, Patent Document 1 discloses that the virtual viewpoint image is automatically controlled so that the composition and image quality before and after the switching between the virtual viewpoint image and the captured image are the same. ing.
しかしながら、特許文献1では仮想視点映像と撮像映像との切り替え時の構図が揃ってもオブジェクトサイズは必ずしも揃わないため、仮想視点映像と撮像映像とのフレーム間に差異が生じて、切り替え時に視聴者が違和感を覚える場合があるという課題がある。 However, in Patent Document 1, even if the composition at the time of switching between the virtual viewpoint image and the captured image is the same, the object size is not always the same, so that a difference occurs between the frames of the virtual viewpoint image and the captured image, and the viewer at the time of switching. However, there is a problem that it may feel uncomfortable.
本開示の技術は、仮想視点画像と撮像画像との切替え時の視聴者の違和感を軽減することを目的とする。 An object of the present disclosure technique is to reduce the discomfort of the viewer when switching between the virtual viewpoint image and the captured image.
本開示の技術は、映像処理装置であって、所定のオブジェクトを撮像する撮像装置に関する撮像パラメータを取得するパラメータ取得手段と、前記撮像装置が行う撮像により得られる撮像映像における前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさを取得するサイズ取得手段と前記パラメータ取得手段により取得される撮像パラメータと、前記サイズ取得手段により取得される前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさとに基づいて、仮想視点映像に係る仮想視点の時間変化を表す仮想視点パスを生成するパス生成手段と、前記パス生成手段により生成される仮想視点パスと、前記所定のオブジェクトを複数の方向から撮像することで得られる画像とに基づいて、仮想視点映像を生成する映像生成手段と、前記撮像映像と前記映像生成手段により生成される仮想視点映像とのうち一方を選択して出力する出力手段と、を有することを特徴とする。 The technique of the present disclosure corresponds to a parameter acquisition means for acquiring an image pickup parameter related to an image pickup device that images a predetermined object, and the predetermined object in the image pickup image obtained by the image pickup performed by the image pickup device. A virtual viewpoint image based on the size acquisition means for acquiring the size of the area to be measured, the imaging parameters acquired by the parameter acquisition means, and the size of the area corresponding to the predetermined object acquired by the size acquisition means. A path generation means for generating a virtual viewpoint path representing a time change of the virtual viewpoint according to the above, a virtual viewpoint path generated by the path generation means, and an image obtained by photographing the predetermined object from a plurality of directions. Based on the above, it is characterized by having an image generation means for generating a virtual viewpoint image and an output means for selecting and outputting one of the captured image and the virtual viewpoint image generated by the image generation means. do.
本開示の技術によれば、仮想視点画像と撮像画像との切替え時の視聴者の違和感を軽減することができる。 According to the technique of the present disclosure, it is possible to reduce the discomfort of the viewer when switching between the virtual viewpoint image and the captured image.
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本開示の技術は図示された構成に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The configuration shown in the following embodiments is only an example, and the technique of the present disclosure is not limited to the illustrated configuration.
(実施形態1)
図1は実施形態1における映像処理システムの全体構成図である。映像処理システムは、仮想視点映像生成装置10、仮想視点映像用撮像装置群104、実カメラ映像撮像装置106、実カメラ撮像領域設定部107、映像切り替え装置108で構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a video processing system according to the first embodiment. The image processing system includes a virtual viewpoint
本実施形態における仮想視点映像は、複数の撮像装置により同一の領域を複数の方向から撮像することで得られる多視点画像に基づきユーザが指定した仮想視点に対応した画像から構成され、自由視点映像とも呼ばれるものである。ユーザが自由に(任意に)指定した視点に対応する映像に限定されず、例えば複数の候補からユーザが選択した視点に対応する映像なども仮想視点映像に含まれる。 The virtual viewpoint image in the present embodiment is composed of an image corresponding to a virtual viewpoint specified by a user based on a multi-view image obtained by capturing the same area from a plurality of directions by a plurality of image pickup devices, and is a free viewpoint image. It is also called. The virtual viewpoint video is not limited to the video corresponding to the viewpoint freely (arbitrarily) specified by the user, and for example, the video corresponding to the viewpoint selected by the user from a plurality of candidates is also included in the virtual viewpoint video.
本実施形態における仮想カメラとは、実際に設置された複数の撮像装置とは異なる仮想的なカメラであって、仮想視点映像の生成に関わる仮想視点を便宜的に説明するための概念である。すなわち、仮想視点映像は、撮像領域に関連付けられる3次元空間内に設定された仮想視点から撮像した映像であるとみなすことができる。そして、仮想的な当該撮像における視点の位置及び向きは、仮想カメラの位置及び向きとして表すことができる。言い換えれば、仮想視点映像は、3次元空間内に設定された仮想視点の位置にカメラが存在するものと仮定した場合に、そのカメラにより得られる撮像映像を模擬した映像であると言える。また、本実施形態では、この仮想視点の変遷の軌跡を、「仮想カメラパス」と表記する。仮想カメラパスは、仮想視点の位置の変遷だけでなく、仮想視点からの向きの変遷も表しうる。ただし、本実施形態の構成を実現するために仮想カメラの概念を用いることは必須ではない。すなわち、少なくとも3次元空間内における特定の位置を表す情報と向きを表す情報とが設定され、設定された情報に応じて仮想視点映像が生成されればよい。 The virtual camera in the present embodiment is a virtual camera different from the plurality of image pickup devices actually installed, and is a concept for expediently explaining the virtual viewpoint related to the generation of the virtual viewpoint image. That is, the virtual viewpoint image can be regarded as an image captured from a virtual viewpoint set in the three-dimensional space associated with the imaging region. Then, the position and orientation of the viewpoint in the virtual image pickup can be expressed as the position and orientation of the virtual camera. In other words, it can be said that the virtual viewpoint image is an image simulating the captured image obtained by the camera, assuming that the camera exists at the position of the virtual viewpoint set in the three-dimensional space. Further, in the present embodiment, the trajectory of the transition of this virtual viewpoint is referred to as a “virtual camera path”. The virtual camera path can represent not only the transition of the position of the virtual viewpoint but also the transition of the orientation from the virtual viewpoint. However, it is not essential to use the concept of a virtual camera in order to realize the configuration of this embodiment. That is, at least the information indicating a specific position and the information indicating the direction in the three-dimensional space are set, and the virtual viewpoint image may be generated according to the set information.
(構成の説明)
仮想カメラパス操作部101は、仮想カメラオペレータから受け付けた指示入力に基づいて仮想カメラの制御を行い、制御結果を仮想カメラパラメータとして仮想カメラパス生成部102に出力する。ここで、仮想カメラパラメータは、少なくとも仮想カメラの位置及び姿勢(向き)を示すパラメータを含む。ただし、これに限らず、例えば仮想カメラの画角を示すパラメータ、具体的にはズーム値などを含んでもよい。
(Explanation of configuration)
The virtual camera
仮想カメラパス生成部102は、仮想カメラパス操作部101とオブジェクトサイズ算出部105から出力された仮想カメラパラメータに基づき、仮想カメラパラメータの時間変化を表す仮想カメラパスを生成する。ここで、仮想カメラパスは、時間的に連続するフレームのそれぞれに対して設定された仮想カメラパラメータにより表される。仮想カメラパス生成部102は、仮想カメラパスを生成する際に、どのフレームにどのパラメータが対応するか特定できるように、仮想カメラパラメータとタイムコードとの関連付けを行う。
The virtual camera
仮想視点映像生成部103は、仮想視点映像用撮像装置群104が撮像した多視点映像から3次元モデルを生成する。そして、仮想カメラパス生成部102が生成した仮想カメラパスにおける仮想視点(仮想カメラの位置、姿勢、画角)に基づきテクスチャをマッピングすることで、仮想視点映像を生成する。仮想視点映像生成部103は、生成した仮想視点映像を映像切り替え部108に出力する。また、仮想視点映像生成部103は、オブジェクトサイズ算出部105で算出された仮想視点パラメータに基づく仮想視点画像を生成する。
The virtual viewpoint
仮想視点映像用撮像装置群104は、競技フィールド等を取り囲むように設置された複数台の実カメラによる同期撮像を行うとともに、撮像された多視点映像を仮想視点映像生成部103に出力する。
The virtual viewpoint image
オブジェクトサイズ算出部105は、実カメラ映像撮像装置106から出力された実カメラ映像内の基準となる前景オブジェクト(以下、基準オブジェクトという)のサイズを算出する、サイズ取得を行う。映像内に前景オブジェクトが複数存在する場合、基準オブジェクトを、例えば合焦している前記オブジェクトとしてもよいし、特定の外観的特徴を有する前景オブジェクトとしてもよい。また、ユーザが指定した任意の前景オブジェクトを基準オブジェクトとしてもよい。実カメラ映像の各フレームにおいて、基準オブジェクトに対応する画素領域を抽出し、例えば、その画素領域の垂直方向、水平方向のそれぞれの最大画素数を基準オブジェクトのサイズとして算出する。基準オブジェクトとしては、例えば人の体全身でもよいし、人の体の一部でもよいし、ボールなどの物でもよい。またオブジェクトサイズ算出部105は、実カメラ映像撮像装置106に関する情報(以下、「撮像パラメータ」という)を取得する、パラメータ取得を行う。
The object
オブジェクトサイズ算出部105は、算出した基準オブジェクトのサイズおよび取得した撮像パラメータに基づき、基準オブジェクトの仮想視点映像におけるサイズが実カメラ映像におけるサイズと略等しくなる仮想カメラパラメータを生成する。オブジェクトサイズ算出部105は、生成した仮想カメラパラメータを仮想カメラパス生成部102に出力する。撮像パラメータには少なくとも実カメラの位置及び姿勢(向き)を示す情報が含まれる。ただし、撮像パラメータは、これに限らず実カメラの画角を示す情報を含んでいてもよい。映像内でのオブジェクトのサイズの算出方法およびサイズを合わせる処理に関しては後述する。撮像パラメータに基づき生成される仮想カメラパラメータは、実カメラ映像と基準オブジェクトのサイズが略同一になるだけでなく、映像の構図も同様の構図となるため、切り替え時の映像の差異が小さくなり、視聴者の違和感を低減できる。
The object
実カメラ映像撮像装置106は、放送用カメラ、ドローンカメラ、スパイダーカメラ等であって、実カメラ映像は、当該実カメラ映像撮像装置106によって撮像された映像である。また、実カメラ映像撮像装置106は、操作情報(パン角度、チルト角度、ズーム値、移動量)を実カメラ撮像領域設定部107に出力する。
The actual camera
実カメラ撮像領域設定部107は、実カメラ映像撮像装置106が映像切り替え位置付近でオブジェクトを所定のサイズで撮像することができる操作範囲をユーザ入力に基づき予め設定する。具体的には、実カメラ映像撮像装置106のパン操作では、オブジェクトを最大望遠で撮像したときに所定のサイズで追うことができるパン角度の上下限値を閾値とする操作範囲を設定する。この操作範囲内で実カメラ映像撮像装置106が撮像可能な領域は、実カメラ映像撮像装置106がズーム値を調整することにより基準オブジェクトを所定のサイズで撮像可能な撮像領域である。
The actual camera image pickup
ここで操作範囲を設定する操作情報の一例としてパン角度を示したが、移動量であっても、ズーム値、チルト角度であってもよい。そして、実カメラ撮像領域設定部107は、実カメラ映像撮像装置106の操作情報を取得し、各操作について設定された閾値と比較することで、実カメラ映像撮像装置106が映像切り替え位置を超えたか否かを判定する。実カメラ撮像領域設定部107は、その判定結果を映像切り替え部108に出力する。
Here, the pan angle is shown as an example of the operation information for setting the operation range, but it may be a movement amount, a zoom value, or a tilt angle. Then, the actual camera image pickup
映像切り替え部108は、仮想視点映像生成部103から出力される仮想視点映像と実カメラ映像撮像装置106から出力される実カメラ映像とのどちらか一方の映像を選択して、不図示の放送設備や配信サーバ等に出力する。映像切り替え部108は、実カメラ撮像領域設定部107が出力する判定結果(実カメラ映像撮像装置106の操作情報が設定された操作範囲を超えているか否か)に基づき、映像を選択して切り替える。
The
なお、上述した構成においては、仮想視点映像用撮像装置群104に含まれる撮像装置と、実カメラ映像撮像装置106とが異なるものとして説明したが、同じであってもよい。すなわち、仮想視点映像用撮像装置群104に含まれる撮像装置の映像と、仮想視点映像とが切り替えられる構成であってもよい。
In the above-described configuration, the image pickup device included in the virtual viewpoint image image
図10は、図1の仮想視点映像生成装置10として動作可能な情報処理装置200のハードウェア構成を示す。情報処理装置200は、CPU211、ROM212、RAM213、補助記憶装置214、表示部215、操作部216、通信I/F(インターフェース)217、およびバス218を有する。
FIG. 10 shows a hardware configuration of an
CPU211は、ROM212やRAM213に格納されているコンピュータプログラムを実行し、それらに格納されたデータを処理する。情報処理装置200がCPU211とは異なる1または複数の専用ハードウェアを有し、CPU211による処理の少なくとも一部を専用ハードウェアが実行してもよい。専用のハードウェアの例としては、ASIC(特定用途向け集積回路)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、およびDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などがある。ROM212は、変更を必要としないプログラムなどを格納する。RAM213は、補助記憶装置214から供給されるプログラムやデータ、および通信I/F217を介して外部から供給されるデータなどを一時記憶する。補助記憶装置214は、例えばHDD(ハードディスクドライブ)等で構成され、画像データや音声データなどの種々のデータを記憶する。
The
表示部215は、例えば液晶ディスプレイ等で構成され、ユーザが情報処理装置200を操作するためのGUI(グラフィカルユーザインタフェース)などを表示する。操作部216は、例えばキーボードやマウス、ジョイスティック、タッチパネル等で構成され、ユーザによる操作を受け付けて各種の指示をCPU211に入力する。通信I/F217は、情報処理装置200の外部の装置との通信に用いられる。例えば、情報処理装置200が外部の装置と有線で接続される場合には、通信用のケーブルが通信I/F217に接続される。情報処理装置200が外部の装置200が外部の装置と無線通信する機能を有する場合には、通信I/F217はアンテナを備える。バス218は、情報処理装置200の各部をつないで情報を伝達する。
The
本実施形態では、表示部215と操作部216が情報処理装置200の内部に存在するものとして説明するが、表示部215と操作部216との少なくとも一方が情報処理装置200の外部に別の装置として存在していてもよい。この場合、CPU211が、表示部215を制御する表示制御部、および操作部216を制御する操作制御部として動作してもよい。
In the present embodiment, the
(フローチャートの説明)
図2は、本実施形態に係る実カメラ映像から仮想視点映像の切り替え処理について説明するフローチャートである。
(Explanation of flowchart)
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of switching from a real camera image to a virtual viewpoint image according to the present embodiment.
S201において、映像切り替え部108は、ユーザ入力から実カメラ撮像領域設定部107に実カメラ映像撮像装置106の撮像領域が映像切り替え位置を超えたか否かを判定するための切り替え基準情報を取得する。この切り替え基準情報とは、具体的には、実カメラ映像撮像装置106の操作情報の操作範囲を規定する閾値である。この切り替え基準情報は実カメラ映像撮像装置106の撮像領域の境界を規定することになるため、切り替え基準情報に基づいて実カメラ映像から仮想視点映像に切り替えを行う位置を設定することができる。
In S201, the
(切り替え位置の説明)
ここで、図3において、実カメラ映像撮像装置106の撮像領域と仮想カメラへの映像切り替え位置について説明する。301は実カメラ映像撮像装置、302は仮想カメラを示している。303の破線は実カメラ301と仮想カメラ302との映像切り替え位置を示している。304は仮想カメラパスを示している。図3の説明では便宜上、実カメラ映像撮像装置301はピッチ中央付近に固定されており、パン操作でオブジェクトを追うことを例にしているが、チルト操作でオブジェクトを追ってもよく、実施方法はこれに限らない。また、実カメラ映像撮像装置301の設置位置が固定されていない場合は、実カメラ映像撮像装置301の移動操作を組み合わせてもよい。
(Explanation of switching position)
Here, in FIG. 3, the imaging region of the real camera
映像切り替え位置303から右側は、実カメラ映像撮像装置301に設定された操作範囲内のパン操作で撮像可能な領域であるため、この領域に基準オブジェクトが存在するときは、映像切り替え部108から実カメラ映像が出力される。また、映像切り替え位置303から左側は、実カメラ映像撮像装置301に設定された操作範囲内のパン操作で撮像不能な領域であるため、この領域に基準オブジェクトが存在するときは映像切り替え部108から仮想視点映像が出力される。
Since the area to the right of the
この映像切り替え位置303は、例えば、実カメラ映像撮像装置301の操作範囲である、実カメラ映像撮像装置301が最大望遠時に基準オブジェクトを所定のサイズで撮像可能なパン角度の上下限値のうちの一方に基づき設定され得る。
The
実カメラ映像から仮想視点映像への切り替え時の映像内での基準オブジェクトのサイズについては、撮像前に予め決定しておき、その予め決められた所定のサイズに基づき映像切り替え位置303を決定する。映像内での基準オブジェクトのサイズは、実カメラ映像撮像装置106の設置位置からオブジェクトまでの距離と、レンズ、ズーム値、イメージセンサのサイズなどの実カメラ映像撮像装置106の仕様によって決まる。そのため、基準オブジェクトのサイズを決定することで、実カメラ映像撮像装置106の仕様および設置位置から映像切り替え位置303を決定することができる。
The size of the reference object in the image when switching from the real camera image to the virtual viewpoint image is determined in advance before imaging, and the
S202において、映像切り替え部108は、実カメラ映像撮像装置106で撮像して得られた映像を出力する。これは、実カメラ映像撮像装置106が基準オブジェクトを実カメラ映像撮像装置106の撮像領域内で捉えている状態であり、実カメラ映像撮像装置106の操作情報がS201で設定した閾値を超えていないことを示している。
In S202, the
S203において、実カメラ撮像領域設定部107は、実カメラ映像撮像装置106で撮像して得られた映像が映像切り替え位置303を超えたか否かを判定し、その判定結果を映像切り替え部108に出力する。映像が映像切り替え位置303を超えたか否かは、実カメラ映像装置106のパン角度が切り替え基準情報として取得した所定の閾値(角度)を超えた否かに基づき判定する。映像切り替え位置303を超えていない(S203でNo)の場合は、S202に移行して映像切り替え部108は継続して実カメラ映像を出力する。映像切り替え位置303を超えた(S203でYes)場合は、S204に移行する。
In S203, the actual camera image pickup
S204において、オブジェクトサイズ算出部105は、実カメラ映像の内、実カメラ映像撮像装置106のパン角度が切り替え基準情報として取得した所定の閾値を超える直前に撮像されたフレームについて、基準オブジェクトのサイズを算出する。
In S204, the object
S205において、オブジェクトサイズ算出部105は、仮想視点映像における基準オブジェクトのサイズがS204で算出した基準オブジェクトのサイズと略同じになる仮想カメラパラメータを算出する。詳細な処理については図4を用いて後述する。オブジェクトサイズ算出部105は、算出した仮想カメラパラメータを仮想カメラパス生成部102に出力する。
In S205, the object
S206において、仮想カメラパス生成部102は、S205で算出した仮想カメラパラメータが仮想カメラの開始位置に設定された仮想カメラパスを生成する。開始位置以降の仮想カメラパスは、仮想カメラ操作部101を介した仮想カメラオペレータからの入力に従って生成される。仮想カメラパス生成部102は、生成した仮想カメラパスを仮想視点映像生成部103に出力する。
In S206, the virtual camera
S207において、仮想視点映像生成部103は、S206で仮想カメラパス生成部102から取得した仮想カメラパスに基づき仮想視点映像を生成し、映像切り替え部108に出力する。
In S207, the virtual viewpoint
S208において、映像切り替え部108は、S207において仮想視点映像生成部103で生成された仮想視点映像を取得すると、S204で基準オブジェクトのサイズを算出した実カメラ映像のフレームに続けて仮想視点映像を出力する。
In S208, when the
(オブジェクトサイズの説明)
図4は、オブジェクトサイズの算出方法およびオブジェクトサイズの合わせ方について説明するフローチャートである。これは図2のS205の処理の詳細である。
(Explanation of object size)
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of calculating the object size and a method of adjusting the object size. This is the details of the process of S205 in FIG.
まず、S401において、オブジェクトサイズ算出部105は、実カメラ映像撮像装置106から出力された映像から基準オブジェクトを検出する。基準オブジェクトの検出方法については、背景とオブジェクトを分離する技術を用いてもよいし、オブジェクト認識等の技術を用いて実カメラ映像撮像装置106から情報を取得してもよい。
First, in S401, the object
S402において、オブジェクトサイズ算出部105は、S401で検出した基準オブジェクトのサイズ、すなわち実カメラ映像撮像装置106から出力された映像のフレームにおける基準オブジェクトに対応する画像領域のサイズを計測する。本実施形態では、縦方向のピクセル数を計測するが、計測方法に関してはこれに限らず、横方向のピクセル数を計測など他の計測方法を用いてもよい。
In S402, the object
S403において、オブジェクトサイズ算出部105は、実カメラ映像撮像装置106の撮像パラメータ(操作情報、位置)を取得し、その撮像パラメータを仮想カメラパラメータとして仮想視点映像生成部103に出力する。
In S403, the object
S404において、仮想視点映像生成部103は、S403で出力された仮想カメラパラメータで仮想カメラの設定を行い、S207で生成する仮想視点映像の最初の1フレーム目に相当する仮想視点画像を生成する。S403で出力された仮想カメラパラメータで仮想カメラの設定を行うことは、仮想カメラを実カメラ映像撮像装置106の位置、向きに合わせることを意味する。なお、ここで生成する仮想視点画像は、映像切り替え部108から出力される実カメラ映像と仮想視点映像とを組み合わせた映像において、S204で基準オブジェクトのサイズの算出に用いた実カメラ映像のフレームと隣接するフレームとなることが望ましい。そのため、ここで仮想視点画像を生成するために用いる多視点画像は、S204で基準オブジェクトのサイズの算出に用いた実カメラ映像のフレームの次のフレームに対応するタイムコードを有するものを使用することが望ましい。
In S404, the virtual viewpoint
S405において、オブジェクトサイズ算出部105は、S404において生成した仮想視点画像における基準オブジェクトのサイズを計測する。そして、オブジェクトサイズ算出部105は、S404において生成した仮想視点画像において計測した基準オブジェクトのサイズと、S402において実カメラ映像において計測した基準オブジェクトのサイズとを比較する。具体的には、実カメラ映像におけるサイズと仮想視点画像におけるサイズとの差分が閾値よりも大きいか否かを判定する。差分が閾値以下の場合は基準オブジェクトのサイズが等しいとみなし、図4の処理を終了して、S206以降の処理に移行する。差分が閾値よりも大きい場合は、S406の処理へ移行する。
In S405, the object
S406において、オブジェクトサイズ算出部105は、S405で比較した基準オブジェクトのサイズを合わせるために仮想カメラのズーム値、位置を調整した仮想カメラパラメータを仮想視点映像生成部103に出力し、S404に戻る。
In S406, the object
なお、本実施形態では、実カメラ映像から仮想視点映像に切り替える場合について説明したが、本発明は仮想視点映像から実カメラ映像に切り替える場合にも適用可能である。但し、仮想視点映像から実カメラ映像に切り替える場合は、仮想カメラパスの終了位置での仮想視点パラメータを、実カメラ映像撮像装置106で映像切り替え位置303付近を撮像した際の撮像パラメータに基づき設定する。また、この場合は映像切り替え部108から仮想視点映像を実カメラ映像よりも先に出力することになるため、S202で実カメラ映像の出力は行わず、S207の後に実カメラ映像の出力を行うようにする。このような処理を可能にするため、映像切り替え部108が実カメラ映像を一時的に保持するための記憶部を備える構成とすることが考えられる。
In the present embodiment, the case of switching from the real camera image to the virtual viewpoint image has been described, but the present invention can also be applied to the case of switching from the virtual viewpoint image to the real camera image. However, when switching from the virtual viewpoint image to the actual camera image, the virtual viewpoint parameter at the end position of the virtual camera path is set based on the imaging parameter when the
このように、映像切り替え時の実カメラ映像と仮想視点映像とにおけるオブジェクトのサイズを揃えることで、視聴者が違和感を軽減することができる。 In this way, by matching the sizes of the objects in the real camera image and the virtual viewpoint image at the time of image switching, the viewer can reduce the discomfort.
(実施形態2)
本実施形態では、仮想カメラパス設定部509に設定された値に応じて、まず仮想カメラの位置を決定し、その後にズーム値で基準オブジェクトのサイズを揃える処理を行う。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the position of the virtual camera is first determined according to the value set in the virtual camera
これは、実施形態1において実カメラ映像における基準オブジェクトサイズと、仮想視点映像における基準オブジェクトサイズを揃えるときに、仮想カメラの位置を実カメラの位置を基準に決定するが、これはその後の仮想カメラパスに制約を課すことになる。 This determines the position of the virtual camera based on the position of the real camera when aligning the reference object size in the real camera image and the reference object size in the virtual viewpoint image in the first embodiment. It will impose restrictions on the path.
オブジェクトに近い位置からのオブジェクト寄りの仮想カメラパスを作りたいときに、仮想カメラの初期位置がオブジェクトから遠くの位置に設定されていると、所望の仮想カメラパスに達するまで仮想カメラを急激に移動させる必要がある。しかし、仮想視点映像が不自然なものにならない程度に仮想視点の移動速度を制限すると、移動が間に合わず決定的なシーンを再現できなくなる可能性がある。これは、オブジェクトから遠い位置からの俯瞰の仮想カメラパスを作りたいときに、仮想カメラの初期位置がオブジェクトの近くに設定されている場合も同様の問題が存在する。 When you want to create a virtual camera path closer to the object from a position closer to the object, if the initial position of the virtual camera is set to a position far from the object, the virtual camera will move rapidly until the desired virtual camera path is reached. I need to let you. However, if the movement speed of the virtual viewpoint is limited to the extent that the virtual viewpoint image does not become unnatural, the movement may not be in time and a decisive scene may not be reproduced. This is the same problem when you want to create a bird's-eye view virtual camera path from a position far from the object, even if the initial position of the virtual camera is set near the object.
そこで本実施形態では、映像切り替え時の違和感を最小限に抑えつつ、仮想カメラ切り替え後の仮想カメラパスへの制約を緩和できるようにする。 Therefore, in the present embodiment, it is possible to relax the restrictions on the virtual camera path after switching the virtual cameras while minimizing the discomfort when switching the images.
(構成の説明)
図5は実施形態2における映像処理システムの全体構成図であるが、実施形態1との差分を中心に説明する。
(Explanation of configuration)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of the video processing system according to the second embodiment, but the difference from the first embodiment will be mainly described.
仮想カメラパス設定部509は、仮想視点映像切り替え後に生成する仮想カメラパスの基準オブジェクトとの距離(仮想カメラパスをオブジェクトから遠いか、近いかなど)を設定し、オブジェクトサイズ算出部505に出力する。この仮想視点と基準オブジェクトとの距離の設定は仮想カメラオペレータが設定する。この設定は何段階か設定可能にしておき、それに応じて後述する仮想カメラ位置を変更するようにしてもよい。
The virtual camera
オブジェクトサイズ算出部505は、実施形態1と同様に実カメラ映像撮像装置506から出力された撮像パラメータと仮想カメラパス設定部509の設定から仮想カメラパスパラメータを生成する。仮想カメラパラメータの生成については、実施形態1と同様に処理するが、以下の点が異なる。その他は実施形態1と同様の動作となるため説明は割愛する。
The object
(フローチャートの説明)
図6は、実カメラ映像から仮想視点映像の切り替え処理について説明するフローチャートである。
(Explanation of flowchart)
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of switching from a real camera image to a virtual viewpoint image.
S601の処理は、実施形態1の図2のS201と同様の処理であるため説明を割愛する。 Since the process of S601 is the same process as S201 of FIG. 2 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
S602において、仮想視点カメラパス設定部509は、仮想カメラオペレータからの入力に従ってこの後に生成する仮想視点パスの仮想カメラパスモード(仮想カメラと基準オブジェクトとの距離が近いか遠いか)を設定する。仮想カメラパスモードについては後述する。
In S602, the virtual viewpoint camera
S603からS605のフローは、実施形態1の図2のS202からS204と同様の処理であるため説明を割愛する。 Since the flow of S603 to S605 is the same process as S202 to S204 of FIG. 2 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
S606において、オブジェクトサイズ算出部505は、設定された仮想カメラパスモードに応じて仮想カメラの位置を決定した後、ズーム値を調整することで実カメラ映像と基準オブジェクトのサイズを揃えた仮想カメラパラメータを生成する。オブジェクトサイズ算出部505は、生成した仮想カメラパラメータを仮想カメラパス生成部502に出力する。詳細な処理は後述する。
In S606, the object
S607、S608の処理は実施形態1の図2のS201と同様の処理であるため説明を割愛する。 Since the processes of S607 and S608 are the same as those of S201 of FIG. 2 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
(仮想カメラパラメータ生成)
図7は、オブジェクトサイズの算出方法およびサイズの合わせ方について説明するフローチャートである。これは図6のS606の処理に相当する。
(Virtual camera parameter generation)
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of calculating the object size and a method of adjusting the size. This corresponds to the processing of S606 in FIG.
S701からS703の処理は、実施形態1の図4のS401からS403と同様の処理のため説明を割愛する。 Since the processes of S701 to S703 are the same as those of S401 to S403 of FIG. 4 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
S704において、オブジェクトサイズ算出部505は、S703で出力された仮想カメラパラメータの内、仮想カメラの位置に関するパラメータを仮想カメラパス設定部509に設定された仮想カメラパスモードに従って修正する。オブジェクトサイズ算出部505は、修正した仮想カメラパラメータを仮想視点映像生成部503に出力する。
In S704, the object
S705、S706の処理は、実施形態1の図4のS404、S405と同様の処理のため説明を割愛する。 Since the processes of S705 and S706 are the same as those of S404 and S405 of FIG. 4 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
S707において、オブジェクトサイズ算出部505は、S706で比較した基準オブジェクトのサイズを合わせるために仮想カメラのズーム値を調整した仮想カメラパラメータを仮想視点映像生成部503に出力し、S705に戻る。
In S707, the object
(カメラパスとの関係性)
図8において、基準オブジェクトのサイズの合わせ方について説明する。
(Relationship with camera path)
In FIG. 8, how to adjust the size of the reference object will be described.
801は、仮想視点映像切り替え後の仮想カメラパスを広角で基準オブジェクトに近い位置に作成することを想定した仮想カメラの位置となる。これはズーム値を広角側に設定することで、仮想カメラの位置をオブジェクトに近づけている。これにより、仮想カメラの位置は基準オブジェクトに近い位置に設定できるため、基準オブジェクトに近い位置での仮想カメラパスを作りやすくなる。 801 is the position of the virtual camera assuming that the virtual camera path after switching the virtual viewpoint image is created at a position close to the reference object at a wide angle. By setting the zoom value to the wide-angle side, the position of the virtual camera is brought closer to the object. As a result, the position of the virtual camera can be set to a position close to the reference object, so that it becomes easy to create a virtual camera path at a position close to the reference object.
802は、仮想視点映像切り替え後の仮想カメラパスを望遠で基準オブジェクトから遠い位置に作成することを想定した仮想カメラの位置となる。これはズーム値を望遠側に設定することで、仮想カメラの位置をオブジェクトから離している。これにより、仮想カメラの位置は基準オブジェクトから離れた位置に設定されるため、俯瞰の仮想カメラパスを作りやすくなる。 802 is the position of the virtual camera assuming that the virtual camera path after switching the virtual viewpoint image is created at a position far from the reference object in the telephoto position. This sets the zoom value to the telephoto side, which keeps the position of the virtual camera away from the object. As a result, the position of the virtual camera is set at a position away from the reference object, so that it becomes easy to create a virtual camera path for a bird's-eye view.
(仮想カメラパスモードの設定)
また、この801、802の2つのケースに限らず、その中間に仮想カメラの位置を設定し、ズーム値の調整を併用して基準オブジェクトのサイズを合わせてもよい。この場合は、その後の仮想カメラパスを基準オブジェクトから近い位置、遠い位置のどちらにも設定し易くなることなどが想定される。
(Virtual camera path mode setting)
Further, the present invention is not limited to these two cases of 801 and 802, and the position of the virtual camera may be set in the middle and the size of the reference object may be adjusted in combination with the adjustment of the zoom value. In this case, it is assumed that it will be easier to set the subsequent virtual camera path to either a position near or far from the reference object.
図9において、生成する仮想カメラパスの位置に応じて仮想カメラの初期位置を変えることの効果について説明する。 In FIG. 9, the effect of changing the initial position of the virtual camera according to the position of the generated virtual camera path will be described.
例えば、Aは広角カメラパス、Bは中間カメラパス、Cは望遠カメラパスなどと定義するなどして、仮想カメラパス設定部509にモードの設定を行い、オブジェクトサイズ算出部505で、設定されたモードに応じて仮想カメラの初期位置を設定する。
For example, A is defined as a wide-angle camera path, B is defined as an intermediate camera path, C is defined as a telephoto camera path, and the like, the mode is set in the virtual camera
仮想カメラ901は、図9のAの位置を初期位置とする仮想カメラである。図9の位置Aから仮想カメラパスを開始する場合は基準オブジェクトに近いオブジェクト寄りの仮想カメラパス903を生成するときに有利である。
The
また、仮想カメラ902は、図9のCの位置を初期位置とする仮想カメラである。図9の位置Cから仮想カメラパスを開始する場合は基準オブジェクトから遠い俯瞰の仮想カメラパス904を生成するときに有利である。
Further, the
なお、上記構成では、仮想カメラパスモードは、仮想カメラと基準オブジェクトとの距離を設定するものとしたが、仮想カメラの画角を指定するものとしてもよい。この場合、S606において仮想カメラの位置を決定する代わりに、仮想カメラの画角を決定した後、仮想カメラと基準オブジェクトとの距離を調整することで実カメラ映像と基準オブジェクトのサイズを揃えた仮想カメラパラメータを生成する。 In the above configuration, the virtual camera path mode sets the distance between the virtual camera and the reference object, but it may also specify the angle of view of the virtual camera. In this case, instead of determining the position of the virtual camera in S606, after determining the angle of view of the virtual camera, the distance between the virtual camera and the reference object is adjusted to make the actual camera image and the reference object the same size. Generate camera parameters.
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
10 仮想視点映像生成装置
101 仮想カメラ操作部
102 仮想カメラパス生成部
103 仮想視点映像生成部
104 仮想視点映像用撮像装置
105 オブジェクトサイズ算出部
106 実カメラ映像撮像装置
107 実カメラ撮像領域設定部
108 映像切り替え部
10 Virtual viewpoint
Claims (13)
前記撮像装置が行う撮像により得られる撮像映像における前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさを取得するサイズ取得手段と
前記パラメータ取得手段により取得される撮像パラメータと、前記サイズ取得手段により取得される前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさとに基づいて、仮想視点映像に係る仮想視点の時間変化を表す仮想視点パスを生成するパス生成手段と、
前記パス生成手段により生成される仮想視点パスと、前記所定のオブジェクトを複数の方向から撮像することで得られる画像とに基づいて、仮想視点映像を生成する映像生成手段と、
前記撮像映像と前記映像生成手段により生成される仮想視点映像とのうち一方を選択して出力する出力手段と、
を有することを特徴とする映像処理装置。 Parameter acquisition means for acquiring imaging parameters related to an imaging device that images a predetermined object, and
The size acquisition means for acquiring the size of the region corresponding to the predetermined object in the captured image obtained by the imaging performed by the imaging device, the imaging parameters acquired by the parameter acquisition means, and the image acquisition parameters acquired by the size acquisition means. A path generation means for generating a virtual viewpoint path representing a time change of the virtual viewpoint related to the virtual viewpoint image based on the size of the area corresponding to the predetermined object, and
An image generation means for generating a virtual viewpoint image based on a virtual viewpoint path generated by the path generation means and an image obtained by capturing an image of the predetermined object from a plurality of directions.
An output means for selecting and outputting one of the captured image and the virtual viewpoint image generated by the image generation means.
A video processing device characterized by having.
ことを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。 The path generation means has a predetermined difference between the size of the region corresponding to the predetermined object in the captured image acquired by the size acquisition means and the size of the region corresponding to the predetermined object in the virtual viewpoint image. Generate the virtual viewpoint path so that it is equal to or less than the threshold value of.
The video processing apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の映像処理装置。 The path generation means has such that the difference in the number of pixels in at least one of the vertical direction and the horizontal direction of the region corresponding to a predetermined object in each image is equal to or less than a predetermined threshold value between the captured image and the virtual viewpoint image. To generate the virtual viewpoint path,
The video processing apparatus according to claim 2.
前記撮像パラメータが所定の範囲内である場合、前記撮像映像を選択して出力し、
前記撮像パラメータが前記所定の範囲を超える場合、前記仮想視点映像を選択して出力する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の映像処理装置。 The output means is
When the imaging parameter is within a predetermined range, the captured image is selected and output.
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein when the imaging parameter exceeds the predetermined range, the virtual viewpoint image is selected and output.
ことを特徴とする請求項4に記載の映像処理装置。 The predetermined range is a range that can be taken by the imaging parameter when it is possible to image the region corresponding to the predetermined object in the captured image so as to have a predetermined size.
The video processing apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の映像処理装置。 When the virtual viewpoint image is output after the captured image by the output means, the path generating means sets the virtual viewpoint at the start position of the virtual viewpoint path based on the image pickup parameter.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の映像処理装置。 When the captured image is output after the virtual viewpoint image by the output means, the path generating means sets the virtual viewpoint at the end position of the virtual viewpoint path based on the image pickup parameter.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の映像処理装置。 The size acquisition means specifies the size of a region corresponding to the predetermined object in the captured image based on the distance between the installation position of the image pickup device and the predetermined object based on the image pickup parameter.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 7.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の映像処理装置。 The size acquisition means specifies the size of a region corresponding to the predetermined object in the captured image based on the angle of view of the imaging device based on the imaging parameter.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記パス生成手段は、前記撮像パラメータと、前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさと、前記ユーザ入力とに基づき前記仮想視点パスを生成する、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の映像処理装置。 It also has a receiving means for accepting user input to specify a virtual viewpoint path.
The path generating means generates the virtual viewpoint path based on the imaging parameter, the size of the region corresponding to the predetermined object, and the user input.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の映像処理装置。 The imaging parameters include parameters relating to the position, orientation, and angle of view of the imaging device.
The video processing apparatus according to any one of claims 1 to 10.
前記撮像装置が行う撮像により得られる撮像映像における前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさを取得するサイズ取得ステップと
前記パラメータ取得ステップにより取得される撮像パラメータと、前記サイズ取得ステップにより取得される前記所定のオブジェクトに対応する領域の大きさとに基づいて、仮想視点映像に係る仮想視点の時間変化を表す仮想視点パスを生成するパス生成ステップと、
前記パス生成ステップにより生成される仮想視点パスと、前記所定のオブジェクトを複数の方向から撮像することで得られる画像とに基づいて、仮想視点映像を生成する映像生成ステップと、
前記撮像映像と前記映像生成ステップにより生成される仮想視点映像とのうち一方を選択して出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする映像処理方法。 A parameter acquisition step for acquiring imaging parameters related to an imaging device that images a predetermined object, and
A size acquisition step for acquiring the size of a region corresponding to the predetermined object in the captured image obtained by the imaging performed by the imaging device, an imaging parameter acquired by the parameter acquisition step, and an imaging parameter acquired by the size acquisition step. A path generation step for generating a virtual viewpoint path representing a time change of the virtual viewpoint related to the virtual viewpoint image based on the size of the area corresponding to the predetermined object, and
A video generation step for generating a virtual viewpoint image based on a virtual viewpoint path generated by the path generation step and an image obtained by capturing an image of the predetermined object from a plurality of directions.
An output step in which one of the captured image and the virtual viewpoint image generated by the image generation step is selected and output.
A video processing method characterized by having.
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