JP5219197B2 - ホログラム生成装置およびそのプログラム - Google Patents
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Description
そして、光加算手段は、光方向算出手段によって、加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する。そして、光加算手段は、オクルージョン判定手段によって、加算対象画素の奥行値が、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する。そして、光加算手段は、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。
すなわち、同一の微小角度範囲内の光であって、奥行値の差が所定量よりも大きく奥側を示す場合は、加算対象画素が大きくずれた位置からの光であるため、ファントム現象を発生させる光となるので、加算を禁止する必要がある。しかし、同一の微小角度範囲内の複数の光のうちで互いの奥行距離の近い近接光は、ほぼ同一位置の被写体の光であるため、多少奥側の被写体からの光であってもファントム現象を発生させる光とはならず、光量を加算した方がより精度の高いホログラム値を求めることができるからである。
ここで、ホログラム生成装置は、ホログラムを被写体の背景側で生成する場合に、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、被写体画像において周辺から中心に向かって加算対象画素を順次決定することを特徴とする。
ここで、ホログラム生成装置は、ホログラムを被写体に対して任意の位置で生成する場合に、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、ホログラムよりも前景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の周辺から中心に向かって加算対象画素を順次決定した後、ホログラムよりも背景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の中心から周辺に向かって加算対象画素を順次決定することを特徴とする。
ここで、ホログラム生成装置は、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、被写体の前景側から背景側に向かって順次、透明度に基づいて透明でないと判定されるボクセルを光量の加算対象となる加算対象ボクセルとして決定することを特徴とする。
そして、ホログラム生成プログラムは、光方向算出手段によって、加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョン判定手段によって、加算対象画素の奥行値が、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する。
そして、光加算手段は、光方向算出手段によって、加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する。そして、光加算手段は、オクルージョン判定手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップのフラグに基づいて、加算対象画素の光量を加算するか否かを判定する。そして、光加算手段は、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で、フラグが未設定であることにより加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。
そして、ホログラム生成プログラムは、光方向算出手段によって、加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョン判定手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップのフラグに基づいて、加算対象画素の光量を加算するか否かを判定する。
請求項1〜3,5に記載の発明によれば、オクルージョンマップの微小角度範囲ごとに被写体光の光量の加算制御を行うため、微小角度範囲内で重なる光は、少なくとも微小角度範囲に入射される奥行値のあまり違わない被写体から出る近接光の光量のみが加算されることになり、近接光ではない大きく奥行値が異なる背景側の光を加算することがない。これによって、本発明は、背景側の光を加算することがないため、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまうファントム現象を防止することができる。
[ホログラム生成手法の概要:第1実施形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
まず、図2を参照して、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置の構成について説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
オクルージョンマップ生成手段10は、ホログラムの生成対象画素から被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、被写体の光量を当該生成対象画素のホログラムの画素値として加算した際の被写体の奥行値を対応付けたオクルージョンマップMを生成するものである。このオクルージョンマップ生成手段10で生成されたオクルージョンマップMは、記憶手段20に記憶される。また、オクルージョンマップ生成手段10は、オクルージョンマップMを生成した段階で、奥行値を、当該奥行値の最も奥側を示す値で初期化しておくこととする。
そして、ここでは、オクルージョンマップMを、水平角度θxと垂直角度θyとの2次元の軸によって表現し、所定の微小な角度範囲で分割された微小窓(微小角度範囲)ごとに、入射する光の光量を加算した際の被写体の奥行値を記憶する。
なお、微小窓(微小角度範囲)の大きさは、ホログラムを表示した際に被写体を構成する画素が識別できる程度の大きさ以上とし、例えば、0.1〜0.2度程度とする。
図4に示したように、ホログラムHを被写体よりも前景側(手前側)の位置に配置した場合、光加算手段30は、被写体画像Fの中心から周辺に向かって光量の加算を行う。
図5に示したように、ホログラムHを被写体よりも背景側(奥側)の位置に配置した場合、光加算手段30は、被写体画像Fの周辺から中心に向かって光量の加算を行う。
図6に示したように、ホログラムHを被写体の前景と背景との間に配置した場合、光加算手段30は、先にホログラムHの前景側に位置する被写体について被写体画像Fの周辺から中心に向かって光量の加算を行い、その後にホログラムHの背景側に位置する被写体について被写体画像Fの中心から周辺に向かって光量の加算を行う。
以下、図2を参照して、光加算手段30の詳細な構成について説明する。ここでは、光加算手段30は、光量加算対象画素決定手段31と、光量算出手段32と、光方向算出手段33と、オクルージョン判定手段34と、光量加算手段35と、オクルージョンマップ更新手段36と、を備えている。
このとき、被写体点PAの明るさをJ、光の波長をλとすると、画素Pに入射する光の値(光量)Lは、以下の(2)式で算出することができる。
次に、図9および図10を参照(適宜図2参照)して、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置の動作について説明する。図9および図10は、本発明の第1実施形態に係るホログラム生成装置において、被写体画像および奥行画像からホログラムを生成する動作を示すフローチャートである。
次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要について説明する。図11は、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
まず、図12を参照して、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置の構成について説明する。図12は、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
次に、図13を参照(適宜図12参照)して、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置の動作について説明する。図13は、本発明の第2実施形態に係るホログラム生成装置において、ボクセルからホログラムを生成する動作を示すフローチャートである。
なお、オクルージョンマップに書き込む値は、奥行値の代わりに光の加算を行ったことを示すフラグでもよい。
10 オクルージョンマップ生成手段
20 記憶手段
30 光加算手段
31 光量加算画素決定手段
32 光量算出手段
33 光方向算出手段
34 オクルージョン判定手段
35 光量加算手段
36 オクルージョンマップ更新手段
F 被写体画像
D 奥行画像
V ボクセル
M オクルージョンマップ
H ホログラム
W 微小窓(微小角度範囲)
Claims (7)
- 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の前景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において前記中心から周辺に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。 - 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の背景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。 - 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。 - 被写体空間を微小空間に分割した、3次元座標位置と当該位置における色情報および透明度とを含んだボクセルのデータに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
前記被写体の前景側から背景側に向かって順次、前記透明度に基づいて透明でないと判定されるボクセルを前記光量の加算対象となる加算対象ボクセルとして決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象ボクセルの3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象ボクセルの奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象ボクセルの奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象ボクセルの前記色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象ボクセルの奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。 - 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。 - 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。 - 被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。
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