JP5457614B2 - 3次元映像の深さ感測定装置及び方法 - Google Patents

3次元映像の深さ感測定装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、立体映像の深さ感測定装置及び方法に関し、より詳しくは、立体映像の深さ感を定量的に示すため、立体映像の深さ感変化によって瞳孔間の距離変化量を測定し、実物の深さ感を変化させて測定された瞳孔間の距離変化量と同一な地点で実物の突出距離または後退距離を立体映像の深さ値として決定する立体映像の深さ感測定装置及び方法に関する。
一般的に、3次元映像の表示技術では、近距離で立体感を発生させる最大の要因で両眼視差(binocular parallax)を利用して物体の立体感を示す。
このような立体映像表示装置は、別途の眼鏡の着用可否によって眼鏡式(stereoscopic)立体映像表示装置と、裸眼方式の無眼鏡式(autostereoscopic)立体映像表示装置とに区分される。
眼鏡式立体映像表示装置は、観察者が特殊な眼鏡を着用すべきであるという不便さがあるが、無眼鏡式立体映像表示装置の場合は、上述した眼鏡を着用せずに観察者が直接スクリーンを注視するだけで立体映像を感じることができ、眼鏡式立体映像表示装置の短所を解消できるので、それに対する研究が大いに進行されており、最近は製品が発売開始されている状況である。
無眼鏡の立体映像表示装置は、レンチキュラ(Lenticular)方式と、パララックスバリア(Parallax−Barrier)方式とに大別される。
レンチキュラ方式は、円筒状のレンズを垂直で配列したもので、ディスプレイパネルに対して縦セル(R、G、B)単位の左側映像と右側映像を縦方向に交互に配列し(縦インターレース方式)、左右映像の前面に各々特殊に製作された屈折レンズを装着することで左右映像を分離して立体映像を見ることができる方式である。
パララックスバリア方式は、ディスプレイパネルの画素をR、G、B画素単位の左眼用画素と右眼用画素で配列し(縦インターレース方式)、その左眼用画素と右眼用画素から所定距離上の左眼用画素と右眼用画素の間に該当する部分ごとに遮断基板を設置して、左眼用映像は左眼にのみ、右眼用映像は右眼にのみ見えるようにすることで立体映像を再現する方式である。
このように、人は左側眼及び右側眼に入力された左右映像を合成して映像の突出感または深さ感を感じるので、立体映像の深さ感は客観的な数値で定量化しにくい問題点がある。
したがって、本発明は前述のような問題点を解決すべくなされたものであって、その目的は、立体映像の深さ感を定量的に示すために立体映像の深さ感変化によって瞳孔間の距離変化量を測定し、実物の深さ感を変化させて測定された瞳孔間の距離変化量と同一な地点で実物の突出距離または後退距離を立体映像の深さ値として決定する立体映像の深さ感測定装置及び方法を提供することにある。
上述の目的を達成するための本発明の一側面によれば、左眼用イメージと右眼用イメージを表出して立体映像を生成するディスプレイパネル部と、立体映像と実物の突出距離または後退距離を測定する深さ感測定部と、立体映像と実物の突出距離または後退距離によって実験者の瞳孔間の距離を測定する視差測定部と、立体映像の突出距離または後退距離を調節して測定した瞳孔間の距離の変化量と同一な瞳孔間の距離変化量である時に測定した複数の実験者に対する実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して、立体映像の深さ値として決定する深さ値算出部と、を含む立体映像の深さ感測定装置を提供する。
立体映像の深さ感測定装置は、立体映像と実物の突出距離または後退距離、瞳孔間の距離及び立体映像の深さ値を保存するメモリーをさらに含むことができる。
また、深さ感測定部は、ディスプレイパネル部と平行に且つディスプレイパネル部から一定間隔に生成された光線を利用してディスプレイパネル部で生成された立体映像の突出距離または後退距離を測定し、実物をディスプレイパネル部を基準として移動させて実物の突出距離または後退距離を測定する。
また、視差測定部は、実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定する。
また、深さ感測定部は、立体映像と実物の突出距離または後退距離はディスプレイパネル部を基準として測定し、深さ値算出部は、ディスプレイパネル部上に立体映像または実物が位置する時の瞳孔間の距離を基準として瞳孔間の距離変化量を測定する。
本発明の他の側面によれば、(a)ディスプレイパネル部から突出するか後退した立体映像の突出距離または後退距離と瞳孔との間の距離変化量を測定するステップと、(b)ディスプレイパネル部から実物を移動させて、瞳孔間の距離変化量が測定した瞳孔間の変化量と同一になる時に実物の突出距離または後退距離を測定するステップと、(C)複数の実験者に対してステップ(a)とステップ(b)の過程から測定した実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して前記立体映像の深さ値として決定するステップと、を含む立体映像の深さ感測定方法を提供する。
ステップ(a)は、(a−1)ディスプレイパネル部で左眼用イメージと右眼用イメージを含む立体映像をディスプレイするステップと、(a−2)ディスプレイパネル部と平行で且つディスプレイパネル部から一定間隔で光線を出力するステップと、(a−3)光線を利用してディスプレイパネル部で生成された立体映像の突出距離または後退距離を測定するステップと、(a−4)立体映像を観察する実験者の瞳孔間の距離変化量を測定するステップと、を含んで構成される。
ステップ(b)は、(b−1)ディスプレイパネル部に実物が位置する時に瞳孔間の距離を測定するステップと、(b−2)実物をディスプレイパネル部を基準として突出させるか後退させて実験者の瞳孔間の距離変化量を測定するステップと、(b−3)測定した瞳孔間の距離変化量と立体映像の瞳孔間の距離変化量が一致する時、実物の突出距離または後退距離を測定するステップと、を含んで構成される。
ステップ(a)またはステップ(b)において、瞳孔間の距離変化量は、実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定して計算される。
本発明の立体映像の深さ感測定装置及び方法は、観察者が左眼用イメージと右眼用イメージとを含む立体映像を観察して両眼視差により立体感を感じる時、その立体感を示す深さ感を定量化して測定することができる。
また、立体映像の深さ感に対する数値の定量化を通じて各種応用製品に適用することができ、定量化された深さ値を利用して立体映像の深さ感を一層細密に調整することができる。
本発明のまた他の側面による立体映像の深さ感測定装置の一実施形態を示す構成図である。 本発明のまた他の側面による立体映像の深さ感測定方法の一実施形態を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。説明において同一であるか対応する構成要素については同一な図面番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。
まず、本発明において「深さ感」は、3次元立体映像に対して深さ値がゼロ(0 depth)である基準平面から突出または後退した所までの突出距離または後退距離で定義される。
一般的に、3次元立体映像を表示するディスプレイ画面をゼロ(0 depth)である基準平面で定義する。
図1は、本発明のまた他の側面による立体映像の深さ感測定装置の一実施形態を示す構成図である。
本発明による立体映像の深さ感測定装置100は、図1に示したように、ディスプレイパネル部110と、深さ感測定部120と、視差測定部130と、深さ値算出部140と、を含んで構成され、メモリー150をさらに含むことができる。
ディスプレイパネル部110は、左眼用イメージと右眼用イメージを表出して立体映像を生成する映像表示装置を意味し、スクリーン、モニター、プロジェクタなど多様な形態で具現することができる。
例えば、ディスプレイパネル部110は無眼鏡方式の3D−LCD装置で具現でき、左眼ピクセル(L)及び右眼ピクセル(R)を通じて各々左眼用イメージと右眼用イメージを表出して3次元立体映像をディスプレイする。
この時、ディスプレイパネル部110の表面は、3次元立体映像の深さ値が「0」depthである基準平面を意味し、ディスプレイパネル部の表面を基準として実験者の方に深さ値が増加した場合は、突出して見えることで定義し、ディスプレイパネル部の表面を基準として実験者から遠くなる方に深さ値が増加した場合は、後退して見えることで定義する。
深さ感測定部120は、立体映像の突出距離または後退距離と、実物の突出距離または後退距離とを各々測定する。
深み感測定部120は、図1に示したように、ディスプレイパネル部110の一側端に配置された深さ感測定部120から出力されて他側端に配置された深さ値測定部120に入射される光線を利用して立体映像の突出距離または後退距離を測定することができる。
すなわち、深さ感測定部120で生成された光線は、ディスプレイパネル部110と平行で且つディスプレイパネル部110から一定間隔で配置され、立体映像と共に空間上にレイヤーを表示することができる多様な素材が使用できる。
例えば、深さ感測定部120は、赤色または緑色のレーザー光線を単位センチメートル間隔で配置してレイヤーを表示することができる。
深さ感測定部120の一側には、光線が出力されるかまたは入射される地点の距離を示す測定目盛りが表示されて、実験者が立体映像の突出距離または後退距離を直接入力するか、または実験者の身体反応を分析して立体映像の突出距離または後退距離を測定することができる。
また、深さ感測定部120は、立体映像の事物と類似な実物をディスプレイパネル部110を基準として移動させて実物の突出距離または後退距離を測定することができる。実物の突出距離または後退距離の測定は立体映像の視聴条件と類似な条件下で実行することが好ましい。
視差測定部130は、立体映像と実物の突出距離または後退距離によって実験者の瞳孔間の距離を測定する。
視差測定部130は、実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定するか、または立体映像または実物が各々「0」depthの場合に瞳孔間の距離を測定して基準瞳孔間の距離に設定し、立体映像または実物の移動に従って瞳孔間の距離の変化量を測定することができる。
深さ値算出部140は、立体映像の突出距離または後退距離を調節して測定した瞳孔間の距離変化量と同一な瞳孔間の距離変化量である時に測定した多数実験者に対する実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して立体映像の深さ値として決定する。
深さ感測定部120と視差測定部130は、複数の実験者に対して立体映像と実物の突出距離または後退距離による瞳孔間の距離変化量を測定することができる。
深さ値算出部140は、測定された多数の立体映像の突出距離または後退距離の中で一つを選択し、選択された立体映像の突出距離または後退距離に対応する複数の実験者の瞳孔間の距離変化量を選択して同一な瞳孔間の距離変化量における実物の突出距離または後退距離を検索する。
深さ値算出部140は、複数の実験者に対する実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して選択された立体映像の深さ値として決定する。
したがって、本発明による立体映像の深さ感測定装置は、立体映像を直接観測する時の立体映像の突出距離または後退距離を多数実験者に対して測定して定量化された深さ値を指標で示すことができる。
また、本発明による立体映像の深さ感測定装置は、複数の実験者に対して測定された多数の立体映像の突出距離または後退距離の中で一つを選択し、選択された立体映像の突出距離または後退距離に対応する複数の実験者の瞳孔間の距離変化量を選択して、同一な瞳孔間の距離変化量での実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して立体映像の深さ値に定量化することができる。
立体映像の深さ感測定装置100は、立体映像と実物の突出距離または後退距離、瞳孔間の距離及び立体映像の深さ値を保存するメモリー150をさらに含むことができる。
図2は、本発明のまた他の側面による立体映像の深さ感測定方法の一実施形態を示すフローチャートである。
本発明の立体映像の深さ感測定方法では、図2に示したように、ディスプレイパネル部を通じて立体映像をディスプレイし(ステップS210)、深さ感測定部でディスプレイされた立体映像の突出距離または後退距離、及び瞳孔間の距離変化量(A)を測定する(ステップS220)。
この時、立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)は、ディスプレイ画面を観測した瞳孔間の距離を基準として変化された瞳孔間の距離を利用して測定する。
次に、立体映像と同一または類似な実物を画面を基準として移動させながら実験者の瞳孔間の距離変化量(B)を測定し(ステップS230)、立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)と実物観測時の瞳孔間の距離変化量(B)を比較する(ステップS240)。
立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)と実物観測時の瞳孔間の距離変化量(B)が異なると、実物をさらに移動させて瞳孔間の距離変化量(B)を再測定した後(ステップS230)、立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)と同一であるかを比較する。
立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)と実物観測時の瞳孔間の距離変化量(B)が同一になるまでステップS230とステップS240の過程を繰り返して実行する。
立体映像視聴時の瞳孔間の距離変化量(A)と実物観測時の瞳孔間の距離変化量(B)が同一になる時、実物の突出距離または後退距離を選択する(ステップS250)。
複数の実験者に対してステップS210乃至ステップS250の過程を繰り返して取得された複数の実験者に対する実物の突出距離または後退距離の平均値を算出する(ステップS260)。
深さ値算出部は、複数の実験者により算出された平均値を立体映像の突出距離または後退距離で決定することで(ステップS270)、立体映像の深さ値算出を客観化して定量化することができる。
ディスプレイされた立体映像の突出距離または後退距離の測定は(ステップS220)、立体映像をディスプレイした後、ディスプレイされた立体映像とオーバーラップされ、ディスプレイパネル部と平行に且つディスプレイパネル部から一定間隔で光線を出力して、立体映像の最大突出距離または最大後退距離を測定する。
実物観測時の瞳孔間の距離変化量(B)が立体映像視聴時に測定した瞳孔間の変化量(A)と同一になる時の実物の突出距離または後退距離の測定は(ステップS230からステップS250)、ディスプレイパネル部に実物が位置する時の瞳孔間の距離を測定して基準瞳孔間の距離に設定し、実物をディスプレイパネル部を基準として突出させるか後退させながら実験者の瞳孔間の距離が基準瞳孔間の距離から変化された変化量を測定し、測定した瞳孔間の距離変化量が立体映像の瞳孔間の距離変化量と一致する時、実物の突出距離または後退距離を測定する。
ここで、瞳孔間の距離変化量は、実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定して計算される。
したがって、本発明による立体映像の深さ感測定方法は、同一な立体映像に対して多数実験者が認知する立体映像の突出距離または後退距離を定量的に示すだけではなく、実物の突出距離または後退距離を直接測定することで立体映像の深さ感の認知に主観的影響を排除して客観化された立体映像の深さ値を算出することができる。
本発明による3次元立体映像の深さ感を測定する装置では、プロセッサ、メモリー、保存装置及び入/出力装置をコンポネントとして含むことができ、これらコンポネントは、例えば、システムバスを利用して相互に接続できる。
前記プロセッサは、本装置内での実行のための命令を処理することができる。一具体例において、このプロセッサは、シングルスレッド(Single−threaded)プロセッサであり、他の具体例において、本プロセッサは、マルチスレッド(Multi−threaded)プロセッサであってもよい。本プロセッサは、メモリーあるいは保存装置上に保存された命令を処理することが可能である。
一方、メモリーは本装置内で情報を保存する。一具体例の場合、メモリーはコンピュータで判読可能な媒体である。一具体例において、メモリーは揮発性メモリーユニットであり、他の具体例の場合、メモリーは非揮発性メモリーユニットであってもよい。
上述した保存装置は、本装置に対する大容量保存部を提供することができる。一具体例の場合、保存装置は、例えば、ハードディスク装置、光学ディスク装置あるいはある他の大容量保存装置を含んでよい。
上述した入/出力装置は、本発明による装置に対する入/出力動作を提供する。一具体例において、入/出力装置は、例えば、イーサネット(登録商標)カードのような一つ以上のネットワークインターフェース装置、例えば、RS−232ポートのような直列通信装置及び/または、例えば、802.11カードのような無線インターフェース装置を含む。他の具体例において、入/出力装置は、他の入/出力装置に出力データを伝送し入力データを受信するように構成されたドライバ装置、例えば、キーボード、プリンター及びディスプレイ装置を含む。
本発明による装置は、一つ以上のプロセッサを通じて上述した機能とプロセッサを実行させる命令により駆動できる。例えば、その命令には、JavaScript(登録商標)やECMAScript命令などのスクリプト命令のように解釈される命令や実行可能なコード、あるいはコンピュータで判読可能な媒体に保存されるその他の命令が含まれる。さらに、本発明による装置は、サーバーファーム(Server Farm)のようにネットワークに通じて分散型に具体化することができ、あるいは単一のコンピュータ装置で具体化してもよい。
本明細書と図面では、例示的な装置構成を記述しているが、本明細書で説明する機能的な動作と主題を具体化した物は、他の類型のデジタル電子回路で具体化するか、本明細書で開示する構造及びその構造的な等価物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウエアあるいはハードウェアで具体化するか、その中の一つ以上の結合で具体化することが可能である。本明細書で説明する主題を具体化した物は、一つ以上のコンピュータプログラム製品、言い換えれば、本発明による装置の動作を制御するためにあるいはその実行のために、有形のプログラム保存媒体上にエンコードされたコンピュータプログラム命令に関する一つ以上のモジュールとして具体化することができる。
本明細書で説明した主題を具体化した物は、例えば、データサーバーのようなバックエンドコンポネントを含むか、例えば、アプリケーションサーバーのようなミドルウェアコンポネントを含むか、例えば、ユーザが本明細書で説明した主題を具体化した物と相互作用できるウェッブブラウザーやグラフィックユーザーインターフェースを有するクライアントコンピュータのようなフロントエンドコンポネントあるいはそのようなバックエンド、ミドルウェアあるいはフロントエンドコンポネントの一つ以上のすべての組み合わせを含む演算システムで具体化することができる。システムのコンポネントは、例えば、通信ネットワークのようなデジタルデータ通信のいかなる形態や媒体を通じても相互に接続が可能である。
本明細書は、多数の特定の具体化物の詳細事項を含むが、これらはどのような発明や請求可能なものの範囲に対しても制限的なことと理解されてはならず、発明の特定の実施形態に特有性がある特徴に対する説明として理解されるはずである。個別的な実施形態の文脈において、本明細書に記述された特定の特徴は、単一の実施形態で組み合わせて具体化してもよい。反対に、単一の実施形態の文脈で記述した多様な特徴も個別的にあるいはどんな適切な下位組み合わせでも複数の実施形態で具体化可能である。さらに、特徴が特定の組み合わせで動作して初期にその請求のように描写できるが、請求された組み合わせからの一つ以上の特徴は一部の場合にその組み合わせから排除されることができ、その請求された組み合わせは下位組み合わせや下位組み合わせの変形物に変更できる。
同様に、特定の手順で図面で動作を描いているが、これは望ましい結果を得るために示されたもので、その特定の手順や順次的な順にその動作あるいはすべての図示された動作が実行されることと理解されてはならない。特定の場合、マルチタスキングと並列プロセッシングが有利な場合がある。また、上述した実施形態の多様なシステムコンポネントの分離は、その分離をすべての実施形態で要求することと理解されてはならず、説明したプログラムコンポネントとシステムは一般的に単一のソフトウェア製品に共に統合されるか多重ソフトウェア製品にパッケージングできる点を理解すべきである。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したに過ぎず、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であり、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記請求範囲により解釈され、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれることと解釈される。
本発明の立体映像の深さ感測定装置及び方法は、立体映像の深さ値を定量的な数値で表示する装置及びこれを利用して立体映像の深さ感を調節する装置に適用することができる。

Claims (9)

  1. 左眼用イメージと右眼用イメージを表出して立体映像を生成するディスプレイパネル部と、
    前記立体映像と実物の突出距離または後退距離を測定する深さ感測定部と、
    前記立体映像と前記実物の突出距離または後退距離によって実験者の瞳孔間の距離を測定する視差測定部と、
    前記立体映像の突出距離または後退距離を調節して測定した瞳孔間の距離変化量と同一な瞳孔間の距離変化量である時に測定した複数の実験者に対する前記実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して、前記立体映像の深さ値として決定する深さ値算出部と、を含むこと
    を特徴とする立体映像の深さ感測定装置。
  2. 前記立体映像と実物の突出距離または後退距離、前記瞳孔間の距離及び前記立体映像の深さ値を保存するメモリーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の立体映像の深さ感測定装置。
  3. 前記深さ感測定部は、前記ディスプレイパネル部と平行に且つ前記ディスプレイパネル部から一定間隔に生成された光線を利用して前記ディスプレイパネル部で生成された立体映像の突出距離または後退距離を測定し、前記実物を前記ディスプレイパネル部を基準として移動させて前記実物の突出距離または後退距離を測定することを特徴とする請求項1に記載の立体映像の深さ感測定装置。
  4. 前記視差測定部は、前記実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定することを特徴とする請求項1に記載の立体映像の深さ感測定装置。
  5. 前記深さ感測定部は、前記立体映像と前記実物の突出距離または後退距離は前記ディスプレイパネル部を基準で測定し、
    前記深さ値算出部は、前記ディスプレイパネル部上に前記立体映像または実物が位置する時の瞳孔間の距離を基準として瞳孔間の距離変化量を測定することを特徴とする請求項1に記載の立体映像の深さ感測定装置。
  6. (a)ディスプレイパネル部から突出されるか後退された立体映像の突出距離または後退距離と瞳孔との間の距離変化量を測定するステップと、
    (b)前記ディスプレイパネル部から実物を移動させて、瞳孔間の距離変化量が前記測定した瞳孔間の変化量と同一になる時、前記実物の突出距離または後退距離を測定するステップと、
    (c)複数の実験者に対して前記ステップ(a)と前記ステップ(b)の過程で測定した実物の突出距離または後退距離の平均値を算出して、前記立体映像の深さ値として決定するステップと、を含むこと
    を特徴とする立体映像の深さ感測定方法。
  7. 前記ステップ(a)は、
    (a−1)前記ディスプレイパネル部で左眼用イメージと右眼用イメージを含む立体映像をディスプレイするステップと、
    (a−2)前記ディスプレイパネル部と平行で且つ前記ディスプレイパネル部から一定間隔で光線を出力するステップと、
    (a−3)前記光線を利用して前記ディスプレイパネル部で生成された立体映像の突出距離または後退距離を測定するステップと、
    (a−4) 前記立体映像を観察する実験者の瞳孔間の距離変化量を測定するステップと、を含んで構成されること
    を特徴とする請求項6に記載の立体映像の深さ感測定方法。
  8. 前記ステップ(b)は、
    (b−1)前記ディスプレイパネル部に前記実物が位置する時、瞳孔間の距離を測定するステップと、
    (b−2)前記実物を前記ディスプレイパネル部を基準として突出させるか後退させて移動させて実験者の瞳孔間の距離変化量を測定するステップと、
    (b−3)前記測定した瞳孔間の距離変化量と前記立体映像の瞳孔間の距離変化量とが一致する時、前記実物の突出距離または後退距離を測定するステップと、を含んで構成されること
    を特徴とする請求項6に記載の立体映像の深さ感測定方法。
  9. 前記ステップ(a)または前記ステップ(b)において、前記瞳孔間の距離変化量は、実験者の両眼を精密カメラで撮影して両眼の瞳孔間の距離を測定して計算されることを特徴とする請求項6に記載の立体映像の深さ感測定方法。
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