JP4594136B2 - 画像処理方法、画像処理装置 - Google Patents
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Description
Blinn, J. F. and Newell, M. E. Texture and reflection in computer generated images. Communications of the ACM Vol. 19, No. 10 (October 1976), 542−547. Turner Whitted. An improved illumination model for shaded display, Communications of the ACM, Vol.23 No.6 (June 1980) 343−349.
前記画像処理装置の第1の保持手段が、仮想物体に対して環境マッピングを行うために用いる環境マッピング画像を保持する第1の保持工程と、
前記画像処理装置の取得手段が、前記仮想物体を配置する仮想空間における視点の位置姿勢を取得する取得工程と、
前記画像処理装置の特定手段が、前記環境マッピング画像のうち、前記仮想物体の環境マッピング対象領域に対して環境マッピングを行う場合に用いる領域を、前記視点の姿勢に基づいて特定する特定工程と、
前記画像処理装置の環境マッピング手段が、前記環境マッピング画像のうち前記特定工程で特定した領域中の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングする環境マッピング工程と、
前記画像処理装置の生成手段が、前記環境マッピング工程で環境マッピングが成された仮想物体を含む仮想空間を、前記視点から見た場合に見える画像を生成する生成工程と
を備え、
前記特定工程は、
前記画像処理装置の第1の算出手段が、前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における法線ベクトルと、視線ベクトルと、から、当該頂点における反射ベクトルを求める第1の算出工程と、
前記画像処理装置の第2の算出手段が、前記反射ベクトルから、当該頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置を求める第2の算出工程と、
前記画像処理装置の第3の算出手段が、前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記対応点位置を当該原点周りに回転させた位置を得る第3の算出工程と、
前記画像処理装置の領域特定手段が、前記第1乃至3の算出工程を前記環境マッピング対象領域を構成するそれぞれの頂点について行うことで得られる、それぞれの頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域内の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングするために用いる領域として特定する領域特定工程と
を備えることを特徴とする。
<システムの構成について>
先ず、観察者の視点の位置姿勢に応じた仮想空間の画像を生成し、表示するためのシステムについて、このシステムのハードウェア構成を示す図1を用いて説明する。同図に示す如く、本実施形態に係るシステムは、コンピュータ100、表示装置200、位置姿勢検出装置300、操作デバイス400により構成されている。
次に、画像出力装置103について説明する。図2は、画像出力装置103の機能構成を示す図である。画像出力装置103は上述の通り、仮想空間の画像を生成する処理を行うのであるが、より具体的には、仮想空間中に配置されたそれぞれの仮想物体を視点から見た画像を生成する。また、本実施形態では仮想物体はポリゴンでもって構成されているものとするし、ポリゴンによってはテクスチャ画像をマッピングする。
次に、上記コンピュータ100が行う、仮想空間画像の生成処理について、同処理のフローチャートを示す図7を用いて説明する。なお、同図のフローチャートに従った処理をCPU101に実行させるためのプログラムやデータはディスク装置106に保存されており、これを適宜CPU101による制御に従ってRAM102にロードし、CPU101がこれを用いて処理を実行することで、コンピュータ100は以下説明する各処理を実行することになる。
R=| |
|−sin(p) cos(p) |
求めた回転行列のデータはRAM102もしくはVRAM104内の画像回転行列記憶部540に相当するエリアに格納する。
ここで(n・e)は、ベクトルeとnとの内積を示す。そしてr=(X、Y、Z)とした場合に、頂点A1に対応する環境マッピング画像上の対応点位置K1(u1、v1)は以下の式に従って求めることができる。
v1=Y/m
但し、m=√(X2+Y2+(Z+1)2)
このような処理をその他の頂点A2、A3、、ANについても行う。これにより、頂点A1、A2、、、ANに対応する環境マッピング画像上の対応点位置K1、K2、、、KNを求めることができる。なお、それぞれの頂点について求めた対応点位置はそれぞれ図4のリストの列710の対応する位置に上書きする。
第1の実施形態では、環境マッピング対象ポリゴンを構成する各頂点に対応する環境マッピング画像上の対応点位置を、環境マッピング画像の中心部周りに視点のロール角分だけ回転させた対応点位置で囲まれた領域を、環境マッピング対象ポリゴンにマッピングする領域として特定したが、本実施形態では、先ず環境マッピング画像の中心部周りに視点のロール角分だけ環境マッピング画像を回転させた回転後環境マッピング画像を得る。そして、環境マッピング対象ポリゴンを構成する各頂点に対応する回転後環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域を、環境マッピング対象ポリゴンにマッピングする領域として特定する。
上記各実施形態では仮想空間の画像は表示装置200に表示するものとしているが、観察者の頭部にHMD(頭部装着型表示装置)を到着し、このHMDが有する表示画面にコンピュータ100が生成した仮想空間の画像を生成するようにしても良い。その場合、このHMDには観察者の視点の位置姿勢を計測するために上述の磁気センサを取り付けるようにしても良いし、カメラを取り付けるようにしても良い。
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
Claims (9)
- 画像処理装置が行う画像処理方法であって、
前記画像処理装置の第1の保持手段が、仮想物体に対して環境マッピングを行うために用いる環境マッピング画像を保持する第1の保持工程と、
前記画像処理装置の取得手段が、前記仮想物体を配置する仮想空間における視点の位置姿勢を取得する取得工程と、
前記画像処理装置の特定手段が、前記環境マッピング画像のうち、前記仮想物体の環境マッピング対象領域に対して環境マッピングを行う場合に用いる領域を、前記視点の姿勢に基づいて特定する特定工程と、
前記画像処理装置の環境マッピング手段が、前記環境マッピング画像のうち前記特定工程で特定した領域中の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングする環境マッピング工程と、
前記画像処理装置の生成手段が、前記環境マッピング工程で環境マッピングが成された仮想物体を含む仮想空間を、前記視点から見た場合に見える画像を生成する生成工程と
を備え、
前記特定工程は、
前記画像処理装置の第1の算出手段が、前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における法線ベクトルと、視線ベクトルと、から、当該頂点における反射ベクトルを求める第1の算出工程と、
前記画像処理装置の第2の算出手段が、前記反射ベクトルから、当該頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置を求める第2の算出工程と、
前記画像処理装置の第3の算出手段が、前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記対応点位置を当該原点周りに回転させた位置を得る第3の算出工程と、
前記画像処理装置の領域特定手段が、前記第1乃至3の算出工程を前記環境マッピング対象領域を構成するそれぞれの頂点について行うことで得られる、それぞれの頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域内の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングするために用いる領域として特定する領域特定工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 前記第1の算出工程では、前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における前記法線ベクトル(単位ベクトル)をn、前記視線ベクトルをeとすると、前記反射ベクトルrをr=−2n(n・e)+eとして求め、
前記第2の算出工程では、前記反射ベクトルr=(X、Y、Z)とすると、当該頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置(u、v)を、u=X/m、v=Y/m、m=√(X2+Y2+(Z+1)2)として求め、
前記第3の算出工程では、前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記対応点位置(u、v)を当該原点周りに回転させた位置(u’、v’)を得る
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 画像処理装置が行う画像処理方法であって、
前記画像処理装置の第1の保持手段が、仮想物体に対して環境マッピングを行うために用いる環境マッピング画像を保持する第1の保持工程と、
前記画像処理装置の取得手段が、前記仮想物体を配置する仮想空間における視点の位置姿勢を取得する取得工程と、
前記画像処理装置の特定手段が、前記環境マッピング画像のうち、前記仮想物体の環境マッピング対象領域に対して環境マッピングを行う場合に用いる領域を、前記視点の姿勢に基づいて特定する特定工程と、
前記画像処理装置の環境マッピング手段が、前記環境マッピング画像のうち前記特定工程で特定した領域中の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングする環境マッピング工程と、
前記画像処理装置の生成手段が、前記環境マッピング工程で環境マッピングが成された仮想物体を含む仮想空間を、前記視点から見た場合に見える画像を生成する生成工程と
を備え、
前記特定工程は、
前記画像処理装置の第1の算出手段が、前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記環境マッピング画像を当該原点周りに回転させた回転後環境マッピング画像を得る第1の算出工程と、
前記画像処理装置の第2の算出手段が、前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における法線ベクトルと、視線ベクトルと、から、当該頂点における反射ベクトルを求める第2の算出工程と、
前記画像処理装置の第3の算出手段が、前記反射ベクトルから、当該頂点に対応する前記回転後環境マッピング画像上の対応点位置を求める第3の算出工程と、
前記画像処理装置の領域特定手段が、前記第2,3の算出工程を前記環境マッピング対象領域を構成するそれぞれの頂点について行うことで得られる、それぞれの頂点に対応する前記回転後環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域内の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングするために用いる領域として特定する領域特定工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 前記第2の算出工程では、前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における前記法線ベクトル(単位ベクトル)をn、前記視線ベクトルをeとすると、前記反射ベクトルrをr=−2n(n・e)+eとして求め、
前記第3の算出工程では、前記反射ベクトルr=(X、Y、Z)とすると、当該頂点に対応する前記回転後環境マッピング画像上の対応点位置(u、v)を、u=X/m、v=Y/m、m=√(X2+Y2+(Z+1)2)として求めることを特徴とする請求項3に記載の画像処理方法。 - 前記環境マッピング対象領域はポリゴンであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像処理方法。
- 仮想物体に対して環境マッピングを行うために用いる環境マッピング画像を保持する第1の保持手段と、
前記仮想物体を配置する仮想空間における視点の位置姿勢を取得する取得手段と、
前記環境マッピング画像のうち、前記仮想物体の環境マッピング対象領域に対して環境マッピングを行う場合に用いる領域を、前記視点の姿勢に基づいて特定する特定手段と、
前記環境マッピング画像のうち前記特定手段が特定した領域中の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングする環境マッピング手段と、
前記環境マッピング手段によって環境マッピングが成された仮想物体を含む仮想空間を、前記視点から見た場合に見える画像を生成する生成手段と
を備え、
前記特定手段は、
前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における法線ベクトルと、視線ベクトルと、から、当該頂点における反射ベクトルを求める第1の算出手段と、
前記反射ベクトルから、当該頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置を求める第2の算出手段と、
前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記対応点位置を当該原点周りに回転させた位置を得る第3の算出手段と、
前記第1乃至3の算出手段による処理を前記環境マッピング対象領域を構成するそれぞれの頂点について行うことで得られる、それぞれの頂点に対応する前記環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域内の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングするために用いる領域として特定する領域特定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 仮想物体に対して環境マッピングを行うために用いる環境マッピング画像を保持する第1の保持手段と、
前記仮想物体を配置する仮想空間における視点の位置姿勢を取得する取得手段と、
前記環境マッピング画像のうち、前記仮想物体の環境マッピング対象領域に対して環境マッピングを行う場合に用いる領域を、前記視点の姿勢に基づいて特定する特定手段と、
前記環境マッピング画像のうち前記特定手段が特定した領域中の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングする環境マッピング手段と、
前記環境マッピング手段によって環境マッピングが成された仮想物体を含む仮想空間を、前記視点から見た場合に見える画像を生成する生成手段と
を備え、
前記特定手段は、
前記環境マッピング画像の中心部を原点とした場合に、前記視点のロール角分だけ前記環境マッピング画像を当該原点周りに回転させた回転後環境マッピング画像を得る第1の算出手段と、
前記環境マッピング対象領域を構成する頂点における法線ベクトルと、視線ベクトルと、から、当該頂点における反射ベクトルを求める第2の算出手段と、
前記反射ベクトルから、当該頂点に対応する前記回転後環境マッピング画像上の対応点位置を求める第3の算出手段と、
前記第2,3の算出手段による処理を前記環境マッピング対象領域を構成するそれぞれの頂点について行うことで得られる、それぞれの頂点に対応する前記回転後環境マッピング画像上の対応点位置で囲まれた領域内の画像を、前記環境マッピング対象領域に対して環境マッピングするために用いる領域として特定する領域特定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - コンピュータに請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像処理方法が有する各工程を実行させるためのプログラム。
- 請求項8に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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