JP3413376B2 - 電子万華鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】撮像された画像情報に対し
て、特殊な画像効果、特に、万華鏡により生成される効
果を当該画像情報に付与することが可能な電子万華鏡装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、玩具等として用いられる万華鏡は
複数枚の鏡を、その反射面を内側に有する多角形柱形状
の筒状の構成を有し、その一方に所定の模様を有する画
像を配して、他方の側から当該画像をのぞき込むという
構成を有していた。

【０００３】したがって、たとえばこのような万華鏡を
用いることで、その画像中に万華鏡を見ている人間自身
を映し出すということは不可能であった。

【０００４】また、鏡を用いることで相互反射を起こさ
せ、多様な模様を生成することは可能であるが、その模
様に対して変化を生じさせるためには、対象となる画像
を変化させるという方法しか存在しなかった。

【０００５】一方で、ビデオ信号を入力として用いるこ
とで、撮像された画像情報に対して特殊効果を付与する
種々の装置が提案されている。たとえば、このようなビ
デオ特殊効果装置では、画像全体を反転させたり、２つ
の画面のスムーズな切換を行なうリゾルブやワイプとい
ったような効果を実現することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の万華鏡は上記の
ような構成であったので、たとえばその万華鏡をのぞき
込む人間自身の体の一部や手に持ったものの動き等を素
材として、万華鏡模様を作り出すことは不可能である。
身体障害に対するリハビリテーション等においては、複
数名の人間が共同作業を行なうことで、そのリハビリテ
ーション効果の向上を図ることが期待される。この場
合、共同作業として、複数人の各々が各自所定のパター
ンを手に保持している状態をビデオカメラで撮影しつ
つ、撮影された画像をスクリーンに映し出し、複数人の
各々が当該スクリーンを見ながら共同して１つのパター
ンを作成するという作業を挙げることができる。

【０００７】この場合、単純に撮影された画像をそのま
まスクリーンに映し出したのでは、第１に作業の難易度
を向上させることに限界があり、第２に作業をする際の
各人の興味を引くことが難しいという問題がある。上述
したような万華鏡のような模様をスクリーンに映し出す
ことができれば、これらの問題点を解決する上で有利で
ある。

【０００８】さらに、たとえば舞台において演じられる
ダンス等においてその背景映像を作成する際に、従来
は、そのダンスとは無関係な映像を提示するか、人物の
色調変化をさせただけの動きを表示するなど単調な映像
を作成することしかできない。

【０００９】このような場合においても、ダンス等に同
期して複雑な幾何学的パターンを表示させることが可能
となれば、観客の興味を引く舞台効果を演出することが
可能となる。

【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的は万華鏡像を観察する
観察者自身の一部やその手に持った物体等の動きを素材
として、万華鏡のような映像を生成し、かつ、生成され
た万華鏡模様に対して、対応する音を出力し、映像と音
響を組合せた万華鏡模様を生成することが可能な電子万
華鏡装置を提供することである。

【００１１】この発明の他の目的は、万華鏡模様におい
て、鏡の配置をダイナミックに変化させたり、コンピュ
ータ処理を介在させることで画像処理により光学的効果
を付加することが可能な電子万華鏡装置を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子万華
鏡装置は、撮影した光学画像を撮像信号に変換する撮像
手段と、撮像信号を受けて、万華鏡模様の画像信号を生
成する万華鏡像生成手段とを備え、万華鏡像生成手段
は、撮像信号を受けて、外部からの指示に従って、撮像
された画面中の指定された多角形領域に対応する撮像信
号中の部分撮像信号を切出す画像抽出手段と、部分撮像
信号を原画像とし、多角形領域の各辺を鏡像対称軸とし
て反転複製することにより鏡像画像を生成するステップ
を、順次各ステップにおいて生成された鏡像画像につい
て繰返すことで、画面を充満する万華鏡模様の画像信号
を生成する画像処理手段とを含み、万華鏡像生成手段の
出力に応じて、画像処理手段からの画像信号に対応する
画像を出力する表示手段と、部分撮像信号の輝度および
色相に基づいて、順次対応する音色および音量の音声を
生成し出力する音響手段とをさらに備える。

【００１３】請求項２記載の電子万華鏡装置は、撮影し
た光学画像を撮像信号に変換する撮像手段と、撮像信号
を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成する万華鏡像生
成手段とを備え、万華鏡像生成手段は、撮像信号を受け
て、外部からの指示に従って、撮像された画面中の指定
された多角形領域に対応する撮像信号を切出す画像抽出
手段と、画像抽出手段の出力を受け、外部からの指示に
応じて生成したグラフィック画像と切出された撮像信号
とを合成し、部分撮像信号を生成する画像合成手段と、
部分撮像信号を原画像とし、多角形領域の各辺を鏡像対
称軸として反転複製することにより鏡像画像を生成する
ステップを、順次各ステップにおいて生成された鏡像に
ついて繰返すことで、画面を充満する万華鏡模様の画像
信号を生成する画像処理手段とを含み、万華鏡像生成手
段の出力に応じて、対応する画像を出力する表示手段
と、部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
とをさらに備える。

【００１４】請求項３記載の電子万華鏡装置は、撮影し
た光学画像を撮像信号に変換する撮像手段と、撮像信号
を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成する万華鏡像生
成手段とを備え、万華鏡像生成手段は、撮像信号を受け
て、外部からの指示に従って撮像された画面中の指定さ
れた点を中心点とし、指定された角度領域に対応する撮
像信号中の部分撮像信号を切出す画像抽出手段と、部分
撮像信号を原画像とし、中心点のまわりに所定の回転方
向に従って、所定の回転方向側の辺を鏡像対称軸として
順次反転複製することで、画面を充満する万華鏡模様の
画像信号を生成する画像処理手段とを含み、万華鏡像生
成手段の出力に応じて、画像処理手段からの画像信号に
対応する画像を出力する表示手段と、部分撮像信号の輝
度および色相に基づいて、順次対応する音色および音量
の音声を生成し出力する音響手段とをさらに備える。

【００１５】請求項４記載の電子万華鏡装置は、撮影し
た光学画像を撮像信号に変換する撮像手段と、撮像信号
を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成する万華鏡像生
成手段とを備え、万華鏡像生成手段は、撮像信号を受け
て、外部からの指示に従って撮像された画面中の指定さ
れた点を中心点とし、指定された角度領域に対応する撮
像信号を切出す画像抽出手段と、画像抽出手段の出力を
受け、外部からの指示に応じて生成したグラフィック画
像と切出された撮像信号とを合成し、部分撮像信号を生
成する画像合成手段と、部分撮像信号を原画像とし、中
心点のまわりに所定の回転方向に従って、回転方向側の
辺を鏡像対称軸として順次反転複製することで、画面を
充満する万華鏡模様の画像信号を生成する画像処理手段
とを含み、万華鏡像生成手段の出力に応じて、画像処理
手段からの画像信号に対応する画像を出力する表示手段
と、部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
とをさらに備える。

【００１６】請求項５記載の電子万華鏡装置は、請求項
１〜４のいずれか１項に記載の電子万華鏡装置の構成に
加えて、音響手段は、部分撮像信号における各画素に対
応する信号の輝度および色相に基づいて、順次対応する
音色および音量の音素を生成し連続的な音響信号に変換
して出力する音響生成手段と、音響生成手段の出力を受
けて、音響信号に対応した音を出力する音響出力手段と
を含む。

【００１７】請求項６記載の電子万華鏡装置は、請求項
５記載の電子万華鏡装置の構成に加えて、音響生成手段
は、部分撮像信号における各画素信号の輝度に対応する
音量を有し、かつ、各画素信号の色相に対応する音色を
有する音素を順次生成し連続的な音響信号に変換して出
力する。

【００１８】請求項７記載の電子万華鏡装置は、請求項
１〜６のいずれか１項に記載の電子万華鏡装置の構成に
加えて、撮像手段は、観察者自身の少なくとも１部を撮
影可能なように配置され、万華鏡像生成手段は、撮像信
号を受けて、万華鏡模様の画像信号をリアルタイムに生
成する。

【００１９】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］ （２枚の鏡が配置された場合の万華鏡像を生成する場
合）図１は、本発明の実施の形態１の電子万華鏡装置１
００の構成を示す概略ブロック図である。

【００２０】電子万華鏡装置１００は、対象となる物体
を撮影するビデオカメラ１０２と、ビデオカメラからの
撮像信号を受けて、万華鏡像を生成する万華鏡像生成装
置１０４と、万華鏡像生成装置１０４の出力を受けて、
対応する画像を出力する表示装置１０６とを含む。

【００２１】ここで、ビデオカメラ１０２は、たとえば
対象となる人物の全体または一部もしくは当該人物が保
持する物体を撮影するものとする。

【００２２】なお、ビデオカメラで撮影する対象として
は、このような場合には限定されず、より一般の画像情
報を用いることが可能である。

【００２３】図２は、電子万華鏡装置１００の処理の大
きな流れを示すフローチャートである。

【００２４】まず、万華鏡像生成装置１０４に対して、
外部から鏡の配置が入力される（ステップＳ１０２）。

【００２５】続いて、万華鏡像のダイナミックな変化を
もたらすために、設定した時間間隔で鏡を移動させる
（２枚の鏡の間の角度を変化させる）場合の時間間隔や
その変化させる角度のパラメータを入力する（ステップ
Ｓ１０４）。

【００２６】続いて万華鏡像生成装置は、与えられた鏡
の配置に応じて、ビデオカメラからの撮像信号の切出し
を行なう形状パラメータの計算を行なう。すなわち、こ
の計算により、ビデオカメラ１０２からの撮像信号のう
ち、万華鏡像を生成するために切出し（抽出）を行なう
部分の形状が設定される（ステップＳ１０６）。

【００２７】続いて、万華鏡像生成装置１０４は、ビデ
オカメラ１０２からの撮像信号から、ステップＳ１０６
において計算された画像片の形状に相当する画像信号を
抽出し、万華鏡模様の画像信号を生成する（ステップＳ
１０８）。

【００２８】図３は、図２において示した万華鏡像の生
成ステップ（ステップＳ１０８）を説明するための概念
図である。

【００２９】ビデオカメラ１０２により撮像され、万華
鏡像生成装置１０４に入力された入力画像のうち、外部
から入力されたパラメータに基づいて、点Ｏを中心点と
し、中心角をθとする扇形形状の領域Ｓが、万華鏡像生
成装置１０４中において抽出される。この場合、中心角
θをなして対向する２辺は万華鏡における鏡に対応す
る。

【００３０】続いて、入力画像信号から切出された領域
Ｓをもとに、以下のようにして万華鏡像の生成が行なわ
れる。すなわち、出力画像においては、まず点Ｐを中心
点として、位置０に領域Ｓから抽出された画像信号を配
置する。続いて、たとえば時計回り（図中矢印で示す）
方向に順次領域Ｓの画像情報を反転した画像情報を生成
していく。すなわち、位置０において、領域Ｓの時計軸
の回転方向側の辺を鏡像対称軸として、位置１に反転画
像Ｓ′を生成する。続いて、位置１における画像情報
Ｓ′を回転方向側の辺を鏡像対称軸として位置２にさら
に位置１における画像情報を反転した画像情報を生成す
る。

【００３１】以上のような反転および複製という処理
を、順次繰返して、１回転に相当するすべての配置に対
して画像が生成されることで、万華鏡像の生成が完了す
る。

【００３２】図３に示した例では、θ＝４５°であるの
で、このような画像は合計原画像を含めて８個生成され
ることになる。しかも、原画像が配置される位置０にお
ける画像情報をＳで表わすとき、位置１に生成される画
像情報は、この画像情報Ｓを反転した情報Ｓ′となる。
さらに、位置２に生成される画像情報は、反転処理が２
回繰返されることで、元の画像情報Ｓに復帰する。この
ような処理が順次繰返されるので、位置０〜７の各領域
に生成される画像情報は、原画像Ｓを反転した画像情報
を、交互に対応する角度だけ回転したものとなってい
る。

【００３３】すなわち、図３に示した例では、原画像Ｓ
を反転する処理と所定角度だけ中心点Ｐのまわりに回転
する処理を行なうのみで、万華鏡の模様に相当する画像
を生成することも可能である。

【００３４】以上のようにして、入力画像のうち抽出さ
れた原画像Ｓに対して、反転および複製という処理を繰
返すのみで万華鏡模様を容易に生成することが可能とな
る。

【００３５】（鏡の枚数が３枚以上である場合）以上の
説明においては、従来の万華鏡において、鏡が２枚配置
されている場合に対応する万華鏡模様の生成方法につい
て説明した。

【００３６】より一般には、複数枚の鏡を用いて、多角
形柱状の形状で、内側に反射面を有する万華鏡により生
成される万華鏡像も存在する。

【００３７】図４は、３枚の鏡を底面を正三角形とする
三角形柱状に配置した場合に生成される万華鏡像を示す
概念図である。

【００３８】図中太線で囲んだ正三角形が原画像（０で
表わす）であり、各鏡Ａ，ＢおよびＣによって原画像０
が反射されることにより生成される鏡像を１で表わす。
以下同様にして、１で表わされた鏡像が各鏡Ａ〜Ｃによ
り反射されることにより生成される鏡像を２というふう
に、何回反射を行なって生成された反射パターンである
かを反射回数に対応する数値で表現することにする。

【００３９】図４に示すように、現実の万華鏡像におい
ては、図中点線で示すように鏡の境界（三角形柱の綾に
対応する）と、一点破線で表わされるその境界の反射パ
ターンが存在する。

【００４０】以下に説明するように、この点線および一
点破線を境界として、各パターンが形成される反射のパ
スが異なる。以下その概要について簡単に説明する。

【００４１】図５は、反射により生成されたパターンの
うち、上記鏡の境界およびその反射パターンと交差しな
いパターン（図中４ｐで表わす）について、原画像０か
らの反射のパスを示す図である。

【００４２】すなわち、原画像０が鏡Ａにより反射され
ることで、１回目の反射パターン１ｐが生成され、反射
パターン１ｐが鏡Ｃにより反射されることで、２回目の
反射パターン２ｐが生成される。この反射パターン２ｐ
が鏡Ｂにより反射されることで、３回目の反射パターン
３ｐが生成され、この反射パターン３ｐが鏡Ａにより反
射されることで当該反射パターン４ｐが生成される。

【００４３】図６は、反射パターンが、鏡の境界線上に
存在する場合の反射のパスを示す図である。

【００４４】図中では、この鏡の境界を境として、２つ
のパスにより生成された反射像をそれぞれ３ｑおよび３
ｒで表わしている。

【００４５】まず反射パターン３ｑについて考えると、
原画像０が鏡Ｂにより反射されることで反射パターン１
ｑが生成され、この反射パターン１ｑが鏡Ａで反射され
ることで、反射パターン２ｑが生成される。さらに、こ
の反射パターン２ｑが鏡Ｂにより反射されることで、反
射パターン３ｑが生成される。

【００４６】これに対して、原画像０が、鏡Ａで反射さ
れることで生成された反射パターン１ｒが、鏡Ｂで反射
され、反射パターン２ｒが生成されて、この反射パター
ン２ｒが鏡Ａで再び反射されることで、反射パターン３
ｒが生成される。

【００４７】したがって、以上のような三角形柱形状の
万華鏡により生成される万華鏡像を電子的に生成する場
合においても、現実の光学像の反射を以上説明したとお
りに忠実に再現することも可能である。

【００４８】しかしながら、以上のような生成方法で
は、計算が複雑となりその生成速度が遅くなるため、た
とえばリアルタイムで万華鏡像を生成することには適さ
ない。

【００４９】そこで、再び図４に戻ると、このような万
華鏡像を生成するには、鏡の境界およびその反射パター
ンを意識することなく、以下のような手順でパターンを
生成すれば同様な万華鏡像を生成することが可能であ
る。

【００５０】すなわち、原画像０に対して、それを囲む
正三角形の各辺を対称軸として、反転および複製するこ
とにより反射パターン１を生成する。続いて、反射パタ
ーン１を囲む各辺を反射対称軸として、パターンを反転
および複写することで、反射パターン２を生成する。こ
のとき、反射パターン１の１辺は、原画像０と接してい
るため、原画像０と重なるように生成される反転像につ
いては、原画像０の方を優先して表示する構成とする。
あるいは、原画像０が存在する領域に対しては、反転お
よび複製を行なわないという規則により２番目の反射パ
ターンを生成することもできる。

【００５１】続いて、この２番目の反射パターンについ
て、それを囲む各辺を対称軸としてパターンの反転およ
び複製を行なうことで３番目の反射パターンを生成す
る。このとき、上述のとおり、反射パターンの反射回数
の少ないパターンに重なる反転パターンが生じた場合
は、反射回数の少ないパターンを優先的に表示すること
とするか、あるいはこのような反射回数のより少ないパ
ターンが存在する領域には反転および複製を行なわない
こととすることで、第３番目の反射パターンを生成する
ことができる。

【００５２】以下、全く同様の手続を順次繰返すこと
で、画面全体が埋め尽くされるまで、反射パターンの生
成を繰返す。これにより、原画像パターンの反転処理お
よび複製処理を繰返すのみで、万華鏡パターンと同等の
パターンを生成することが可能である。

【００５３】図７は、鏡の枚数が４枚の場合のパターン
生成を示す概念図である。現実の４面の鏡を有する万華
鏡においては、図中点線および一点破線で示したような
鏡の境界およびその反射パターンが存在する。しかしな
がら、上述した３面の万華鏡パターンの場合と同様に、
このような境界パターンが存在する領域についても、単
純に原画像０を反転および複製することで同等な万華鏡
パターンを生成することが可能である。

【００５４】すなわち、図７の場合においても、図４の
場合と同様に、原画像０を囲む４辺を各々対称軸とし
て、原画像の反転および複製を行なうことで、１番目の
反射パターン１を生成する。続いて、この反射パターン
１について、それを囲む４辺の各々を対称軸として、反
射および複製を行なうことで、２番目の反射パターンを
生成する。このとき、反転および複写をすることで、よ
り反射回数の少ない反射パターンと重なる場合は、反射
回数の少ない反射パターンを優先的に表示するか、この
ような領域に対しては、反転および複製を行なわないこ
ととして、順次以上の手続を繰返す。

【００５５】画面全体が以上のようにして生成された反
転複製パターンで埋め尽くされると、これが、万華鏡像
に対応するパターンとなる。

【００５６】図８は、以上説明したような万華鏡像生成
のフローを示すフローチャートである。

【００５７】まず、万華鏡像生成装置１０４に、ビデオ
カメラ１０２により撮像された画像信号が入力される
（ステップＳ２０２）。

【００５８】続いて、画像信号から、原画像となる画像
片の形状に対するパラメータが入力される（ステップＳ
２０４）。

【００５９】続いて、入力された画像片形状に基づい
て、初期画像片の切出しが行なわれる（ステップＳ２０
６）。

【００６０】続いて、画像片の複製が行なわれ（ステッ
プＳ２０８）、さらに対称軸について反転した形状とな
るようにパターンの反転および回転が行なわれる（ステ
ップＳ２１０）。

【００６１】続いて、空間全体の充満が完了したか否か
の判断が行なわれ（ステップＳ２１２）、万華鏡像生成
装置１０４は、空間全体の充満が完了したと判断する
と、対応する画像信号を表示装置１０６に出力する（ス
テップＳ２１４）。

【００６２】一方、万華鏡像生成装置１０４は、空間の
充満が完了していないと判断すると（ステップＳ２１
２）、ステップＳ２０８に処理を復帰する。

【００６３】以上のようにして、画面全体が反射パター
ンで埋め尽くされるまで原画像（初期画像）の反転複製
が繰返される。

【００６４】以上説明した場合は、正三角形形状または
正方形形状の原画像を元にしたため、これにより２次元
の空間を重なりなく埋め尽くすことが可能であった。た
だし、２次元の空間を埋め尽くすことが可能な形状とし
てはこれらに限定されることなく、他の形状、たとえば
直角三角形等も挙げることができる。

【００６５】しかしながら、原画像の形状がより一般的
な形状の場合は、原画像の反転および複製のみでは重な
りなく、２次元空間のすべてを埋め尽くすことが困難な
場合がある。

【００６６】図９は、このような場合を示す図である。
図９においては、原画像として一般的な三角形形状を用
いた場合を示している。この場合、原画像０をその各辺
について反転複製した反射パターン１をさらにその各辺
について反転複製したパターン２を生成した場合、各パ
ターン同士に重なりが生じてしまう。

【００６７】なお、図９中において、点線は鏡の境界を
示している。したがって、上記のような場合、このよう
な重なりの生じたパターンについてどのような処理を行
なうかが問題となる。

【００６８】図１０は、処理の方法として、現実に鏡に
よる反射に対して、なるべく忠実な処理を演算処理によ
り行なった場合を示している。

【００６９】図１０においては、そのパターンを計算す
るにあたり、以下の３つの原則を用いている。

【００７０】（１） 映り込みパターンは鏡の境界を越
えることがない。 （２） 反射回数の大きな番号のパターンは、反射回数
の小さいパターンに覆い被さることはない。

【００７１】（３） 映り込みのパターンは映り込みの
境界を越えない。しかしながら、このような処理を行な
った場合、特に上記（３）の処理において、鏡の境界の
映り込みを逐一計算してそれに応じた処理を行なうこと
が必要となり、計算が複雑化する。

【００７２】したがって、よりパターンの生成を簡易化
するために、以下の２つの方法が考えられる。すなわ
ち、図８に示した回転と反転により配置のステップ（ス
テップＳ２０８）において、以下に述べるような２つの
処理のうちいずれかを行なうことで、一般的な原画像形
状に対しても、万華鏡像を生成することが可能となる。

【００７３】第１の処理の例を図１１に示す。図１１の
処理においては、処理の原則として、反射回数の少ない
反射パターンについては、反射回数の多い反射パターン
よりも上層に存在するものとして表示するという方法で
ある。

【００７４】すなわち、たとえばコンピュータグラフィ
ックスにおいては、各辺における反転演算を行なうたび
に、反転により生じたパターンに対応する番号を順次イ
ンクリメントし、そのパターンをレンダリング（表示）
における深さを表わす数値（以下、Ｚ値と呼ぶ）とする
ことに対応する。以上のような処理を行なうことで、パ
ターンの反転および複製を行なった際に、当該パターン
が生成される領域に自分自身よりも番号の大きなパター
ンが存在する場合は、当該番号の小さなパターンを再び
上書きするという手続を行なえばよい。

【００７５】すなわち、実際にはＺ値の小さいパターン
から順番に描画するように処理するので、すでに描画さ
れていたパターンのＺ値がこれから描こうとしているパ
ターンのＺ値よりも大きい場合のみ上書き処理を行な
う。このような上書き処理は、画素毎に行なう。

【００７６】このような処理は、近年のグラフィックス
処理を行なうワークステーションにおいては、一般にＺ
バッファアルゴリズムとしてハードウェア化されている
ため、非常に高速な処理を行なうことが可能である。

【００７７】ところで、以上述べたようなパターンの重
なりが生じた場合の処理は、Ｚ値が互いに異なるパター
ン間についてのものであった。

【００７８】Ｚ値が互いに等しいパターン同士に重なり
が生じる場合には、以下に述べるような方法で処理する
ことが可能である。

【００７９】つまり、パターンを描画する順番に依存し
て、重なりが生じた場合の優先度を決定する。たとえ
ば、描画の順番として、原パターンの反時計回り（ある
いは、時計回り。あらかじめ、いづれかに決めてお
く。）に辺に順序をつけ、その順番にしたがって、各辺
ごとに反転パターンを生成する。

【００８０】図１２は、このような処理を行なう際の反
射パターンの生成の様子を第２番目の反転パターンまで
を示した概念図である。なお、図１２においては、説明
をわかりやすくするために、反射パターンは互いに重な
らない場合について示している。パターンに重なりが生
じる場合は、以下に説明する優先度に従って、上書きさ
れるパターンが決定される。

【００８１】図１３は、反射パターンの生成過程を示す
ツリー図である。図１２および図１３を参照して、三角
形形状の原パターン０の各辺について、反時計まわり
に、辺Ａ、辺Ｂ、辺Ｃの順序で優先づけがされているも
のとする。ここで、各辺Ａ〜Ｃはそれぞれ鏡（反転処理
時の対称軸）に対応している。

【００８２】辺Ａを対称軸として、原パターン０を反転
させることで反射パターンＡ１が生成される。続いて、
辺ＢおよびＣをそれぞれ対称軸として、反射パターンＢ
１およびＣ１がこの順番で生成される。第１番目の各反
射パターンには、それが生成される際の対称軸となった
辺の優先度に従って、優先づけがされているものとす
る。

【００８３】したがって、第２番目の反射パターンの生
成は、反射パターンＡ１，Ｂ１，Ｃ１の順序で行なわれ
る。また、反射パターンＡ１の各辺についても、反時計
まわりに優先づけがされているものとする。つまり、反
射パターンＡ１の辺Ｂについての反射パターンＡＢ２の
方が、反射パターンＡＣ２よりも優先度が高い。反射パ
ターンＢ１およびＣ１についての第２番目の反射パター
ンについても同様である。図１３においては、このよう
にして決定される優先度を（１）〜（１０）で表わして
いる。つまり、図１３における優先づけは、各パターン
の辺についての折り返し（パターン反転）処理のツリー
構造を作った場合に、ツリーの探索を横優先ですること
にあたる。なお、たとえば、縦優先のアルゴリズムを考
えることももちろん可能である。

【００８４】一方、以上説明したように、パターンの重
なりが生じた場合に上書きを行なうのではなく、同じＺ
値のパターンのときは２つ（またはそれ以上）のパター
ンの各画素での画素値（輝度、色相等）の平均を計算し
て、重ね合せるという方法も考えられる。この時は、描
画の順序に関係ない万華鏡像が生成される。

【００８５】第２の方法としては、図１４に示したよう
な方法がある。この方法では、鏡の境界として、初期配
置から得られる鏡の境界だけを演算して生成し、その映
り込みの境界については演算を行なっていない。

【００８６】このような範囲において、各鏡の境界を越
えてはパターンを生成しないという原則により反転およ
び複製パターンを生成することで、より現実に近い万華
鏡像を生成することが可能である。

【００８７】［実施の形態２］実施の形態１において説
明した電子万華鏡装置１００においては、万華鏡像のみ
が生成されスクリーンに映し出されるという構成であっ
た。

【００８８】実施の形態２の電子万華鏡装置２００にお
いては、さらに、万華鏡像のパターンに応じて音を生成
する音響生成装置２０２を備える構成となっている。

【００８９】以下、実施の形態１と同一部分については
同一符号を付してその説明を繰返さない。

【００９０】図１５は、上述したような実施の形態２の
電子万華鏡装置２００の構成を示す概略ブロック図であ
る。

【００９１】図１６は、図１５に示した音響生成装置２
０２における処理を示す概念図である。

【００９２】音響生成装置２０２は、ビデオカメラ１０
２から入力された画像信号のうち、万華鏡像を生成する
ための初期画像として切出された初期画像片中の撮像信
号を、各画素ごとに対応する音片に変換することで、連
続した音を生成する。たとえば、色相の変化を音色に、
その輝度の変化を音量に対応付けることで、画像信号か
ら、音響信号への変換が可能である。

【００９３】図１７は、図１５に示した電子万華鏡装置
２００の動作を説明するフローチャートである。

【００９４】万華鏡像生成装置１０４は、ビデオカメラ
１０２により撮像された画像情報を受取る（ステップＳ
３０２）。

【００９５】続いて、外部から、撮像された画像情報に
対して、万華鏡像を作成する初期画像片に対応する画像
片形状のパラメータの入力が行なわれる（ステップＳ３
０４）。

【００９６】続いて、撮像信号から、入力された画像片
の形状パラメータに応じて、初期画像片の切出しが行な
われる（ステップＳ３０６）。

【００９７】続いて、万華鏡像生成装置１０４は、画像
片の複製を行ない（ステップＳ３０８）、回転ないし反
転により反射パターンの生成および配置を行なう（ステ
ップＳ３１０）。

【００９８】一方、切出された初期画像片の情報を受け
て、音響処理装置２０２は、対応する音素を撮像信号の
画素情報から逐次生成する（ステップＳ３１２）。

【００９９】生成された音素を連続的に出力すること
で、音の生成が行なわれる（ステップＳ３１４）。

【０１００】一方で、万華鏡像生成装置１０４は、回転
・反転により生成された反射パターンにより、画面の充
満が完了したかを判断する（ステップＳ３１６）。

【０１０１】空間が充満していると判断した場合は、対
応する画像が表示装置１０６に出力される（ステップＳ
１８）。

【０１０２】空間の充満が完了していないと判断した場
合は（ステップＳ３１６）、画素片の複製を行なうステ
ップＳ３０８に処理が復帰する。

【０１０３】以上の説明においては、ステップＳ３１０
において、図１１または図１４において説明した処理方
法により、より一般的な初期画像片の形状に対して、万
華鏡像の生成を行なう構成とすることも可能である。

【０１０４】以上のようにして、単に、撮像された画像
信号から万華鏡像を生成するのみならず、それに対応す
る音響信号が生成されることで、当該万華鏡像に対する
人間の関心や興味を高めることが可能である。

【０１０５】［実施の形態３］図１８は、本発明の実施
の形態３の電子万華鏡装置３００の構成を示す概略ブロ
ック図である。

【０１０６】実施の形態１の電子万華鏡装置１００の構
成と異なる点は、外部からの指示に応じて、グラフィッ
ク画像を生成するグラフィック生成装置を備えること
と、万華鏡像生成装置３０２がビデオカメラ１０２から
受けた撮像信号のうち初期画像片を切出した部分画像信
号と、コンピュータグラフィックス生成装置３０４から
出力されるグラフィック画像とを合成した上で、万華鏡
像を生成する構成となっている点である。

【０１０７】その他同一部分には同一符号を付して説明
は繰返さない。図１９は、図１８に示した万華鏡像生成
装置３０２およびコンピュータグラフィックス生成装置
３０４の動作を説明する概念図である。

【０１０８】実施の形態１における万華鏡像生成装置１
０４の動作と同様に、万華鏡像生成装置３０２は、ビデ
オカメラ１０２から与えられた画像信号中の、指定され
た領域Ｓを初期画像片として抽出する処理を行なう。一
方で、コンピュータグラフィックス生成装置３０４は、
領域Ｓと同等の領域内に存在するコンピュータグラフィ
ックスＧを生成する。

【０１０９】万華鏡像生成装置３０２には、コンピュー
タグラフィックス生成装置３０４から出力されたコンピ
ュータグラフィックスＧと初期画像片Ｓとの合成を行な
う。続いて、この合成された画像Ｓ＋Ｇを初期画像片と
して、図３において説明したのと同様の手続に従って、
万華鏡像を生成する。

【０１１０】図２０は、電子万華鏡装置３００の動作を
説明するフローチャートである。万華鏡像生成装置３０
２に、ビデオカメラ１０２により撮像された画像信号が
入力される（ステップＳ４０２）。

【０１１１】続いて、万華鏡像生成装置３０２は、初期
画像片に対応する画像片形状のパラメータを外部から受
ける（ステップＳ４０４）。

【０１１２】続いて、万華鏡像生成装置３０２は、入力
された画像片形状パラメータに応じて、撮像信号から初
期画像片に対応する画像信号の抽出（切出し）を行なう
（ステップＳ４０６）。

【０１１３】一方で、コンピュータグラフィックス生成
装置３０４は、外部から与えられたデータに従って、コ
ンピュータグラフィックスの生成を行なう（ステップＳ
４０８）。

【０１１４】続いて、コンピュータグラフィックス生成
装置３０４は、外部から与えられたデータに基づいて、
初期画像片形状に対応して、コンピュータグラフィック
ス画像の対応する領域の抽出（切出し）を行なう（ステ
ップＳ４１０）。

【０１１５】万華鏡像生成装置３０２は、撮像信号から
抽出された初期画像片およびコンピュータグラフィック
ス生成装置３０４から出力されたコンピュータグラフィ
ックスの初期画像片を受けて、両者を合成した画像を生
成する（ステップＳ４１２）。

【０１１６】続いて、万華鏡像生成装置３０２は、合成
された画像を初期画像片として、画像片の複製を行なう
（ステップＳ４１４）。

【０１１７】さらに、画像片の形状に従って、回転また
は反転を行なって画像片に対応した反射パターンの配置
を行なう（ステップＳ４１６）。

【０１１８】次に、万華鏡像生成装置３０２は、空間の
充満が完了したかどうかの判断を行ない（ステップＳ４
１８）、充満が完了している場合は表示装置１０６に対
応する画像信号を出力する（ステップＳ４２０）。

【０１１９】一方、空間充満が完了していないと判断し
た場合（ステップＳ４１８）、処理は画像片の複製を行
なうステップＳ４１４に復帰する。

【０１２０】以上のようにして、単にビデオカメラ１０
２により撮影された画像情報のみならず、コンピュータ
グラフィックス生成装置３０４により生成された画像信
号を合成することで、より多様な構成の万華鏡像を生成
することが可能である。

【０１２１】なお、図２０に示したステップ４１６にお
いて、回転および反転による反射パターンの配置におい
て、図１１または図１４により説明した処理を行なう構
成とすることで、より一般的な初期画像片形状に対して
も万華鏡像を生成することが可能である。

【０１２２】さらに、初期画像片の画像信号を画素に対
応する信号ごとに音素に変換する音響生成装置を付加す
ることで、実施の形態２において説明したのと同様に、
万華鏡像に対応した音響信号を出力する構成とすること
も可能である。

【０１２３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の電子万華
鏡装置によれば、万華鏡像を観察する観察者自身の全体
または一部ないしは観察者が手に持った物体に対する画
像情報に基づいた万華鏡像を生成し、かつ、音響信号の
出力と画像信号の出力を組合せることで、より観察者の
関心や興味を引く画像を生成することが可能となる。

【０１２５】さらに、コンピュータグラフィックス処理
した画像を、実際に撮像した画像情報に付加すること
で、より多様な変化を有する万華鏡像を生成することも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電子万華鏡装置１００の構成を示す概略ブロ
ック図である。

【図２】 電子万華鏡装置１００の動作の概略を示すフ
ローチャートである。

【図３】 鏡が２枚の場合に対応する電子万華鏡装置１
００の動作を説明する概念図である。

【図４】 鏡が３枚の場合の万華鏡像の生成過程を示す
模式図である。

【図５】 鏡の境界と交差しない反射パターンの生成過
程を示す概念図である。

【図６】 鏡の境界と交差するパターンの生成過程を示
す概念図である。

【図７】 鏡が４枚の場合の万華鏡像の生成過程を示す
概念図である。

【図８】 万華鏡像生成装置１０４の動作を説明するフ
ローチャートである。

【図９】 一般的な三角形形状の初期画像片に基づいた
万華鏡像の生成過程を示す概念図である。

【図１０】 図９に示した場合の光学的過程による万華
鏡像の生成過程を示す概念図である。

【図１１】 図９に示した場合に対応した万華鏡像生成
装置１０４の動作を説明する第１の概念図である。

【図１２】 反射パターン生成の優先づけをしめす概念
図である。

【図１３】 反射パターン生成のアルゴリズムを示すツ
リー図である。

【図１４】 図９の場合に対応した万華鏡像生成装置１
０４の動作を説明する第２の概念図である。

【図１５】 本発明の実施の形態２の電子万華鏡装置２
００の構成を示す概略ブロック図である。

【図１６】 音響生成装置２００の動作を説明する概念
図である。

【図１７】 万華鏡像生成装置１０４および音響生成装
置２０２の動作を説明するフローチャートである。

【図１８】 本発明の実施の形態３の電子万華鏡装置３
００の構成を示す概略ブロック図である。

【図１９】 万華鏡像生成装置３０２およびコンピュー
タグラフィックス生成装置３０４の動作を説明する概念
図である。

【図２０】 万華鏡像生成装置３０２およびコンピュー
タグラフィックス生成装置３０４の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１００，２００，３００ 電子万華鏡装置、１０２ ビ
デオカメラ、１０４，３０２ 万華鏡像生成装置、１０
６ 表示装置、２０２ 音響生成装置、３０４コンピュ
ータグラフィックス生成装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−303516（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211584（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−73320（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/262 G10K 15/04 302 G06T 3/00 100

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影した光学画像を撮像信号に変換する
   撮像手段と、 前記撮像信号を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成す
   る万華鏡像生成手段とを備え、 前記万華鏡像生成手段は、 前記撮像信号を受けて、外部からの指示に従って、撮像
   された画面中の指定された多角形領域に対応する前記撮
   像信号中の部分撮像信号を切出す画像抽出手段と、 前記部分撮像信号を原画像とし、前記多角形領域の各辺
   を鏡像対称軸として反転複製することにより鏡像画像を
   生成するステップを、順次各ステップにおいて生成され
   た前記鏡像画像について繰返すことで、画面を充満する
   前記万華鏡模様の画像信号を生成する画像処理手段とを
   含み、 前記万華鏡像生成手段の出力に応じて、前記画像処理手
   段からの前記画像信号に対応する画像を出力する表示手
   段と、 前記部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
   応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
   とをさらに備える、電子万華鏡装置。
2. 【請求項２】 撮影した光学画像を撮像信号に変換する
   撮像手段と、 前記撮像信号を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成す
   る万華鏡像生成手段とを備え、 前記万華鏡像生成手段は、 前記撮像信号を受けて、外部からの指示に従って、撮像
   された画面中の指定された多角形領域に対応する前記撮
   像信号を切出す画像抽出手段と、 前記画像抽出手段の出力を受け、外部からの指示に応じ
   て生成したグラフィック画像と前記切出された撮像信号
   とを合成し、部分撮像信号を生成する画像合成手段と、 前記部分撮像信号を原画像とし、前記多角形領域の各辺
   を鏡像対称軸として反転複製することにより鏡像画像を
   生成するステップを、順次各ステップにおいて生成され
   た前記鏡像について繰返すことで、画面を充満する前記
   万華鏡模様の画像信号を生成する画像処理手段とを含
   み、 前記万華鏡像生成手段の出力に応じて、対応する画像を
   出力する表示手段と、 前記部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
   応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
   とをさらに備える、電子万華鏡装置。
3. 【請求項３】 撮影した光学画像を撮像信号に変換する
   撮像手段と、 前記撮像信号を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成す
   る万華鏡像生成手段とを備え、 前記万華鏡像生成手段は、 前記撮像信号を受けて、外部からの指示に従って撮像さ
   れた画面中の指定された点を中心点とし、指定された角
   度領域に対応する前記撮像信号中の部分撮像信号を切出
   す画像抽出手段と、 前記部分撮像信号を原画像とし、前記中心点のまわりに
   所定の回転方向に従って、前記所定の回転方向側の辺を
   鏡像対称軸として順次反転複製することで、画面を充満
   する前記万華鏡模様の画像信号を生成する画像処理手段
   とを含み、 前記万華鏡像生成手段の出力に応じて、前記画像処理手
   段からの前記画像信号に対応する画像を出力する表示手
   段と、 前記部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
   応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
   とをさらに備える、電子万華鏡装置。
4. 【請求項４】 撮影した光学画像を撮像信号に変換する
   撮像手段と、 前記撮像信号を受けて、万華鏡模様の画像信号を生成す
   る万華鏡像生成手段とを備え、 前記万華鏡像生成手段は、 前記撮像信号を受けて、外部からの指示に従って撮像さ
   れた画面中の指定された点を中心点とし、指定された角
   度領域に対応する前記撮像信号を切出す画像抽出手段
   と、 前記画像抽出手段の出力を受け、外部からの指示に応じ
   て生成したグラフィック画像と前記切出された撮像信号
   とを合成し、部分撮像信号を生成する画像合成手段と、 前記部分撮像信号を原画像とし、前記中心点のまわりに
   所定の回転方向に従って、前記回転方向側の辺を鏡像対
   称軸として順次反転複製することで、画面を充満する前
   記万華鏡模様の画像信号を生成する画像処理手段とを含
   み、 前記万華鏡像生成手段の出力に応じて、前記画像処理手
   段からの前記画像信号に対応する画像を出力する表示手
   段と、 前記部分撮像信号の輝度および色相に基づいて、順次対
   応する音色および音量の音声を生成し出力する音響手段
   とをさらに備える、電子万華鏡装置。
5. 【請求項５】 前記音響手段は、 前記部分撮像信号における各画素に対応する信号の輝度
   および色相に基づいて、順次対応する音色および音量の
   音素を生成し連続的な音響信号に変換して出力する音響
   生成手段と、 前記音響生成手段の出力を受けて、前記音響信号に対応
   した音を出力する音響出力手段とを含む、請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の電子万華鏡装置。
6. 【請求項６】 前記音響生成手段は、前記部分撮像信号
   における各画素信号の輝度に対応する音量を有し、か
   つ、前記各画素信号の色相に対応する音色を有する音素
   を順次生成し連続的な音響信号に変換して出力する請求
   項５記載の電子万華鏡装置。
7. 【請求項７】 前記撮像手段は、観察者自身の少なくと
   も１部を撮影可能なように配置され、 前記万華鏡像生成手段は、前記撮像信号を受けて、前記
   万華鏡模様の画像信号をリアルタイムに生成する、請求
   項１〜６のいずれか１項に記載の電子万華鏡装置。