JP5036253B2 - 三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法、作成装置、および作成プログラム - Google Patents
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Description
二次元画像の水平解像度を操作するステップと、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得るステップと、
前記多視点画像を、前記射出瞳と前記投影方向との相対位置関係に応じて並び替えるステップと、
を備えたことを特徴とする。
二次元画像の水平解像度を操作する水平解像度変更部を有する画像処理部と、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得る多視点画像生成処理部と、
前記多視点画像を、前記射出瞳と前記投影方向との相対位置関係に応じて並び替える並び替え処理部と、
を備えたことを特徴とする。
二次元画像の水平解像度を操作する手順と、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得る手順と、
前記多視点画像を、射出瞳と投影方向との相対位置関係に応じて並び替える手順と、
をコンピュータに実行させる。
本発明の第1実施形態による三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法を図1乃至図4を参照して説明する。
x:g = m/n×Pe:Pp ・・・(1)
を満たすように、元画像をn倍、mピクセルずつ切り出し位置を変えて各視点画像を作成、要素画像アレイを作成することで、位置xに二次元画像を表示することができる。
H’= H×L/(L−x) ・・・(2)
を満たすように伸縮することにより、アスペクト比を維持することができる。
m/n = 1/c ・・・(3)
を満たすように、n倍に拡大した元画像を、mピクセルピッチで利用位置をシフトさせて視差画像を作成、要素画像アレイを作成すればいい。表示位置は結果的に(1)式に従う。ちなみに,背景技術に記載した,焦点距離よりレンズ厚みが薄い場合(補完1)の補完を実現する場合は,レンズ越しの視差情報の並びがそのまま観察されることを考慮して,図2の画素2Bに表示される視差画像は,3D画素3D0と3D1の間を補完する方向にシフトさせる.これに対し,本発明における焦点距離よりレズ厚みが厚い場合の補完(補完2)を実現する場合は,レンズ越しの視差情報の並びが反転することを考慮して,図2の画素2Bに表示される視差画像は,3D画素3D0と3D−1の間を補完する方向にシフトさせる。
x:g = m/k/n×Pe:Pp ・・・(4)
を満たす必要がある。
次に、本発明の第2実施形態による三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置を図5乃至図15を参照して説明する。本実施形態の三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置は、第1実施形態の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法を実施する装置であって、図5にその構成を示す。本実施形態の作成装置は、画像処理部20と、画像情報並び替え処理部22と、要素画像アレイ合成処理部24と、各視点画像処理部26と、各視点画像合成処理部28と、並び替え処理部30とを備えている。
x_far:g = (m/k/n)×Pe:Pp
を満足するようにm、nを選択することが必要となる。
x_shift:g = (m/k/n)×Pe:Pp
を満足するようにm、nを選択する必要がある。
次に、本発明の第3実施形態による三次元画像表示用要素画像アレイの作成プログラムを図16乃至図17を参照して説明する。本実施形態の作成プログラムは、第1実施形態による三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法を実行するプログラムである。図16および図17は、本実施の形態の作成プログラムを実行するコンピュータシステム130の一例を示す斜視図およびブロック図である。
図2における二次元画像表示装置2は液晶表示装置であって、その前面に光線制御子3が設けられ、後面にバックライト(図示せず)を設けた。具体的には液晶表示装置として、W−UXGA−LCDパネル(画素数1920×1200、画面サイズ331.2mm×207.0mm等)を使用した。ピクセルサイズは172.5μm×172.5μmの正方形で、赤、緑、青色の各サブピクセルの水平幅は57.5μm、垂直幅は172.5μm、サブピクセルは独立して駆動可能である。通常の二次元画像表示装置2では、横に並んだ赤、緑、青色の3つのサブピクセルで1つのピクセルを構成するが、ここではこの制約を解いて用いた。カラーフィルタ配列はモザイク配列とした。
x = m/n×Pe/Pp×g
= 1/4×(18×0.0575)/0.0575×1.5
= 6.75mm
と、飛び出し6.75mmの位置に元画像が表示されることを確認した。
実施例1と同じ条件において、水平方向のn倍の伸張を行なわずに、元画像のピクセル単位での切り出し位置の変更により各視点画像を作成、表示位置を変えたところ、(1)式に従い、2.7cmの倍数でしか表示位置を選択できなかった。
実施例1と同じ条件において、飛び出し限界である+5cmの位置に二次元画像を表示しようとしたところ、
m/n=x×Pp/Pe/g
=50×0.0575/(0.0575×18)/1.5
=1.85
〜9/5
すなわち、バイキュービック法によるフィルタを用いて水平方向に5倍に伸張した。このときに、(2)式にしたがって、垂直方向についても1.08倍に拡大した。
このように、図1に示す手順に従って各視点画像を作成、これを並び替えて要素画像アレイを作成、表示したところ、二次元画像をこのディスプレイの表示限界である+5cmのまさにその位置に、アスペクト比を維持した二次元画像を表示することができた。
実施例2において、垂直方向の伸張の処理を行わなかったところ、縦に比較して横が8%伸びた二次元画像となり、横に伸びた印象を与えた。
2 二次元画像表示装置
2A、2B 画素
3 光線制御素子
30、31 射出瞳
Claims (12)
- 二次元的に複数の画素が配列されている二次元画像表示装置と、これらの画素に表示された画像情報が観察される領域を画素ごとに異ならせるように前記画素からの光線を制御する複数の射出瞳を有する光線制御素子と、を備え、前記射出瞳の一つに対して水平方向に複数の画素が対応させられ、これらの対応する複数の画素を要素画像表示用画素群とした場合に、各要素画像表示用画素が前記射出瞳を経由して観察される方向に応じた画像情報を各要素画像表示用画素に割り当てることにより、水平方向に視差情報を発生させ、観察者に三次元画像を認識させる水平パララックス方式の三次元画像表示装置の表示面を投影面として水平方向に異なる方向から取得した多視点画像の画素情報を、対応した位置の前記射出瞳の、投影方向に応じた要素画像表示用画素に配することにより三次元画像表示用要素画像アレイを作成する三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法であって、
二次元画像の水平解像度を変換するステップと、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得るステップと、
前記多視点画像を、前記射出瞳と前記投影方向との相対位置関係に応じて並び替えるステップと、
を備えたことを特徴とする三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 視点画像、または要素画像アレイを垂直方向に伸縮するステップを有することを特徴とする請求項1記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。
- 前記二次元画像の解像度が前記三次元画像表示装置の解像度のk倍であり、前記二次元画像を表示する位置の前記三次元画像表示装置の表示面からの距離をx、射出瞳と二次元画像表示部との空気換算ギャップをg、射出瞳ピッチをPe、画素ピッチをPpとした場合に、
x:g = (m/k/n)×Pe:Pp
を満たすように、二次元画像の水平方向の解像度をn倍にし、その後切り出し位置の水平方向のずらし量を各視点画像毎にm画素とすることを特徴とする請求項1記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 各視点画像、または要素画像アレイを垂直方向に伸縮するステップを有することを特徴とする請求項3記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。
- 前記二次元画像を表示する位置の前記三次元画像装置の表示面からの距離をx、前記三次元画像表示装置の設定視距離をLとした場合に、前記各視点画像または前記要素画像アレイの高さyを、解像度を変換する前の元の二次元画像の高さy’に対して、
y = y’×L/(L−x)
となるように垂直方向を伸縮したことを特徴とする請求項4記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 前記三次元画像表示装置の奥行き表示限界をx_farとした場合に、
x_far:g = (m/k/n)×Pe:Pp
を満足するようにm、nを選択し、前記二次元画像を背景ボードとして表示することを特徴とする請求項3記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 二次元スプライト画像の奥行き方向の位置の変化量をx_shiftとした場合に、
x_shift:g = (m/k/n)×Pe:Pp
を満足するようにm、nを選択して前記二次元スプライト画像の奥行き方向を連続的に変えて表示することを特徴とする請求項3記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 前記射出瞳から同時に観察できる画素をc個の画素とした場合に、
(m/k/n) = 1/c
とすることにより、前記射出瞳から観察できる複数の画素を利用して、前記三次元画像表示装置の解像度以上の解像度の前記二次元画像を表示できるようにしたことを特徴とする請求項3記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成方法。 - 二次元的に複数の画素が配列されている二次元画像表示装置と、これらの画素に表示された画像情報が観察される領域を画素ごとに異ならせるように前記画素からの光線を制御する複数の射出瞳を有する光線制御素子と、を備え、前記射出瞳の一つに対して水平方向に複数の画素が対応させられ、これらの対応する複数の画素を要素画像表示用画素群とした場合に、各要素画像表示用画素が前記射出瞳を経由して観察される方向に応じた画像情報を各要素画像表示用画素に割り当てることにより、水平方向に視差情報を発生させ、観察者に三次元画像を認識させる水平パララックス方式の三次元画像表示装置の表示面を投影面として水平方向に異なる方向から取得した多視点画像の画素情報を、対応した位置の前記射出瞳の、投影方向に応じた要素画像表示用画素に配することにより三次元画像表示用要素画像アレイを作成する三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置であって、
二次元画像の水平解像度を変換する水平解像度変更部を有する画像処理部と、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得る多視点画像生成処理部と、
前記多視点画像を、前記射出瞳と前記投影方向との相対位置関係に応じて並び替える並び替え処理部と、
を備えたことを特徴とする三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置。 - 前記画像処理部は、視点画像または要素画像アレイを垂直方向に伸縮する伸縮部を更に備えていることを特徴とする請求項9記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置。
- 前記画像処理部は、前記水平解像度変更部の出力および前記伸縮部の出力とに基づいて、前記二次元画像の表示位置に応じて前記二次元画像を補間する画像補間部を更に備えていることを特徴とする請求項10記載の三次元画像表示用要素画像アレイの作成装置。
- 二次元的に複数の画素が配列されている二次元画像表示装置と、これらの画素に表示された画像情報が観察される領域を画素ごとに異ならせるように前記画素からの光線を制御する複数の射出瞳を有する光線制御素子と、を備え、前記射出瞳の一つに対して水平方向に複数の画素が対応させられ、これらの対応する複数の画素を要素画像表示用画素群とした場合に、各要素画像表示用画素が前記射出瞳を経由して観察される方向に応じた画像情報を各要素画像表示用画素に割り当てることにより、水平方向に視差情報を発生させ、観察者に三次元画像を認識させる水平パララックス方式の三次元画像表示装置の表示面を投影面として水平方向に異なる方向から取得した多視点画像の画素情報を、対応した位置の前記射出瞳の、投影方向に応じた要素画像表示用画素に配することにより三次元画像表示用要素画像アレイを作成する三次元画像表示用要素画像アレイの作成プログラムであって、
二次元画像の水平解像度を変換する手順と、
解像度変換後の前記二次元画像の切り出す位置を水平方向に一定間隔でずらし多視点画像を得る手順と、
前記多視点画像を、射出瞳と投影方向との相対位置関係に応じて並び替える手順と、
をコンピュータに実行させる三次元画像表示用要素画像アレイの作成プログラム。
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