JP5252703B2 - 立体映像表示装置、立体映像表示方法、及び立体映像表示プログラム - Google Patents
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東京農工大 高木研究室[online][平成20年9月26日検索]http://www.tuat.ac.jp/~e-takaki/study/display/display.html HOLOGRAFIKA Holographic display technology[online][平成20年9月26日検索]http://www.holografika.com/
水平方向に光線を通過させ、鉛直方向には光線を拡散させる光線制御子と、
水平方向に並べて配置され、前記光線制御子に対して画像を投射する複数の投射装置と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する視点位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する水平方向読出位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記視点位置算出部によって算出された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する鉛直方向読出位置算出部と、
前記水平方向読出位置算出部によって算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記鉛直方向読出位置算出部によって算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する投射用画素抽出部とを備え、
前記各投射装置は、前記投射用画素抽出部によって抽出された各画素で構成される投射画像を前記光線制御子に対して投射することで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる立体映像表示装置である。
水平方向及び鉛直方向に光線を通過させる光線制御子と、
水平方向及び鉛直方向に並べて配置され、前記光線制御子に対して画像を投射する複数の投射装置と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平面方向及び鉛直方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する視点位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する水平方向読出位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直面方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する鉛直方向読出位置算出部と、
前記水平方向読出位置算出部によって算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記鉛直方向読出位置算出部によって算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する投射用画素抽出部とを備え、
前記各投射装置は、前記投射用画素抽出部によって抽出された各画素で構成される投射画像を前記光線制御子に対して投射することで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる立体映像表示装置である。
被写体を観察者側から見た複数の異なる水平方向位置となる視点位置でサンプリングして得た投射画像生成用画像を記憶装置に蓄積する第1ステップと、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平面方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する第2ステップと、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する第3ステップと、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直面方向に、前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記第2ステップで特定された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する第4ステップと、
前記第3ステップで算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記第4ステップで算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する第5ステップと、
前記各投射装置に、前記第5ステップにおいて抽出された各画素で構成される投射画像を前記光線制御子に対して投射させることで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる第6ステップと
を備えるものである。
当該立体映像表示プログラムは、前記情報処理装置を、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する視点位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する水平方向読出位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記視点位置算出部によって算出された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する鉛直方向読出位置算出部と、
前記水平方向読出位置算出部によって算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記鉛直方向読出位置算出部によって算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する投射用画素抽出部として、機能させるものである。
まず、各プロジェクタ4に投射させる投射画像の生成に用いるために、記憶装置2にデータベース化して記憶させておく任意の視点位置(ここでは、説明の簡単化のために例として、水平一次元方向に視点が多数並べられている場合で考える)でレンダリングされた複数の視点画像の生成について説明する。
投射画像生成処理の概略から説明する。立体映像表示装置1による投射画像生成処理時には、図5に示す一連の投射画像生成処理は、各プロジェクタ4で用いられるそれぞれの投射画像毎に行われる(立体映像表示装置1に設けられているプロジェクタ4の台数分だけ行われる)。
立体映像表示装置1における投射画像生成処理の説明のために必要な座標を定義すると共に、既知のパラメータを説明する。
次に、視点画像の決定処理(図5のS2)について説明する。
次に、水平方向読出位置の算出(図5のS3)について説明する。
Qw=(Cd tan(θx/2)/(Cw/2) である。
Dxを視点画像中心からの距離(Rx-Ex)とし、n=Dx/Qwとしたとき、視点画像中の中央からn画素目が座標Rxに対応することがわかる。すなわち、Lの画像としてnの位置にある像(画素)を選択すればよい。nが整数でない場合、水平方向読出位置算出部31は、(3)nに最も近い水平方向位置にある像(画素)を選択したり、(4)付近の像(画素)から、nからの距離に応じた加重平均で計算した像(画素)を算出して、当該視点位置での視点画像を用いてもよい。
次に、鉛直方向読出位置の算出について説明する。
Qh=(Cd tan(θy/2)/(Ch/2) である。
当該鉛直方向読出位置算出部32による鉛直方向における画素読出位置の算出が終了すると、当該水平方向読出位置算出部31及び鉛直方向読出位置算出部32による算出の対象とされている画素について、水平方向及び鉛直方向における視点画像平面上での画素読み出し位置が決定する。すなわち、立体映像表示装置1に設けられている複数のプロジェクタ4のうちのいずれかのプロジェクタ4で用いる投射画像を構成する画素であって、当該算出の対象とされている画素として用いる視点画像中の画素が決定する。当該水平方向読出位置算出部31及び鉛直方向読出位置算出部32による算出を、あるプロジェクタ4の投射画像を構成する全画素について行い、当該全画素についてそれぞれ視点画像と水平方向及び鉛直方向における画素読出位置とが決定すると、投射用画素抽出部33が、当該決定した各画素についての画素読出位置(Dx,Dy)に基づいて、投射画像を構成する各画素それぞれについて、それぞれの視点画像から画素読出位置(Dx,Dy)が示す位置の画素を読み出し、読み出した各画素を用いて、当該プロジェクタ4の投射画像を生成する。
レンダリングPC60は、立体映像表示装置1によって立体表示の対象とする被写体を、観察者側からの視点であって、当該被写体に対して複数の異なる水平方向位置及び鉛直方向位置で示される各視点位置でレンダリングした視点画像を生成する(ここでは、説明の簡単化のために例として、水平及び鉛直の2次元方向に視点が多数並べられている場合で考える)。つまり、第2実施形態における視点画像の生成は、第1実施形態と同様の複数の異なる水平方向位置の各視点位置での視点画像生成を、当該被写体と同じ被写体に対して複数の異なる鉛直方向位置の各視点位置において行うことによる。
投射画像生成処理の概略を上述の図5を用いて説明する。
上記視点画像の決定処理を補足する。
水平方向読出位置の算出は、第1実施形態と同様である。
鉛直方向読出位置の算出について図11を参照して説明する。
このようにして、あるプロジェクタ40の投射画像を構成する全画素についてそれぞれ視点画像と水平方向及び鉛直方向における画素読出位置とが決定すると、投射用画素抽出部33は、当該決定した各画素についての画素読出位置(Dx,Dy)に基づいて、投射画像を構成する各画素それぞれについて、それぞれの視点画像から画素読出位置(Dx,Dy)が示す位置の画素を読み出し、読み出した各画素を用いて、当該プロジェクタ40の投射画像を生成する。
2,20 記憶装置
3,300 投射画像生成PC
30 視点位置算出部
31 水平方向読出位置算出部
32 鉛直方向読出位置算出部
33 投射用画素抽出部
4,4A,4B プロジェクタ
40,40A,40B プロジェクタ
41 投射画像記憶部
43 投射部
5,50 スクリーン
6,60 レンダリングPC
Claims (6)
- 被写体を観察者側から見た複数の異なる水平方向位置となる視点位置でサンプリングして得た投射画像生成用画像を記憶する記憶装置と、
水平方向に光線を通過させ、鉛直方向には光線を拡散させる光線制御子と、
水平方向に並べて配置され、前記光線制御子に対して画像を投射する複数の投射装置と、
前記投射装置の光学中心位置の情報及び該光学中心位置に対する前記投射装置のイメージャ面の相対位置情報を含む前記投射装置の配設位置情報と、前記投射装置の前記イメージャ面上に提示される投射画像における当該画素の画素位置情報と、当該画素位置情報と当該光学中心位置とを結ぶ直線の延長上となる当該投射対象画素の前記光線制御素子の面上での投射位置情報と、を前記投射装置ごとに取得し、これらの各情報に基づいて、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する視点位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する水平方向読出位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記視点位置算出部によって算出された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する鉛直方向読出位置算出部と、
前記水平方向読出位置算出部によって算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記鉛直方向読出位置算出部によって算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する投射用画素抽出部とを備え、
前記鉛直方向読出位置算出部は、前記投射位置と前記視点位置とを結ぶ直線と、前記投射位置と前記光学中心位置とを結ぶ直線とが、鉛直方向において前記投射位置で屈曲する位置に前記投射位置を求めており、
前記視点位置算出部は、操作者により操作され、情報を入力するための入力部を含み、かつ、前記入力部により入力された、前記投射装置の前記配設位置情報と前記光線制御子の配設位置情報及びサイズ情報とを取得し、
前記各投射装置は、前記投射用画素抽出部によって抽出された各画素で構成される投射画像を前記光線制御子に対して投射することで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる立体映像表示装置。 - 前記記憶装置は、前記被写体を前記水平方向位置に加えて鉛直方向位置となる視点位置でサンプリングして得た投射画像生成用画像を記憶し、
前記複数の投射装置は、前記水平方向に加えて鉛直方向に並べて配置され、
前記視点位置算出部は、さらに、前記入力部により入力された前記観察者の鉛直方向における視点の高さの情報を取得する請求項1に記載の立体映像表示装置。 - 前記水平方向読出位置算出部は、前記算出された視点位置での投射画像生成用画像が存在しない場合には、当該算出された視点位置に最も近い視点位置での投射画像生成用画像を用いて、前記水平方向における画素読出位置を算出する請求項1又は請求項2に記載の立体映像表示装置。
- 前記鉛直方向読出位置算出部は、前記算出された視点位置での投射画像生成用画像が存在しない場合には、鉛直方向において、当該算出された視点位置に最も近い視点位置での投射画像生成用画像を用いて、前記鉛直方向における画素読出位置を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体映像表示装置。
- 水平方向に並べて配置された投射装置から、水平方向に光線を通過させて鉛直方向には光線を拡散させる光線制御子に対して投射画像を投射することで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる立体映像表示方法であって、
被写体を観察者側から見た複数の異なる水平方向位置となる視点位置でサンプリングして得た投射画像生成用画像を記憶装置に蓄積する第1ステップと、
前記投射装置の光学中心位置の情報及び該光学中心位置に対する前記投射装置のイメージャ面の相対位置情報を含む前記投射装置の配設位置情報と、前記投射装置のイメージャ面上に提示される投射画像における当該画素の画素位置情報と、当該画素位置情報と当該光学中心位置とを結ぶ直線の延長上となる当該投射対象画素の前記光線制御素子の面上での投射位置情報と、前記観察者の鉛直方向における視点の高さの情報と、を前記投射装置ごとに取得し、これらの各情報に基づいて、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平面方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する第2ステップと、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する第3ステップと、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直面方向に、前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記第2ステップで特定された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する第4ステップと、
前記第3ステップで算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記第4ステップで算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記第2ステップで算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する第5ステップと、
前記各投射装置に、前記第5ステップにおいて抽出された各画素で構成される投射画像を前記光線制御子に対して投射させることで、当該光線制御子の前後の空間に立体像を表示させる第6ステップと
を備え、
前記第4ステップでは、前記投射位置と前記視点位置とを結ぶ直線と、前記投射位置と前記光学中心位置とを結ぶ直線とが、鉛直方向において前記投射位置で屈曲する位置に前記投射位置が求められ、
前記第2ステップでは、操作者により操作される入力部により入力された、前記光線制御子の配設位置情報と前記光線制御子の配設位置情報及びサイズ情報とを取得する立体映像表示方法。 - 被写体を観察者側から見た複数の異なる水平方向位置となる視点位置でサンプリングして得た投射画像生成用画像を記憶する記憶装置と、水平方向に光線を通過させて鉛直方向には光線を拡散させる光線制御子と、水平方向に並べて配置され、前記光線制御子に対して画像を投射する複数の投射装置と、当該複数の投射装置のそれぞれに投射させる投射画像を生成する情報処理装置とを備えた立体映像表示装置に適用される立体映像表示プログラムであって、
当該立体映像表示プログラムは、前記情報処理装置を、
前記投射装置の光学中心位置の情報及び該光学中心位置に対する前記投射装置のイメージャ面の相対位置情報を含む前記投射装置の配設位置情報と、前記投射装置のイメージャ面上に提示される投射画像における当該画素の画素位置情報と、当該画素位置情報と当該光学中心位置とを結ぶ直線の延長上となる当該投射対象画素の前記光線制御素子の面上での投射位置情報と、前記観察者の鉛直方向における視点の高さの情報と、を前記投射装置ごとに取得し、これらの各情報に基づいて、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素の位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置までを結ぶ直線の延長上にある視点位置を前記複数の視点位置の中から算出する視点位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、水平方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、当該算出された視点位置と当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの水平方向における画素読出位置として算出する水平方向読出位置算出部と、
前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素について、鉛直方向に、前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像において、前記投射装置のイメージャ面上に提示される当該画素位置から当該投射装置の光学中心位置を経て当該画素が前記光線制御子に投射される投射位置と、前記視点位置算出部によって算出された視点位置とを結ぶ直線上となる画素位置を、当該投射画像生成用画像からの鉛直方向における画素読出位置として算出する鉛直方向読出位置算出部と、
前記水平方向読出位置算出部によって算出された前記水平方向における画素読出位置と、前記鉛直方向読出位置算出部によって算出された前記鉛直方向における画素読出位置とで示される位置にある画素を、前記複数の投射装置に投射させるそれぞれの投射画像を構成する各画素に採用する画素として、当該投射画像を構成する各画素毎に前記視点位置算出部によって算出された視点位置での投射画像生成用画像から、当該投射画像を構成する各画素毎に抽出する投射用画素抽出部として、機能させ、
前記鉛直方向読出位置算出部は、前記投射位置と前記視点位置とを結ぶ直線と、前記投射位置と前記光学中心位置とを結ぶ直線とが、鉛直方向において前記投射位置で屈曲する位置に前記投射位置を求めており、
前記視点位置算出部は、操作者により操作される入力部により入力された、前記光線制御子の配設位置情報と前記光線制御子の配設位置情報及びサイズ情報とを取得する立体映像表示プログラム。
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