JP3867295B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は画像処理装置及び画像処理方法に関し、2次元平面に映し出される映像画面を、立体空間内において形成される立体の面に表示する場合に適用して好適なものである。
背景技術
従来、ビデオ信号に対して画像の切り取り(Crop)、せん断(Skew)、X,Y軸方向の変化(XY-rate)等の特殊効果を与えて画像を変形させる特殊効果装置(DVE:Digital Video Effects)がある。この装置を用いて、立体空間内に形成される直方体の面に画像を表示させる「Slab」効果処理が考えられている。
すなわち図1に示すように、「Slab」効果処理では2次元平面上に表示される動画像を目的画像(Object)とし、当該目的画像を立体空間内に形成された直方体の目的画像表示面(SideA)に貼り付けたような画像を特殊効果装置を用いて生成する。
この「Slab」効果では、立体空間内での直方体の傾きに応じて、目的画像(Object)が表示される面(SideA)とともに2つの側面(SideB)及び(SideC)が同時に表示される。このような立体6面表示画像を1台の特殊効果装置(DVE)を用いて生成する方法を図2に示す。
すなわち図2において、第1のビデオテープレコーダ(VTR)6を用いて目的画像(Object)を再生し、これを特殊効果装置5に送出する。特殊効果装置5は再生された目的画像(Object)が立体6面表示画像の目的画像表示面(SideA)に貼り付くように表示されるマツピング処理を施し、これを第2のビデオテープレコーダ7に送出する。第2のビデオテープレコーダ7は、目的画像(Object)でなる目的画像表示面(SideA)を録画する。
このようにして目的画像表示面(SideA)が録画されたビデオテープは、オペレータによつて第3のビデオテープレコーダ8で再生され、合成回路9に送出される。またこのとき、オペレータは立体6面表示画像の側面(SideB)に表示する画像を第1のビデオテープレコーダ6で2次元平面上に再生する。第1のビデオテープレコーダ6によつて再生された画像は特殊効果装置5に送出され、特殊効果処理が施される。
これにより、第1のビデオテープレコーダ6によつて再生された2次元平面上の画像は、立体6面表示画像の側面(SideB)に表示されるような形状に変形される。このような側面(SideB)の画像は、合成回路9において目的画像表示面(SideA)と合成される。このときオペレータは所定の操作子を用いて目的画像表示面(SideA)及び側面(SideB)とが一つの辺で接するように表示位置を調整する。このようにして合成回路9において得られた目的画像表示面(SideA)及び側面(SideB)の合成画像は第2のビデオテープレコーダ7で録画される。
目的画像表示面(SideA)及び側面(SideB)の合成画像が録画されたビデオテープは、オペレータによつて第3のビデオテープレコーダ8で再生され、合成回路9に送出される。またこのとき、オペレータは立体6面表示画像の側面(SideC)に表示する画像を第1のビデオテープレコーダ6で2次元平面上に再生する。第1のビデオテープレコーダ6によつて再生された画像は特殊効果装置5に送出され、特殊効果処理が施される。
これにより、第1のビデオテープレコーダ6によつて再生された2次元平面上の画像は、立体6面表示画像の側面(SideC)に表示されるような形状に変形される。このような側面(SideC)の画像は、合成回路9において目的画像表示面(SideA)及び側面(SideB)の合成画像と合成される。このときオペレータは所定の操作子を用いて目的画像表示面(SideA)及び側面(SideB)と側面(SideC)とがそれぞれ一つの辺で接するように表示位置を調整する。
このようにして合成回路9において得られた立体6面表示画像は第2のビデオテープレコーダ7で録画される。
ところでかかる方法によつて立体6面表示画像を生成する場合、目的画像(Object)を表示する目的画像表示面(SideA)に対して側面(SideB)及び(SideC)を別々に生成して合成するため、立体空間内での立体6面表示画像の傾きを変化させる場合、目的画像表示面(SideA)に対する画像の切り取り(Crop)、せん断(Skew)、X,Y軸方向の変化(XY-rate)等の特殊効果を変更しても、側面(SideB)及び(SideC)が追従せず、立体空間内での目的画像表示面(SideA)の変化に応じて側面(SideB)及び(SideC)に対する特殊効果も変化させる必要がある。
この場合、オペレータは目的画像表示面(SideA)の変化に伴つて手作業で側面(SideB)及び(SideC)を合成するような作業を、各フレーム(1秒間につき60フレーム)ごとに行う必要があり、オペレータの操作が煩雑化することを避け得ない問題があつた。
発明の開示
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、立体3面表示画像の各面における変換処理を同時に実行して各面を互いに連動させ、特殊効果を与える再の操作性を向上し得る画像処理方法を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、第1の画像を第1のメモリに書き込み、第1のメモリに書き込まれた第1の画像を所定の制御手段から入力される第1の制御データに基づいて画像変換処理することによつて目的画像を生成する第1の画像生成手段と、第2の画像を第2のメモリに書き込み、第2のメモリに書き込まれた第2の画素を制御手段から入力される第2の制御データに基づいて目的画像に応じた形状に画像変換処理することによつて第1の側面画像を生成する第2の画像生成手段と、第3の画像を第3のメモリに書き込み、第3のメモリに書き込まれた第3の画素を制御手段から入力される第3の制御データに基づいて目的画像に応じた形状に画像変換処理することによつて第2の側面画像を生成する第3の画像生成手段と、目的画像、第1の側面画像及び第2の側面画像をそれぞれ対応する所定の面に有する立体を3次元空間上で移動させることに応じて、目的画像、第1の側面画像及び第2の側面画像を立体の移動に応じて移動させるとともに、立体上にマツピングされた目的画像、第1の側面画像及び第2の側面画像を所定のスクリーン面上に透視変換する制御手段とを設ける。
第2及び第3の画像は、目的画像をマツピングする立体の目的画像表示面の形状に応じて変形され、目的画像に接する第1の側面及び第2の側面にマツピングされる。また3次元仮想空間上の立体の各面にマツピングされた目的画像、第1の側面画像及び第2の側面画像は、それぞれ立体の仮想空間上での移動に応じて同様に移動する。
従つてオペレータは、仮想空間上の立体を所定の操作によつて動かすだけで、各面にマツピングされた画像が、あたかも立体の各面に貼り付いたように移動する。
【図面の簡単な説明】
図1は立体3面表示画像の説明に供する略線図である。
図2は従来の立体画像生成方法の説明に供する略線図である。
図3は本発明による画像処理装置の全体構成を示すブロツク図である。
図4はスクリーン面の定義の説明に供する略線図である。
図5は基本的3次元移動変換及び透視変換の説明に供する略線図である。
図6は基本的3次元移動変換及び透視変換の説明に供する略線図である。
図7A及び図7Bは基本的3次元移動変換及び透視変換の説明に供する略線図である。
図8は3次元空間上の基本位置にある立体(直方体)の説明に供する略線図である。
図9A及び図9Bは目的画像のソースビデオ信号の説明に供する略線図である。
図10A及び図10Bは目的画像のz軸方向への変換の説明に供する略線図である。
図11A及び図11Bは目的画像の変形の説明に供する略線図である。
図12A及び図12Bは第1の側面画像のソースビデオ信号の説明に供する略線図である。
図13A及び図13Bは第1の側面画像のソースビデオ信号の平行移動の説明に供する略線図である。
図14A及び図14Bは第1の側面画像のソースビデオ信号の変形の説明に供する略線図である。
図15Aはクロツプ優先モードの説明に供する略線図である。
図15Bは縮小/拡大率優先モードの説明に供する略線図である。
図16A及び図16Bは第1の側面画像のソースビデオ信号のx軸回りの回転変換の説明に供する略線図である。
図17A及び図17Bは第1の側面画像のソースビデオ信号をx軸に対して角度θBだけ傾ける際の説明に供する略線図である。
図18A及び図18Bは第1の側面画像のソースビデオ信号を立体の第1の側面に重ねるための移動の説明に供する略線図である。
図19A及び図19Bは第2の側面画像のソースビデオ信号の説明に供する略線図である。
図20A及び図20Bは第2の側面画像のソースビデオ信号の平行移動の説明に供する略線図である。
図21A及び図21Bは第2の側面画像のソースビデオ信号の変形の説明に供する略線図である。
図22Aはクロツプ優先モードの説明に供する略線図である。
図22Bは縮小/拡大率優先モードの説明に供する略線図である。
図23A及び図23Bは第2の側面画像のソースビデオ信号のx軸回りの回転変換の説明に供する略線図である。
図24A及び図24Bは第2の側面画像のソースビデオ信号をx軸に対して角度θCだけ傾ける際の説明に供する略線図である。
図25A及び図25Bは第2の側面画像のソースビデオ信号を立体の第2の側面に重ねるための移動の説明に供する略線図である。
図26は第1のソースビデオ信号をマツピングするための処理手順を示すフローチヤートである。
図27は第1のソースビデオ信号を立体の目的画像表示面にマツピングする際の説明に供する略線図である。
図28は第1のソースビデオ信号を立体の目的画像表示面の対向面にマツピングする際の説明に供する略線図である。
図29は第2ソースビデオ信号をマツピングするための処理手順を示すフローチヤートである。
図30は第2のソースビデオ信号を立体の第1の側面にマツピングする際の説明に供する略線図である。
図31は第2のソースビデオ信号を立体の第1の側面の対向面にマツピングする際の説明に供する略線図である。
図32は第3ソースビデオ信号をマツピングするための処理手順を示すフローチヤートである。
図33A及び図33Bは立体の面にマツピングされる画像の水平方向への反転処理の説明に供する略線図である。
図34A及び図34Bは立体の面にマツピングされる画像の垂直方向への反転処理の説明に供する略線図である。
図35は立体の面にマツピングされる画像の反転処理の説明に供する略線図である。
発明を実施するための最良の形態
(1)全体構成
図3は全体として特殊効果装置を用いた画像処理装置10を示し、オペレータがコントロールパネル56を操作することによつて入力された指令信号は、インタフエイス回路(I/F)57及びバスBUSを介してCPU58に与えられる。CPU58はROM(Read Only Memory)59及びRAM(Random Access Memory)61を用い、立体6面表示画像の目的画像表示面(SideA)の画像生成部20、第1の側面(SideB)の画像生成部30及び第2の側面(SideC)の画像生成部30をオペレータの指令によつてそれぞれ制御する。
目的画像表示面(SideA)の画像生成部20は、目的画像(Object)の変換前のソースビデオ信号V1Aをクロップ回路21に入力する。クロツプ回路21は、バスBUSを介してCPU58から入力されるX−Y座標系のクロツプ位置(CAL、CAR、CAT、CAB)でソースビデオ信号VAを切り取り、これを変形させない状態のままフレームメモリFM22に記憶させる。
ここで読出しアドレス発生回路25は、スクリーンアドレス発生回路51から出力されるモニタスクリーン55上でのアドレス(XS、YS)のデータとCPU58によつて指定される画像変換行列のパラメータbA11〜bA33のデータとに基づいてフレームメモリFM22での読出しアドレス(XMA、YMA)を生成する。
フレームメモリFM22は、記憶されているビデオ信号を読出しアドレス発生回路25から出力される読出しアドレス(XMA、YMA)によつて読み出す。この結果、仮想立体空間における立体(直方体)のうち実際にモニタスクリーン55に表示される立体6面表示画像の目的画像表示面(SideA)にソースビデオ信号V1Aのクロツプされた部分をマツピングするように、当該フレームメモリFM22内のクロツプ済のソースビデオ信号V1Aが画像変換される。これにより得られる変換ビデオ信号V3Aはミキサ53に送出される。
また目的画像表示面(SideA)の画像生成部20は、ソースビデオ信号V1Aと同様にしてキー信号K1Aをクロツプ回路23によつてクロツプした後、これをそのままフレームメモリFM24に記憶させる。フレームメモリFM24は読出しアドレス発生回路25から出力される読出しアドレス(XMA、YMA)によつてビデオ信号を読み出すことにより、上述の変換ビデオ信号V3Aと同様に変換された変換キー信号K3Aを得、これを変換ビデオ信号V3Aと共にミキサ53に送出する。
因みにキー信号とは、ソースビデオ信号V1Aによつて形成される画像平面を「0」又は「1」のデータ列で構成したものであり、ソースビデオ信号V1Aがクロツプ又は画像変換されたとき、当該処理が施された部分のみのデータが変化するようになされている。
これに対して、第1の側面(SideB)の画像生成部30は、立体6面表示画像の第1の側面(SideB)に表示する画像の変換前のソースビデオ信号V1Bをクロツプ回路31に入力する。クロツプ回路31は、バスBUSを介してCPU58から入力されるX−Y座標系のクロツプ位置(CBL、CBR、CBT、CBB)でソースビデオ信号V1Bを切り取り、これを変形させない状態のままフレームメモリFM32に記憶させる。
ここで読出しアドレス発生回路35は、スクリーンアドレス発生回路51から出力されるモニタスクリーン55上でのアドレス(XS、YS)のデータとCPU58によつて指定される画像変換行列のパラメータbB11〜bB33のデータとに基づいてフレームメモリFM32での読出しアドレス(XMB、YMB)を生成する。
フレームメモリFM32は、記憶されているビデオ信号を読出しアドレス発生回路35から出力される読出しアドレス(XMB、YMB)によつて読み出す。この結果、仮想立体空間における立体(直方体)のうち実際にモニタスクリーンに表示される立体6面表示画像の第1の側面(SideB)にソースビデオ信号VBのクロツプされた部分をマツピングするように、当該フレームメモリFM32内のクロツプ済のソースビデオ信号V1Bが画像変換される。これにより得られる変換ビデオ信号V3Bはミキサ52に送出される。
また第1の側面(SideB)の画像生成部30は、ソースビデオ信号V1Bと同様にしてキー信号K1Bをクロツプ回路33によつてクロツプした後、これをそのままフレームメモリFM34に記憶させる。フレームメモリFM34は読出しアドレス発生回路35から出力される読出しアドレス(XMB、YMB)によつてビデオ信号を読み出すことにより、上述の変換ビデオ信号V3Bと同様に変換された変換キー信号K3Bを得、これを変換ビデオ信号V3Bと共にミキサ52に送出する。
これに対して、第2の側面(SideC)の画像生成部40は、立体6面表示画像の第2の側面(SideC)に表示する画像の変換前のソースビデオ信号V1Cをクロツプ回路41に入力する。クロツプ回路41は、バスBUSを介してCPU58から入力されるX−Y座標系のクロツプ位置(CCL、CCR、CCT、CCB)でソースビデオ信号V1Cを切り取り、これを変形させない状態のままフレームメモリ42に記憶させる。
ここで読出しアドレス発生回路45は、スクリーンアドレス発生回路51から出力されるモニタスクリーン55上でのアドレス(XS、YS)のデータとCPU58によつて指定される画像変換行列のパラメータbC11〜bC33のデータとに基づいてフレームメモリFM42での読出しアドレス(XMC、YMC)を生成する。
フレームメモリFM42は、記憶されているビデオ信号を読出しアドレス発生回路45から出力される読出しアドレス(XMC、YMC)によつて読み出す。この結果、仮想立体空間における立体(直方体)のうち実際にモニタスクリーン55に表示される立体6面表示画像の第2の側面(SideC)にソースビデオ信号V1Cのクロツプされた部分をマツピングするように、当該フレームメモリFM42内のクロツプ済のソースビデオ信号V1Cが画像変換される。これにより得られる変換ビデオ信号V3Cはミキサ52に送出される。
また第2の側面(SideC)の画像生成部40は、ソースビデオ信号V1Cと同様にしてキー信号K1Cをクロツプ回路43によつてクロツプした後、これをそのままフレームメモリFM44に記憶させる。フレームメモリFM44は読出しアドレス発生回路45から出力される読出しアドレス(XMC、YMC)によつてビデオ信号を読み出すことにより、上述の変換ビデオ信号V3Cと同様に変換された変換キー信号K3Cを得、これを変換ビデオ信号V3Cと共にミキサ53に送出する。
ミキサ52は、第1の側面(SideB)の画像生成部30から出力される変換ビデオ信号V3Bと第2の側面(SideC)の画像生成部40から出力される変換ビデオ信号V3Cとを合成すると共に、第1の側面(SideB)の画像生成部30から出力される変換キー信号K3Bと第2の側面(SideC)の画像生成部40から出力される変換キー信号K3Cとを合成することによつて、第1の側面(SideB)と第2の側面(SideC)とが接したように合成された合成ビデオ信号VBC及び合成キー信号KBCを得、これをミキサ53に送出する。
ミキサ53は目的画像表示面(SideA)の画像生成部20から出力される変換ビデオ信号V3Aとミキサ52から出力される合成ビデオ信号VBCとを合成すると共に、目的画像表示面(SideA)の画像生成部20から出力される変換キー信号K3Aとミキサ52から出力される合成キー信号KBCとを合成することにより、合成ビデオ信号VABC及び合成キー信号KABCを得る。この合成ビデオ信号VABC及び合成キー信号KABCは、目的画像表示面(SideA)、第1の側面(SideB)及び第2の側面(SideC)が接した立体6面表示画像を表す。
ミキサ53から出力される合成ビデオ信号VABC及び合成キー信号KABCはアウトプツトプロセツサ54に送出される。アウトプツトプロセツサ54は、画像に影を付けることによつて立体感を持たせる効果(ドロツプシヤドー効果)や、移動した画像に尾を引かせる効果(トレール効果)等を合成ビデオ信号VABC及び合成キー信号KABCで表される立体6面表示画像に対して付加し、この結果得られる出力ビデオ信号VOUTをモニタスクリーン55に送出し、画像表示する。
(2)座標系の定義
この実施例で立体6面表示画像を生成しモニタスクリーン55に表示するするために使用される3次元の座標系は、x軸、y軸及びz軸の直交座標系によつて定義される。すなわち図4に示すように、x軸及びこれに直交するy軸で定義されるxy平面上にスクリーン面55Aが存在するものとして、x軸をスクリーン面55Aの水平(左右)方向と定義し、y軸をスクリーン面55Aの垂直(上下)方向と定義する。
また、スクリーン面55Aの奥行方向を、xy平面に直交するz軸の正方向と定義し、スクリーン面55Aの手前側、すなわち、スクリーン面を見る視点PZが存在する側をz軸の負方向と定義する。
さらに、スクリーン面55Aの中心が当該x軸、y軸、z軸でなる3次元座標系の原点Oと一致するものと定義する。
x軸にはスクリーン領域の内部(原点)から左右外部方向に向かつて連続した仮想的な座標値が設定されており、スクリーン領域内のx軸には、視点PZからスクリーン面55Aを見て左側から右側に亘つて「−4」から「+4」の間の仮想的な座標値が設定されている。
またy軸にはスクリーン領域の内部(原点)から上下外部方向に向かつて連続した仮想的な座標値が設定されており、スクリーン領域内のy軸には、視点PZからスクリーン面55Aを見て下側から上側に亘つて「−3」から「+3」の間の仮想的な座標値が設定されている。
さらに、オペレータの視点位置PZは、z軸上において、その座標値が「−16」となる位置に仮想的に設定されている。
(3)3次元変換の基本的アルゴリズム
xyzの3次元座標系で表される仮想空間内で立体(直方体)を任意の位置及び角度で生成し、この立体のうち、z軸の座標値「−16」に位置するオペレータの視点から実際に見える面だけを立体6面表示画像としてスクリーン面55Aに表示する3次元画像変換処理の基本的アルゴリズムについて説明する。
2次元平面の画像を形成するソースビデオ信号は、画像変換されずにそのままの状態でフレームメモリに記憶される。従つて図5及び図6に示すように、ソースビデオ信号V1はxyzの3次元座標で表される空間のxy平面上に存在することにより、当該xy平面に存在するスクリーン面55A上にソースビデオ信号V1の画像が表示される。
因みに図5はxyzの3次元座標系で表される空間をy軸の正側から負側を俯瞰した状態を示し、xy平面に存在するスクリーン面55Aにソースビデオ信号V1が重なつている。また図6はxyzの3次元座標系で表される空間をz軸上の視点PZから当該z軸の負側をスクリーン面55Aを介して見た状態を示し、xy平面上のスクリーン面55A内にソースビデオ信号V1が存在している。
かかるソースビデオ信号V1に対して、オペレータがコントロールパネルの操作子を操作することによつてxyz座標空間での3次元画像変換処理が施される。すなわち、各フレームごとに設定されるパラメータからなる3次元変換行列T0を、オペレータの操作によつてソースビデオ信号V1の各画素に施すことにより、ソースビデオ信号V1を3次元変換ビデオ信号V2で示される空間位置に3次元変換する。図5及び図6の場合の3次元変換は、ソースビデオ信号V1をy軸を回転中心として約45°回転し、さらにz軸の正方向に平行移動した場合の一例である。
3次元変換に用いられる3次元変換行列T0は、次式、
によつて表される。
この3次元変換行列T0に使用される変換パラメータr11〜r33は、ソースビデオ信号V1を、x軸回り、y軸回り及びz軸回りに回転させるための要素、ソースビデオ信号V1を、x軸方向、y軸方向及びz軸方向にそれぞれスケール拡大/縮小させるための要素、及び、ソースビデオ信号V1をx軸方向、y軸方向及びz軸方向にそれぞれキユーさせるための要素等を含むパラメータであり、また、パラメータLx、ly、lzは、ソースビデオ信号V1をx軸、y軸及びz軸方向にそれぞれ平行移動させるための要素を含んだパラメータであり、さらに、パラメータsは、ソースビデオ信号V1全体を、3次元のそれぞれの軸方向に、一様に拡大/縮小させるための要素を含んだパラメータである。
なお、当該変換行列T0は、回転変換等の座標系と平行移動変換及び拡大縮小変換の座標系とを同じ1つの座標系内で表現しているので、4行4列となり、このような行列を一般的に同次座標系(Homogeneous Coordinate)と称する。
かくしてスクリーン面55A上のソースビデオ信号V1が3次元変換行列T0によつて3次元変換ビデオ信号V2の位置に3次元変換されると、当該3次元変換ビデオ信号V2は、透視変換行列によつてxy平面に投影される。
透視変換とは、図5及び図6に示すように、z軸上の仮想視点PZから変換ビデオ信号V2を見たとき、xy平面に透視される3次元変換ビデオ信号V2の像(これを透視変換ビデオ信号V3と称する)を求める変換である。図5の場合、xy平面上のスクリーン面55Aには、仮想視点PZから見てスクリーン面55Aの反対側(z軸の正側)にあたかも3次元変換ビデオ信号V2による像があるかのような透視変換ビデオ信号V3が透視変換行列P0によつて生成される。
この透視変換行列P0は、次式、
によつて表される。この透視変換行列P0のパラメータPzは、3次元変換ビデオ信号V2をxy平面上に透視する際に、遠近法を適用するためのパースペクテイブ値である。すなわち図5の場合、3次元空間における3次元変換ビデオ信号V2は、xy平面に対して約45°傾いた状態であり、これを仮想視点PZから見ると、当該仮想視点PZからの距離が遠い部分は小さく見え、近い部分は大きく見える。従つてパラメータPzを用いることにより、スクリーン面55Aの位置に変換される透視変換ビデオ信号V3は、3次元空間にある3次元変換ビデオ信号V2を仮想視点PZからの距離に応じて変換したものとなる。
3次元変換ビデオ信号V2の透視変換によるスクリーン面55A上への変換位置は、仮想視点PZとスクリーン面55Aとの距離、及び、仮想視点PZと3次元変換ビデオ信号V2との距離に応じて変化するものであり、仮想視点PZの位置に応じてパースペクテイブ値Pzをオペレータが設定することにより、仮想視点PZの位置に応じた透視変換を行うことができる。通常、視点PZの位置がz軸の座標値「−16」であることから、パースペクテイブ値Pzは「1/16」が基準値となるように設定されている。
以上のように、3次元変換の基本的処理は、3次元変換行列T0によつてソースビデオ信号V1から3次元変換ビデオ信号V2を得るための空間的画像変換ステツプと、当該空間的画像変換ステツプによつて得られた3次元変換ビデオ信号V2を透視変換行列P0によつて透視変換ビデオ信号V3に変換する透視変換ステツプとから構成される。従つて、ソースビデオ信号V1から透視変換ビデオ信号V3を得るための変換行列Tは、3次元変換行列T0と透視変換行列P0との乗算式として、次式、
によつて表される。
ここで、本発明の特殊効果装置を用いた画像処理装置は、外部から供給された2次元のソースビデオ信号V1を、一旦、フレームメモリFMに書込み、このフレームメモリFMに対して2次元演算された読出しアドレスを供給することにより、当該フレームメモリFMから読み出されるビデオ信号に対してオペレータが所望とする空間画像変換(3次元画像変換及び透視画像変換)を施すことができる。従つてフレームメモリFMに記憶されるソースビデオ信号V1及びフレームメモリFMから読み出される透視変換ビデオ信号V3は、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的に使用されない。
従つて、(3)式のz軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFMに対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、実際の2次元の読出しアドレスの演算に必要なパラメータを有した3次元変換行列をT33とすると、当該行列T33は、(3)式から3行目及び3列目のパラメータを除いた次式、
によつて表すことができる。
ここで、フレームメモリFM上の位置ベクトルと、モニタスクリーン55上の位置ベクトルとの関係について説明する。
図7(A)においてフレームメモリFM上の2次元のアドレスを(XM、YM)及び位置ベクトルを〔XM YM〕とし、図7(B)においてモニタスクリーン55上のアドレスを(XS、YS)及び位置ベクトルを〔XS YS〕とする。このフレームメモリFM上の2次元の位置ベクトル〔XM YM〕を、同次座標系で表現すると、ベクトル〔xm ym H0〕と表すことができる。またモニタスクリーン55上の位置ベクトル〔XS YS〕を同次座標系で表現すると、ベクトル〔xs ys 1〕と表すことができる。
なお、この同次座標系のパラメータ「H0」は、ベクトルの拡大/縮小率を表すパラメータである。
かくしてフレームメモリFM上の位置ベクトル〔xm ym H0〕に対して、3次元変換行列T33を作用させることによつて、フレームメモリFM上の位置ベクトル〔xm ym H0〕がモニタスクリーン55上の位置ベクトル〔xs ys 1〕に変換される。従つて、フレームメモリFM上の位置ベクトル〔xm ym H0〕とモニタスクリーン55上の位置ベクトル〔xs ys 1〕との関係式は、次式、
〔xs ys 1〕=〔xm ym H0〕・T33 ……(5)
によつて表すことができる。なお、フレームメモリFM上の位置ベクトル〔xm ym H0〕において使用されている同次座標系のパラメータ「H0」及び、モニタスクリーン55上の位置ベクトル〔xs ys 1〕において使用されている同次座標系のパラメータ「1」との関係は、3次元変換行列T33によつて、フレームメモリFM上の同次座標系の位置ベクトル〔xm ym〕が、モニタスクリーン55上の同次座標系の位置ベクトル〔xs ys〕に変換され、フレームメモリFM上の同次座標系の位置ベクトル〔xm ym〕の大きさ「H0」が、モニタスクリーン55上の同次座標系の位置ベクトル〔xs ys〕の大きさ「1」となるように変換されることを表している。
このように、(5)式は、フレームメモリFM上の点に対応するモニタスクリーン55上の点を行列T33によつて求める関係式である。ここで、特殊効果装置を用いた画像処理装置では、ソースビデオ信号を変換前の状態でフレームメモリFMに記憶し、変換行列T33によつて得られたモニタスクリーン55上の点に対応するフレームメモリFMの点を読出しアドレスによつて指定することにより、ソースビデオ信号に対して空間的な画像変換を施すようになされている。
このような装置においては、フレームメモリFM上の点に対応するモニタスクリーン55上の点を求めるような(5)式による演算を行うのではなく、モニタスクリーン55上の点に対応するフレームメモリFM上の点を求める必要がある。従つて(5)式を変換して、次式、
〔xm ym H0〕=〔xs ys 1〕・T33 -1 ……(6)
によつて表される関係式を用いることにより、モニタスクリーン55上の位置ベクトル〔xs ys 1〕が指定されると、変換行列T33 -1によつてフレームメモリFM上の位置ベクトル〔xm ym H0〕が演算される。因みに、この変換行列T33 -1は、変換行列T33の逆行列である。
次に、フレームメモリFM上の2次元の位置ベクトル〔XM YM〕を求めるために、変換行列T33及び逆行列T33 -1を以下のようにする。すなわち、変換行列T33の各要素を、
のように、パラメータa11〜a33とおくと共に、逆行列T33 -1のパラメータを、次式、
のように、パラメータb11〜b33とおく。
(8)式を(6)式に代入して、次式、
となる。よつて、次式、
xm=b11xs+b21ys+b31
ym=b12xs+b22ys+b32 ……(10)
H0=b13xs+b23ys+b33
が得られる。
ここで、フレームメモリFM上の同次座標系の位置ベクトル〔xm ym H0〕を、フレームメモリFM上の2次元の位置ベクトル〔XM YM〕に変換する場合について説明する。
2次元の位置ベクトル〔XM YM〕を同次座標系に変換するときに使用するパラメータ「H0」は、同次座標系の位置ベクトル〔xm ym〕の大きさを表すパラメータであることから、同次座標系の位置ベクトルを2次元の位置ベクトルに変換するためには、同次座標系の位置ベクトルの方向を示すパラメータ「xm」及び「ym」を、同次座標系の位置ベクトルの拡大/縮小率を表すパラメータ「H0」で正規化すれば良い。従つて、モニタスクリーン55上の2次元の位置ベクトルの各パラメータ「XS」及び「YS〕は、次式、
と表すことができる。モニタスクリーン55上の同次座標系のベクトル〔xs ys 1〕を、2次元の位置ベクトル〔XS YS〕に変換する場合についても同様にして、同次座標系の位置ベクトルの方向を示すパラメータ「xs」及び「ys」を、同次座標系の位置ベクトルの拡大/縮小率を表すパラメータ「1」で正規化すれば良い。従って、モニタスクリーン55上の2次元の位置ベクトルの各パラメータ「XS」及び「YS」は、次式、
と表すことができる。
よつて、フレームメモリFM上のアドレス(XM YM)は(10)式から、次式、
として求めることができる。
次にT33 -1の各パラメータb11〜b33を求める。
になる。ただし、
W1=−a22a31a13+a21a32a13+a12a31a23
−a11a32a23−a12a21a33+a11a22a33 ……(24)
である。ここで、a11〜a33の値は(7)式の関係から、
a11=r11、a12=r12、a13=r13Pz ……(25)
a21=r21、a22=r22、a23=r23Pz ……(26)
a31=lx、a32=ly、a33=lzPz+s ……(27)
であるから、これを(15)式〜(24)式に代入することにより、
と表わすことができる。
かくして、(28)式〜(37)式の値を(13)式及び(14)式に代入することにより、フレームメモリFMに供給される読出しアドレス(XM、YM)は、
として与えられる。ただし、H0は次式、
H0=(−r22lx+r21ly)XS
+(r12lx−r11ly)YS
+(−r12r21+r11r22) ……(40)
である。よつてフレームメモリFMに供給される読み出しアドレス(XM、YM)を、オペレータの所望の空間的画像変換装置によつて決定される3次元変換行列T0の各パラメータ(r11〜r33、lx、ly、lz及びs)、及び、予め設定されるパラメータであるパースペクテイブ値Pzを用いて表すことができる。
従つて(6)式〜(40)式に対して、モニタスクリーン55のラスタスキヤン順に対応するように、スクリーンアドレス(XS、YS)を画素毎に供給すると、その供給されたスクリーンアドレスに対応したフレームメモリFM上における読み出しアドレス(XM、YM)を、順に演算することができる。
(4)仮想空間上の6面体
この実施例において、3次元変換されたソースビデオ信号がマツピングされる3次元仮想空間上の直方体BOXは、図8に示すように、3次元座標系の原点Oが中心となるような位置を基準位置として存在する。
この直方体BOXは、3次元変換されたソースビデオ信号V1A(図3)がマツピングされる目的画像表示面(SideA)及び当該目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)と、3次元変換されたソースビデオ信号V1B(図3)がマツピングされる第1の側面(SideB)及び当該第1の側面の対向面(SideB′)と、3次元変換されたソースビデオ信号V1C(図3)がマツピングされる第2の側面(SideC)及び当該第2の側面(SideC)とを有する。
この直方体BOXの目的画像表示面(SideA)及びこの対向面(SideA′)の間の厚み、すなわち目的画像表示面(SideA)に対する厚みhがオペレータによつて予め設定されており、図8に示すように基準位置にある目的画像表示面(SideA)はxy平面よりも距離h/2だけz軸の負方向に移動した位置にあり、目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)はxy平面よりも距離h/2だけz軸の正方向に移動した位置にある。
因みに3次元変換される前のソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cは、それぞれスクリーン面の存在するxy平面上にあることになり、後述する変換行列MA又はMA′によつてソースビデオ信号V1Aは基準位置によつて直方体BOXの目的画像表示面(SideA)又はその対向面(SideA′)にマツピングされ、ソースビデオ信号V1Bは基準位置にある直方体BOXの第1の側面(SideB)又はその対向面(SideB′)にマツピングされ、ソースビデオ信号V1Cは基準位置にある直方体BOXの第2の側面(SideC)又はその対向面(SideC′)にマツピングされる。
このように基準位置にある直方体BOXの各面にソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cがマツピングをすると、直方体BOXがオペレータの操作によつて基準位置から3次元空間上の任意の位置に移動することに応じて当該移動に応じて各パラメータが変化する上述の3次元変換行列TOにより直方体BOXの各面にマツピングされたビデオ信号は、当該直方体BOXの各面に貼り付いた状態を保持しながら直方体BOXの移動に伴つて移動する。
(5)目的画像表示面(SideA)へのマツピング
図3に示す画像生成部20において、クロツプ回路21に入力されたソースビデオ信号V1Aは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビデオ信号V1Aは、クロツプ回路21に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た図9(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Aの左端のクロツプ位置をCALと表し、右端のクロツプ位置をCARと表し、上端のクロツプ位置をCATと表し、下端のクロツプ位置をCABと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Aの4つの頂点の座標は、
と表すことができる。
因みに図9(B)は、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した状態を示し、クロツプされたソースビデオ信号V1Aはxy平面上においてx軸の座標「x2」から「x1」に亘つて存在し、z軸方向への立体的厚みは無い。
このようにしてクロツプ回路21においてクロツプされたソースビデオ信号V1Aは、フレームメモリFM22(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
フレームメモリFM22に記憶されたソースビデオ信号V1Aは、移動行列LAによつて、z軸の負方向に距離h/2だけ平行移動される。この移動行列LAは、ソースビデオ信号V1Aのz軸座標を−h/2にするための行列であり、次式、
によつて表される。従つてxyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した図10(B)に示すように、xy平面上にあつたソースビデオ信号V1Aは移動行列LAによつてz軸の負方向に-h/2だけ平行移動され、この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)が存在する位置(z軸座標値が-h/2の位置)に移動した状態となる。この状態では、ソースビデオ信号V1Aのx座標(x2〜x1)は変わらない。
因みに図10(A)は、移動行列LAによつて平行移動されたソースビデオ信号V1Aをz軸上の視点PZの位置から見た状態を示す。この状態では、ソースビデオ信号V1Aの各頂点の座標は変化していない。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Aに対して、レート・スキユー変換行列Trsによつて、レート変換及びスキユー変換が施される。レート変換とは、z軸の負方向に距離h/2だけ平行移動した2次元平面のソースビデオ信号V1Aをその中心を基準にしてx軸の正及び負方向と、y軸の正及び負方向とにそれぞれ所望の拡大/縮小率で2次元的に拡大/縮小するものである。このレート変換におけるx軸方向の拡大/縮小率を「rx」、y軸方向の拡大/縮小率を「ry」とすると、レート変換行列Trateは、次式、
のように表される。
またスキユー変換とは、z軸の負方向に距離h/2だけ平行移動した2次元平面のソースビデオ信号V1Aをその中心を基準にしてx軸の正及び負方向と、y軸の正及び負方向とにそれぞれ所望のスキユー率で2次元的に歪めるものである。このスキユー変換におけるx軸方向のスキユー率を「sx」、y軸方向のスキユー率を「sy」とすると、スキユー変換行列Tskewは、次式、
のように表される。
従つてレート変換及びスキユー変換の復号変換行列であるレート・スキユー変換行列Trsは、次式、
によつて表される。
なお、このレート・スキユー変換行列Trsによつて変換された2次元平面上での4点の座標を、図11(A)に示すように、(x1′、y1′)、(x2′、y2′)、(x3′、y3′)、(x4′、y4′)とすると、それぞれ次式、
(x1′、y1′)=(x1、y1)Trs
=(rxx1+rysyy1、rxsxx1+ryy1)
(x2′、y2′)=(x2、y2)Trs
=(rxx2+rysyy2、rxsxx2+ryy2)
(x3′、y3′)=(x3、y3)Trs
=(rxx3+rysyy3、rxsxx3+ryy3)
(x4′、y4′)=(x4、y4)Trs
=(rxx4+rysyy4、rxsxx4+ryy4) ……(46)
のように表される。
以上のように第1のソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMAとして、(42)式及び(45)式から次式、
MA=LA・Trs ……(47)
となり、これにより図9に示すソースビデオ信号V1Aの2次元平面上での4点(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)、(x4、y4)は、行列MAによつて図11(A)及び(B)に示す3次元空間上の目的画像表示面(SideA)の4点(x1′、y1′、-h/2)、(x2′、y2′、-h/2)、(x3′、y3′、-h/2)、(x4′、y4′、-h/2)にマツピングされたことになる。
因みに、第1のソースビデオ信号V1Aに対応して画像生成部20に入力されるキー信号K1Aに対しても、ソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(6)目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)へのマツピング
図3に示す画像生成部20において、クロツプ回路21に入力されたソースビデオ信号V1Aは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビデオ信号V1Aは、クロツプ回路21に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た図9(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Aの左端のクロツプ位置をCALと表し、右端のクロツプ位置をCARと表し、上端のクロツプ位置をCATと表し、下端のクロツプ位置をCABと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Aの4つの頂点の座標は、上述の(41)式となる。
このようにしてクロツプ回路21においてクロツプされたソースビデオ信号V1Aは、フレームメモリFM22(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
フレームメモリFM22に記憶されたソースビデオ信号V1Aは、移動行列LAによつて、z軸の正方向に距離h/2だけ平行移動される。この移動行列LA′は、ソースビデオ信号V1Aのz軸座標を+h/2にするための行列であり、次式、
によつて表される。従つてxy平面上にあつたソースビデオ信号V1Aは移動行列LA′によつてz軸の正方向にh/2だけ平行移動され、この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)が存在する位置(z軸座標値が+h/2の位置)に移動した状態となる。この状態では、ソースビデオ信号V1Aのx座標(x2〜x1)は変わらない。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Aに対して、レート・スキユー変換行列Trsによつて、レート変換及びスキユー変換が施される。この場合のレート変換とは、z軸の正方向に距離h/2だけ平行移動した2次元平面のソースビデオ信号V1Aをその中心を基準にしてx軸の正及び負方向と、y軸の正及び負方向とにそれぞれ所望の拡大/縮小率で2次元的に拡大/縮小するものである。このレート変換行列Trateは上述の(43)式と同様となる。
またスキユー変換とは、z軸の正方向に距離h/2だけ平行移動した2次元平面のソースビデオ信号V1Aをその中心を基準にしてx軸の正及び負方向と、y軸の正及び負方向とにそれぞれ所望のスキユー率で2次元的に歪めるものである。このスキユー変換行列は上述の(44)式と同様となる。
従つてレート変換及びスキユー変換の復号変換行列であるレート・スキユー変換行列Trsも、上述の(45)式と同様となる。
また、このレート・スキユー変換行列Trsによつて変換された2次元平面上での4点の座標(x1′、y1′)、(x2′、y2′)、(x3′、y3′)、(x4′、y4′)は上述の(46)式と同様となる。
以上のように第1のソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMA′として、次式、
MA′=LA′・Trs ……(49)
となり、図9に示すソースビデオ信号V1Aの2次元平面上での4点(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)、(x4、y4)は、行列MA′によつて3次元空間上の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)の4点(x1′、y1′、h/2)、(x2′、y2′、h/2)、(x3′、y3′、h/2)、(x4′、y4′、h/2)にマツピングされたことになる。
因みに、第1のソースビデオ信号V1Aに対応して画像生成部20に入力されるキー信号K1Aに対しても、ソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(7)第1の側面(SideB)へのマツピング
図3に示す画像生成部30において、クロツプ回路31に入力されたソースビデオ信号V1Bは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビテオ信号V1Bは、クロツプ回路31に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た図12(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Bの左端のクロツプ位置をCBLと表し、右端のクロツプ位置をCBRと表し、上端のクロツプ位置をCBTと表し、下端のクロツプ位置をCBBと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Bの4つの頂点の座標は、(CBR、CBT)、(CBL、CBT)、(CBL、CBB)、(CBR、CBB)と表すことができる。
因みに図12(B)は、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した状態を示し、クロツプされたソースビデオ信号V1Bはxy平面上において「CBL」から「CBR」に亘つて存在し、z軸方向への立体的厚みは無い。
このようにしてクロツプ回路31においてクロツプされたソースビデオ信号V1Bは、フレームメモリFM32(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
クロツプ回路31によつてクロツプされた後、フレームメモリFM32に記憶されたソースビデオ信号V1Bは、平行移動行列LBOによつて、当該クロツプ済のソースビデオ信号V1Bの中心がxy平面の原点Oに位置するように平行移動される。この平行移動行列LBOは、クロツプによつて示される4点CBL、CBR、CBT、CBBの座標位置から、次式、
によつて表される。従つてxyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図13(A)に示すように、ソースビデオ信号V1Bは平行移動行列LBOによつてその中心が原点Oと重なるように移動される。
因みに図13(B)は、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した状態を示し、ソースビデオ信号V1Bは平行移動行列LBOによつてxy平面上を移動していることが分かる。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Bに対して、拡大/縮小行列SBによる拡大又は縮小を施す。この拡大又は縮小とは、クロツプされたソースビデオ信号V1Bのx方向の長さが、図8について上述した目的画像表示面(SideA)の第1の側面(SideB)と接する辺HBの長さと一致するようにソースビデオ信号V1Bをx方向に拡大又は縮小するとともに、当該ソースビデオ信号V1Bのy方向の長さが、図6について上述した直方体BOXの厚みhと一致するようにソースビデオ信号V1Bをy軸方向に拡大又は縮小するものである。
この拡大/縮小におけるx軸方向の拡大/縮小率をrBx、y軸方向の拡大/縮小率をrByとすると、クロツプされたソースビデオ信号V1Bのx軸方向の長さ(CBR−CBL)及びy軸方向の長さ(CBT−CBB)を用いて、次式、
と表すことができる。従つて、拡大/縮小変換行列SBは、(43)式について上述したレート変換行列Trateのx軸方向の拡大/縮小率「rx」及びy軸方向の拡大/縮小率「ry」をそれぞれ(51)式で表される拡大/縮小率「rBx」、「rBy」に置き換えて、次式、
と表される。
これにより、図14(A)に示すように、中心が原点Oと重なつた位置にあるクロツプ済のソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小変換行列SBによつてx軸方向及びy軸方向にそれぞれ原点Oを中心に拡大又は縮小される。このとき、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した図14(B)に示すように、拡大/縮小変換行列SBによるソースビデオ信号V1Bの変換では、当該ソースビデオ信号V1Bはxy平面上において2次元的に変換されることが分かる。
なお、この実施例においては、オペレータが指定した4つのクロツプ値CBR、CBL、CBT及びCBBから、目的画像表示面(SideA)の辺HB及び厚みhに合わせた拡大/縮小率rBx及びrByを求めている。これにより、図15(A)に示すように、4つの点(CBL、CBT)、(CBR、CBT)、(CBL、CBB)、(CBR、CBB)によつてクロツプされたソースビデオ信号V1Bの領域が全体として拡大又は縮小される(これをクロツプ優先と呼ぶ)。
これに対して、オペレータが直接この拡大/縮小率rBx及びrByと、2つのクロツプ値CBR及びCBBを入力することによつて所望の拡大/縮小率でソースビデオ信号V1Bをクロツプしても良い。この場合、図15(B)に示すように、拡大/縮小率をともに1として2つのクロツプ値CBR、CBTを入力することにより、ソースビデオ信号V1Bのうち、必要とする領域の画像をそのまま切り取ることにより、必要とされる拡大/縮小画像を得ることができる。
このようにして拡大又は縮小されたソースビデオ信号V1Bは、回転変換行列RBxによつて、x軸回りに90°回転させられる。この回転変換行列RBxは、xy平面上のソースビデオ信号V1Bをxz平面上に変換するための行列であり、次式、
によつて表される。従つて図14について上述した拡大/縮小済のxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した図16(B)に示すように、回転変換行列RBxによつてxz平面上に回転変換される。この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)が、当該目的画像表示面(SideA)に対して90°の角度にあることに応じて、回転変換行列RBxによつて回転変換されたソースビデオ信号(図16(B))は目的画像表示面(SideA)に対して同様の角度(90°)の位置に回転移動される。
因みに図16(A)は、回転変換行列RBxによつてxz平面上に変換されたソースビデオ信号V1Bをz軸上の視点PZの位置から見た状態を示し、この状態においてソースビデオ信号V1Bはy軸方向に厚みを持たない。
このようにしてxz平面上に回転変換されたソースビデオ信号V1B(図16)は、回転変換行列RBzによつて、z軸回りに所定角度θBだけ回転させられる。この回転変換行列RBzは、xz平面上のソースビデオ信号V1B(図16)をx軸に対して所定角度θBだけ傾ける変換行列であり、次式、
によつて表される。従つて図16について上述したxz平面上のソースビデオ信号V1Bは、xyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図17(A)に示すように、原点Oを中心にしてx軸に対して所定角度θBだけ傾いた位置に回転変換される。この結果、直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)にマツピングされるソースビデオ信号V1Aが図11について上述したようにスキユー変換されていることに応じて、回転変換行列RBzによつて回転変換されたソースビデオ信号(図17(A))は目的画像表示面(SideA)に対する角度(90°)を保持したまま、第1の側面(SideB)と平行な位置に回転移動される。
なお、当該回転変換行列RBzのパラメータθBは、上述の図11においてスキユーされた第1のソースビデオ信号V1Aの2点の座標値(x1′、y1′)、(x2′、y2′)又は、(x4′、y4′)、(x3′、y3′)から求められ、次式、
θB=tan-1(−(y1′−y2′)、(x2′−x2′)) ……(55)
によつて表すことができる。
因みに図17(B)は、回転変換行列RBzによつて回転移動されたソースビデオ信号V1Bを、y軸の正方向から負方向に向かつて見た状態を示す。
このようにしてx軸に対して所定角度θBだけ傾くように回転変換されたソースビデオ信号V1B(図17)は、平行移動行列LBによつて、xy平面に沿つて平行移動される。この平行移動行列LBは、図17に示すソースビデオ信号V1Bを、直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)に重なるように移動する変換行列である。この場合、図17において目的画像表示面(SideA)の第1の側面(SideB)側の辺HBは、2つの点(x1′、y1′)及び(x2′、y2′)を結ぶ直線によつて表されている。従つて図17に示すソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)にマツピングするためには、ソースビデオ信号V1Bを平行移動行列LBによつて辺HBに一致するように移動させる必要がある。
従つてソースビデオ信号V1Bの中心が、2つの点(x1′、y1′)及び(x2′、y2′)の中間位置と一致するように当該ソースビデオ信号V1Bを平行移動すれば良く、この平行移動行列LBは、次式、
によつて表される。従つて図17について上述したソースビデオ信号V1Bは、xyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図18(A)に示すように、平行移動行列LBによつて辺HBに一致するようにxy平面上を平行移動され、これにより直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)にマツピングされる。
因みに図18(B)は、平行移動行列LBによつて平行移動されたソースビデオ信号V1Bを、y軸の正方向から負方向に向かつて見た状態を示す。
以上のように第2のソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMBとして、(50)式、(52)式、(53)式、(54)式及び(56)式から、次式、
MB=LBO・SB・RBx・RBz・LB ……(57)
となり、これにより図12に示すxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)にマツピングされたことになる。
因みに、第2のソースビデオ信号V1Bに対応して画像生成部30に入力されるキー信号K1Bに対しても、ソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(8)第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)へのマツピング
図3に示す画像生成部30において、クロツプ回路31に入力されたソースビデオ信号V1Bは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビデオ信号V1Bは、クロツプ回路31に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た上述の図12(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Bの左端のクロツプ位置をCBLと表し、右端のクロツプ位置をCBRと表し、上端のクロツプ位置をCBTと表し、下端のクロツプ位置をCBBと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Bの4つの頂点の座標は、(CBR、CBT)、(CBL、CBT)、(CBL、CBB)、(CBR、CBB)と表すことができる。
このようにしてクロツプ回路31においてクロツプされたソースビデオ信号V1Bは、フレームメモリFM32(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
クロツプ回路31によつてクロツプされた後、フレームメモリFM32に記憶されたソースビデオ信号V1Bは、平行移動行列LBOによつて、当該クロツプ済のソースビデオ信号V1Bの中心がxy平面の原点Oに位置するように平行移動される。この平行移動行列LBOは、上述の(50)式と同様となる。従つて図13(A)について上述した場合と同様にして、ソースビデオ信号V1Bは平行移動行列LBOによつてその中心が原点Oと重なるように移動される。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Bに対して、拡大/縮小行列SBによる拡大又は縮小を施す。この拡大/縮小行列SBは、上述の(52)式と同様となる。
これにより、図14(A)について上述した場合と同様にして、中心が原点Oと重なつた位置にあるクロツプ済のソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小変換行列SBによつてx軸方向及びy軸方向にそれぞれ原点Oを中心に拡大又は縮小される。
なお、対向面(SideB′)へのマツピングにおいても図15(A)について上述した場合と同様にして、オペレータが指定した4つのクロツプ値CBR、CBL、CBT及びCBBから、目的画像表示面(SideA)の辺HB及び厚みhに合わせた拡大/縮小率rBx及びrByを求め、4つの点(CBL、CBT)、(CBR、CBT)、(CBL、CBB)、(CBR、CBB)によつてクロツプされたソースビデオ信号V1Bの領域が全体として拡大又は縮小される(これをクロツプ優先と呼ぶ)。
これに対して、オペレータが直接この拡大/縮小率rBx及びrByと、2つのクロツプ値CBR及びCBBを入力することによつて所望の拡大/縮小率でソースビデオ信号V1Bをクロツプしても良い。この場合、図15(B)について上述したように、拡大/縮小率をもとに1として2つのクロツプ値CBR、CBTを入力することにより、ソースビデオ信号V1Bのうち、必要とする領域の画像をそのまま切り取ることにより、必要とされる拡大/縮小画像を得ることができる。
このようにして拡大又は縮小されたソースビデオ信号V1Bは、回転変換行列RBxによつて、x軸回りに90°回転させられる。この回転変換行列RBxは、上述の(53)式と同様となる。従つて図14について上述した拡大/縮小済のxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、図16について上述したように、回転変換行列RBxによつてxz平面上に回転変換される。この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)が、当該目的画像表示面(SideA)に対して90°の角度にあることに応じて、回転変換行列RBxによつて回転変換されたソースビデオ信号(図16(B))は目的画像表示面(SideA)に対して同様の角度(90°)の位置に回転移動される。
このようにしてxz平面上に回転変換されたソースビデオ信号V1B(図16)は、回転変換行列RBzによつて、z軸回りに所定角度θBだけ回転させられる。この回転変換行列RBzは、xz平面上のソースビデオ信号V1B(図16)をx軸に対して所定角度θBだけ傾ける変換行列であり、上述の(54)式と同様となる。従つて図16について上述したxz平面上のソースビデオ信号V1Bは、図17について上述したように、原点Oを中心にしてx軸に対して所定角度θBだけ傾いた位置に回転変換される。この結果、直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)にマツピングされるソースビデオ信号V1Aが図11について上述したようにスキユー変換されていることに応じて、回転変換行列RBzによつて回転変換されたソースビデオ信号(図17(A))は目的画像表示面(SideA)に対する角度(90°)を保持したまま、第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)と平行な位置に回転移動される。
なお、当該回転変換行列RBzのパラメータθBは、上述の図11においてスキユーされた第1のソースビデオ信号V1Aの2点の座標値(x1′、y1′)、(x2′、y2′)又は、(x4′、y4′)、(x3′、y3′)から求められ、上述の(55)式と同様となる。
このようにしてx軸に対して所定角度θBだけ傾くように回転変換されたソースビデオ信号V1B(図17)は、平行移動行列LB′によつて、xy平面に沿つて平行移動される。この平行移動行列LBは、図17に示すソースビデオ信号V1Bを、直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)に重なるように移動する変換行列である。この場合、上述の図17において目的画像表示面(SideA)の第1の側面(SideB)側の辺HBと対向する対向面(SideB′)側の辺HB′は、2つの点(x4′、y4′)及び(x3′、y3′)を結ぶ直線によつて表されている。従つて図17に示すソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングするためには、ソースビデオ信号V1Bを平行移動行列LB′によつて辺HB′に一致するように移動させる必要がある。
従つてソースビデオ信号V1Bの中心が、2つの点(x4′、y4′)及び(x3′、y3′)の中間位置と一致するように当該ソースビデオ信号V1Bを平行移動すれば良く、この平行移動行列LB′は、次式、
によつて表される。従つて図17について上述したソースビデオ信号V1Bは、平行移動行列LB′によつて辺HB′に一致するようにxy平面上を平行移動され、これにより直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングされる。
以上のように第2のソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMB′として、(50)式、(52)式、(53)式、(54)式及び(58)式から、次式、
MB′=LBO・SB・RBx・RBz・LB′ ……(59)
となり、これにより図12に示すxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングされたことになる。
因みに、第2のソースビデオ信号V1Bに対応して画像生成部30に入力されるキー信号K1Bに対しても、ソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(9)第2の側面(SideC)へのマツピング
図3に示す画像生成部40において、クロツプ回路41に入力されたソースビデオ信号V1Cは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビテオ信号V1Cは、クロツプ回路41に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た図19(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Cの左端のクロツプ位置をCCLと表し、右端のクロツプ位置をCCRと表し、上端のクロツプ位置をCCTと表し、下端のクロツプ位置をCCBと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Cの4つの頂点の座標は、(CCR、CCT)、(CCL、CCT)、(CCL、CCB)、(CCR、CCB)と表すことができる。
因みに図19(B)は、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した状態を示し、クロツプされたソースビデオ信号V1Cはxy平面上において「CCL」から「CCR」に亘つて存在し、z軸方向への立体的厚みは無い。
このようにしてクロツプ回路41においてクロツプされたソースビデオ信号V1Cは、フレームメモリFM42(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
クロツプ回路41によつてクロツプされた後、フレームメモリFM42に記憶されたソースビデオ信号V1Cは、平行移動行列LCOによつて、当該クロツプ済のソースビデオ信号V1Cの中心がxy平面の原点Oに位置するように平行移動される。この平行移動行列LCOは、クロツプによつて示される4点CCL、CCR、CCT、CCBの座標位置から、次式、
によつて表される。従つてxyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図20(A)に示すように、ソースビデオ信号V1Cは平行移動行列LCOによつてその中心が原点Oと重なるように移動される。
因みに図20(B)は、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した状態を示し、ソースビデオ信号V1Cは平行移動行列LCOによつてxy平面上を移動していることが分かる。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Cに対して、拡大/縮小行列SCによる拡大又は縮小を施す。この拡大又は縮小とは、クロツプされたソースビデオ信号V1Cのx方向の長さが、図8について上述した目的画像表示面(SideA)の第2の側面(SideC)と接する辺HCの長さと一致するようにソースビデオ信号V1Cをx方向に拡大又は縮小するとともに、当該ソースビデオ信号V1Cのy方向の長さが、図8について上述した直方体BOXの厚みhと一致するようにソースビデオ信号V1Cをy軸方向に拡大又は縮小するものである。
この拡大/縮小におけるx軸方向の拡大/縮小率をrCx、y軸方向の拡大/縮小率をrCyとすると、クロツプされたソースビデオ信号V1Cのx軸方向の長さ(CCR−CCL)及びy軸方向の長さ(CCT−CCB)を用いて、次式、
と表すことができる。従つて、拡大/縮小変換行列SCは、(43)式について上述したレート変換行列Trateのx軸方向の拡大/縮小率「rx」及びy軸方向の拡大/縮小率「ry」をそれぞれ(61)式で表される拡大/縮小率「rCx」、「rCy」に置き換えて、次式、
と表される。
これにより、図21(A)に示すように、中心が原点Oと重なつた位置にあるクロツプ済のソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小変換行列SCによつてx軸方向及びy軸方向にそれぞれ原点Oを中心に拡大又は縮小される。このとき、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した図21(B)に示すように、拡大/縮小変換行列SCによるソースビデオ信号V1Cの変換では、当該ソースビデオ信号V1Cはxy平面上において2次元的に変換されることが分かる。
なお、この実施例においては、オペレータが指定した4つのクロツプ値CCR、CCL、CCT及びCCBから、目的画像表示面(SideA)の辺HC及び厚みhに合わせた拡大/縮小率rCx及びrCyを求めている。これにより、図22(A)に示すように、4つの点(CCL、CCT)、(CCR、CCT)、(CCL、CCB)、(CCR、CCB)によつてクロツプされたソースビデオ信号V1Cの領域が全体として拡大又は縮小される(これをクロツプ優先と呼ぶ)。
これに対して、オペレータが直接この拡大/縮小率rCx及びrCyと、2つのクロツプ値CCR及びCCBを入力することによつて所望の拡大/縮小率でソースビデオ信号V1Cをクロツプしても良い。この場合、図22(B)に示すように、拡大/縮小率をともに1として2つのクロツプ値CCR、CCTを入力することにより、ソースビデオ信号V1Cのうち、必要とする領域の画像をそのまま切り取ることにより、必要とされる拡大/縮小画像を得ることができる。
このようにして拡大又は縮小されたソースビデオ信号V1Cは、回転変換行列RCxによつて、x軸回りに90°回転させられる。この回転変換行列RCxは、xy平面上のソースビデオ信号V1Cをxz平面上に変換するための行列であり、次式、
によつて表される。従つて図21について上述した拡大/縮小済のxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、xyzの3次元座標系をy軸の正方向から負方向に向かつて俯瞰した図23(B)に示すように、回転変換行列RCxによつてxz平面上に回転変換される。この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)が、当該目的画像表示面(SideA)に対して90°の角度にあることに応じて、回転変換行列RCxによつて回転変換されたソースビデオ信号(図23(B))は目的画像表示面(SideA)に対して同様の角度(90°)の位置に回転移動される。
因みに図23(A)は、回転変換行列RCxによつてxz平面上に変換されたソースビデオ信号V1Cをz軸上の視点PZの位置から見た状態を示し、この状態においてソースビデオ信号V1Cはy軸方向に厚みを持たない。
このようにしてxz平面上に回転変換されたソースビデオ信号V1C(図23)は、回転変換行列RCzによつて、z軸回りに所定角度θCだけ回転させられる。この回転変換行列RCzは、xz平面上のソースビデオ信号V1C(図23)をx軸に対して所定角度θCだけ傾ける変換行列であり、次式、
によつて表される。従つて図23について上述したxz平面上のソースビデオ信号V1Cは、xyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図24(A)に示すように、原点Oを中心にしてx軸に対して所定角度θCだけ傾いた位置に回転変換される。この結果、直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)にマツピングされるソースビデオ信号V1Aが図11について上述したようにスキユー変換されていることに応じて、回転変換行列RCzによつて回転変換されたソースビデオ信号(図24(A))は目的画像表示面(SideA)に対する角度(90°)を保持したまま、第2の側面(SideC)と平行な位置に回転移動される。
なお、当該回転変換行列RCzのパラメータθCは、上述の図11においてスキユーされた第1のソースビデオ信号V1Cの2点の座標値(x1′、y1′)、(x4′、y4′)又は、(x2′、y2′)、(x3′、y3′)から求められ、次式、
θC=tan-1(−(y1′−y4′)、(x1′−x4′)) ……(65)
によつて表すことができる。
因みに図24(B)は、回転変換行列RCzによつて回転移動されたソースビデオ信号V1Cを、y軸の正方向から負方向に向かつて見た状態を示す。
このようにしてx軸に対して所定角度θCだけ傾くように回転変換されたソースビデオ信号V1C(図24)は、平行移動行列LCによつて、xy平面に沿つて平行移動される。この平行移動行列LCは、図24に示すソースビデオ信号V1Cを、直方体BOX(図8)の第2の側面(SideB)に重なるように移動する変換行列である。この場合、図24において目的画像表示面(SideA)の第2の側面(SideC)側の辺HCは、2つの点(x1′、y1′)及び(x4′、y4′)を結ぶ直線によつて表されている。従つて図24に示すソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)にマツピングするためには、ソースビデオ信号V1Cを平行移動行列LCによつて辺HCに一致するように移動させる必要がある。
従つてソースビデオ信号V1Cの中心が、2つの点(x1′、y1′)及び(x4′、y4′)の中間位置と一致するように当該ソースビデオ信号V1Cを平行移動すれば良く、この平行移動行列LCは、次式、
によつて表される。従つて図24について上述したソースビデオ信号V1Cは、xyzの3次元座標系をz軸上の視点PZの位置から見た図25(A)に示すように、平行移動行列LCによつて辺HCに一致するようにxy平面上を平行移動され、これにより直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)にマツピングされる。
因みに図25(B)は、平行移動行列LCによつて平行移動されたソースビデオ信号V1Cを、y軸の正方向から負方向に向かつて見た状態を示す。
以上のように第2のソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMCとして、(60)式、(62)式、(63)式、(64)式及び(66)式から、次式、
MC=LCO・SC・RCx・RCz・LC ……(67)
となり、これにより図19に示すxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)にマツピングされたことになる。
因みに、第2のソースビデオ信号V1Cに対応して画像生成部40に入力されるキー信号K1Cに対しても、ソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(10)第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)へのマツピング
図3に示す画像生成部40において、クロツプ回路41に入力されたソースビデオ信号V1Cは、オペレータの操作によつて所望の領域が切り取られる。このソースビデオ信号V1Cは、クロツプ回路41に入力される時点では未だxy平面上に位置する2次元画像である。すなわちxyzの3次元座標系をz軸の視点PZの位置からz軸の正方向を見た上述の図19(A)において、xy平面上のソースビデオ信号V1Cの左端のクロツプ位置をCCLと表し、右端のクロツプ位置をCCRとし、上端のクロツプ位置をCCTと表し、下端のクロツプ位置をCCBと表すと、クロツプされたソースビデオ信号V1Cの4つの頂点の座標は、(CCR、CCT)、(CCL、CCT)、(CCL、CCB)、(CCR、CCB)と表すことができる。
このようにしてクロツプ回路41においてクロツプされたソースビデオ信号V1Cは、フレームメモリFM42(図3)に変形されない状態でそのまま記憶される。
クロツプ回路41によつてクロツプされた後、フレームメモリFM42に記憶されたソースビデオ信号V1Cは、平行移動行列LCOによつて、当該クロツプ済のソースビデオ信号V1Cの中心がxy平面の原点Oに位置するように平行移動される。この平行移動行列LCOは、上述の(60)式と同様となる。従つて図20(A)について上述した場合と同様にして、ソースビデオ信号V1Cは平行移動行列LCOによつてその中心が原点Oと重なるように移動される。
このようにして平行移動されたソースビデオ信号V1Cに対して、拡大/縮小行列SCによる拡大又は縮小を施す。この拡大/縮小行列SCは、上述の(62)式と同様となる。
これにより、図21(A)について上述した場合と同様にして、中心が原点Oと重なつた位置にあるクロツプ済のソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小変換行列SCによつてx軸方向及びy軸方向にそれぞれ原点Oを中心に拡大又は縮小される。
なお、対向面(SideC′)へのマツピングにおいても図22(A)について上述した場合と同様にして、オペレータが指定した4つのクロツプ値CCR、CCL、CCT及びCCBから、目的画像表示面(SideA)の辺HC及び厚みhに合わせた拡大/縮小率rCx及びrCyを求め、4つの点(CCL、CCT)、(CCR、CCT)、(CCL、CCB)、(CCR、CCB)によつてクロツプされたソースビデオ信号V1Cの領域が全体として拡大又は縮小される(これをクロツプ優先と呼ぶ)。
これに対して、オペレータが直接この拡大/縮小率rCx及びrCyと、2つのクロツプ値CCR及びCCBを入力することによつて所望の拡大/縮小率でソースビデオ信号V1Cをクロツプしても良い。この場合、図22(B)について上述したように、拡大/縮小率をともに1として2つのクロツプ値CCR、CCTを入力することにより、ソースビデオ信号V1Cのうち、必要とする領域の画像をそのまま切り取ることにより、必要とされる拡大/縮小画像を得ることができる。
このようにして拡大又は縮小されたソースビデオ信号V1Cは、回転変換行列RCxによつて、x軸回りに90°回転させられる。この回転変換行列RCxは、上述の(63)式と同様となる。従つて図21について上述した拡大/縮小済のxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、図23について上述したように、回転変換行列RCxによつてxz平面上に回転変換される。この結果、マツピングしようとする直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)が、当該目的画像表示面(SideA)に対して90°の角度にあることに応じて、回転変換行列RCxによつて回転変換されたソースビデオ信号(図23(B))は目的画像表示面(SideA)に対して同様の角度(90°)の位置に回転移動される。
このようにしてxz平面上に回転変換されたソースビデオ信号V1C(図23)は、回転変換行列RCzによつて、z軸回りに所定角度θCだけ回転させられる。この回転変換行列RCzは、xz平面上のソースビデオ信号V1C(図23)をx軸に対して所定角度θCだけ傾ける変換行列であり、上述の(64)式と同様となる。従つて図23について上述したxz平面上のソースビデオ信号V1Cは、図24について上述したように、原点Oを中心にしてx軸に対して所定角度θCだけ傾いた位置に回転変換される。この結果、直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)にマツピングされるソースビデオ信号V1Aが図11について上述したようにスキユー変換されていることに応じて、回転変換行列RCzによつて回転変換されたソースビデオ信号(図24(A))は目的画像表示面(SideA)に対する角度(90°)を保持したまま、第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)と平行な位置に回転移動される。
なお、当該回転変換行列RCzのパラメータθCは、上述の図17においてスキユーされた第1のソースビデオ信号V1Aの2点の座標値(x1′、y1′)、(x4′、y4′)又は、(x2′、y2′)、(x3′、y3′)から求められ、上述の(65)式と同様となる。
このようにしてx軸に対して所定角度θCだけ傾くように回転変換されたソースビデオ信号V1C(図24)は、平行移動行列LC′によつて、xy平面に沿つて平行移動される。この平行移動行列LBは、図24に示すソースビデオ信号V1Cを、直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)に重なるように移動する変換行列である。この場合、上述の図24において目的画像表示面(SideA)の第2の側面(SideC)側の辺HCと対向する対向面(SideC′)側の辺HC′は、2つの点(x2′、y2′)及び(x3′、y3′)を結ぶ直線によつて表されている。従つて図24に示すソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングするためには、ソースビデオ信号V1Cを平行移動行列LC′によつて辺HC′に一致するように移動させる必要がある。
従つてソースビデオ信号V1Cの中心が、2つの点(x2′、y2′)及び(x3′、y3′)の中間位置と一致するように当該ソースビデオ信号V1Cを平行移動すれば良く、この平行移動行列LC′は、次式、
によつて表される。従つて図24について上述したソースビデオ信号V1Cは、平行移動行列LC′によつて辺HC′に一致するようにxy平面上を平行移動され、これにより直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングされる。
以上のように第2のソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングする処理をまとめると、マツピング処理を表す行列をMC′として、(60)式、(62)式、(63)式、(64)式及び(68)式から、次式、
MC′=LCO・SC・RCx・RCz・LC′ ……(69)
となり、これにより図19に示すxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングされたことになる。
因みに、第3のソースビデオ信号V1Cに対応して画像生成部40に入力されるキー信号K1Cに対しても、ソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングする上述の場合と同様の変換処理が施される。
(11)第1のソースビデオ信号V1Aの変換処理
画像処理装置10の画像生成部20は、上述の変換行列T((3)式)と、ソースビデオ信号を3次元座標系上の直方体BOX(図8)の目的画像表示面(SideA)にマツピングする上述の行列MA((47)式)とを用いて、あたかも3次元仮想空間上の所望の位置に移動した直方体BOXの目的画像表示面(SideA)にソースビデオ信号V1Aの画像がマツピングされたかのようにスクリーン上において見える変換を行う。
この処理手順は図26に示すように、画像処理装置10はCPU58及びワーキングメモリ(ROM59、RAM61)を用いて、まず、ステップSP1において第1のソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)にマツピングするための行列MAを、(47)式について上述したように、移動行列LA((42)式)及びレート・スキユー変換行列Trs((45)式)を用いて求める。この行列MAによつてxy平面上のソースビデオ信号V1Aは、図27に示すように、xyzの3次元座標系の基準位置(中心が原点0と重なる位置)における直方体BOXの目的画像表示面(SideA)にマツピングされることになる(V1A-2)。
図26のステツプSP1において行列MAが求められると、画像処理装置10はステツプSP2に移つて、2次元平面上のソースビデオ信号V1Aを3次元座標系の所望の位置に変換する空間的画像変換の基本ステツプである3次元変換行列TO((1)式)を求め、さらに続くステツプSP3に移り、ステツプSP2において求められた3次元変換行列TOによつて3次元空間上に移動したソースビデオ信号V2Aをスクリーン面上に透視する透視変換の基本ステツプである透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて図27に示す直方体BOXの目的画像表示面(SideA)上に行列MAによつてマツピングされたビデオ信号V1A-2は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2A)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2Aは、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3A)。
このように目的画像表示面(SideA)にソースビデオ信号V1Aをマツピングするための変換行列MAと、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP4に移つて、ソースビデオ信号V1Aを3次元空間上の目的画像表示面(SideA)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TAを、次式、
TA=MA・TO・PO ……(70)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM22に記憶されるソースビデオ信号V1A及びフレームメモリFM22から読み出される透視変換ビデオ信号V3Aは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従つて、(70)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM22に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、(70)式の変換行列TAから3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TA33を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TA33が求められると、画像処理装置10はステツプSP5に移つて変換行列TA33の行列式DA33を求め、続くステツプSP6に移る。ステツプSP6は変換行列TA33の行列式DA33の値が正であるか否かを判断するステツプである。
ここで、ソースビデオ信号V1Aの面積S1と変換行列TA33による変換後のスクリーン上の面積S3との関係は、次式、
S3=S1det(T33) ……(71)
によつて表される。この(71)式から、変換行列TA33の行列式DA33の値が正である場合、変換行列TA33によるソースビデオ信号V1Aによる変換が成立する、すなわち、変換行列TA33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)においてその外側を向いている状態、すなわち図27において直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Aの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP6において肯定結果を得、ステツプSP7に移つて、目的画像表示面(SideA)への変換を表す変換行列TA33に基づいて、フレームメモリFM22への読出しアドレスXMA、YMAを求めるためのパラメータbA11〜bA33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbA11〜bA33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMA、YMAを求め、当該読出しアドレスXMA、YMAによつてフレームメモリFM22内のソースビデオ信号V1Aを読み出すことにより、図27において3次元空間上に移動された直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)に当該ソースビデオ信号V1Aをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM22から透視変換ビデオ信号V3Aが読み出される。
これに対して上述のステツプSP6において否定結果が得られると、このことは、変換行列TA33の行列式DA33の値が負であることを表しており、このような状態は上述の(71)式から成立しないことが分かる。すなわち、変換行列TA33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)においてその内側を向いている状態、すなわち図27において直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Aの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態とは逆の方向(直方体BOX′の内側方向)を向いている状態であることを表している。
すなわち、このことは、3次元空間上の直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)が図27に示すように当該目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)よりも視点PZ側に位置する状態ではなく、図28に示すように視点PZ側に目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)が位置する状態であることが分かる。すなわち、図27では3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して45°の角度で回転しているのに対して、図28では3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して225°の角度で回転している。
因みに、この状態において対向面(SideA′)にはソースビデオ信号V1Aを3次元変換してなる3次元変換ビデオ信号V2A′の表面FRONTが直方体BOX′の内側、すなわちz軸の正方向を向くようにマツピングされる。
かくして図26のステツプSP6において否定結果が得られると、画像処理装置10は、ステツプSP8に移つて第1のソースビデオ信号V1Aを目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングするための行列MA′を、(49)式について上述したように、移動行列LA′((48)式)及びレート・スキユー変換行列Trs((45)式)を用いて求める。この行列MA′によつてxy平面上のソースビデオ信号V1Aは、図26に示すように、xyzの3次元座標系における直方体BOXの目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングされることになる(V1A-2′)。
図26のステツプSP8において行列MA′が求められると、画像処理装置10はステツプSP9及びステツプSP10において、上述のステツプSP2及びステツプSP3と同様にして3次元変換行列TO((1)式)及び透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて図28の直方体BOXの目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)上にマツピングされたビデオ信号V1A-2′は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2A′)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2A′は、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3A′)。
このように目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にソースビデオ信号V1Aをマツピングするための変換行列MA′と、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP11に移つて、ソースビデオ信号V1Aを3次元空間上の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TA′を、次式、
TA′=MA′・TO・PO ……(72)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM22に記憶されるソースビデオ信号V1A及びフレームメモリFM22から読み出される透視変換ビデオ信号V3Aは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従つて、(72)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM22に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、(72)式の変換行列TA′から3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TA33′を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TA33′が求められると、画像処理装置10はステツプSP12に移つて変換行列TA33′の行列式DA33′を求め、続くステツプSP13に移る。ステツプSP13は行列式DA33′の値が負であるか否かを判断するステツプであり、ここで肯定結果が得られると、このことは変換行列TA33′によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)においてその内側を向いている状態、すなわち図28において直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2A′の表面FRONTが当該直方体BOX′の内側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP14に移つて、目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)への変換を表す変換行列TA33′に基づいて、フレームメモリFM22への読出しアドレスXMA、YMAを求めるためのパラメータbA11〜bA33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbA11〜bA33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMA、YMAを求め、当該読出しアドレスXMA、YMAによつてフレームメモリFM22内のソースビデオ信号V1Aを読み出すことにより、図28において3次元空間上に移動された直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)に当該ソースビデオ信号V1Aをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM22から透視変換ビデオ信号V3A′が読み出される。
またこれに対して図26のステツプSP13において否定結果が得られると、このことは、例えば図27及び図28において3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して90°の角度で回転され、視点PZから見て目的画像表示面(SideA)及びその対向面(SideA′)のいずれも見えないことを表しており、このとき画像処理装置10は、CPU58から読み出しアドレス発生回路25に対してパラメータbA11〜bA33を供給せず、透視変換ビデオ信号V3AをフレームメモリFM22から読み出さない状態に制御する。
かくして図26の処理手順により、画像生成部20に入力されたソースビデオ信号V1Aは、3次元仮想空間上の直方体BOX′の目的画像表示面(SideA)又はその対向面(SideA′)にマツピングされ、さらに当該マツピングされた3次元空間上の画像があたかも当該3次元空間上にあるかのように2次元平面でなるスクリーン面上に透視変換される。
(12)第2のソースビデオ信号V1Bの変換処理
画像処理装置10の画像生成部30は、上述の変換行列T((3)式)と、ソースビデオ信号を3次元座標系上の直方体BOX(図8)の第1の側面(SideB)にマツピングする上述の行列MB((57)式)とを用いて、あたかも3次元仮想空間上の所望の位置に移動した直方体BOXの第1の側面(SideB)にソースビデオ信号V1Bの画像がマツピングされたかのようにスクリーン上において見える変換を行う。
この処理手順は図29に示すように、画像処理装置10はCPU58及びワーキングメモリ(ROM59、RAM61)を用いて、まず、ステツプSP21において第1のソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)にマツピングするための行列MBを、(57)式について上述したように、平行移動行列LBO((50)式)、拡大/縮小変換行列SB((52)式)、回転変換行列RBx((53)式)、所定角度θBだけ傾ける変換行列RBz、及び平行移動行列LB((56)式)を用いて求める。この行列MBによつてxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、図30に示すように、xyzの3次元座標系の基準位置(中心が原点Oと重なる位置)における直方体BOXの第1の側面(SideB)にマツピングされることになる(V1B-2)。
図29のステツプSP21において行列MBが求められると、画像処理装置10はステツプSP22に移つて、2次元平面上のソースビデオ信号V1Bを3次元座標系の所望の位置に変換する空間的画像変換の基本ステツプである3次元変換行列TO((1)式)を求め、さらに続くステツプSP23に移り、ステツプSP22において求められた3次元変換行列TOによつて3次元空間上に移動したソースビデオ信号V2Bをスクリーン面上に透視する透視変換の基本ステツプである透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて図30に示す直方体BOXの第1の側面(SideB)上に行列MBによつてマツピングされたビデオ信号V1B-2は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の第1の側面(SideB)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2B)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2Bは、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3B)。
このように第1の側面(SideB)にソースビデオ信号V1Bをマツピングするための変換行列MBと、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP24に移つて、ソースビデオ信号V1Bを3次元空間上の第1の側面(SideB)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TBを、次式、
TB=MB・TO・PO ……(73)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM32に記憶されるソースビデオ信号V1B及びフレームメモリFM32から読み出される透視変換ビデオ信号V3Bは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従つて、(73)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM32に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、(73)式の変換行列TBから3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TB33を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TB33が求められると、画像処理装置10はステツプSP25に移つて変換行列TB33の行列式DB33を求め、続くステツプSP26に移る。ステツプSP26は変換行列TB33の行列式DB33の値が正であるか否かを判断するステツプであり、ここで肯定結果が得られると、このことは図26のステツプSP6について上述した場合と同様にして、変換行列TB33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第1の側面(SideB)においてその外側を向いている状態、すなわち図28において直方体BOX′の第1の側面(SideB)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Bの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP27に移つて、第1の側面(SideB)への変換を表す変換行列TB33に基づいて、フレームメモリFM32への読出しアドレスXMB、YMBを求めるためのパラメータbB11〜bB33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbB11〜bB33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMB、YMBを求め、当該読出しアドレスXMB、YMBによつてフレームメモリFM32内のソースビデオ信号V1Bを読み出すことにより、図28において3次元空間上に移動された直方体BOX′の第1の側面(SideB)に当該ソースビデオ信号V1Bをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM32から透視変換ビデオ信号V3Bが読み出される。
これに対して上述のステツプSP26において否定結果が得られると、このことは図26のステツプSP6について上述した場合と同様にして、変換行列TB33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第1の側面(SideB)においてその内側を向いている状態、すなわち図30において直方体BOX′の第1の側面(SideB)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Bの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態とは逆の方向(直方体BOX′の内側方向)を向いている状態であることを表している。
すなわち、このことは、3次元空間上の直方体BOX′の第1の側面(SideB)が図30に示すように当該第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)よりも視点PZ側に位置する状態ではなく、図31に示すように視点PZ側に第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)が位置する状態であることが分かる。すなわち、図30では3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して225°の角度で回転しているのに対して、図31では3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して45°の角度で回転している。
因みに、この状態において対向面(SideB′)にはソースビデオ信号V1Bを3次元変換してなる3次元変換ビデオ信号V2B′の表面FRONTが直方体BOX′の内側、すなわちz軸の正方向を向くようにマツピングされる。
かくして図29のステツプSP26において否定結果が得られると、画像処理装置10は、ステツプSP28に移つて第2のソースビデオ信号V1Bを第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングするための行列MB′を、(59)式について上述したように、平行移動行列LBO((50)式)、拡大/縮小変換行列SB((52)式)、回転変換行列RBx((53)式)、所定角度θBだけ傾ける変換行列RBz、及び平行移動行列LB′((58)式)を用いて求める。この行列MB′によつてxy平面上のソースビデオ信号V1Bは、図31に示すように、xyzの3次元座標系における直方体BOXの第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングされることになる(V1B-2′)。
図29のステツプSP28において行列MB′が求められると、画像処理装置10はステツプSP29及びステツプSP30において、上述のステツプSP22及びステツプSP23と同様にして3次元変換行列TO((1)式)及び透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて図31の直方体BOXの第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)上にマツピングされたビデオ信号V1B-2′は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2B′)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2B′は、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3B′)。
このように第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にソースビデオ信号V1Bをマツピングするための変換行列MB′と、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP31に移つて、ソースビデオ信号V1Bを3次元空間上の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TB′を、次式、
TB′=MB′・TO・PO ……(74)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM32に記憶されるソースビデオ信号V1B及びフレームメモリFM32から読み出される透視変換ビデオ信号V3Bは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従って、(74)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM32に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従って、(74)式の変換行列TB′から3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TB33′を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TB33′が求められると、画像処理装置10はステツプSP32に移つて変換行列TB33′の行列式DB33′を求め、続くステツプSP33に移る。ステツプSP33は行列式DB33′の値が負であるか否かを判断するステツプであり、ここで肯定結果が得られると、このことは変換行列TB33′によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)においてその内側を向いている状態、すなわち図31において直方体BOX′の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2B′の表面FRONTが当該直方体BOX′の内側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP34に移つて、第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)への変換を表す変換行列TB33′に基づいて、フレームメモリFM32への読出しアドレスXMB、YMBを求めるためのパラメータbB11〜bB33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbB11〜bB33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMB、YMBを求め、当該読出しアドレスXMB、YMBによつてフレームメモリFM32内のソースビデオ信号V1Bを読み出すことにより、図31において3次元空間上に移動された直方体BOX′の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)に当該ソースビデオ信号V1Bをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM32から透視変換ビデオ信号V3B′が読み出される。
またこれに対して図29のステツプSP33において否定結果が得られると、このことは、例えば図30及び図31において3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して回転されず、視点PZから見て第1の側面(SideB)及びその対向面(SideB′)のいずれも見えないことを表しており、このとき画像処理装置10は、CPU58から読み出しアドレス発生回路35に対してパラメータbB11〜bB33を供給せず、透視変換ビデオ信号V3BをフレームメモリFM32から読み出さない状態に制御する。
かくして図29の処理手順により、画像生成部30に入力されたソースビデオ信号V1Bは、3次元仮想空間上の直方体BOX′の第1の側面(SideB)又はその対向面(SideB′)にマツピングされ、さらに当該マツピングされた3次元空間上の画像があたかも当該3次元空間上にあるかのように2次元平面でなるスクリーン面上に透視変換される。
(13)第3のソースビデオ信号V1Cの変換処理
画像処理装置10の画像生成部40は、上述の変換行列T((3)式)と、ソースビデオ信号を3次元座標系上の直方体BOX(図8)の第2の側面(SideC)にマツピングする上述の行列MC((67)式)とを用いて、あたかも3次元仮想空間上の所望の位置に移動した直方体BOXの第2の側面(SideC)にソースビデオ信号V1Cの画像がマツピングされたかのようにスクリーン上において見える変換を行う。
この処理手順は図32に示すように、画像処理装置10はCPU58及びワーキングメモリ(ROM59、RAM61)を用いて、まず、ステツプSP41において第3のソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)にマツピングするための行列MCを、(67)式について上述したように、平行移動行列LCO((60)式)、拡大/縮小変換行列SC((62)式)、回転変換行列RCx((63)式)、所定角度θCだけ傾ける変換行列RCz、及び平行移動行列LC((66)式)を用いて求める。この行列MCによつてxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、xyzの3次元座標系の基準位置(中心が原点Oと重なる位置)における直方体BOXの第2の側面(SideC)にマツピングされることになる(V1C-2)。
図32のステツプSP41において行列MCが求められると、画像処理装置10はステップSP42に移つて、2次元平面上のソースビデオ信号V1Cを3次元座標系の所望の位置に変換する空間的画像変換の基本ステツプである3次元変換行列TO((1)式)を求め、さらに続くステツプSP43に移り、ステツプSP42において求められた3次元変換行列TOによつて3次元空間上に移動したソースビデオ信号V2Cをスクリーン面上に透視する透視変換の基本ステツプである透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて直方体BOXの第2の側面(SideC)上に行列MCによつてマツピングされたビデオ信号V1C-2は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の第2の側面(SideC)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2C)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2Cは、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3C)。
このように第2の側面(SideC)にソースビデオ信号V1Cをマツピングするための変換行列MCと、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP44に移つて、ソースビデオ信号V1Cを3次元空間上の第2の側面(SideC)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TCを、次式、
TC=MC・TO・PO ……(75)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM42に記憶されるソースビデオ信号V1C及びフレームメモリFM42から読み出される透視変換ビデオ信号V3Cは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従つて、(75)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM42に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、(75)式の変換行列TCから3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TC33を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TC33が求められると、画像処理装置10はステツプSP45に移つて変換行列TC33の行列式DC33を求め、続くステツプSP46に移る。ステツプSP46は変換行列TC33の行列式DC33の値が正であるか否かを判断するステツプであり、ここで肯定結果が得られると、このことは図26のステツプSP6について上述した場合と同様にして、変換行列TC33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第2の側面(SideC)においてその外側を向いている状態、すなわち直方体BOX′の第2の側面(SideC)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Cの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP47に移つて、第2の側面(SideC)への変換を表す変換行列TC33に基づいて、フレームメモリFM42への読出しアドレスXMC、YMCを求めるためのパラメータbC11〜bC33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbC11〜bC33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMC、YMCを求め、当該読出しアドレスXMC、YMCによつてフレームメモリFM42内のソースビデオ信号V1Cを読み出すことにより、3次元空間上に移動された直方体BOX′の第2の側面(SideC)に当該ソースビデオ信号V1Cをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM42から透視変換ビデオ信号V3Cが読み出される。
これに対して上述のステツプSP46において否定結果が得られると、このことは図26のステツプSP6について上述した場合と同様にして、変換行列TC33によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第2の側面(SideC)においてその内側を向いている状態、すなわち直方体BOX′の第2の側面(SideC)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2Cの表面FRONTが当該直方体BOX′の外側を向いている状態とは逆の方向(直方体BOX′の内側方向)を向いている状態であることを表している。
すなわち、このことは、3次元空間上の直方体BOX′の第2の側面(SideC)が当該第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)よりも視点PZ側に位置する状態ではなく、視点PZ側に第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)が位置する状態であることが分かる。
因みに、この状態において対向面(SideC′)にはソースビデオ信号V1Cを3次元変換してなる3次元変換ビデオ信号V2C′の表面FRONTが直方体BOX′の内側、すなわちz軸の正方向を向くようにマツピングされる。
かくして図32のステツプSP46において否定結果が得られると、画像処理装置10は、ステツプSP48に移つて第3のソースビデオ信号V1Cを第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングするための行列MC′を、(69)式について上述したように、平行移動行列LCO((60)式)、拡大/縮小変換行列SC((62)式)、回転変換行列RCx((63)式)、所定角度θCだけ傾ける変換行列RCz、及び平行移動行列LC′((68)式)を用いて求める。この行列MC′によつてxy平面上のソースビデオ信号V1Cは、xyzの3次元座標系における直方体BOXの第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングされることになる(V1C-2′)。
図32のステツプSP48において行列MC′が求められると、画像処理装置10はステツプSP49及びステツプSP50において、上述のステツプSP42及びステツプSP43と同様にして3次元変換行列TO((1)式)及び透視変換行列PO((2)式)を求める。
従つて直方体BOXの第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)上にマツピングされたビデオ信号V1C-2′は、3次元空間上の所望の位置に移動した直方体BOX′の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)に、3次元変換行列TOによつて、移動されることになる(V2C′)。また当該3次元移動変換されたビデオ信号V2C′は、さらにxy平面上のスクリーン面上に透視変換されることになる(透視変換ビデオ信号V3C′)。
このように第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にソースビデオ信号V1Cをマツピングするための変換行列MC′と、3次元空間上の所望の位置に変換するとともにスクリーン面上に透視する基本的画像変換行列TO及びPOとが求まると、画像処理装置10はステツプSP51に移つて、ソースビデオ信号V1Cを3次元空間上の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングした後、これをスクリーン面上に透視変換する変換行列TC′を、次式、
TC′=MC′・TO・PO ……(76)
によつて求める。ここで(4)式について上述したように、画像処理装置10では、フレームメモリFM42に記憶されるソースビデオ信号V1C及びフレームメモリFM42から読み出される透視変換ビデオ信号V3Cは、共に、2次元のデータであり、当該読出しアドレスの演算においては、3次元空間上のz軸方向のデータは、実質的には使用されない。従つて、(76)式の変換行列では、z軸方向のデータを演算するための3行目及び3列目のパラメータは、フレームメモリFM42に対する読出しアドレスを演算する際には必要とされない。
従つて、(76)式の変換行列TB′から3行目及び3列目のパラメータを除いた行列TC33′を実際の2次元の読出しアドレスの演算の際に必要なパラメータを有した変換行列とする。
このようにして3行3列の変換行列TC33′が求められると、画像処理装置10はステツプSP52に移つて変換行列TC33′の行列式DC33′を求め、続くステツプSP53に移る。ステツプSP53は行列式DC33′の値が負であるか否かを判断するステツプであり、ここで肯定結果が得られると、このことは変換行列TC33′によつて移動変換されたビデオ信号が、3次元空間上の所望の位置に移動された直方体BOX′の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)においてその内側を向いている状態、すなわち直方体BOX′の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)にマツピングされた3次元変換ビデオ信号V2C′の表面FRONTが当該直方体BOX′の内側を向いている状態であることを表しており、このとき画像処理装置10はステツプSP54に移つて、第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)への変換を表す変換行列TC33′に基づいて、フレームメモリFM42への読出しアドレスXMC、YMCを求めるためのパラメータbC11〜bC33を上述の(28)式〜(36)式に基づいて求める。
このようにして得られたパラメータbC11〜bC33に基づいて上述の(13)式及び(14)式から読出しアドレスXMC、YMCを求め、当該読出しアドレスXMC、YMCによつてフレームメモリFM42内のソースビデオ信号V1Cを読み出すことにより、3次元空間上に移動された直方体BOX′の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)に当該ソースビデオ信号V1Cをマツピングするとともにこれをxy平面上のスクリーン面に透視変換することができる。かくしてフレームメモリFM42から透視変換ビデオ信号V3C′が読み出される。
またこれに対して図32のステツプSP53において否定結果が得られると、このことは、例えば3次元空間上の直方体BOX′がxy平面に対して回転されず、視点PZから見て第2の側面(SideC)及びその対向面(SideC′)のいずれも見えないことを表しており、このとき画像処理装置10は、CPU58から読み出しアドレス発生回路35に対してパラメータbC11〜bC33を供給せず、透視変換ビデオ信号V3CをフレームメモリFM42から読み出さない状態に制御する。
かくして図32の処理手順により、画像生成部30に入力されたソースビデオ信号V1Cは、3次元仮想空間上の直方体BOX′の第2の側面(SideC)又はその対向面(SideC′)にマツピングされ、さらに当該マツピングされた3次元空間上の画像があたかも当該3次元空間上にあるかのように2次元平面でなるスクリーン面上に透視変換される。
(14)実施例の動作及び効果
以上の構成において、まず、オペレータはコントロールパネル56に設けられた3次元ポインテイングデバイスやキー等を操作して、本発明の画像処理装置で使用される読み出しアドレスの演算に必要とされる各パラメータを入力する。ここでこの読み出しアドレスの演算に必要なパラメータとは、各ソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cのクロツプ位置と、直方体BOXの目的画像表示面(SideA)に対する厚みhと、x軸方向へのレート変換率rx、y軸方向へのレート変換率ry、x軸方向へのスキユー率sx、y軸方向へのスキユー率Syである。
画像処理装置10のCPU58は、コントロールパネルパネル56から入力されるこれらのパラメータを受け取り、リアルタイムに読み出しアドレスの演算に反映させる。具体的には、CPU58は、コントロールパネル56から供給されるパラメータの変化をフレーム周期で監視し、且つ、供給されたパラメータに基づいて読み出しアドレスを演算するためのパラメータbA11〜bA33、bB11〜bB33、bC11〜bC33をフレーム周期で演算している。
よつて、オペレータの操作に応じてフレーム周期でこれらのパラメータをリアルタイムに可変することができ、そして、その可変されたパラメータに応じて、リアルタイムに読み出しアドレスが演算される。
次に、オペレータは、コントロールパネル56に設けられた3次元ポインテイングデバイス等を操作することによつて、ソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cに対して3次元の画像変換操作を指令する。オペレータによつて3次元の画像変換が指令されると、CPU58は、オペレータが指定した3次元変換行列TOの各パラメータである、r11〜r33、lx、ly、lz及びsをコントロールパネル56から受け取り、これらのパラメータをリアルタイムに読み出しアドレスの演算に反映させる。具体的には、CPU58はこれらのパラメータの変化をフレーム周期で監視し、且つ、供給されたパラメータに基づいて読み出しアドレスを演算するためのパラメータbA11〜bA33、bB11〜bB33、bC11〜bC33をフレーム周期で演算している。次に、CPU58は、受け取ったパラメータr11〜r33、lx、ly、lz及びsに基づいて3次元変換行列T33 -1の各パラメータを演算し、これにより読み出しアドレスXMA、YMA、XMB、YMB、XMC、YMCが算出される。
このようにして、画像処理装置10では、xyzの3次元座標系の仮想空間上に存在する直方体BOXの大きさとして、図8に示すように、目的画像表示面(SideA)の第1の側面(SideB)側の辺HBの長さ、目的画像表示面(SideA)の第1の側面(SideB)の対向面(SideB′)側の辺HB′の長さ、目的画像表示面(SideA)の第2の側面(SideC)側の辺HCの長さ、及び目的画像表示面(SideA)の第2の側面(SideC)の対向面(SideC′)側の辺HC′の長さが、xy座標で表される点(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)及び(x4、y4)に基づいて指定される。
従つて、目的画像表示面(SideA)に対して辺HBを介して接する第1の側面(SideB)にマツピングされるソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小行列SBのパラメータrBxによつて辺HBの長さに一致するような大きさ変換され、また、目的画像表示面(SideA)に対して辺HB′を介して接する、第1の側面の対向面(SideB′)にマツピングされるソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小行列SBのパラメータrBxによつて辺HB′の長さに一致するような大きさに変換される。また、目的画像表示面(SideA)に対して辺HCを介して接する第2の側面(SideC)にマツピングされるソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小行列SCのパラメータrCxによつて辺HCの長さに一致するような大きさに変換され、また、目的画像表示面(SideA)に対して辺HC′を介して接する、第2の側面の対向面(SideC′)にマツピングされるソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小行列SCのパラメータrCxによつて辺HC′の長さに一致するような大きさに変換される。
さらに、直方体BOXの大きさとして、目的画像表示面(SideA)及びこの対向面(SideA′)間の厚みhがオペレータの操作によつて指定され、この厚みhに応じて、第1の側面(SideB)にマツピングされるソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小行列SBのパラメータrByによつて厚みhの長さに一致するような大きさに変換され、また、第1の側面の対向面(SideB′)にマツピングされるソースビデオ信号V1Bは、拡大/縮小行列SBのパラメータrByによつて厚みhの長さに一致するような大きさに変換される。また、第2の側面(SideC)にマツピングされるソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小行列SCのパラメータrCyによつて厚みhの長さに一致するような大きさに変換され、また、第2の側面の対向面(SideC′)にマツピングされるソースビデオ信号V1Cは、拡大/縮小行列SCのパラメータrCyによつて厚みhの長さに一致するような大きさに変換される。
このように、3次元空間上の直方体BOXの各面(第1の側面(SideB)及びその対向面(SideB′)と、第2の側面(SideC)及びその対向面(SideC′))にマツピングされるソースビデオ信号V1BとV1Cは、当該直方体BOXの大きさに応じた大きさに変換され、さらに移動行列LB及びLB′と移動行列LC及びLC′とによつて、第1の側面(SideB)及びその対向面(SideB′)と、第2の側面(SideC)及びその対向面(SideC′)とが目的画像表示面(SideA)に接するように変換される。
また3次元空間上の直方体BOXをオペレータの操作によつて所望の位置に移動させた場合、(1)式について上述した3次元変換行列TOの各パラメータr11〜r33、lx、ly、lzが変化することに応じて、フレームメモリFMに対する読み出しアドレスXM、YMを生成するためのパラメータb11〜b33が変化する。これにより各ソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cは、3次元空間上の直方体BOXの移動に応じて、それぞれマツピングされる面に貼り付いた状態を維持しながら、移動する。
かくして以上の構成によれば、オペレータの装置によつて3次元仮想空間上の直方体BOXを移動させるだけで、当該直方体BOXの各面にマツピングされる各ソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cを当該移動におうじて同様に移動させることにより、オペレータの簡単な操作によつてリアルタイムで各ソースビデオ信号V1A、V1B及びV1Cを各面にマツピングさせた状態のまま、直方体BOXを3次元空間上で移動させるようにスクリーン面55A上にこれを表示させることができる。
(15)他の実施例
なお上述の実施例においては、図28について上述したように、目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)の位置にマツピングされて、xy平面に投影(透視)された透視ビデオ信号V3A′は、図28においてz軸の正方向に向くことになる。すなわち、当該透視ビデオ信号V3A′は、視点PZの方向側ではなく、視点PZの逆方向側にその表面FRONTが向いていることになる。従つて、スクリーンには透視ビデオ信号V3A′を裏側から見た画像が表示されるので、本来表示されるべき画像に対して表裏が逆の画像が表示されることになる。
従つてこの場合、画像処理装置10は、図33に示すように、ソースビデオ信号V1をフレームメモリFMに記憶させるときに、ソースビデオ信号V1の表裏が入れ替わるように当該ソースビデオ信号V1を反転する2つの反転モードを持つようにすれば良い。
すなわち、この2つの反転モードは、以下に説明する水平方向反転モード及び垂直反転モードである。水平反転モードは、図33Aに示すように、y軸に対して左右の画素を水平方向に反転させるようにソースビデオ信号をフレームメモリFMに書き込む方法である。この方法を実現するためには、供給されたソースビデオ信号V1を反転させずにそのままフレームメモリFMに書き込む通常のモードでの、フレームメモリFMに供給する書込みアドレスを(XW、YW)とすると、水平方向に反転させる(Y軸を中心として180°ローテーテシヨンさせる)ためには、書込みアドレスのx座標値の符号を入れ換えるだけで良い。従つて、水平反転モードの時には、フレームメモリFMに対して書込みアドレス(−XW、YW)を供給することにより、図33Bに示すように裏面と表面とを反転させることができる。反転したビテオ信号V1は、図33Bにおいては、紙面の裏方向を向いており、紙面の裏から見ると通常の文字として読み取ることができる。
これに対して垂直反転モードは、図34Aに示すように、x軸を回転中心として全ての画素を180°ローテーシヨンさせる(すなわちx軸に対して左右の画素を水平方向に反転させる)ようにソースビデオ信号V1をフレームメモリFMに書き込むモードである。すなわち、垂直方向に画素を反転(x軸を中心として180°ローテーシヨンさせる)ためには、書込みアドレスのy座標値の符号を入れ換えるだけで良い。従つて、垂直反転モードの時には、フレームメモリFMに対して書込みアドレス(xW、−yW)を供給することによつて、図34Bに示すように、裏面と表面とを反転させることができる。反転したビデオ信号は、図34Bにおいては、紙面の裏方向を向いており、紙面の裏から見ると、通常の文字として読み取ることができる。
図33B及び図34Bのように反転されてフレームメモリFMに書き込まれたソースビデオ信号V1Aは、図35に示すように、z軸の正方向を向いている。すなわち、目的画像表示面(SideA)の対向面(SideA′)にマツピングされて、xy平面に透視された透視ビデオ信号V3A′は、図35に示すように、z軸の負方向、すなわち視点PZ方向を向いていることになる。従つて、スクリーンには、透視ビデオ信号V3A′を表側から見た画像が表示される。
また上述の実施例においては、3次元空間上を移動させる立体として6面体でなる直方体BOXを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の多面体でなる立体としても良い。
産業上の利用可能性
放送局用画像量装置において、特殊効果画像を生成する場合等に利用できる。
Claims (21)
- 第1の画像を格納する第1のメモリと、
第2の画像を格納する第2のメモリと、
第3の画像を格納する第3のメモリと、
上記第1の画像によつて形成される画像平面を表す第1のキー信号を格納する第4のメモリと、
上記第2の画像によつて形成される画像平面を表す第2のキー信号を格納する第5のメモリと、
上記第3の画像によつて形成される画像平面を表す第3のキー信号を格納する第6のメモリと、
画像変換行列パラメータを発生するCPUと、
上記画像変換行列パラメータに応じて第1の読み出しアドレスを発生し、当該第1の読み出しアドレスに応じて上記第1のメモリより上記第1の画像を読み出すと共に、上記第4のメモリより上記第1のキー信号を読み出す第1のアドレス発生回路と、
上記画像変換行列パラメータに応じて第2の読み出しアドレスを発生し、当該第2の読み出しアドレスに応じて上記第2のメモリより上記第2の画像を読み出すと共に、上記第5のメモリより上記第2のキー信号を読み出す第2のアドレス発生回路と、
上記画像変換行列パラメータに応じて第3の読み出しアドレスを発生し、当該第3の読み出しアドレスに応じて上記第3のメモリより上記第3の画像を読み出すと共に、上記第6のメモリより上記第3のキー信号を読み出す第3のアドレス発生回路と、
上記第4のメモリより読み出された第1のキー信号、上記第5のメモリより読み出された第2のキー信号、及び上記第6のメモリより読み出された第3のキー信号に応じて
上記第1のメモリより読み出された上記第1の画像、上記第2のメモリより読み出された上記第2の画像、又は上記第3のメモリより読み出された上記第3の画像の1つを選択して第4の合成画像を出力する選択手段とを備え、
上記第1のメモリより読み出された第1の画像、上記第2のメモリより読み出された第2の画像、及び上記第3のメモリより読み出された第3の画像は、それぞれ上記第1の画像、上記第2の画像、及び上記第3の画像が3次元空間上で所望の立体上の3面にマツピングされた後、所定のスクリーン面上に透視変換された画像となるように、上記CPUが上記画像変換行列パラメータを発生する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 上記第1の画像でなる目的画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MAは、
MA=LA・Trs
ただし、LA:目的画像を立体の所定面に移動する行列
Trs:目的画像を立体の所定面の形状に応じて変形させる行列
の式で表され、
上記第2の画像でなる第1の側面画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MBは、
MB=LB0・SB・RBx・RBz・LB
ただし、LB0:第1の側面画像を基準位置に移動する行列
SB:第1の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RBx:第1の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RBz:第1の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LB:第1の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する所定面に移動する行列
の式で表され、
上記第3の画像でなる第2の側面画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MBは、
MC=LC0・SC・RCx・RCz・LC
ただし、LC0:上記第2の側面画像を基準位置に移動する行列
SC:第2の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RCx:第2の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RCz:第2の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LC:第2の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する所定面に移動する行列
の式で表され、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を上記立体の移動に応じて移動させる変換行列T0は、
ただし、r11〜r33:各画像をxyzの3次元座標系のx軸、y軸及びz軸に対して変形させるパラメータ
lx:画像をx軸に対して平行移動させるパラメータ
ly:画像をy軸に対して平行移動させるパラメータ
lz:画像をz軸に対して平行移動させるパラメータ
s:画像をx軸、y軸及びz軸方向に拡大又は縮小させるパラメータ
の式で表され、
上記立体上にマツピングされた上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を所定のスクリーン面上に透視変換する行列P0は、
ただし、Pz:3次元空間上の立体をスクリーン上に透視変換する際のパースペクテイブ値
の式で表される
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の画像処理装置。 - 上記変換行列T0は、
z軸に関するパラメータである3行目及び3列目のパラメータを除いた3行3列の行列である
ことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の画像処理装置。 - 上記立体の所定面にマツピングされる上記目的画像は、上記変換行列MA、T0及びP0を用いて、
TA=MA・T0・P0
によつて表される変換行列TAによつてスクリーン上に透視変換され、
上記立体の所定面にマツピングされる上記第1の側面画像は、上記変換行列MB、T0及びP0を用いて、
TB=MB・T0・P0
によつて表される変換行列TBによつてスクリーン上に透視変換され、
上記立体の所定面にマツピングされる上記第2の側面画像は、上記変換行列MC、T0及びP0を用いて、
TC=MC・T0・P0
によつて表される変換行列TCによつてスクリーン上に透視変換される
ことを特徴とする請求の範囲第2項又は第3項に記載の画像処理装置。 - 上記制御手段は、
上記立体の各所定面にマツピングされた上記第1の画像でなる目的画像、上記第2の画像でなる第1の側面画像及び上記第3の画像でなる第2の側面画像の表裏判定をそれぞれ行い、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像のうち、上記判定結果が表である画像を上記立体の対応する面にマツピングし、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像のうち、上記判定結果が裏である画像を上記立体の対応する面の対向面にマツピングし、
上記判定結果が表裏のいずれでもないとき、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を表示しないように制御する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の画像処理装置。 - 上記目的画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MA′は、
MA′=LA′・Trs
ただし、LA′:目的画像を立体の対向面に移動する行列
Trs:目的画像を立体の対向面の形状に応じて変形させる行列
の式で表され、
上記第1の側面画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MB′は、
MB′=LB0・SB・RBx・RBz・LB′
ただし、LB0:第1の側面画像を基準位置に移動する行列
SB:第1の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RBx:第1の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RBz:第1の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LB′:第1の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する対向面に移動する行列
の式で表され、
上記第1の側面画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MCは、
MC′=LC0・SC・RCx・RCz・LC′
ただし、LC0:第2の側面画像を基準位置に移動する行列
SC:第2の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RCx:第2の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RCz:第2の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LC′:第2の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する対向面に移動する行列
の式で表され、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を上記立体の移動に応じて移動させる変換行列T0は、
ただし、r11〜r33:各画像をxyzの3次元座標系のx軸、y軸及びz軸に対して変形させるパラメータ
lx:画像をx軸に対して平行移動させるパラメータ
ly:画像をy軸に対して平行移動させるパラメータ
lz:画像をz軸に対して平行移動させるパラメータ
s:画像をx軸、y軸及びz軸方向に拡大又は縮小させるパラメータ
の式で表され、
上記立体上にマツピングされた上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を所定のスクリーン面上に透視変換する行列P0は、
ただし、Pz:3次元空間上の立体をスクリーン上に透視変換する際のパースペクテイブ値
の式で表される
ことを特徴とする請求の範囲第5項に記載の画像処理装置。 - 上記表裏の判定は、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を立体のそれぞれ対応する所定面に3次元変換し、当該3次元変換された上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像をスクリーン上に透視変換する上述の変換行列TA、TB及びTCの各行列式の値に基づいてそれぞれ行われる
ことを特徴とする請求の範囲第5項に記載の画像処理装置。 - 上記画像処理装置は、
上記第1の画像でなる目的画像、上記第2の画像でなる第1の側面画像及び又は上記第3の画像でなる第2の側面画像を上記立体のそれぞれ対応する面にマツピングする際に、上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像をそれぞれマツピング面に対応した大きさに切り取る縮小率優先モードと、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像を上記立体のそれぞれ対応する面にマツピングする際に、上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像をそれぞれ予め切り取られた領域部分をマツピング面に対応した大きさに縮小又は拡大するクロツプ優先モードと
を具えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の画像処理装置。 - 上記制御手段は、
上記判定結果が裏である画像を、上記立体の対応する上記対向面にマツピングする際、上記画像の表裏を入れ替える
ことを特徴とする請求の範囲第5項に記載の画像処理装置。 - 上記画像処理装置は、
上記第1のメモリに書き込まれた上記目的画像と、上記第2のメモリに書き込まれた上記第1の側面画像と、上記第3のメモリに書き込まれた上記第2の側面画像とをそれぞれ上記変換行列T0の逆行列に基づいて読み出す
ことを特徴とする請求の範囲第2項又は第3項に記載の画像処理装置。 - 第1の画像を第1のメモリに格納し、第2の画像を第2のメモリに格納し、第3の画像を第3のメモリに格納し、
第1の画像によつて形成される画像平面を表す第1のキー信号を第4のメモリに格納し、
第2の画像によつて形成される画像平面を表す第2のキー信号を第5のメモリに格納し、
第3の画像によつて形成される画像平面を表す第3のキー信号を第6のメモリに格納するステツプと、
画像変換行列パラメータを発生するステツプと、
上記画像変換行列パラメータに応じて第1の読み出しアドレスを発生し、当該第1の読み出しアドレスに応じて上記第1のメモリより第1のビデオ信号を読み出すと共に、上記第4のメモリより第1のキー信号を読み出し、
上記画像変換行列パラメータに応じて第2の読み出しアドレスを発生し、当該第2の読み出しアドレスに応じて上記第2のメモリより上記第2のビデオ信号、及び上記第5のメモリより上記第2のキー信号を読み出し、
上記画像変換行列パラメータに応じて読み出しアドレスを発生し、当該読み出しアドレスに応じて上記第3のメモリより第3のビデオ信号、上記第6のメモリより上記第3のキー信号を読み出すステツプと、
上記第4のメモリより読み出された第1のキー信号、第5のメモリより読み出された第2のキー信号、及び上記第6のメモリより読み出された第3のキー信号に応じて上記第1のメモリより読み出された第1の画像、上記第2のメモリより読み出された第2の画像、及び上記第3のメモリより読み出された第3の画像のうちの1つを選択して、合成画像を出力するステツプを具え、
上記画像変換行列パラメータを発生するステツプは、
上記第1のメモリより読み出された第1の画像、上記第2のメモリより読み出された第2の画像、及び上記第3のメモリより読み出された第3の画像が、それぞれ上記第1の画像、第2の画像、及び第3の画像が3次元空間上で所望の立方体上の3面にマツピングされ、これを所定のスクリーン面上に透視変換された画像となるように所望の画像変換行列パラメータを発生する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 上記第1の画像でなる目的画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MAは、
MA=LA・Trs
ただし、LA:目的画像を立体の所定面に移動する行列
Trs:目的画像を立体の所定面の形状に応じて変形させる行列
の式で表され、
上記第2の画像でなる第1の側面画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MBは、
MB=LB0・SB・RBx・RBz・LB
ただし、LB0:第1の側面画像を基準位置に移動する行列
SB:第1の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RBx:第1の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RBz:第1の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LB:第1の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する所定面に移動する行列
の式で表され、
上記第3の画像でなる第2の側面画像を上記立体の所定面にマツピングする変換行列MBは、
MC=LC0・SC・RCx・RCz・LC
ただし、LC0:第2の側面画像を基準位置に移動する行列
SC:第2の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RCx:第2の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RCz:第2の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LC:第2の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する所定面に移動する行列
の式で表され、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を上記立体の移動に応じて移動させる変換行列T0は、
ただし、r11〜r33:各画像をxyzの3次元座標系のx軸、y軸及びz軸に対して変形させるパラメータ
lx:画像をx軸に対して平行移動させるパラメータ
ly:画像をy軸に対して平行移動させるパラメータ
lz:画像をz軸に対して平行移動させるパラメータ
s:画像をx軸、y軸及びz軸方向に拡大又は縮小させるパラメータ
の式で表され、
上記立体上にマツピングされた上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を所定のスクリーン面上に透視変換する行列P0は、
ただし、Pz:3次元空間上の立体をスクリーン上に透視変換する際のパースペクテイブ値
の式で表される
ことを特徴とする請求の範囲第11項に記載の画像処理方法。 - 上記変換行列T0は、
z軸に関するパラメータである3行目及び3列目のパラメータを除いた3行3列の行列である
ことを特徴とする請求の範囲第12項に記載の画像処理方法。 - 上記立体の所定面にマツピングされる上記目的画像は、上記変換行列MA、T0及びP0を用いて、
TA=MA・T0・P0
によつて表される変換行列TAによつてスクリーン上に透視変換され、
上記立体の所定面にマツピングされる上記第1の側面画像は、上記変換行列MB、T0及びP0を用いて、
TB=MB・T0・P0
によつて表される変換行列TBによつてスクリーン上に透視変換され、
上記立体の所定面にマツピングされる上記第2の側面画像は、上記変換行列MC、T0及びP0を用いて、
TC=MC・T0・P0
によつて表される変換行列TCによつてスクリーン上に透視変換される
ことを特徴とする請求の範囲第12項又は第13項に記載の画像処理方法。 - 上記画像処理方法は、
上記立体の各所定面にマツピングされた上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像の表裏判定をそれぞれ行い、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像のうち、上記判定結果が表である画像を上記立体の対応する面にマツピングし、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像のうち、上記判定結果が裏である画像を上記立体の対応する面の対向面にマツピングし、
上記判定結果が表裏のいずれでもないとき、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を表示しないように制御する
ことを特徴とする請求の範囲第11項に記載の画像処理方法。 - 上記目的画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MA′は、
MA′=LA′・Trs
ただし、LA′:目的画像を立体の対向面に移動する行列
Trs:目的画像を立体の対向面の形状に応じて変形させる行列
の式で表され、
上記第1の側面画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MB′は、
MB′=LB0・SB・RBx・RBz・LB′
ただし、LB0:第1の側面画像を基準位置に移動する行列
SB:第1の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RBx:第1の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RBz:第1の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LB′:第1の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する対向面に移動する行列
の式で表され、
上記第2の側面画像を上記立体の対向面にマツピングする変換行列MCは、
MC′=LC0・SC・RCx・RCz・LC′
ただし、LC0:第2の側面画像を基準位置に移動する行列
SC:第2の側面画像を目的画像のマツピング面の形状に応じて移動する行列
RCx:第2の側面画像を目的画像に対して所定角度だけ回転する行列
RCz:第2の側面画像を目的画像をマツピングした面の形状に応じた角度だけ回転させる行列
LC′:第2の側面画像を立体の目的画像がマツピングされた面に接する対向面に移動する行列
の式で表され、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を上記立体の移動に応じて移動させる変換行列T0は、
ただし、r11〜r33:各画像をxyzの3次元座標系のx軸、y軸及びz軸に対して変形させるパラメータ
lx:画像をx軸に対して平行移動させるパラメータ
ly:画像をy軸に対して平行移動させるパラメータ
lz:画像をz軸に対して平行移動させるパラメータ
s:画像をx軸、y軸及びz軸方向に拡大又は縮小させるパラメータ
の式で表され、
上記立体上にマツピングされた上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を所定のスクリーン面上に透視変換する行列P0は、
ただし、Pz:3次元空間上の立体をスクリーン上に透視変換する際のパースペクテイブ値
の式で表される
ことを特徴とする請求の範囲第15項に記載の画像処理方法。 - 上記表裏の判定は、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像を立体のそれぞれ対応する所定面に3次元変換し、当該3次元変換された上記目的画像、上記第1の側面画像及び上記第2の側面画像をスクリーン上に透視変換する上述の変換行列TA、TB及びTCの各行列式の値に基づいてそれぞれ行われる
ことを特徴とする請求の範囲第15項に記載の画像処理方法。 - 上記画像処理方法は、
上記第1の画像でなる目的画像、上記第2の画像でなる第1の側面画像及び又は上記第3の画像でなる第2の側面画像を上記立体のそれぞれ対応する面にマツピングする際に、上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像をそれぞれマツピング面に対応した大きさに切り取る縮小率優先モードと、
上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像を上記立体のそれぞれ対応する面にマツピングする際に、上記目的画像、上記第1の側面画像及び又は上記第2の側面画像をそれぞれ予め切り取られた領域部分をマツピング面に対応した大きさに縮小又は拡大するクロツプ優先モードと
を具えることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の画像処理方法。 - 上記画像処理方法は、
上記判定結果が裏である画像を、上記立体の対応する上記対向面にマツピングする際、上記画像の表裏を入れ替える
ことを特徴とする請求の範囲第15項に記載の画像処理方法。 - 上記画像処理方法は、
上記第1のメモリに書き込まれた上記目的画像と、上記第2のメモリに書き込まれた上記第1の側面画像と、上記第3のメモリに書き込まれた上記第2の側面画像とをそれぞれ上記変換行列T0の逆行列に基づいて読み出す
ことを特徴とする請求の範囲第12項又は第13項に記載の画像処理方法。 - 画像変換行列パラメータを発生するステツプと、
上記画像変換行列パラメータに応じて第1の読み出しアドレスを発生し、当該第1の読み出しアドレスに応じて記憶手段より第1の画像、及び第1のキー信号を読み出すステツプと、上記画像変換行列パラメータに応じて第2の読み出しアドレスを発生し、当該第2の読み出しアドレスに応じて上記記憶手段より第2の画像、及び第2のキー信号を読み出すステツプと、上記画像変換行列パラメータに応じて第3の読み出しアドレスを発生し、当該第3の読み出しアドレスに応じて上記記憶手段より第3の画像、及び第3のキー信号を読み出すステツプとを含む読み出しステツプと、
上記第1のキー信号、第2のキー信号、及び第3のキー信号に応じて
第1の画像、第2の画像、又は第3の画像のうちの1つを選択して、合成画像を出力するステツプと
を備え、
上記画像変換行列パラメータを発生するステツプは、
上記第1の画像、第2の画像、及び第3の画像が、それぞれ3次元空間上で所望の立方体上の3面にマツピングされた後、所定のスクリーン面上に透視変換された画像となるように所望の画像変換行列パラメータを発生する
ことを特徴とする画像処理方法。
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