JP4270695B2 - 立体画像表示装置用2dー3d画像変換方式および装置 - Google Patents
立体画像表示装置用2dー3d画像変換方式および装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は平面画像を立体画像に変換する方式および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、平面画像を立体画像に変換する方式は、大きく分けて3通りの方法が行われている。第1の方法は、画像内の動きに合わせて異なったフレームのペアをステレオ像として用いる。第2の方法は、1平面画像内の空間周波数成分分布等により奥行き情報を用いてステレオ像を作る。第3の方法は、単純に1平面画像を左右に少しずらした2画像でステレオ像を作るものである。
しかしながら第1の方法では、動きが無い画像(静止画)ではステレオ像は作れない。第2の方法では前後関係が逆転することがしばしば発生する。第3の方法では立体感に乏しいなど、それぞれ欠点を有していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みなされたものであって、静止画にも対応でき前後関係が逆転せず立体感のある平面画像を立体画像に変換する方式および装置に関する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、第一に、平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形して、発生する一対または複数対のステレオ像を発生させる方式および装置とすることによる。
【0005】
第二に、観察者の位置情報が自動または手動で入力可能な請求項1記載の方式および装置とすることによる。
【0006】
第三に、請求項1記載の平面画像撮影距離またはアニメや3Dグラフィックスの様な仮想設定された観察者と被観察物との距離情報に応じて、請求項1記載の曲面と請求項1記載の観察者との距離が変化した請求項1記載のステレオ像を発生させる請求項1ないし2記載の方式および装置とすることにより、上記目的を達成せんとするものである。
【0007】
【作用】
本発明では、平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面、結果として観察者の両眼を含む球面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形した一対または複数対のステレオ像を発生させることにより、この画像を立体ディスプレイに表示した場合に、観察者の奥行き知覚にとって重要な輻輳の変化が無くなり、さらに観察者にとっての眼の水晶体の調節位置はディスプレイの画面上であり、この調節と輻輳が大きく異なることにより、観察者にとり疲労の少ない立体感を与えることができる。またこの仮想の曲面と観察者との距離をディスプレイと観察者との距離より大きくとることで、知覚的には実際のディスプレイのサイズより画面サイズを大きくすることが可能である。
【0008】
【実施例】
以下、引き続き、本発明の立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【0009】
図1は本実施例における立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図であり、観察者の両眼をL、Rとし、その中点をNとし、入力平面画像の任意の点をbとし、直線bNとLRを含む半径rの球面Qとの交点をdとすると、角LdRはbが画像出力面D上の任意の点であっても、該球面の半径rとLR間距離以外には依存せず一定である。入力平面画像の任意の点bに対する立体画像出力面でのdL、dRと該画像出力面Dとのそれぞれの交点をa、cとすることで、該入力平面画像の任意の点bを立体画像出力像のステレオ像のa,cに変換できる。さらに多人数の眼に相当する多眼立体視の場合は図2の如く、入力平面画像の任意の点bを立体画像出力像の多眼像のan,an-1,...,a1,c1,...,cn-1,cnに変換できる。
【0010】
なお、本実施例のnおよびそれに関係する多眼像数および間隔は任意に変更可能であり、また、出力立体画像群の中の一画像に入力平面画像が含まれても良い。
【0011】
以下、引き続き、本発明の請求項1に基づく立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【0012】
図3は立体画像表示装置用2Dー3D画像変換装置の概略構成図であり、 2D画像入力信号Sを入力画像形態に応じて、入力画像前処理部Tでディジタル変換やプログレッシブ変換などを行い、2D−3D画像変換処理部Uで図1の立体画像表示装置用2D−3D画像変換方式の幾何学的説明図にあるように、図1の画像出力面D上の入力平面画像の任意の点b即ち図3の2D画像入力信号S上で対応する点bを点aの位置に、次の走査線での上記該点bを点cの位置に移動して表示する。この動作を走査線上の全ての該点bについて、走査線毎に繰り返し該点a、cに移動し表示させることにより、図1の説明に示す入力平面画像の任意の点bを立体画像出力像のステレオ像点a、cに変換される。ステレオ像に変換された画像を、出力画像後処理部Vでは、2D画像入力信号Sの入力画像形態と図1のDの立体画像表示装置の入力画像形態を一致させるために、補間処理による解像度変換、アナログ変換などの処理を行い、3D画像出力信号Wとして立体画像表示装置に出力する。また、図4に示す観察者の位置情報、図5、6に示す撮影距離信号など対象物観察者間距離情報を観察者位置情報入力信号Xから入力されて、その距離情報に応じて2D−3D画像変換処理部Uで、図4に示す該点bを上記説明と同様な動作をさせて、ステレオ像点a’、c’に変換させる。
【0013】
本実施例は、前記立体画像表示装置用2D−3D画像変換方式を実現すべく構成された装置の一例にすぎず、同様の効果を奏するものであれば、本実施例に限定されることなくどのような構成をもった装置でもよいことは、言うまでもない。
【0014】
以下、引き続き、本発明の請求項2に基づく立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【0015】
図4は立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の幾何学的説明図であり、図1における観察者の両眼の位置L、RがL’、R’に移動した場合、半径r’のL’、R’を含む球面を用いて同様に2Dー3D画像変換できるように観察者の位置を手動または立体画像表示装置に付属または取り付けた観察者ーディスプレイ間距離測定装置のデータを自動入力することにより、観察者が該ディスプレイに対して奥行き方向に移動しても立体感が崩れない立体画像が得られる。
【0016】
以下、引き続き、本発明の請求項3に基づく立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【0017】
図5は立体画像表示装置、図4は立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の幾何学的説明図であり、入力平面画像が実写の場合、カメラGがピントを合わせた点Oと該カメラとの距離が立体画像観察者と該球面上の点dとの距離が一致させることにより、該立体画像観察者の奥行き知覚が正確になる。図1における該球面Qの直径2rが前記カメラGがピントを合わせた点Oと該カメラGとの距離に相当する。よってカメラGのフォーカシングに関する信号(撮影距離信号)Fと実写平面画像信号Iを図6の如く該立体画像表示装置用2Dー3D画像変換装置に入力することにより、該立体画像表示装置用2Dー3D画像変換装置の出力立体画像は正しく実写撮影距離を表現できる。ただし、実写画像は通信媒体や画像記憶媒体を通した映像でもよく、対象物観察者間距離情報を持つコンピュータグラフィックスを用いても良い。
【0018】
なお、本実施例では平面画像から立体画像への変換に球面を用いて説明したが、該球面に近い曲面であれば同様の効果を奏することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に基づく発明の立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図2】請求項1に基づく発明の立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の多眼像に関する概念を示す幾何学的説明図である。
【図3】請求項1ないし3に基づく発明の立体画像表示装置用2D−3D画像変換装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図4】請求項2に基づく発明の立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図5】請求項3に基づく発明の立体画像表示装置用2Dー3D画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図6】請求項3に基づく発明の立体画像表示装置用2D−3D画像変換装置をビデオカメラにつないだ場合の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
Q 半径rの球面
r 球面Qの半径
L 左眼
R 右眼
N LRの中点
D 入力および出力画像面
b 入力平面像の任意の点
d 直線bNと球面Qとの交点
a 直線dLとDとの交点
c 直線dRとDとの交点
a1〜an 入力点bに対する多眼像
c1〜cn 入力点bに対する多眼像
S 2D画像入力信号
T 入力画像前処理部
U 2D−3D画像変換処理部
V 出力画像後処理部
W 3D画像出力信号
X 観察者位置情報入力信号
Q’ 半径r’の球面
r’ 球面Q’の半径
L’ 左眼
R’ 右眼
N’ L’とR’の中点
d’ 直線b’N’と球面Q’との交点
a’ 直線d’L’とDとの交点
c’ 直線d’R’とDとの交点
G ビデオカメラ
O ビデオカメラGがピントを合わせた点
I 実写平面画像信号
F 撮影距離信号
Claims (3)
- 平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形して、発生する一対または複数対のステレオ像を発生させることを特徴とする方式および装置。
- 観察者の位置情報が自動または手動で入力可能な請求項1記載の方式および装置。
- 請求項1記載の平面画像撮影距離またはアニメや3Dグラフィックスの様な仮想設定された観察者と被観察物との距離情報に応じて、請求項1記載の曲面と請求項1記載の観察者との距離が変化した請求項1記載のステレオ像を発生させることを特徴とする請求項1ないし2記載の方式および装置。
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