JP3596174B2 - Image data generation method - Google Patents

Image data generation method Download PDF

Info

Publication number
JP3596174B2
JP3596174B2 JP17001896A JP17001896A JP3596174B2 JP 3596174 B2 JP3596174 B2 JP 3596174B2 JP 17001896 A JP17001896 A JP 17001896A JP 17001896 A JP17001896 A JP 17001896A JP 3596174 B2 JP3596174 B2 JP 3596174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image data
image
subject
viewpoint
holographic stereogram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17001896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1020754A (en
Inventor
茂幸 馬場
明 白倉
信宏 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP17001896A priority Critical patent/JP3596174B2/en
Priority to US08/876,289 priority patent/US6108440A/en
Priority to EP97110596A priority patent/EP0816951A3/en
Publication of JPH1020754A publication Critical patent/JPH1020754A/en
Priority to US09/468,101 priority patent/US6370268B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3596174B2 publication Critical patent/JP3596174B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる観察点から順次撮影することにより得られた多数の画像を原画として、これらを1枚のホログラム用記録媒体に短冊状又はドット状の要素ホログラムとして順次記録することにより作製される。
【0003】
例えば、横方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作成する際は、図18に示すように、先ず、被写体100を横方向の異なる観察点から順次撮影することにより、横方向の視差情報を有する複数の画像からなる視差画像列101を得る。そして、この視差画像列の各画像102を、短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体103に横方向に連続するように順次記録する。これにより、横方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムが得られる。
【0004】
このホログラフィックステレオグラムでは、横方向の異なる観察点から順次撮影することにより得られた複数の画像の情報が、短冊状の要素ホログラムとして横方向に連続するように順次記録されているので、このホログラフィックステレオグラムを観察者が両目で見たとき、その左右の目にそれぞれ写る2次元画像は若干異なるものとなる。これにより、観察者は視差を感じることとなり、3次元画像が再生されることとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図19に示すように、被写体110に向けた撮影装置111を、その方向を一定に保持したまま、図中矢印B1に示すように平行に動かして、異なる位置から被写体110を多数撮影することによって得られる。すなわち、被写体110に向けた撮影装置111を平行に、被写体110が撮影装置111による撮影範囲に入る位置から、被写体110が撮影装置111による撮影範囲から外れる位置に至るまで動かして、この間において多数の画像を撮影する。
【0006】
しかしながら、このような撮影方法では、被写体110が大きいときには、その全体像を撮影するために、撮影装置111の移動距離を大きくとる必要があり、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさが大きなものとなってしまうという問題がある。
【0007】
また、上述のように撮影するとき、撮影装置111の画角θの大きさは、ホログラフィックステレオグラムの横方向の視野角に反映されるので、十分に大きくとっておくことが望まれる。しかしながら、撮影装置111の画角θを大きくとるには、広角レンズを用いる必要があり、これは、撮影装置111のコストの増加の原因となる。また、広角レンズを用いて撮影装置111の画角θを大きくして撮影すると、画像に歪みが生じやすく、ホログラフィックステレオグラムの画質の劣化の原因になる。
【0008】
また、上述のように視差画像列を撮影したときには、視差画像列の画像に、被写体110が写っていない不要な部分が多数含まれることとなる。特に、視差画像列のうち、最初の方の画像や最後の方の画像では、画像のはじの方にだけ被写体110が写り、大部分が被写体110に関係のない不要な部分となる。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが多数含まれてしまい、データの有効利用の点で非常に不利である。
【0009】
或いは、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図20に示すように、被写体110を回転台112に載せ、撮影装置111を固定して、被写体110を撮影する毎に、図中矢印B2に示すように、回転台112を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影することによっても得られる。
【0010】
このような撮影方法は、図19に示したように撮影装置111を平行に動かす方法に比べて、被写体110が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化できるという利点がある。また、撮影装置111の画角θが小さくても、被写体110を回転させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。さらには、回転台112を回動させても被写体110は常に撮影装置111の正面に位置するので、視差画像列の画像に被写体110が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【0011】
しかしながら、従来のホログラフィックステレオグラムは撮影時の視点に対応して作成されるので、上述のように被写体110を回動させることによって得られた視差画像列に基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、撮影装置111の視点に対応した円弧状のものとなってしまう。しかし、ホログラフィックステレオグラム作成システムを、3次元画像が得られるハードコピーを出力するプリンタ装置として実用化することを考慮すると、当然の事ながら、ホログラフィックステレオグラムは平面状であることが好ましい。
【0012】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、平面状のホログラフィックステレオグラムに対応した画像データを生成する画像データ生成方法であって、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムの大きさを小型化することができ、且つ、撮影装置の画角を大きく取る必要がなく、且つ、無駄な画像データが少なくデータを有効に利用することができる画像データ生成方法を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成方法は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行い、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成装置は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施すキーストン歪み補正手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を回動させて撮像された視点の異なる複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施す画像処理手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、当該比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う画像処理手段と、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
【0014】
ここで、視点の異なる複数の画像を撮影する際には、例えば、被写体を回転台に載せ、被写体を撮影する毎に回転台を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。或いは、例えば、被写体を撮影する毎に、被写体を略中心として所定角度だけ撮影装置を回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。
【0015】
また、上記視点変換処理を施す際は、例えば、キーストン歪みの補正処理が施された画像を構成する画素について、画素列毎にデータの入れ替えを行い、ホログラフィックステレオグラムのホログラム面近傍に再生像が結像するように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
【0016】
以上のような本発明に係る画像データ生成方法では、被写体又は撮影装置を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置を平行に動かす方法に比べて、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置の画角が小さくても、被写体又は撮影装置を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置を移動しても被写体は常に撮影装置の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【0017】
さらに、本発明に係る画像データ生成方法では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、画像データは、撮影装置を平行に動かしたときに得られる画像の画像データと同様な画像データになる。したがって、本発明に係る画像データ生成方法によって得られた画像データに基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、平面状のホログラフィックステレオグラムとなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0019】
まず、本発明が適用されるホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例について説明する。
【0020】
このホログラフィックステレオグラム作成システムは、物体光と参照光との干渉縞が記録されたフィルム状のホログラム用記録媒体をそのままホログラフィックステレオグラムとする、いわゆるワンステップホログラフィックステレオグラムを作成するシステムである。
【0021】
そして、このホログラフィックステレオグラム作成システムは、図1に示すように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成部1と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ2と、ホログラフィックステレオグラム作成用の光学系を有するホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3とを備えている。
【0022】
上記画像データ生成部1は、本発明を適用して、ホログラフィックステレオグラムに記録される複数の要素ホログラムに対応した複数の画像の画像データを生成する。なお、この画像データ生成部1による画像データの生成については、後で詳細に説明する。
【0023】
そして、この画像データ生成部1は、ホログラム用記録媒体に画像を記録する際に、生成した画像データD1をホログラム用記録媒体に記録する順に1画像分毎にホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3に送出するとともに、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3に画像データD1を送出する毎に、画像データD1を送出したことを示すタイミング信号S1を制御用コンピュータ2に送出する。
【0024】
制御用コンピュータ2は、画像データ生成部1からのタイミング信号S1に基づいてホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3を駆動し、画像データ生成部1で生成された画像データD1に基づく画像を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3内にセットされたホログラム用記録媒体に、短冊状の要素ホログラムとして順次記録する。
【0025】
このとき、制御用コンピュータ2は、後述するように、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3に設けられたシャッタ及び記録媒体送り機構等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ2は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3に制御信号S2を送出して、シャッタの開閉や、記録媒体送り機構によるホログラム用記録媒体の送り動作等を制御する。
【0026】
上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3について、図2を参照して詳細に説明する。なお、図2(A)は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3全体の光学系を上方から見た図であり、図2(B)は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。
【0027】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3は、図2(A)に示すように、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源31と、レーザ光源31からのレーザ光L1の光軸上に配されたシャッタ32及びハーフミラー33とを備えている。 上記シャッタ32は、制御用コンピュータ2によって制御され、ホログラム用記録媒体30を露光しないときには閉じられ、ホログラム用記録媒体30を露光するときに開放される。また、ハーフミラー33は、シャッタ32を通過してきたレーザ光L2を、参照光と物体光とに分離するためのものであり、ハーフミラー33によって反射された光L3が参照光となり、ハーフミラー33を透過した光L4が物体光となる。
【0028】
ハーフミラー33によって反射された光L3の光軸上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ34と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ35と、コリメータレンズ35からの平行光を反射する全反射ミラー36とがこの順に配置されている。
【0029】
そして、ハーフミラー33によって反射された光は、先ず、シリンドリカルレンズ34によって発散光とされる。次に、コリメータレンズ35によって平行光とされる。その後、全反射ミラー36によって反射され、ホログラム用記録媒体30に入射する。
【0030】
一方、ハーフミラー33を透過した光L4の光軸上には、図2(A)及び図2(B)に示すように、物体光用の光学系として、ハーフミラー33からの透過光を反射する全反射ミラー38と、凸レンズとピンホールを組み合わせたスペーシャルフィルタ39と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ40と、記録対象の画像を表示する表示装置41と、物体光をホログラム用記録媒体30上に集光させるシリンドリカルレンズ42とがこの順に配置されている。
【0031】
そして、ハーフミラー33を透過した光L4は、全反射ミラー38によって反射された後、スペーシャルフィルタ39によって点光源からの拡散光とされる。次に、コリメータレンズ40によって平行光とされ、その後、表示装置41に入射する。ここで、表示装置41は、例えば液晶パネルからなる透過型の画像表示装置であり、画像データ生成部1から送られた画像データD1に基づく画像を表示する。そして、表示装置41を透過した光は、表示装置41に表示された画像に応じて変調された後、シリンドリカルレンズ42に入射する。
【0032】
そして、表示装置41を透過した光は、シリンドリカルレンズ42により横方向に集束され、この集束光が物体光としてホログラム用記録媒体30に入射する。すなわち、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3では、表示装置41からの投影光が短冊状の物体光としてホログラム用記録媒体30に入射する。
【0033】
ここで、参照光及び物体光は、参照光がホログラム用記録媒体30の一方の主面に入射し、物体光がホログラム用記録媒体30の他方の主面に入射するようにする。すなわち、ホログラム用記録媒体30の一方の主面に、参照光を所定の入射角度にて入射させるとともに、ホログラム用記録媒体30の他方の主面に、物体光をホログラム用記録媒体30に対して光軸がほぼ垂直となるように入射させる。これにより、参照光と物体光とがホログラム用記録媒体30上において干渉し、当該干渉によって生じる干渉縞が、ホログラム用記録媒体30に屈折率の変化として記録される。
【0034】
また、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3は、制御用コンピュータ2の制御のもとに、ホログラム用記録媒体30を間欠送りし得る記録媒体送り機構43を備えている。この記録媒体送り機構43は、記録媒体送り機構43に所定の状態でセットされたホログラム用記録媒体30に対して、画像データ生成部1で生成された画像データD1に基づく1つの画像が1つの要素ホログラムとして記録される毎に、制御用コンピュータ2からの制御信号S2に基づいて、ホログラム用記録媒体を1要素ホログラム分だけ間欠送りする。これにより、画像データ生成部1で生成された画像データD1に基づく画像が、要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体30に横方向に連続するように順次記録される。
【0035】
なお、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3において、ハーフミラー33によって反射されホログラム用記録媒体30に入射する参照光の光路長と、ハーフミラー33を透過し表示装置41を介してホログラム用記録媒体30に入射する物体光の光路長とは、ほぼ同じ長さとすることが好ましい。これにより、参照光と物体光との干渉性が高まり、ホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【0036】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3において、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上させるために、物体光の光路上に拡散板を配してもよい。このように拡散板を配することにより、物体光に含まれるノイズが分散され、また、ホログラム用記録媒体に入射する物体光の光強度分布がより均一になり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【0037】
ただし、このように拡散板を配するときは、拡散板とホログラム用記録媒体30の間に、要素ホログラムの形状に対応した短冊状の開口部が形成されたマスクを配することが好ましい。このようにマスクを配することにより、拡散板によって拡散された物体光のうち、余分な部分がマスクによって遮られることとなり、より高画質なホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【0038】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3において、ホログラフィックステレオグラムに縦方向の視野角を持たせるために、物体光の光路上に、物体光を縦方向に拡散する1次元拡散板を配してもよい。このように1次元拡散板を配することにより、物体光が縦方向、すなわち作成される要素ホログラムの長軸方向に拡散され、これにより、作成されるホログラフィックステレオグラムは縦方向の視野角を有することとなる。
【0039】
ただし、このように1次元拡散板を配するときは、ホログラム用記録媒体30と1次元拡散板の間に、微細な簾状の格子を有するルーバーフィルムを配することが好ましい。このようにルーバーフィルムを配することにより、ホログラム用記録媒体30を透過した参照光が1次元拡散板によって反射されて、再びホログラム用記録媒体30に入射するのを防ぐことができる。
【0040】
つぎに、上記ホログラフィックステレオグラム作成システムの動作について説明する。
【0041】
ホログラフィックステレオグラムを作成する際、画像データ生成部1は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3の表示装置41に画像データD1を送出し、当該画像データD1に基づく露光用画像を表示装置41に表示させる。このとき、画像データ生成部1は、画像データD1をホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3の表示装置41に送出したことを示すタイミング信号S1を、制御用コンピュータ2に送出する。
【0042】
そして、タイミング信号S1を受け取った制御用コンピュータ2は、シャッタ32に制御信号S2を送出し、所定時間だけシャッタ32を開放させ、ホログラム用記録媒体30を露光する。このとき、レーザ光源31から出射されシャッタ32を透過したレーザ光L2のうち、ハーフミラー33によって反射された光L3が、参照光としてホログラム用記録媒体30に入射する。また、ハーフミラー33を透過した光L4が、表示装置41に表示された画像が投影された投影光となり、当該投影光が物体光としてホログラム用記録媒体30に入射する。これにより、表示装置41に表示された露光用画像が、ホログラム用記録媒体30に短冊状の要素ホログラムとして記録される。
【0043】
そして、ホログラム用記録媒体30への1画像の記録が終了すると、次いで、制御用コンピュータ2は、記録媒体送り機構43に制御信号S2を送出し、ホログラム用記録媒体30を1要素ホログラム分だけ送らせる。
【0044】
以上の動作を、表示装置41に表示させる露光用画像を視差画像列順に順次変えて繰り返す。これにより、画像データ生成部1によって生成された画像データに基づく露光用画像が、ホログラム用記録媒体30に短冊状の要素ホログラムとして順次記録される。
【0045】
なお、このように要素ホログラムを順次記録する際、記録媒体送り機構43でホログラム用記録媒体を送ったときに、ホログラム用記録媒体30が若干振動する。そのため、ホログラム用記録媒体30を送る毎に、この振動がおさまるの待ち、振動がおさまった後、要素ホログラムを記録するようにする。
【0046】
以上のように、このホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ生成部1によって生成された画像データに基づく複数の露光用画像が表示装置41に順次表示されるとともに、各画像毎にシャッタ32が開放され、各画像がそれぞれ短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体30に順次記録される。このとき、ホログラム用記録媒体30は、1画像毎に1要素ホログラム分だけ送られるので、各要素ホログラムは、横方向に連続して並ぶこととなる。これにより、横方向の視差情報を含む複数の画像が、横方向に連続した複数の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体30に記録され、横方向の視差を有するホログラフィックステレオグラムが得られる。
【0047】
つぎに、以上のようなホログラフィックステレオグラム作成システムの画像データ生成部1について詳細に説明する。
【0048】
上記画像データ生成部1は、ホログラフィックステレオグラムの元となる複数の画像、すなわち視差画像列を撮影する視差画像列撮影システムを備えている。
【0049】
この視差画像列撮影システムは、図3に示すように、被写体50が乗せられる回転台51と、回転台51の回転中心に向くように配された撮影装置52とを備えており、撮影装置52を被写体50に向くように固定したまま、被写体50と撮影装置52の距離dを略一定に保持して、回転台51に乗せられた被写体50を回動させることが可能となっている。
【0050】
そして、この視差画像列撮影システムで視差画像列を撮影する際は、被写体50を回転台51に載せ、被写体50を撮影装置52で撮影する毎に、回転台51を所定角度だけ、図中矢印A1に示すように一定方向の回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。これにより、横方向の視差を有する視差画像列が得られる。
【0051】
また、被写体50を動かすことなく、被写体50と撮影装置42の距離dを略一定に保持して、撮影装置52の側を被写体50を中心として回動させるようにしても、同様な視差画像列を得ることができる。このときは、図5に示すように、被写体50を固定した上で、被写体50を撮影する毎に、撮影装置52を被写体50に向けたまま、被写体50を略中心として撮影装置52を所定角度だけ、図中矢印A2に示すように一定方向に回動させることによって、視点の異なる多数の画像を撮影する。
【0052】
図3に示した方法と、図4に示した方法は等価であり、どちらの方法でも同様な視差画像列を撮影できる。なお、実際に視差画像列を撮影する際は、被写体50又は撮影装置52を上述のように所定角度づつ回動させることによって、被写体50に対する撮影装置52の視点を連続的に変えて、例えば500〜1000枚程度の画像を撮影する。
【0053】
なお、以上のように被写体50又は撮影装置52を回動させて視差画像列を撮影する際、撮影装置52の画角θは、大きく取る必要はなく、被写体50が撮影範囲内に収まる程度に設定すればよい。したがって、この視差画像列撮影システムでは、広角レンズを用いて画角を広く取るような必要が無く、安価な撮影装置で撮影することができる。また、1画面あたりの画角θが狭くてよいので、画像の解像度を上げることができる。
【0054】
撮影装置の画角θは、具体的には、図5に示すように、作成するホログラフィックステレオグラムの横の長さをW、縦の長さをHとして、作成するホログラフィックステレオグラムと観察者の視点との間の距離をdとするとき、下記式(1)のように設定する。
【0055】
θ=2tan−1(W/2d) ・・・(1)
以上のような視差画像列撮影システムでは、被写体50又は撮影装置52を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置52を平行に動かす方法に比べて、被写体50が大きくても、視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置52の画角θが小さくても、被写体50又は撮影装置52を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置が移動しても被写体50は常に撮影装置52の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体50が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【0056】
ところで、撮影された視差画像列は、後述するように、画像データの処理を行う画像データ処理部に画像データとして読み込まれる。具体的には、本実施の形態では、視差画像列はNTSC方式のビデオ信号として画像データ処理部に供給される。したがって、撮影装置52は、感光部に電荷結合素子(CCD:Charge Coupled Device)を用いたスチルカメラやビデオカメラのように、撮影した画像を画像データとして直接出力することができる撮影装置が好適である。なお、撮影装置52には、感光フィルム上に画像を記録するカメラを用いてもよい。ただし、このときは感光フィルム上に記録された画像を画像読み取り装置等を用いて画像データに変換する必要がある。
【0057】
なお、ここでは、視差画像列撮影システムで被写体50を実際に撮影することにより視差画像列を得るようにしたが、視差画像列は、コンピュータによって生成するようにしてもよい。すなわち、コンピュータを使用して、CAD(Computer Aided Design)画像やCG(Computer Graphics)画像等を横方向に順次視差を与えて複数作成し、これらの画像を視差画像列としてもよい。
【0058】
上記画像データ生成部1は、以上のような視差画像列撮影システムから視差画像列を画像データとして読み込み所定の画像データ処理を行う画像データ処理部を備えている。
【0059】
図6に示すように、画像データ処理部60は、画像データ処理等を行う中央処理装置(CPU)を備えた演算処理部61と、演算処理部61に対して設けられた内部記憶装置62とを備えている。ここで、演算処理部61は、NTSC方式のビデオ信号をフルフレームレートで入力できる入力ボードと、JPEG方式によって画像データの圧縮伸長を行う圧縮伸長ボードとを備えている。なお、ここでは、画像圧縮の方式としてJPEG方式を採用するが、他の画像圧縮の方式を採用してもよいことは言うまでもない。
【0060】
この画像データ処理部60における画像データ処理の流れを図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0061】
画像データ処理を行う際は、先ず、ステップST1−1において、視差画像列撮影システムによって視差画像列を撮影し、当該視差画像列の画像データを画像データ処理部60に入力する。具体的には、視差画像列撮影システムの撮影装置52で被写体50を撮影する毎に、視差画像列撮影システムから、撮影された画像の画像データをNTSC方式のビデオ信号として、入力ボードを介して画像データ処理部60の演算処理部61に順次入力する。すなわち、本実施の形態に係る画像データ生成部1では、視差画像列撮影システムの撮影装置52で被写体50を撮影しながら、視差画像列撮影システムから画像データ処理部60に、撮影された画像の画像データを入力する。
【0062】
このとき、演算処理部61に入力された画像データは、1画像分の画像データが入力される毎に、演算処理部61に備えられた圧縮伸長ボードによりデータ圧縮がなされ、圧縮された画像データは、内部記憶装置62に読み込まれる。したがって、視差画像列撮影システムによる視差画像列の撮影が完了した段階で、当該視差画像列の画像データを圧縮した画像データが全て内部記憶装置62に読み込まれることとなる。ここで、視差画像列の元の画像データは膨大な量のデータであるが、このように画像データを圧縮して読み込むことにより、膨大な量の視差画像列の画像データを、限られた容量の内部記憶装置62に読み込むことが可能となる。
【0063】
そして、以下の画像データ処理では、内部記憶装置62に読み込まれた画像データのうち、画像データ処理に必要な画像データを内部記憶装置62上で随時伸長して処理を行う。すなわち、本実施の形態では、処理速度が非常に高速な内部記憶装置62上において画像データ処理を行う。したがって、本実施の形態では、非常に高速に画像データ処理を行うことができる。これに対して、従来は、元となる画像データをハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に保存して、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ処理を行っていた。しかしながら、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は処理速度が遅いため、画像データ処理には、非常に長い時間を要していた。
【0064】
次に、以上にように画像データが内部記憶装置62に読み込まれた状態で、ステップST1−2において、内部記憶装置62に読み込まれた画像データに対して所定の画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを1画像分生成する。
【0065】
このステップST1−2では、先ず、ステップST1−2−1において、内部記憶装置に読み込まれている画像データから、画像データ変換処理に必要な画像データを選択し、当該画像データを圧縮伸長ボードにより伸長する。次に、ステップST1−2−2において、伸長された画像データに基づいて画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データD1を1画像分生成する。
【0066】
ここでの画像データ変換処理では、後述するようなキーストン歪み補正処理と視点変換処理を行うが、視点変換処理には非常に多くのデータアクセスを必要とする。そして、従来は、視差画像列の画像データを外部記憶装置に保存し、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ変換処理を行っていた。このため、従来は、この画像データ変換処理に非常に長い時間を要していた。これに対して、本実施の形態では、視差画像列の画像データを圧縮することにより内部記憶装置62に読み込み、内部記憶装置62上で画像データ変換処理を行うようにしているので、非常に高速に処理を行うことができる。なお、ここでの画像データ変換処理については、後で詳細に説明する。
【0067】
次に、ステップST1−3において、上記ステップST1−2−2で生成された画像データD1、すなわちホログラム用記録媒体30に記録する画像の画像データD1を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3の表示装置41に供給し、当該画像データD1に基づく画像を露光用画像として表示装置41に表示する。このとき、画像データ生成部1から制御用コンピュータ2に、表示装置41に露光用画像を表示したことを示すタイミング信号S1を送出する。
【0068】
ここで、制御用コンピュータ2は、上記タイミング信号S1を受け取ったら、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3のシャッタ32を所定時間だけ開放させてホログラム用記録媒体30を露光し、表示装置41に表示された画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に記録する。そして、露光が完了したら、記録媒体送り機構43を駆動して、ホログラム用記録媒体30を1要素ホログラム分だけ送らせる。
【0069】
すなわち、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ処理部60から表示装置41に画像データD1を送出して、当該画像データD1に基づく画像を露光用画像として表示装置41に表示させるとともに、表示装置41に露光用画像を表示する毎に、露光用画像を表示したことを示すタイミング信号S1を画像データ処理部60から制御用コンピュータ2に送出し、これにより、表示装置41への画像表示のタイミングと、ホログラム用記録媒体30の露光のタイミングとを同期させている。すなわち、このホログラフィックステレオグラム作成システムにおいて、画像に関わる処理は視差画像列撮影システム及び画像データ処理部60を備えた画像データ生成部1だけで行い、制御用コンピュータ2では、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置3の制御だけを行う。
【0070】
次に、ステップST1−4において、ステップST1−2−2で生成された露光用画像の画像データD1、すなわちホログラム用記録媒体30に記録した画像の画像データD1を、内部記憶装置62上から消去する。これにより、以後の処理に不要な画像データが内部記憶装置62上から消去され、内部記録装置62内の領域が常に広く確保されることとなる。なお、必要に応じて、ステップ1−2−2で生成された画像データD1は、ハードディスク装置等のような外部記憶装置に保存するようにしてもよい。
【0071】
以上のステップにより、元の視差画像列の画像データから、露光用画像の画像データが1画像分生成され、当該画像データに基づく画像が、1要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体に記録される。
【0072】
次に、ステップST1−5において、要素ホログラムの作成が全て完了したか、すなわちホログラム用記録媒体30に対する露光が全て完了したかを判断する。そして、露光が未だ完了していないときは、ステップST1−2に戻って、ホログラム用記録媒体30に記録する次の画像の画像データを生成し、次の画像をホログラム用記録媒体30に要素ホログラムとして記録する。そして、以上の処理を繰り返して、ホログラム用記録媒体30に対する露光が全て完了したら処理を終了する。
【0073】
ところで、本実施の形態では、画像データ処理部60から制御用コンピュータ2にタイミング信号S1が送られる毎に1要素ホログラムが作成される。そこで、このタイミング信号S1の送出間隔を、記録媒体送り機構43でホログラム用記録媒体30を送るために生じる振動がおさまるまでの時間以上とする。これにより、ホログラム用記録媒体30の振動がおさまった状態でホログラム用記録媒体30が露光されることとなり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【0074】
以上のように内部記憶装置62上で画像データの処理を行うことにより、大きなデータ量をもつ画像データを外部記憶装置との間で転送するような必要がなくなり、処理速度が大幅に向上する。したがって、ホログラフィックステレオグラムの元となる視差画像列の入力から、ホログラフィックステレオグラムが完成するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【0075】
また、以上のように内部記憶装置62上で画像データを圧縮伸長しながら画像データの処理を行ったとき、画像データ変換処理に要する処理時間は非常に短縮される。したがって、フルカラー化や高解像度化を図ることにより画像データが更に増えても、画像データ変換処理を実用的な時間内で行うことが可能である。
【0076】
しかも、処理時間に余裕が生じるので、画像データ変換処理として、後述するような視点変換処理以外の処理を組み込むことも可能となる。具体的には、例えば、カラーホログラムにおける色補正のための画像データ変換処理や、レンズの収差補正のための画像データ変換処理等も、画像データ変換処理として行うようにしてもよい。これにより、ホログラフィックステレオグラムの画質を更に向上することが可能となる。
【0077】
また、一般にホログラフィックステレオグラムを作成する際に振動が生じると、ホログラフィックステレオグラムの回折効率が悪化してしまうので、ホログラフィックステレオグラムを作成する際は、振動防止対策が非常に重要である。そして、従来の画像データ変換処理に使用されていたハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は、機械的な動作を伴うため振動が生じてしまうが、本実施の形態に係る画像データ変換処理に使用される内部記憶装置62は、一般に電気的な動作だけで処理が行われるので振動が生じない。したがって、本実施の形態では、画像データ変換処理に伴って振動が発生するようなことがなく、回折効率に優れたホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【0078】
また、機械的な動作を伴わない内部記憶装置62は、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に比べて、遥かに耐久性に優れている。したがって、非常の多くのデータアクセスが行われる画像データ変換処理を、内部記憶装置62上で行うようにすることにより、システムの耐久性を向上することができる。
【0079】
つぎに、上記画像データ処理部60で行われる画像データ変換処理について詳細に説明する。
【0080】
本実施の形態では、視差画像列撮影システムによって撮影された各画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、更に、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施す。これにより、ホログラム用記録媒体30に記録する画像の画像データを生成する。
【0081】
まず、キーストン歪みの補正処理について説明する。
【0082】
本実施の形態では、上述したように、被写体50又は撮影装置52を回動させて視差画像列を得ている。このため、図8(A)に示すように、被写体50の正面に撮影装置52が位置しているときは、図8(B)に示すように、撮影された画像53に写る被写体54は歪むことなく写るが、図9(A)に示すように、被写体50の正面に撮影装置52が位置していないときには、図9(B)に示すように、撮影された画像55に写る被写体56にキーストン歪みが生じる。そこで、本実施の形態では、このキーストン歪みを補正する。
【0083】
このキーストン歪みの補正は、図10に示すように、被写体50の正面に撮影装置52が位置しているときを基準として、被写体50又は撮影装置52を回動させたときの回転角度をθとし、被写体50又は撮影装置52の回転中心50aと撮影装置52の視点位置52aとの間の距離をdとし、撮影装置52の横方向の画角をθとしたとき、下記式(2)で定義される比率ratioで、画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことにより実現できる。
【0084】
【数1】

Figure 0003596174
【0085】
ただし、上記式(2)において、αは、図10に示すように、被写体50又は撮影装置52の回転中心50aと、撮影装置52の視点位置52aとを結ぶ仮想線をLaとし、拡大又は縮小処理の対象となる画像位置Paと、撮影装置52の視点位置52aとを結ぶ仮想線をLbとしたとき、仮想線Laと仮想線Lbとの間の角度を示している。
【0086】
このように各画像の画像データについてキーストン歪みの補正処理を施すことにより、視差画像列の画像データは、撮影装置52を平行に動かしたときに得られる画像データと同様なものとなる。したがって、このようにキーストン歪みを補正することにより、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成したときに、キーストン歪みに起因する画像の乱れが生じるようなことがなくなる。
【0087】
以上のようなキーストン歪みの補正処理の流れについて詳細に説明する。
【0088】
ここで、視差画像列の各画像は、視差方向となる横方向と、非視差方向となる縦方向とに複数の画素を有している。具体的には、例えば、図11に示すように、1画像毎に横方向に480[pixel]の画素を有し、縦方向に640[pixel]の画素を有するようにする。このとき、1画像は、縦方向に640[pixel]の画素が並んだ画素列gが、横方向に480[pixel]分だけ並んで構成されることとなる。
【0089】
そして、キーストン歪みを補正する際は、図12に示すように、先ず、ステップST2−1において、キーストン歪みの補正の対象となる画像を構成する各画素列gにそれぞれ対応する上記角度αを計算する。
【0090】
次に、ステップST2−2において、上記式(2)に基づいて、1つの画素列gについて、当該画素列gに対応する上記比率ratioを計算する。
【0091】
次に、ステップST2−3において、ステップST2−2で算出された比率ratioに基づいて、当該画素列gによる画像に対して拡大又は縮小処理を行い、当該画素列gによる画像のキーストン歪みを補正する。
【0092】
また、このとき、元となる画像を撮影した撮影装置52の受光面と、ホログラム用記録媒体30の露光面とが互いに平行となるように、すなわち、撮影装置52によって撮影された元画像と、ホログラム用記録媒体30に記録される画像とが互いに平行となるように、画像データの座標変換を行う。
【0093】
この座標変換では、図10に示すように、撮影装置52で撮影された元画像の座標位置x’と、ホログラム用記録媒体30に記録される画像の座標位置xとを設定し、ホログラム用記録媒体30に記録される画像上において等間隔でサンプリングされた複数の点について、下記式(3)で表されるαを算出する。
【0094】
【数2】
Figure 0003596174
【0095】
そして、上記式(3)で算出されたαから、ホログラム用記録媒体30に記録される画像の座標位置xに対応した元画像の座標位置x’を、下記式(4)より算出する。
【0096】
x’=d・tanα ・・・(4)
上記式(3)及び式(4)から、元画像の座標位置x’と、ホログラム用記録媒体30に記録される画像の座標位置xとの関係が明らかとなる。そこで、上記式(3)及び式(4)に基づいて座標変換を行い、ホログラム用記録媒体30に記録される画像が、ホログラム用記録媒体30に対して平行な画像となるように、画像データのマッピングを行う。なお、実際の計算では、d、x、x’の単位系を、画像データを構成する各画素に対応させて行う。
【0097】
次に、ステップST2−4において、全ての画素列gについてキーストン歪みの補正が完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画素列gがあるときは、ステップST2−2に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画素列gに対してキーストン歪みの補正を施す。
【0098】
一方、キーストン歪みの補正が完了していない画素列gが無く、全ての画素列gについてキーストン歪みの補正が完了しているときには、ステップST2−5に進む。
【0099】
ステップST2−5において、キーストン歪みの補正が全ての画像について完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画像があるときは、ステップST2−1に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画像に対してキーストン歪みの補正を施す。
【0100】
以上の処理により、視差画像列を構成する全画像に対して、キーストン歪みの補正処理が完了する。
【0101】
なお、以上のようなキーストン歪みの補正処理を行うタイミングは、後述する視点変換処理の前であれば、いつ行ってもよい。すなわち、キーストン歪みの補正は、例えば、視差画像列撮影システムから画像データ処理部60に1画像分の画像データが入力される毎に行うようにしてもよいし、また、視差画像列撮影システムから画像データ処理部60に視差画像列を構成する全画像の画像データが入力された後に行うようにしてもよい。
【0102】
つぎに、以上にようにキーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して施される視点変換処理について説明する。
【0103】
ホログラフィックステレオグラムにおいて、撮影時における撮影装置52の視点と被写体50との位置関係は、作成されたホログラフィックステレオグラムの再生像に対しても保持されるため、撮影された視差画像列の画像データをそのまま用いてホログラフィックステレオグラムを作成すると、図13に示すように、再生像60はホログラフィックステレオグラムHのホログラム面Haよりも奥に結像してしまう。このため、このようなホログラフィックステレオグラムHでは、再生像60と視点61の距離dv0が撮影時における被写体50の中心から撮影装置52の視点までの距離dに一致するように、観察時に視点61をホログラム面Haにおいて再生像60を見ない限り、再生像60に歪みが生じてしまう。
【0104】
また、特に白色光によって再生される白色再生ホログラフィックステレオグラムでは、再生像60の結像位置がホログラム面Haから遠ざかるほど、再生像60がぼける性質があるため、上述のように再生像60がホログラム面Haよりも奥に結像してしまうと、再生像60がぼけてしまう。
【0105】
そこで、これらの問題を解決するために、元の画像データに対して視点変換処理を施し、図14に示すように、再生像62がホログラフィックステレオグラムHのホログラム面Ha近傍に結像するようにする。これにより、ホログラム面Haから離れた位置に視点63をおいても、歪みやぼけのない再生像62が得られることとなる。
【0106】
この視点変換処理では、視差画像列生成時の画像の視点位置と、ホログラム露光時の画像の視点位置との関係に基づいて、横視差方向の画像のマッピングを行い、ホログラム面Haから離れた視点63に対応した画像の画像データを生成する。すなわち、視点変換処理では、視差画像列の複数の画像の画像データに対して、縦方向のスリット状の画像のデータである画素列gの順序を入れ替え、これにより、視点位置を変換した新たな画像データを再構築する。
【0107】
視点変換処理の詳細な説明の前に、視点変換処理の元となる視差画像列について、図15を参照して説明する。
【0108】
この図15において、Hは、ホログラフィックステレオグラムを示し、e ,e ,・・・,en−1 ,e は、要素ホログラムの露光位置を示しており、Wは、ホログラフィックステレオグラムHの横方向の長さを示し、dは、被写体50の中心から撮影装置52の視点までの距離を示している。また、v ,v ,・・・,vn−1 ,v は、視差画像列を撮影する際の撮影装置52の視点位置を示し、θは、撮影時の画角を示しており、P,P,・・・,Pn−1 ,Pは、撮影された視差画像列の各画像を示し、Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qは、キーストン歪みの補正が施された画像を示している。
【0109】
この図15に示すように、複数の画像P,P,・・・,Pn−1 ,Pからなる視差画像列は、視点VからVまでの間を、撮影装置52を同一の曲率で回動させて順次撮影することにより得られる。そして、これらの画像P,P,・・・,Pn−1 ,Pに対して、上述のようにキーストン歪みを補正することにより、キーストン歪みが補正された画像Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qが得られる。そして、視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qから視点変換が施された新たな画像データを生成する。
【0110】
ここで、ホログラフィックステレオグラムHの中心を原点とし、ホログラフィックステレオグラムHに平行な横方向をX軸、ホログラフィックステレオグラムHに垂直でX軸に直交する方向をZ軸としたとき、視点vの座標(x,z)は、下記式(5)で示すように設定し、視点vの座標(x,z)は、下記式(6)で示すように設定する。これにより、後述する視点変換処理に必要な視差画像列が得られることとなる。
【0111】
【数3】
Figure 0003596174
【0112】
ところで、図15に示すように、撮影装置52によって撮影された画像P,P,・・・,Pn−1 ,Pの視点位置v ,v ,・・・,vn−1 ,v は、円弧状に移動している。これは、キーストン歪みが補正された画像Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qにおいても同様であり、これらの画像Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qの視点位置も、円弧状に移動している。このように、円弧状に視点位置が移動している視差画像列を、このまま平面状のホログラム記録媒体に記録すると再生像が歪んでしまう。そこで、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置を変換する際に、同時に、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するように変換する。
【0113】
以下、視点変換処理について、視点変換処理の様子を示す図16と、視点変換の流れを示す図17のフローチャートとを参照して説明する。
【0114】
なお、図16では、元の視差画像列から、要素ホログラムの露光位置eに対応した1枚の露光用画像Rの画像データを再構成する様子を示しており、実際は、要素ホログラムの露光位置e ,e ,・・・,en−1 ,e に対応した露光用画像R ,R ,・・・,Rn−1 ,R の画像データをそれぞれ再構成する。具体的には、要素ホログラムの数は、500程度であり、露光用画像の画像データも、これらの数だけ再構成する。ただし、要素ホログラムの数は、作成するホログラフィックステレオグラムの大きさと要素ホログラムの露光ピッチによって決まるものであり、当然の事ながら、要素ホログラムの数は500に限定されるものではない。
【0115】
また、以下の説明において、各画像は、横方向に480[pixel]の画素を有し、縦方向に640[pixel]の画素を有するものとする。すなわち、この視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Q,Q,・・・,Qn−1 ,Qから、横方向に480[pixel]の画素を有し、縦方向に640[pixel]の画素を有する画像の画像データを、要素ホログラムの分だけ生成する。
【0116】
視点変換処理を行う際は、図17に示すように、先ず、ステップST3−1において、露光用画像Rを横方向の解像度に対応させて画素列毎に分割し、各画素列に対応した分割点rmを設定する。なお、ここでの露光用画像Rは、横方向に480[pixel]の画素を有しているので、露光用画像をスリット状の480本の画素列に分割し、各画素列に対応した480の分割点rを設定する。このとき、各画素列は、横方向に1[pixel]の画素を有し、縦方向に640[pixel]の画素を有するものとなる。
【0117】
次に、ST3−2において、ステップST3−1で設定された分割点rのうちの1つを選択し、当該分割点rと、要素ホログラムの露光位置eとを結ぶ仮想線kを定義する。このとき、露光用画像Rと、ホログラフィックステレオグラムHとの間の距離dv1は、元の視差画像列の視点が通る円弧Vpathの半径に一致させ、露光用画像の画角θevは、図2に示したホログラム用記録媒体30上に物体光を集束させるためのシリンドリカルレンズ42の画角θと一致させる。
【0118】
次に、ST3−3において、ステップST3−2で定義された仮想線kと、元の視差画像列の視点が通る円弧Vpathとの交点を算出する。
【0119】
次に、ST3−4において、キーストン歪みが補正された画像の視点位置の中から、ステップST3−3で算出された交点に最も近い視点位置vを探索する。
【0120】
次に、ST3−5において、キーストン歪みが補正された画像の中から、ステップST3−4で探索された視点位置Vを視点とする画像Qを選択する。
【0121】
次に、ST3−6において、ステップST3−4で探索された視点位置vと、要素ホログラムの露光位置eとを結ぶ仮想線kを定義する。
【0122】
次に、ST3−7において、ステップST3−6で定義された仮想線kと、ステップST3−5で選択された画像Qとの交点jを算出する。
【0123】
次に、ST3−8において、ステップST3−5で選択された画像Qを構成する画素列の中から、ステップST3−7で算出された交点jに位置する画素列を選択し、選択された画素列を、露光用画像Rの分割点rに対応する画素列にマッピングする。
【0124】
すなわち、キーストン歪みが補正された画像の画素列のうち、図16において■で示される交点jに位置する画素列が、露光用画像Rの●で示される位置にマッピングされる。
【0125】
次に、ST3−9において、全ての分割点rについて、画素列のマッピングが完了したかを判別する。そして、全ての分割点rについてマッピングが完了していないときは、ステップST3−2に戻って、マッピングが完了していない分割点rについて、画素列のマッピングを行う。
【0126】
以上の処理により、1枚の露光用画像Rについて視点変換処理が完了し、1枚の露光用画像Rの画像データが再構成され生成される。
【0127】
そして、この視点変換処理を各要素ホログラムの露光位置e ,e ,・・・,en−1 ,e に対応させて繰り返し行い、要素ホログラムの数だけ露光用画像R ,R ,・・・,Rn−1 ,R の画像データを再構成する。これにより、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置が変換されるとともに、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するようになされた視差画像列の画像データが生成される。
【0128】
ところで、視点変換処理は、画素列を入れ替えて新たな画像データを生成することにより実現される。そして、この入れ替えの順序は、視点変換処理のパラメータが同じであるならば、視差画像列が異なっていても同じである。したがって、視点変換処理において、元となる視差画像列の視点等が同じであるならば、上述のような計算を繰り返し行う必要はなく、画素列の入れ替えの順序を記録したデータを用意しておき、当該データを参照して、画素列の入れ替えを行うようにしてもよい。
【0129】
すなわち、初回だけ、図17に示したフローに従って視点変換処理を行い、このときに、元の画像の画素列と、露光用画像の画素列との対応関係を求め、当該対応関係をハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置に保存しておき、次回以降の視点変換処理では、この対応関係に基づいて、視点変換処理を行うようにしてもよい。これにより、計算処理の繰り返しが無くなり、処理速度を大幅に向上することができる。
【0130】
以上のように、キーストン歪みの補正処理と、視点変換処理とを行い、視差画像列の画像データを再構成し、再構成された画像データを用いてホログラフィックステレオグラムを作成することにより、再生像がホログラム面上に歪むことなく結像する平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【0131】
すなわち、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、横方向の視差に関してはキーストン歪みの補正処理及び視点変換処理により、視点位置情報が補正されている。また、縦方向については、視差画像撮影時の情報がそのまま保存されている。したがって、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、撮影時の撮影装置の視点の移動と同様に、視点を円弧状に移動させることにより、ホログラム面近傍に歪むことなく再生される再生像を観察することができる。
【0132】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムを小型化することができる。しかも、撮影装置の画角を大きく取る必要がないので、広角レンズのような特別なレンズを用いる必要がなく、撮影装置の低コスト化を図ることもできる。
【0133】
また、本発明では、無駄な画像データが少なくて済むので、データを有効に利用することができる。したがって、例えば、同じ量の画像データを扱った場合、従来に比べて、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上することができる。
【0134】
しかも、本発明では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、本発明に係る画像データ生成方法によって生成された画像データでは、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例を示すブロック図である。
【図2】ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置の光学系の一構成例を示す図である。
【図3】視差画像列撮影システムの一例を示す模式図である。
【図4】視差画像列撮影システムの他の例を示す模式図である。
【図5】ホログラフィックステレオグラムと撮影装置の画角との関係を示す図である。
【図6】画像データ処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図7】画像データ処理のフローチャートである。
【図8】被写体の正面に撮影装置が位置しているときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図9】被写体の正面に撮影装置が位置していないときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図10】キーストン歪みの補正処理に用いるパラメータを示す図である。
【図11】視差画像列を構成する画像の一例を示す図である。
【図12】キーストン歪み補正処理のフローチャートである。
【図13】視点変換処理を行わずに作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図14】視点変換処理を行った上で作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図15】視点変換処理の元となる視差画像列と、ホログラフィックステレオグラムとの位置関係を示す図である。
【図16】視点変換処理を説明するための図である。
【図17】視点変換処理のフローチャートである。
【図18】ホログラフィックステレオグラムの作成方法を示す模式図である。
【図19】従来の視差画像列撮影方法の一例を示す図である。
【図20】従来の視差画像列撮影方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
1 画像データ生成部、 2 制御用コンピュータ、 3 ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置、 50 被写体、 51 回転台、 52 撮影装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image data generating method for generating image data of an image recorded on a holographic stereogram.
[0002]
[Prior art]
A holographic stereogram is a method in which a large number of images obtained by sequentially photographing an object from different observation points are used as original images, and these are sequentially recorded as strip-shaped or dot-shaped element holograms on a single hologram recording medium. It is produced by
[0003]
For example, when creating a holographic stereogram having parallax information only in the horizontal direction, as shown in FIG. 18, first, the subject 100 is sequentially photographed from different observation points in the horizontal direction, so that the parallax information in the horizontal direction is obtained. Is obtained from a plurality of images having a parallax image sequence 101. Then, each image 102 of the parallax image sequence is sequentially recorded as a strip-shaped element hologram on the hologram recording medium 103 so as to be continuous in the lateral direction. Thereby, a holographic stereogram having parallax information in the horizontal direction is obtained.
[0004]
In the holographic stereogram, information of a plurality of images obtained by sequentially photographing from different observation points in the horizontal direction is sequentially recorded so as to be continuous in the horizontal direction as a strip-shaped element hologram. When the observer views the holographic stereogram with both eyes, the two-dimensional images appearing in the left and right eyes are slightly different. As a result, the observer feels parallax, and a three-dimensional image is reproduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 19, for example, as shown in FIG. 19, the parallax image sequence which is an image serving as a source of the holographic stereogram is obtained by moving the photographing device 111 toward the subject 110 while keeping its direction constant, as indicated by an arrow B1 Are obtained by photographing a large number of subjects 110 from different positions by moving them in parallel as shown in FIG. That is, the photographing device 111 facing the subject 110 is moved in parallel from the position where the subject 110 enters the photographing range of the photographing device 111 to the position where the subject 110 is out of the photographing range of the photographing device 111, and during this time, a large number of Take an image.
[0006]
However, in such a photographing method, when the subject 110 is large, the moving distance of the photographing device 111 needs to be large in order to photograph the entire image, and the entire parallax image sequence photographing system for obtaining a parallax image sequence is required. There is a problem that the size of the image becomes large.
[0007]
Also, when taking a picture as described above, the angle of view θ v Is reflected in the horizontal viewing angle of the holographic stereogram, so it is desirable to keep it sufficiently large. However, the angle of view θ of the photographing device 111 v It is necessary to use a wide-angle lens in order to obtain a large value, which causes an increase in the cost of the imaging device 111. Further, the angle of view θ of the photographing device 111 using a wide-angle lens v If the image is taken with a large value, the image is likely to be distorted, which causes deterioration of the image quality of the holographic stereogram.
[0008]
Further, when the parallax image sequence is photographed as described above, the image of the parallax image sequence includes many unnecessary portions where the subject 110 is not shown. In particular, in the first image and the last image in the parallax image sequence, the subject 110 is captured only at the edge of the image, and most of the portion is an unnecessary portion unrelated to the subject 110. Therefore, when image data is generated from the parallax image sequence, a large amount of useless image data is included, which is extremely disadvantageous in terms of effective use of the data.
[0009]
Alternatively, a parallax image sequence, which is an image that is a source of a holographic stereogram, is obtained by, for example, placing the subject 110 on a turntable 112, fixing the photographing device 111, and photographing the subject 110, as shown in FIG. In addition, as shown by an arrow B2 in the figure, by rotating the turntable 112 by a predetermined angle, a plurality of images having different viewpoints can be obtained.
[0010]
Such a photographing method, compared with a method of moving the photographing device 111 in parallel as shown in FIG. 19, reduces the size of the entire parallax image sequence photographing system for obtaining a parallax image sequence even if the subject 110 is large. There is an advantage that the size can be reduced. Also, the angle of view θ of the photographing device 111 v Is small, a sufficient horizontal viewing angle can be obtained by rotating the subject 110. Furthermore, since the subject 110 is always located in front of the photographing device 111 even when the turntable 112 is rotated, an unnecessary portion where the subject 110 is not shown in the image of the parallax image sequence is hardly included. Therefore, when image data is generated from the parallax image sequence, useless image data is hardly included, which is very advantageous in terms of effective use of data.
[0011]
However, since the conventional holographic stereogram is created corresponding to the viewpoint at the time of shooting, the holographic stereogram created based on the parallax image sequence obtained by rotating the subject 110 as described above. Becomes an arc-shaped object corresponding to the viewpoint of the photographing device 111. However, considering that the holographic stereogram creating system is put into practical use as a printer device that outputs a hard copy capable of obtaining a three-dimensional image, it is naturally preferable that the holographic stereogram is planar.
[0012]
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and is an image data generation method for generating image data corresponding to a planar holographic stereogram. Image data generation that can reduce the size of the parallax image sequence photographing system, does not require a large angle of view of the photographing device, and uses less data with less wasteful image data. It is intended to provide a way.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The image data generation method according to the present invention, which has been completed to achieve the above-described object, includes a method of rotating a subject or a photographing device while maintaining a distance between the subject and the photographing device substantially constant, to obtain a plurality of images having different viewpoints. A keystone distortion correction process is performed on image data of a plurality of captured images, and a viewpoint position is converted for the keystone distortion correction image data. Perform the conversion process, Flat Generate image data of an image to be recorded on the holographic stereogram.
Further, in the image data generating method according to the present invention, the subject or the photographing device is rotated, a plurality of images having different viewpoints are photographed by the photographing device, and the image data of the photographed images are arranged in the vertical direction. Correction of keystone distortion by obtaining a ratio based on when the imaging device is located in front of the subject corresponding to the pixel row, and performing enlargement or reduction processing for each vertical line of the image based on the ratio. The image data that has been subjected to the keystone distortion correction processing is subjected to viewpoint conversion processing for converting the position of the viewpoint to generate image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram.
Further, in the image data generation method according to the present invention, the subject or the photographing device is rotated in the horizontal direction with respect to the screen, and a plurality of images having different viewpoints are photographed by the photographing device. For each vertical line according to the rotation angle due to the rotation of the imaging device with respect to the time when the camera is moving, the coordinate position of the image where the holographic stereogram is recorded, and the distance between the imaging device and the viewpoint position. Determine the ratio, perform an enlargement or reduction process on each vertical line of the image according to the ratio, perform a viewpoint conversion process for converting the position of the viewpoint on the image data subjected to the enlargement or reduction process, Generate image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram.
The image data generating apparatus according to the present invention, which has been completed to achieve the above-described object, includes a plurality of different viewpoints captured by rotating the subject or the photographing device while keeping the distance between the subject and the photographing device substantially constant. Keystone distortion correction means for performing keystone distortion correction processing on image data of a plurality of input images, and image data on which keystone distortion correction processing has been performed. Viewpoint conversion means for performing a viewpoint conversion process for converting the position of the viewpoint and generating image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram.
Further, the image data generating device according to the present invention is configured such that image data of a plurality of images having different viewpoints taken by rotating a subject or a photographing device is input, and the image data of the input plurality of images is vertically aligned. A keystone distortion is obtained by obtaining a ratio based on when the imaging device is located in front of the subject corresponding to the aligned pixel row, and performing enlargement or reduction processing for each vertical line of the image based on the ratio. Image processing means for performing the correction processing of the image, and performing the viewpoint conversion processing for converting the position of the viewpoint on the image data on which the correction processing of the keystone distortion has been performed, and the image of the image to be recorded in the planar holographic stereogram. Viewpoint conversion means for generating data.
Further, the image data generating device according to the present invention is configured such that image data of a plurality of images of different viewpoints taken by rotating a subject or a photographing device in a lateral direction with respect to a screen is input, and an image pickup device is provided in front of the subject. Depending on the angle of rotation of the imaging device with respect to the position of the holographic stereogram, and the coordinate position of the image where the holographic stereogram is recorded, and the distance between the imaging device and the viewpoint position. An image processing unit that obtains a ratio for each line and performs an enlargement or reduction process on each vertical line of the image according to the ratio, and converts a viewpoint position with respect to the image data that has been subjected to the enlargement or reduction process. Viewpoint conversion means for performing a viewpoint conversion process and generating image data of an image to be recorded in a planar holographic stereogram.
[0014]
Here, when photographing a plurality of images having different viewpoints, for example, placing the subject on a turntable and rotating the turntable by a predetermined angle each time the subject is photographed, the plurality of images having different viewpoints can be captured. Shoot. Alternatively, for example, every time a subject is photographed, a plurality of images having different viewpoints are photographed by rotating the photographing device by a predetermined angle about the subject.
[0015]
When performing the viewpoint conversion process, for example, for pixels constituting an image subjected to the keystone distortion correction process, data is exchanged for each pixel column, and a reproduced image is formed near the hologram surface of the holographic stereogram. Generates image data of an image to be recorded on the holographic stereogram such that an image is formed.
[0016]
In the image data generation method according to the present invention as described above, since the subject or the imaging device is rotated to capture a plurality of images having different viewpoints, compared to a method in which the imaging device is moved in parallel, even if the subject is large, In addition, the size of the entire parallax image sequence photographing system for obtaining the parallax image sequence can be reduced. Further, even if the angle of view of the imaging device is small, a sufficient horizontal viewing angle can be obtained by rotating the subject or the imaging device. Further, even if the photographing position is moved, the subject is always located in front of the photographing device, and therefore, unnecessary portions where the subject is not shown in the image of the parallax image sequence are hardly included. Therefore, when image data is generated from the parallax image sequence, useless image data is hardly included, which is very advantageous in terms of effective use of data.
[0017]
Furthermore, in the image data generating method according to the present invention, the keystone distortion correction processing is performed on the image data of a plurality of captured images, so that the image data is obtained when the imaging device is moved in parallel. The image data is the same as the image data of the image. Therefore, the holographic stereogram created based on the image data obtained by the image data generating method according to the present invention is a planar holographic stereogram.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
First, a configuration example of a holographic stereogram creating system to which the present invention is applied will be described.
[0020]
This holographic stereogram creation system is a system for creating a so-called one-step holographic stereogram, in which a film-shaped holographic recording medium on which interference fringes between object light and reference light are recorded is used as a holographic stereogram. is there.
[0021]
As shown in FIG. 1, the holographic stereogram creating system includes an image data generating unit 1 for generating image data of an image to be recorded on the holographic stereogram, and a control computer 2 for controlling the entire system. And a holographic stereogram printer device 3 having an optical system for creating a holographic stereogram.
[0022]
The image data generation unit 1 applies the present invention to generate image data of a plurality of images corresponding to a plurality of element holograms recorded in a holographic stereogram. The generation of the image data by the image data generation unit 1 will be described later in detail.
[0023]
When recording an image on the hologram recording medium, the image data generation unit 1 sends the generated image data D1 to the holographic stereogram printer device 3 for each image in the order of recording on the hologram recording medium. At the same time, every time the image data D1 is sent to the holographic stereogram printer 3, a timing signal S1 indicating that the image data D1 has been sent is sent to the control computer 2.
[0024]
The control computer 2 drives the holographic stereogram printer device 3 based on the timing signal S1 from the image data generation unit 1 and converts the image based on the image data D1 generated by the image data generation unit 1 into a holographic stereogram. The holograms are sequentially recorded as strip-shaped element holograms on a hologram recording medium set in the gram printer device 3.
[0025]
At this time, the control computer 2 controls a shutter, a recording medium feed mechanism, and the like provided in the holographic stereogram printer device 3 as described later. That is, the control computer 2 sends a control signal S2 to the holographic stereogram printer device 3 to control opening and closing of the shutter, feeding operation of the hologram recording medium by the recording medium feeding mechanism, and the like.
[0026]
The holographic stereogram printer device 3 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2A is a view of the entire optical system of the holographic stereogram printer 3 as viewed from above, and FIG. 2B is a view of the optical system of the holographic stereogram printer 3 for the object light. 3 is a view of a portion viewed from a lateral direction.
[0027]
As shown in FIG. 2A, the holographic stereogram printer device 3 includes a laser light source 31 for emitting laser light of a predetermined wavelength, and a shutter disposed on the optical axis of the laser light L1 from the laser light source 31. 32 and a half mirror 33. The shutter 32 is controlled by the control computer 2 and is closed when the hologram recording medium 30 is not exposed, and is opened when the hologram recording medium 30 is exposed. The half mirror 33 is for separating the laser light L2 passing through the shutter 32 into reference light and object light, and the light L3 reflected by the half mirror 33 is used as reference light. The light L4 transmitted through becomes the object light.
[0028]
On the optical axis of the light L3 reflected by the half mirror 33, as a reference light optical system, a cylindrical lens 34, a collimator lens 35 for converting the reference light into parallel light, and a parallel light from the collimator lens 35 Are arranged in this order.
[0029]
The light reflected by the half mirror 33 is first diverged by the cylindrical lens 34. Next, the light is collimated by the collimator lens 35. Thereafter, the light is reflected by the total reflection mirror 36 and enters the hologram recording medium 30.
[0030]
On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2B, the transmitted light from the half mirror 33 is reflected on the optical axis of the light L4 transmitted through the half mirror 33 as an optical system for object light. Total reflection mirror 38, a spatial filter 39 combining a convex lens and a pinhole, a collimator lens 40 for converting object light into parallel light, a display device 41 for displaying an image to be recorded, and a hologram for converting the object light to a hologram. And a cylindrical lens 42 for condensing light on the recording medium 30 for printing.
[0031]
Then, the light L <b> 4 transmitted through the half mirror 33 is reflected by the total reflection mirror 38, and is then converted into diffused light from a point light source by the spatial filter 39. Next, the light is collimated by the collimator lens 40 and then enters the display device 41. Here, the display device 41 is a transmissive image display device including, for example, a liquid crystal panel, and displays an image based on the image data D1 sent from the image data generation unit 1. Then, the light transmitted through the display device 41 is modulated according to the image displayed on the display device 41, and then enters the cylindrical lens 42.
[0032]
The light transmitted through the display device 41 is converged in the lateral direction by the cylindrical lens 42, and the converged light is incident on the hologram recording medium 30 as object light. That is, in the holographic stereogram printer device 3, the projection light from the display device 41 is incident on the hologram recording medium 30 as strip-shaped object light.
[0033]
Here, the reference light and the object light are such that the reference light is incident on one main surface of the hologram recording medium 30 and the object light is incident on the other main surface of the hologram recording medium 30. That is, the reference light is made incident on one main surface of the hologram recording medium 30 at a predetermined incident angle, and the object light is incident on the other main surface of the hologram recording medium 30 with respect to the hologram recording medium 30. The light is incident so that the optical axis is almost perpendicular. As a result, the reference light and the object light interfere with each other on the hologram recording medium 30, and interference fringes caused by the interference are recorded on the hologram recording medium 30 as a change in the refractive index.
[0034]
Further, the holographic stereogram printer device 3 includes a recording medium feeding mechanism 43 that can intermittently feed the hologram recording medium 30 under the control of the control computer 2. The recording medium feeding mechanism 43 is configured to output one image based on the image data D1 generated by the image data generating unit 1 to the hologram recording medium 30 set in the recording medium feeding mechanism 43 in a predetermined state. Every time a hologram is recorded as an element hologram, the hologram recording medium is intermittently advanced by one element hologram based on a control signal S2 from the control computer 2. As a result, images based on the image data D1 generated by the image data generating unit 1 are sequentially recorded as element holograms on the hologram recording medium 30 so as to be continuous in the horizontal direction.
[0035]
In the holographic stereogram printer device 3, the optical path length of the reference light reflected by the half mirror 33 and entering the hologram recording medium 30 and the hologram recording medium 30 transmitted through the half mirror 33 and via the display device 41. It is preferable that the optical path length of the object light incident on the optical path be substantially the same. Thereby, the coherence between the reference light and the object light increases, and the image quality of the holographic stereogram improves.
[0036]
Further, in the holographic stereogram printer device 3, a diffusion plate may be provided on the optical path of the object light in order to improve the image quality of the holographic stereogram. By disposing the diffusion plate in this manner, noise included in the object light is dispersed, and the light intensity distribution of the object light incident on the hologram recording medium becomes more uniform, so that the holographic stereogram to be created is Image quality is improved.
[0037]
However, when disposing the diffusion plate in this manner, it is preferable to dispose a mask having a strip-shaped opening corresponding to the shape of the element hologram between the diffusion plate and the hologram recording medium 30. By arranging the mask in this manner, an extra portion of the object light diffused by the diffusion plate is blocked by the mask, and a higher-quality holographic stereogram can be created.
[0038]
Further, in the holographic stereogram printer device 3, a one-dimensional diffusing plate for vertically diffusing the object light is disposed on the optical path of the object light so that the holographic stereogram has a vertical viewing angle. You may. By arranging the one-dimensional diffuser in this way, the object light is diffused in the vertical direction, that is, in the long axis direction of the element hologram to be created, whereby the created holographic stereogram has a vertical viewing angle. Will have.
[0039]
However, when such a one-dimensional diffusion plate is provided, it is preferable to provide a louver film having a fine grid-like lattice between the hologram recording medium 30 and the one-dimensional diffusion plate. By disposing the louver film in this manner, it is possible to prevent the reference light transmitted through the hologram recording medium 30 from being reflected by the one-dimensional diffusion plate and entering the hologram recording medium 30 again.
[0040]
Next, the operation of the holographic stereogram creating system will be described.
[0041]
When creating a holographic stereogram, the image data generator 1 sends the image data D1 to the display device 41 of the holographic stereogram printer device 3 and displays an exposure image based on the image data D1 on the display device 41. Let it. At this time, the image data generator 1 sends a timing signal S1 to the control computer 2 indicating that the image data D1 has been sent to the display device 41 of the holographic stereogram printer device 3.
[0042]
Then, the control computer 2 having received the timing signal S1 sends the control signal S2 to the shutter 32, opens the shutter 32 for a predetermined time, and exposes the hologram recording medium 30. At this time, of the laser light L2 emitted from the laser light source 31 and transmitted through the shutter 32, the light L3 reflected by the half mirror 33 enters the hologram recording medium 30 as reference light. Further, the light L4 transmitted through the half mirror 33 becomes projection light on which the image displayed on the display device 41 is projected, and the projection light enters the hologram recording medium 30 as object light. As a result, the exposure image displayed on the display device 41 is recorded on the hologram recording medium 30 as a strip-shaped element hologram.
[0043]
When the recording of one image on the hologram recording medium 30 is completed, the control computer 2 sends a control signal S2 to the recording medium feeding mechanism 43 to send the hologram recording medium 30 by one element hologram. Let
[0044]
The above operation is repeated by sequentially changing the exposure images to be displayed on the display device 41 in the parallax image sequence. Thus, the exposure image based on the image data generated by the image data generation unit 1 is sequentially recorded on the hologram recording medium 30 as a strip-shaped element hologram.
[0045]
When the element holograms are sequentially recorded as described above, the hologram recording medium 30 slightly vibrates when the hologram recording medium is sent by the recording medium feeding mechanism 43. Therefore, each time the hologram recording medium 30 is fed, the vibration is subsided, and after the vibration subsides, the element hologram is recorded.
[0046]
As described above, in this holographic stereogram creating system, a plurality of exposure images based on the image data generated by the image data generating unit 1 are sequentially displayed on the display device 41, and the shutter 32 is provided for each image. The images are released, and the respective images are sequentially recorded on the hologram recording medium 30 as strip-shaped element holograms. At this time, since the hologram recording medium 30 is sent by one element hologram for each image, each element hologram is continuously arranged in the horizontal direction. As a result, a plurality of images including lateral parallax information are recorded on the hologram recording medium 30 as a plurality of laterally continuous element holograms, and a holographic stereogram having lateral parallax is obtained.
[0047]
Next, the image data generator 1 of the holographic stereogram creating system as described above will be described in detail.
[0048]
The image data generating unit 1 includes a parallax image sequence photographing system that photographs a plurality of images serving as a source of a holographic stereogram, that is, a parallax image sequence.
[0049]
As shown in FIG. 3, the parallax image sequence photographing system includes a turntable 51 on which a subject 50 is placed, and a photographing device 52 arranged to face a rotation center of the turntable 51. Is fixed to face the subject 50, and the distance d between the subject 50 and the photographing device 52 is fixed. v Is held substantially constant, and the subject 50 placed on the turntable 51 can be rotated.
[0050]
When a parallax image sequence is photographed by this parallax image sequence photographing system, the subject 50 is placed on the turntable 51, and every time the subject 50 is photographed by the photographing device 52, the turntable 51 is moved by a predetermined angle by an arrow in the figure. By rotating in a certain direction as shown in A1, a plurality of images with different viewpoints are captured. Thereby, a parallax image sequence having a horizontal parallax is obtained.
[0051]
Also, the distance d between the subject 50 and the photographing device 42 without moving the subject 50 v Is held substantially constant, and the side of the photographing device 52 is rotated about the subject 50, a similar parallax image sequence can be obtained. At this time, as shown in FIG. 5, each time the subject 50 is photographed while the subject 50 is fixed, the photographing device 52 is held at a predetermined angle around the subject 50 while keeping the photographing device 52 facing the subject 50. However, by rotating in a certain direction as shown by an arrow A2 in the figure, many images with different viewpoints are taken.
[0052]
The method shown in FIG. 3 and the method shown in FIG. 4 are equivalent, and a similar parallax image sequence can be captured by either method. When the parallax image sequence is actually photographed, the viewpoint of the photographing device 52 with respect to the subject 50 is continuously changed by rotating the subject 50 or the photographing device 52 by a predetermined angle as described above. Approximately 1000 images are photographed.
[0053]
When the parallax image sequence is photographed by rotating the subject 50 or the photographing device 52 as described above, the angle of view θ of the photographing device 52 v Does not need to be large, and may be set to such an extent that the subject 50 falls within the shooting range. Therefore, in this parallax image sequence photographing system, there is no need to widen the angle of view using a wide-angle lens, and photographing can be performed with an inexpensive photographing device. Also, the angle of view θ per screen v Can be narrowed, so that the resolution of the image can be increased.
[0054]
Angle of view θ of photographing device v Specifically, as shown in FIG. 5, the horizontal length of the holographic stereogram to be created is W and the vertical length is H, and the distance between the holographic stereogram to be created and the observer's viewpoint is Distance of d v Is set as in the following equation (1).
[0055]
θ v = 2 tan -1 (W / 2d v …… (1)
In the parallax image sequence photographing system as described above, since the subject 50 or the photographing device 52 is rotated to photograph a plurality of images having different viewpoints, the subject 50 is larger than a method in which the photographing device 52 is moved in parallel. Also, the size of the entire parallax image sequence photographing system can be reduced. Also, the angle of view θ of the photographing device 52 v Is small, a sufficient viewing angle in the horizontal direction can be obtained by rotating the subject 50 or the photographing device 52. In addition, since the subject 50 is always located in front of the photographing device 52 even if the photographing position moves, unnecessary portions where the subject 50 is not shown in the image of the parallax image sequence are hardly included. Therefore, useless image data is hardly included, which is very advantageous in terms of effective use of data.
[0056]
By the way, the photographed parallax image sequence is read as image data by an image data processing unit that processes image data, as described later. Specifically, in the present embodiment, the parallax image sequence is supplied to the image data processing unit as an NTSC video signal. Therefore, the photographing device 52 is preferably a photographing device that can directly output a photographed image as image data, such as a still camera or a video camera using a charge-coupled device (CCD: Charge Coupled Device) in the photosensitive section. is there. Note that a camera that records an image on a photosensitive film may be used as the photographing device 52. However, at this time, it is necessary to convert the image recorded on the photosensitive film into image data using an image reading device or the like.
[0057]
Here, the parallax image sequence is obtained by actually photographing the subject 50 with the parallax image sequence photographing system, but the parallax image sequence may be generated by a computer. That is, using a computer, a plurality of CAD (Computer Aided Design) images, CG (Computer Graphics) images, or the like may be sequentially created by sequentially giving parallax in the horizontal direction, and these images may be used as a parallax image sequence.
[0058]
The image data generation unit 1 includes an image data processing unit that reads a parallax image sequence as image data from the above-described parallax image sequence photographing system and performs predetermined image data processing.
[0059]
As shown in FIG. 6, the image data processing unit 60 includes an arithmetic processing unit 61 including a central processing unit (CPU) for performing image data processing and the like, and an internal storage device 62 provided for the arithmetic processing unit 61. It has. Here, the arithmetic processing unit 61 includes an input board capable of inputting an NTSC video signal at a full frame rate, and a compression / expansion board for compressing / expanding image data by the JPEG method. Here, the JPEG method is adopted as the image compression method, but it goes without saying that another image compression method may be adopted.
[0060]
The flow of image data processing in the image data processing unit 60 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0061]
When performing image data processing, first, in step ST1-1, a parallax image sequence is photographed by the parallax image sequence photographing system, and the image data of the parallax image sequence is input to the image data processing unit 60. Specifically, every time the subject 50 is photographed by the photographing device 52 of the parallax image sequence photographing system, the image data of the photographed image is output from the parallax image sequence photographing system as an NTSC video signal via the input board. The data is sequentially input to the arithmetic processing unit 61 of the image data processing unit 60. That is, in the image data generation unit 1 according to the present embodiment, while the subject 50 is photographed by the photographing device 52 of the parallax image sequence photographing system, the image data Enter image data.
[0062]
At this time, every time image data for one image is input, the image data input to the arithmetic processing unit 61 is subjected to data compression by a compression / decompression board provided in the arithmetic processing unit 61, and the compressed image data Is read into the internal storage device 62. Therefore, when the parallax image sequence photographing system completes capturing the parallax image sequence, all the image data obtained by compressing the image data of the parallax image sequence is read into the internal storage device 62. Here, the original image data of the parallax image sequence is an enormous amount of data. By compressing and reading the image data in this way, the image data of the enormous amount of the Can be read into the internal storage device 62.
[0063]
In the following image data processing, image data necessary for image data processing among the image data read into the internal storage device 62 is decompressed on the internal storage device 62 as needed. That is, in the present embodiment, image data processing is performed on the internal storage device 62 having a very high processing speed. Therefore, in this embodiment, image data processing can be performed at a very high speed. On the other hand, conventionally, the original image data is stored in an external storage device such as a hard disk drive, and image data processing is performed while accessing the external storage device. However, since an external storage device such as a hard disk drive has a low processing speed, image data processing requires a very long time.
[0064]
Next, in the state where the image data is read into the internal storage device 62 as described above, in step ST1-2, a predetermined image data conversion process is performed on the image data read into the internal storage device 62, Image data of one image to be recorded in the graphic stereogram is generated.
[0065]
In step ST1-2, first, in step ST1-2-1, image data necessary for image data conversion processing is selected from the image data read into the internal storage device, and the image data is converted by the compression / decompression board. Elongate. Next, in step ST1-2-2, image data conversion processing is performed based on the decompressed image data, and one image data D1 of an image to be recorded in the holographic stereogram is generated.
[0066]
In the image data conversion processing here, keystone distortion correction processing and viewpoint conversion processing, which will be described later, are performed. However, the viewpoint conversion processing requires a very large number of data accesses. Conventionally, image data of a parallax image sequence is stored in an external storage device, and image data conversion processing is performed while accessing the external storage device. For this reason, conventionally, this image data conversion process required a very long time. On the other hand, in the present embodiment, the image data of the parallax image sequence is compressed and read into the internal storage device 62, and the image data conversion process is performed on the internal storage device 62. Processing can be performed. The image data conversion processing here will be described later in detail.
[0067]
Next, in step ST1-3, the image data D1 generated in step ST1-2-2, that is, the image data D1 of the image to be recorded on the hologram recording medium 30, is displayed on the display device of the holographic stereogram printer device 3. 41, and an image based on the image data D1 is displayed on the display device 41 as an exposure image. At this time, a timing signal S1 indicating that the exposure image has been displayed on the display device 41 is transmitted from the image data generation unit 1 to the control computer 2.
[0068]
Here, when the control computer 2 receives the timing signal S1, it opens the shutter 32 of the holographic stereogram printer device 3 for a predetermined time to expose the hologram recording medium 30, and the holographic recording medium 30 is displayed on the display device 41. The image is recorded on the hologram recording medium as an element hologram. When the exposure is completed, the recording medium feed mechanism 43 is driven to feed the hologram recording medium 30 by one element hologram.
[0069]
That is, in the holographic stereogram creating system according to the present embodiment, the image data D1 is sent from the image data processing unit 60 to the display device 41, and an image based on the image data D1 is sent to the display device 41 as an exposure image. Each time the exposure image is displayed on the display device 41, a timing signal S1 indicating that the exposure image has been displayed is sent from the image data processing section 60 to the control computer 2 so that the display device 41 is displayed. The timing of image display on the hologram and the timing of exposure of the hologram recording medium 30 are synchronized. In other words, in this holographic stereogram creating system, processing relating to images is performed only by the parallax image sequence photographing system and the image data generating unit 1 including the image data processing unit 60, and the control computer 2 uses the holographic stereogram printer. Only the control of the device 3 is performed.
[0070]
Next, in step ST1-4, the image data D1 of the exposure image generated in step ST1-2-2, that is, the image data D1 of the image recorded on the hologram recording medium 30 is erased from the internal storage device 62. I do. As a result, image data unnecessary for the subsequent processing is deleted from the internal storage device 62, and a wide area in the internal recording device 62 is always secured. If necessary, the image data D1 generated in step 1-2-2 may be stored in an external storage device such as a hard disk device.
[0071]
Through the above steps, one image data of the image for exposure is generated from the image data of the original parallax image sequence, and an image based on the image data is recorded on the hologram recording medium as a one-element hologram.
[0072]
Next, in step ST1-5, it is determined whether all the element holograms have been created, that is, whether all the exposures to the hologram recording medium 30 have been completed. If the exposure has not been completed, the process returns to step ST1-2 to generate image data of the next image to be recorded on the hologram recording medium 30, and stores the next image in the hologram recording medium 30 as an element hologram. Record as Then, the above processing is repeated, and when all the exposures to the hologram recording medium 30 are completed, the processing is terminated.
[0073]
By the way, in the present embodiment, each time the timing signal S1 is sent from the image data processing unit 60 to the control computer 2, a one-element hologram is created. Therefore, the transmission interval of the timing signal S1 is set to be equal to or longer than the time until the vibration generated for feeding the hologram recording medium 30 by the recording medium feeding mechanism 43 stops. Thereby, the hologram recording medium 30 is exposed in a state where the vibration of the hologram recording medium 30 is reduced, and the image quality of the holographic stereogram to be created is improved.
[0074]
By performing image data processing on the internal storage device 62 as described above, it is not necessary to transfer image data having a large data amount to and from the external storage device, and the processing speed is greatly improved. Therefore, the time from the input of the disparity image sequence that is the source of the holographic stereogram to the completion of the holographic stereogram can be significantly reduced.
[0075]
Further, when the image data is processed while compressing and expanding the image data on the internal storage device 62 as described above, the processing time required for the image data conversion processing is greatly reduced. Therefore, even if the image data is further increased by achieving full color and high resolution, the image data conversion processing can be performed within a practical time.
[0076]
Moreover, since there is a margin in the processing time, it is possible to incorporate processing other than the viewpoint conversion processing described later as the image data conversion processing. Specifically, for example, image data conversion processing for color correction in a color hologram, image data conversion processing for lens aberration correction, and the like may be performed as image data conversion processing. Thereby, the image quality of the holographic stereogram can be further improved.
[0077]
Also, in general, when vibration occurs when creating a holographic stereogram, the diffraction efficiency of the holographic stereogram deteriorates. Therefore, when creating a holographic stereogram, anti-vibration measures are very important. . An external storage device such as a hard disk drive device used in the conventional image data conversion process involves mechanical operations, which causes vibration. However, the external storage device used in the image data conversion process according to the present embodiment is used. Generally, the internal storage device 62 does not generate vibration because the processing is performed only by an electrical operation. Therefore, in the present embodiment, a holographic stereogram excellent in diffraction efficiency can be created without generating vibrations due to the image data conversion processing.
[0078]
Further, the internal storage device 62 that does not involve a mechanical operation is far more durable than an external storage device such as a hard disk drive. Therefore, the durability of the system can be improved by performing the image data conversion processing in which a great number of data accesses are performed on the internal storage device 62.
[0079]
Next, the image data conversion processing performed by the image data processing unit 60 will be described in detail.
[0080]
In the present embodiment, keystone distortion correction processing is performed on the image data of each image captured by the parallax image sequence imaging system, and further, the viewpoint data is corrected for the keystone distortion correction image data. Is performed to convert the position of. Thereby, image data of an image to be recorded on the hologram recording medium 30 is generated.
[0081]
First, the keystone distortion correction processing will be described.
[0082]
In the present embodiment, as described above, the parallax image sequence is obtained by rotating the subject 50 or the photographing device 52. For this reason, when the photographing device 52 is located in front of the subject 50 as shown in FIG. 8A, the subject 54 shown in the photographed image 53 is distorted as shown in FIG. 8B. However, as shown in FIG. 9A, when the photographing device 52 is not located in front of the subject 50 as shown in FIG. 9A, as shown in FIG. Keystone distortion occurs. Therefore, in the present embodiment, this keystone distortion is corrected.
[0083]
As shown in FIG. 10, the correction of the keystone distortion is based on the case where the photographing device 52 is located in front of the subject 50, and the rotation angle when the subject 50 or the photographing device 52 is rotated is θ. The distance between the rotation center 50a of the subject 50 or the photographing device 52 and the viewpoint position 52a of the photographing device 52 is represented by d. v And the angle of view in the horizontal direction of the photographing device 52 is θ v Can be realized by performing enlargement or reduction processing for each vertical line of the image at the ratio defined by the following equation (2).
[0084]
(Equation 1)
Figure 0003596174
[0085]
However, in the above equation (2), α is, as shown in FIG. 10, an imaginary line connecting the rotation center 50 a of the subject 50 or the imaging device 52 and the viewpoint position 52 a of the imaging device 52 is La, and The angle between the virtual line La and the virtual line Lb is shown when a virtual line connecting the image position Pa to be processed and the viewpoint position 52a of the imaging device 52 is Lb.
[0086]
By performing the keystone distortion correction processing on the image data of each image in this manner, the image data of the parallax image sequence becomes the same as the image data obtained when the imaging device 52 is moved in parallel. Therefore, by correcting the keystone distortion in this way, when a planar holographic stereogram is created, the image is not disturbed due to the keystone distortion.
[0087]
The flow of the keystone distortion correction processing as described above will be described in detail.
[0088]
Here, each image of the parallax image sequence has a plurality of pixels in a horizontal direction as a parallax direction and a vertical direction as a non-parallax direction. Specifically, for example, as shown in FIG. 11, each image has 480 [pixels] in the horizontal direction and 640 [pixels] in the vertical direction. At this time, one image has a pixel row g in which pixels of 640 [pixels] are arranged in the vertical direction by 480 [pixels] in the horizontal direction.
[0089]
Then, when correcting the keystone distortion, as shown in FIG. 12, first, in step ST2-1, the angles α corresponding to the respective pixel rows g constituting the image to be corrected for the keystone distortion are calculated. I do.
[0090]
Next, in step ST2-2, the ratio ratio corresponding to the pixel row g is calculated for one pixel row g based on the above equation (2).
[0091]
Next, in step ST2-3, based on the ratio ratio calculated in step ST2-2, enlargement or reduction processing is performed on the image based on the pixel row g to correct the keystone distortion of the image based on the pixel row g. I do.
[0092]
At this time, the light receiving surface of the photographing device 52 that has photographed the original image and the exposure surface of the hologram recording medium 30 are parallel to each other, that is, the original image photographed by the photographing device 52 is The coordinate conversion of the image data is performed so that the images recorded on the hologram recording medium 30 are parallel to each other.
[0093]
In this coordinate conversion, as shown in FIG. 10, a coordinate position x ′ of the original image photographed by the photographing device 52 and a coordinate position x of the image recorded on the hologram recording medium 30 are set, and the hologram recording is performed. For a plurality of points sampled at equal intervals on the image recorded on the medium 30, α represented by the following equation (3) is calculated.
[0094]
(Equation 2)
Figure 0003596174
[0095]
Then, the coordinate position x ′ of the original image corresponding to the coordinate position x of the image recorded on the hologram recording medium 30 is calculated from the following equation (4) from α calculated by the above equation (3).
[0096]
x '= d v ・ Tanα (4)
From the above equations (3) and (4), the relationship between the coordinate position x ′ of the original image and the coordinate position x of the image recorded on the hologram recording medium 30 becomes clear. Therefore, coordinate conversion is performed based on the above equations (3) and (4), and the image data is recorded so that the image recorded on the hologram recording medium 30 is parallel to the hologram recording medium 30. Perform mapping. In the actual calculation, d v , X, and x ′ are made to correspond to each pixel constituting the image data.
[0097]
Next, in step ST2-4, it is determined whether the correction of the keystone distortion has been completed for all the pixel rows g. When there is a pixel row g for which the correction of the keystone distortion has not been completed, the process returns to step ST2-2, and the keystone distortion is corrected for the pixel row g for which the correction of the keystone distortion has not been completed.
[0098]
On the other hand, when there is no pixel row g for which the correction of the keystone distortion has not been completed and the correction of the keystone distortion has been completed for all the pixel rows g, the process proceeds to step ST2-5.
[0099]
In step ST2-5, it is determined whether the correction of the keystone distortion has been completed for all the images. If there is an image for which the correction of the keystone distortion has not been completed, the process returns to step ST2-1 to correct the keystone distortion for the image for which the correction of the keystone distortion has not been completed.
[0100]
With the above processing, the correction processing of the keystone distortion is completed for all the images constituting the parallax image sequence.
[0101]
Note that the timing for performing the above-described keystone distortion correction processing may be performed any time before the viewpoint conversion processing described later. That is, the correction of the keystone distortion may be performed every time one image data of one image is input to the image data processing unit 60 from the parallax image sequence photographing system, or may be corrected from the parallax image sequence photographing system. The processing may be performed after image data of all images constituting the parallax image sequence is input to the image data processing unit 60.
[0102]
Next, the viewpoint conversion processing performed on the image data on which the keystone distortion correction processing has been performed as described above will be described.
[0103]
In the holographic stereogram, the positional relationship between the viewpoint of the photographing device 52 and the subject 50 at the time of photographing is also held for the created reproduced image of the holographic stereogram, and thus the image of the photographed parallax image sequence When a holographic stereogram is created using the data as it is, the reproduced image 60 is formed deeper than the hologram surface Ha of the holographic stereogram H, as shown in FIG. Therefore, in such a holographic stereogram H, the distance d between the reproduced image 60 and the viewpoint 61 is v0 Is the distance d from the center of the subject 50 to the viewpoint of the photographing device 52 at the time of photographing. v If the viewpoint 61 is not viewed on the hologram surface Ha during observation, the reproduced image 60 will be distorted so that
[0104]
Further, in particular, in a white reproduction holographic stereogram reproduced by white light, the reproduction image 60 is more blurred as the image formation position of the reproduction image 60 is farther from the hologram surface Ha. If the image is formed deeper than the hologram surface Ha, the reproduced image 60 is blurred.
[0105]
Therefore, in order to solve these problems, a viewpoint conversion process is performed on the original image data so that the reproduced image 62 is formed near the hologram surface Ha of the holographic stereogram H as shown in FIG. To As a result, even if the viewpoint 63 is placed at a position distant from the hologram surface Ha, a reproduced image 62 without distortion or blur can be obtained.
[0106]
In this viewpoint conversion processing, mapping of the image in the horizontal parallax direction is performed based on the relationship between the viewpoint position of the image at the time of generating the parallax image sequence and the viewpoint position of the image at the time of hologram exposure. Image data of an image corresponding to 63 is generated. That is, in the viewpoint conversion process, the order of the pixel array g, which is the data of the vertical slit-shaped image, is exchanged with respect to the image data of the plurality of images of the parallax image array, and thereby, a new viewpoint position is converted. Reconstruct image data.
[0107]
Prior to the detailed description of the viewpoint conversion process, a parallax image sequence that is a source of the viewpoint conversion process will be described with reference to FIG.
[0108]
In FIG. 15, H indicates a holographic stereogram, and e 1 , E 2 , ..., e n-1 , E n Indicates the exposure position of the element hologram, W indicates the horizontal length of the holographic stereogram H, and d indicates v Indicates the distance from the center of the subject 50 to the viewpoint of the imaging device 52. Also, v 1 , V 2 , ..., v n-1 , V n Indicates the viewpoint position of the image capturing device 52 when capturing a parallax image sequence, and θ v Indicates the angle of view at the time of shooting, and P 1 , P 2 , ..., P n-1 , P n Indicates each image of the captured parallax image sequence, and Q 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n Indicates an image to which keystone distortion has been corrected.
[0109]
As shown in FIG. 15, a plurality of images P 1 , P 2 , ..., P n-1 , P n Is a viewpoint V 1 To V n The period up to is obtained by rotating the photographing device 52 at the same curvature and sequentially photographing. And these images P 1 , P 2 , ..., P n-1 , P n By correcting the keystone distortion as described above, the image Q in which the keystone distortion has been corrected 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n Is obtained. In the viewpoint conversion process, the image Q in which the keystone distortion has been corrected 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n To generate new image data subjected to viewpoint conversion.
[0110]
Here, when the center of the holographic stereogram H is the origin, the horizontal direction parallel to the holographic stereogram H is the X axis, and the direction perpendicular to the holographic stereogram H and orthogonal to the X axis is the Z axis, v 1 Coordinates (x 1 , Z 1 ) Is set as shown in the following equation (5), and the viewpoint v n Coordinates (x n , Z n ) Is set as shown in the following equation (6). As a result, a parallax image sequence required for a viewpoint conversion process described later is obtained.
[0111]
(Equation 3)
Figure 0003596174
[0112]
By the way, as shown in FIG. 1 , P 2 , ..., P n-1 , P n Viewpoint position v 1 , V 2 , ..., v n-1 , V n Are moving in an arc shape. This is the image Q with the keystone distortion corrected. 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n The same applies to these images Q 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n Is also moving in an arc shape. As described above, if the parallax image sequence in which the viewpoint position is moved in an arc shape is recorded on the flat hologram recording medium as it is, the reproduced image is distorted. Therefore, when the viewpoint position is changed so that the reproduced image is formed on the hologram surface, the conversion is performed so that the viewpoint position moves in parallel with the hologram surface.
[0113]
Hereinafter, the viewpoint conversion process will be described with reference to FIG. 16 showing a state of the viewpoint conversion process and a flowchart of FIG. 17 showing a flow of the viewpoint conversion.
[0114]
In FIG. 16, the exposure position e of the element hologram is calculated from the original parallax image sequence. m Exposure image R corresponding to m Of the image data of the element hologram. 1 , E 2 , ..., e n-1 , E n Exposure image R corresponding to 1 , R 2 , ..., R n-1 , R n Are respectively reconstructed. Specifically, the number of element holograms is about 500, and the image data of the exposure image is reconstructed by these numbers. However, the number of element holograms is determined by the size of the holographic stereogram to be created and the exposure pitch of the element holograms. Naturally, the number of element holograms is not limited to 500.
[0115]
In the following description, it is assumed that each image has 480 [pixels] in the horizontal direction and 640 [pixels] in the vertical direction. That is, in this viewpoint conversion processing, the image Q in which the keystone distortion has been corrected is 1 , Q 2 , ..., Q n-1 , Q n Therefore, image data of an image having 480 [pixels] in the horizontal direction and 640 [pixels] in the vertical direction is generated for the element hologram.
[0116]
When performing the viewpoint conversion process, as shown in FIG. 17, first, in step ST3-1, the image for exposure R is divided into pixel columns corresponding to the resolution in the horizontal direction, and the division corresponding to each pixel column is performed. Set the point rm. Here, the image for exposure R m Has 480 [pixels] pixels in the horizontal direction, the exposure image is divided into 480 slit-like pixel columns, and 480 division points r corresponding to the respective pixel columns are set. At this time, each pixel column has 1 [pixel] pixels in the horizontal direction and 640 [pixel] pixels in the vertical direction.
[0117]
Next, in ST3-2, one of the division points r set in step ST3-1 is selected, and the division point r and the exposure position e of the element hologram are selected. m Virtual line k connecting 1 Is defined. At this time, the exposure image R m And the distance d between the holographic stereogram H v1 Is the arc V through which the viewpoint of the original parallax image sequence passes path Of the image for exposure θ ev Is the angle of view θ of the cylindrical lens 42 for focusing the object light on the hologram recording medium 30 shown in FIG. s To match.
[0118]
Next, in ST3-3, the virtual line k defined in step ST3-2 1 And the arc V through which the viewpoint of the original parallax image sequence passes path Is calculated.
[0119]
Next, in ST3-4, from the viewpoint positions of the image in which the keystone distortion has been corrected, the viewpoint position v closest to the intersection calculated in step ST3-3. m To explore.
[0120]
Next, in ST3-5, the viewpoint position V searched in step ST3-4 from the image in which the keystone distortion has been corrected. m Image Q from the viewpoint m Select
[0121]
Next, in ST3-6, the viewpoint position v searched in step ST3-4. m And the exposure position e of the element hologram m Virtual line k connecting 2 Is defined.
[0122]
Next, in ST3-7, the virtual line k defined in step ST3-6 2 And the image Q selected in step ST3-5. m Intersection j with m Is calculated.
[0123]
Next, in ST3-8, the image Q selected in step ST3-5 m From the pixel rows constituting the intersection j calculated in step ST3-7. m Is selected, and the selected pixel row is referred to as an exposure image R. m Is mapped to the pixel column corresponding to the division point r.
[0124]
That is, in the pixel row of the image in which the keystone distortion has been corrected, the intersection j indicated by ■ m Is located on the exposure image R. m Is mapped to the position indicated by ●.
[0125]
Next, in ST3-9, it is determined whether the mapping of the pixel columns has been completed for all the division points r. If the mapping has not been completed for all the division points r, the process returns to step ST3-2, and the pixel columns are mapped for the division points r for which the mapping has not been completed.
[0126]
By the above processing, one exposure image R m Is completed for one exposure image R m Are reconstructed and generated.
[0127]
Then, this viewpoint conversion process is performed by exposing each element hologram to the exposure position e. 1 , E 2 , ..., e n-1 , E n The exposure image R is repeated by the number of the element holograms. 1 , R 2 , ..., R n-1 , R n Is reconstructed. As a result, the viewpoint position is converted so that the reproduced image is formed on the hologram surface, and the image data of the parallax image sequence in which the viewpoint position moves parallel to the hologram surface is generated.
[0128]
By the way, the viewpoint conversion processing is realized by exchanging pixel columns and generating new image data. The order of the replacement is the same even if the parallax image sequence is different, as long as the parameters of the viewpoint conversion process are the same. Therefore, if the viewpoint and the like of the original parallax image sequence are the same in the viewpoint conversion process, it is not necessary to repeat the above calculation, and data recording the order of replacement of the pixel sequences is prepared. Alternatively, the pixel rows may be replaced with reference to the data.
[0129]
That is, only for the first time, the viewpoint conversion process is performed in accordance with the flow shown in FIG. 17, and at this time, the correspondence between the pixel row of the original image and the pixel row of the exposure image is obtained, and the correspondence is determined by the hard disk drive. Or the like, and the viewpoint conversion process may be performed based on this correspondence in the next and subsequent viewpoint conversion processes. Thereby, the repetition of the calculation process is eliminated, and the processing speed can be greatly improved.
[0130]
As described above, the keystone distortion correction processing and the viewpoint conversion processing are performed, the image data of the parallax image sequence is reconstructed, and the holographic stereogram is created using the reconstructed image data, thereby reproducing the image. It is possible to create a planar holographic stereogram in which an image is formed on the hologram surface without distortion.
[0131]
That is, in the holographic stereogram created based on such image data, the viewpoint position information is corrected for the parallax in the horizontal direction by the keystone distortion correction process and the viewpoint conversion process. In the vertical direction, the information at the time of capturing the parallax image is stored as it is. Therefore, in the holographic stereogram created based on such image data, the viewpoint is moved in an arc shape, as in the case of the movement of the viewpoint of the photographing apparatus at the time of photographing, so that the holographic stereogram is reproduced without distortion near the hologram surface. The reproduced image to be reproduced can be observed.
[0132]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, even if the subject is large, the parallax image sequence photographing system for obtaining the parallax image sequence can be downsized. Moreover, since it is not necessary to increase the angle of view of the photographing device, it is not necessary to use a special lens such as a wide-angle lens, and the cost of the photographing device can be reduced.
[0133]
Further, according to the present invention, since useless image data can be reduced, the data can be used effectively. Therefore, for example, when the same amount of image data is handled, the image quality of the holographic stereogram can be improved as compared with the related art.
[0134]
In addition, in the present invention, the keystone distortion correction processing is performed on the image data of a plurality of captured images, so that the image data generated by the image data generating method according to the present invention requires a planar holographic image. Stereograms can be created.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a holographic stereogram creating system.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an optical system of a holographic stereogram printer device.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a parallax image sequence photographing system.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of a parallax image sequence photographing system.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a holographic stereogram and an angle of view of a photographing device.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of an image data processing unit.
FIG. 7 is a flowchart of image data processing.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of shooting when a shooting device is positioned in front of a subject, and a shot image.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of shooting when the shooting device is not located in front of the subject and a shot image.
FIG. 10 is a diagram illustrating parameters used for a keystone distortion correction process.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an image forming a parallax image sequence.
FIG. 12 is a flowchart of a keystone distortion correction process.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a reproduced image from a holographic stereogram created without performing a viewpoint conversion process is observed.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a state in which a reproduced image from a holographic stereogram created after performing a viewpoint conversion process is observed.
FIG. 15 is a diagram illustrating a positional relationship between a parallax image sequence as a source of a viewpoint conversion process and a holographic stereogram.
FIG. 16 is a diagram illustrating a viewpoint conversion process.
FIG. 17 is a flowchart of a viewpoint conversion process.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a method for creating a holographic stereogram.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a conventional parallax image sequence photographing method.
FIG. 20 is a diagram illustrating another example of a conventional parallax image sequence photographing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image data generation part, 2 Control computer, 3 Holographic stereogram printer device, 50 subject, 51 turntable, 52 imaging device

Claims (10)

被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、
撮影された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成することを特徴とする画像データ生成方法。
By rotating the subject or the photographing device while maintaining the distance between the subject and the photographing device substantially constant, a plurality of images having different viewpoints are photographed by the photographing device,
Performs keystone distortion correction processing on image data of a plurality of captured images,
An image characterized by performing a viewpoint conversion process for converting a viewpoint position on image data subjected to a keystone distortion correction process, and generating image data of an image to be recorded in a planar holographic stereogram. Data generation method.
被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、By rotating the subject or the imaging device, a plurality of images with different viewpoints are captured by the imaging device,
撮影された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、  A ratio corresponding to a pixel row arranged in the vertical direction of the image data of a plurality of captured images and a ratio based on when the imaging device is located in front of the subject is obtained,
該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施し、  Performing keystone distortion correction processing by performing enlargement or reduction processing for each vertical line of the image based on the ratio,
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、  Performs viewpoint conversion processing to convert the position of the viewpoint on the image data that has been subjected to the keystone distortion correction processing,
平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成することを特徴とする画像データ生成方法。  An image data generating method, which generates image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram.
上記キーストン歪みの補正処理は、The keystone distortion correction process described above
少なくとも被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、  At least the rotation angle by the rotation of the imaging device based on when the imaging device is located in front of the subject, and the coordinate position of the image in which the holographic stereogram is recorded, and the imaging device and the viewpoint position Find the ratio for each vertical line according to the distance of
上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う処理であることを特徴とする請求項1記載の画像データ生成方法。  2. The image data generation method according to claim 1, wherein the enlargement or reduction processing is performed on each vertical line of the image according to the ratio.
被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、
被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、
上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行い、
上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、
平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成すること特徴とする画像データ生成方法。
By rotating the subject or the imaging device in the horizontal direction with respect to the screen, a plurality of images with different viewpoints are captured by the imaging device,
The rotation angle due to the rotation of the imaging device with respect to the time when the imaging device is located in front of the subject, and the coordinate position of the image in which the holographic stereogram is recorded, and the relationship between the imaging device and the viewpoint position According to the distance, find the ratio for each vertical line,
Enlarge or reduce each vertical line of the image according to the above ratio,
For the image data on which the above-mentioned enlargement or reduction processing has been performed, a viewpoint conversion processing for converting the position of the viewpoint is performed.
An image data generating method, which generates image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram .
被写体を撮影する際に、被写体を回転台に載せ、被写体を撮影する毎に回転台を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影すること
を特徴とする請求項1、請求項3又は請求項4記載の画像データ生成方法。
The method according to claim 1, wherein, when photographing the subject, the subject is placed on a turntable, and each time the subject is photographed, the turntable is rotated by a predetermined angle to photograph a plurality of images having different viewpoints . The image data generation method according to claim 3 .
被写体を撮影する際に、被写体を撮影する毎に、被写体を略中心として所定角度だけ撮影装置を回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影すること
を特徴とする請求項1、請求項3又は請求項4記載の画像データ生成方法。
When photographing an object, for each photographing an object, by rotating the predetermined angle imaging apparatus as substantially around the object, claim 1, characterized in that to shoot a plurality of images having different viewpoints, wherein The image data generation method according to claim 3 or 4 .
前記視点変換処理を施す際に、キーストン歪みの補正処理が施された画像を構成する画素について、画素列毎にデータの入れ替えを行い、ホログラフィックステレオグラムのホログラム面近傍に再生像が結像するように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成すること
を特徴とする請求項1、請求項3又は請求項4記載の画像データ生成方法。
At the time of performing the viewpoint conversion processing, the data constituting the image subjected to the keystone distortion correction processing is replaced with data for each pixel row, and a reproduced image is formed near the holographic plane of the holographic stereogram. 5. The image data generating method according to claim 1, wherein the image data of the image to be recorded on the holographic stereogram is generated.
被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施すキーストン歪み補正手段と、  Image data of a plurality of images of different viewpoints taken by rotating the subject or the imaging device while maintaining the distance between the subject and the imaging device substantially constant is input, and the image data of the plurality of input images is input. Keystone distortion correction means for performing keystone distortion correction processing;
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点  A viewpoint that converts the position of the viewpoint for image data that has undergone keystone distortion correction processing 変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とViewpoint conversion means for performing conversion processing and generating image data of an image to be recorded in a planar holographic stereogram;
を備える画像データ生成装置。  An image data generation device comprising:
被写体又は撮影装置を回動させて撮像された視点の異なる複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施す画像処理手段と、Image data of a plurality of images having different viewpoints taken by rotating the subject or the imaging device is input, and the image data of the input plurality of images corresponds to a pixel row aligned in the vertical direction, and is located in front of the subject. Image processing means for obtaining a ratio based on when the imaging device is located, performing keystone distortion correction processing by performing enlargement or reduction processing for each vertical line of the image based on the ratio,
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段と  Viewpoint conversion means for performing viewpoint conversion processing for converting the position of the viewpoint on the image data subjected to the keystone distortion correction processing, and generating image data of an image to be recorded in a planar holographic stereogram;
を備える画像データ生成装置。  An image data generation device comprising:
被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、当該比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う画像処理手段と、When image data of a plurality of images of different viewpoints taken by rotating the subject or the imaging device in the horizontal direction with respect to the screen is input, and when the imaging device is positioned in front of the subject, According to the rotation angle by the rotation of the imaging device, and the coordinate position of the image where the holographic stereogram is recorded, and the distance between the imaging device and the viewpoint position, the ratio is obtained for each vertical line, and according to the ratio, Image processing means for performing enlargement or reduction processing on each vertical line of the image,
上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段と  Viewpoint conversion means for performing viewpoint conversion processing for converting the position of the viewpoint on the image data subjected to the enlargement or reduction processing, and generating image data of an image to be recorded on a planar holographic stereogram;
を備える画像データ生成装置。  An image data generation device comprising:
JP17001896A 1996-06-28 1996-06-28 Image data generation method Expired - Fee Related JP3596174B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17001896A JP3596174B2 (en) 1996-06-28 1996-06-28 Image data generation method
US08/876,289 US6108440A (en) 1996-06-28 1997-06-16 Image data converting method
EP97110596A EP0816951A3 (en) 1996-06-28 1997-06-27 Image data converting method
US09/468,101 US6370268B2 (en) 1996-06-28 1999-12-21 Image data converting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17001896A JP3596174B2 (en) 1996-06-28 1996-06-28 Image data generation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1020754A JPH1020754A (en) 1998-01-23
JP3596174B2 true JP3596174B2 (en) 2004-12-02

Family

ID=15897079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17001896A Expired - Fee Related JP3596174B2 (en) 1996-06-28 1996-06-28 Image data generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3596174B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6266167B1 (en) 1998-02-27 2001-07-24 Zebra Imaging, Inc. Apparatus and method for replicating a hologram using a steerable beam
US6330088B1 (en) 1998-02-27 2001-12-11 Zebra Imaging, Inc. Method and apparatus for recording one-step, full-color, full-parallax, holographic stereograms
JP4288722B2 (en) 1998-07-29 2009-07-01 ソニー株式会社 Image data creation device and creation method, image data conversion device and conversion method, holographic stereogram creation device and creation method, recording medium, and data transmission method
US6710903B2 (en) 1998-07-29 2004-03-23 Sony Corporation Method and apparatus for formulating image data, method and apparatus for converting image data, method and apparatus for formulating holographic stereogram, recording medium and data transmitting method
JP4501228B2 (en) * 2000-05-29 2010-07-14 ソニー株式会社 Hologram printing system and holographic stereogram
JP2002123159A (en) 2000-10-16 2002-04-26 Sony Corp Holographic stereogram printing device and method
JP4075418B2 (en) 2002-03-15 2008-04-16 ソニー株式会社 Image processing apparatus, image processing method, printed material manufacturing apparatus, printed material manufacturing method, and printed material manufacturing system
JP2014240861A (en) * 2013-06-11 2014-12-25 国立大学法人京都工芸繊維大学 Holographic display device and three-dimensional holographic display device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1020754A (en) 1998-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6108440A (en) Image data converting method
US4757350A (en) Stereoscopic recording method and apparatus, and production method and apparatus
JP3744559B2 (en) Stereo camera, stereo display, and stereo video system
JPH0652291A (en) Method and apparatus for forming geometric solid picture using computer graphics
KR100610518B1 (en) Picture data generating method and apparatus
JP3596174B2 (en) Image data generation method
CN1204468C (en) Holograph printing system and stereo holograph
JPH09113846A (en) Device and method for displaying stereoscopic image
US6694882B2 (en) Holographic stereogram printing apparatus and a method therefor
JP4534337B2 (en) Imaging apparatus and imaging method, and image generation apparatus and image generation method
JPH1020755A (en) Image data converting method
US6710903B2 (en) Method and apparatus for formulating image data, method and apparatus for converting image data, method and apparatus for formulating holographic stereogram, recording medium and data transmitting method
JP2000259070A (en) Hologram forming device and method therefor
JP4288722B2 (en) Image data creation device and creation method, image data conversion device and conversion method, holographic stereogram creation device and creation method, recording medium, and data transmission method
JP2000066568A (en) Parallax image string pickup apparatus
JP3891226B2 (en) Image data generation apparatus and method
JP3583611B2 (en) Three-dimensional moving image display device and method for generating light modulation pattern data therefor
JP4075151B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JPH1078742A (en) Parallactic picture line generating method
JP3838057B2 (en) Background image generation apparatus and background image generation method
JP4963477B2 (en) Electronic holographic stereoscopic video playback device
CN1242530A (en) Holographic stereogram creating apparatus and method
JPH11109840A (en) Method and device for recording picture information
JPH11109839A (en) Method and device for recording picture information
JPH0252388A (en) Production of holographic stereogram

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040712

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040817

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040830

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100917

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110917

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110917

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120917

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120917

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130917

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees