JP7312585B2 - 位置ずれ補正量算出装置及びそのプログラム - Google Patents
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Description
位置ずれ量算出手段は、第1単色要素画像領域の中心座標と予め設定したディスプレイの中心座標との位置ずれ量を算出する。
位置補正量算出手段は、要素画像群の位置補正量を算出する。
第2中心座標算出手段は、第1単色要素画像領域に隣接する第2単色要素画像領域の中心座標を算出する。
ここで、単色要素画像群の回転が大きくなる程、撮像画像上では、第1単色要素画像領域と第2単色要素画像領域との間隔が短くなる。そこで、角度補正量算出手段は、第1単色要素画像領域の中心座標と第2単色要素画像領域の中心座標との間隔が最長になるように、要素画像群の角度補正量を算出する。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、位置ずれの調整対象となるIP立体映像表示装置(立体映像表示装置)の構成、及び、位置ずれ補正の原理を説明した後、本実施形態に係るIP立体映像調整システムの構成を説明する。
図1及び図2を参照し、従来のIP立体映像表示装置について説明する。
IP立体映像表示装置10は、IP立体映像(要素画像群)を表示するものであり、図1(a)及び(b)に示すように、ディスプレイ11と、アクリル板12と、レンズアレイ13とを備える。
なお、アクリル板12のような焦点距離調整部材は、IP立体映像表示装置10に必須の構成要素ではない。
図3~図9を参照し、要素画像のサイズ及び間隔による位置ずれ補正の原理について説明する。
位置ずれを補正するため、図3(a)に示すように、白色要素画像ewが配列された白色要素画像群Ewを用いる。この白色要素画像ewとは、全画素が白色の要素画像eのことである。正方形の白色要素画像ewが碁盤の目のように規則正しく並んでいる場合、白色要素画像ewの隙間となる黒色領域(ドットで図示)が小さくなる。ここで、図3(a)の白色要素画像ewの間隔をそのままとし、白色要素画像ewのサイズ(直径)を50%まで小さくすると、図3(b)に示すように、白色要素画像ewの隙間(黒色領域)が大きくなる。なお、白色要素画像ewの間隔とは、ある白色要素画像ewの中心位置から隣接する他の白色要素画像ewの中心位置までの距離のことである。
θh=2×tan-1{Lh/(2×Lf)}
θw=2×tan-1{Lw/(2×Lf)} …式(1)
LenZh=Lf×{LenH/(Lh/2)}
LenZw=Lf×{LenW/(Lw/2)} …式(2)
図6(a)は、レンズアレイ13を備えていないディスプレイに図5(a)の白色要素画像群Ewを表示したものである。また、図6(b)は、レンズアレイ13を備えるIP立体映像表示装置10に図5(a)の白色要素画像群Ewを表示したものである。図6(a)の白色要素画像群Ewがレンズアレイ13で拡大され、図6(b)に示すように、複数の要素レンズ14で表示される1つの円形領域pewとなる。
図7(a)は、レンズアレイ13を備えていないディスプレイに図5(b)の白色要素画像群Ewを表示したものである。また、図7(b)は、レンズアレイ13を備えるIP立体映像表示装置10に図5(b)の白色要素画像群Ewを表示したものである。白色要素画像ewのサイズが小さいので、図7(b)に示すように、円形領域pewの周囲にある黒色領域が大きくなる。
なお、要素レンズ14の直径が小さくなり、要素レンズ14の個数が多くなる程、円形領域pewの形状が円形に近くなる。
なお、白色要素画像ewの間隔が長いとは、理想的な白色要素画像ewの間隔を基準として、その間隔が長いことを意味する。
観察距離L1において、白色要素画像ewの最適な間隔をP1とする。この最適な間隔P1が未知のため、レンズアレイ13の設計上の理論値(要素レンズ14の間隔)を白色要素画像ewの間隔として利用する。例えば、白色要素画像ewの間隔P1sが最適な間隔P1より短い状態で、白色要素画像ewのサイズを小さくした場合、白色要素画像ewの位置がずれていると、円形領域pewも上下左右に(ΔCx,ΔCy)だけ表示位置がずれてしまう。
ここで、白色要素画像ewが最適な間隔P1の場合において、白色要素画像ewのサイズをR1とする。白色要素画像ewが間隔P1sの場合において、白色要素画像ewのサイズをR1sとする。レンズアレイ13において、水平方向の要素レンズ14のレンズ数をNxとする。説明を簡易にするため、ディスプレイ11とレンズアレイ13との幅が等しく、要素レンズ14のレンズ数Nxが整数であるとする。
R1h=2×n×P1s …式(3)
ただし、|(P1×n)-(P1s×n)|<=R1s/2を満たす。
P1s=P1-R1s/2n …式(4)
P1s=P1-R1s/(αNx)
n=α×Nx/2 …式(5)
次に、図10を参照し、要素画像の回転による位置ずれ補正の原理について説明する。
ここでは、白色要素画像ewのサイズを50%に縮小したこととして説明する。また、白色要素画像群Ewが回転していないときの再生領域PEwを図10(a)に示し、白色要素画像群Ewが回転したときの再生領域PEwを図10(b)に示す。
図11を参照し、実施形態に係るIP立体映像表示システム1の全体構成について説明する。
IP立体映像表示システム1は、IP立体映像表示装置10の位置ずれを補正し、IP立体映像を表示するものである。図11に示すように、IP立体映像表示システム1は、IP立体映像表示装置10と、撮像カメラ20と、補正装置(位置ずれ補正量算出装置)30とを備える。
以下、補正装置30の構成について説明する。
図11に示すように、補正装置30は、表示手段31と、第1中心座標算出手段32と、位置ずれ量算出手段33と、位置補正量算出手段34と、第2中心座標算出手段35と、角度補正量算出手段36と、間隔補正量算出手段37と、要素画像群補正手段38と、判定手段(サイズ判定手段)39とを備える。
第1中心座標算出手段32は、撮像画像と、算出した中心座標pcとを位置ずれ量算出手段33に出力する。
Δcx=(dcx-pcx)×Cp×(Lc/Cf)
Δcy=(dcy-pcy)×Cp×(Lc/Cf) …式(6)
ΔEIx=Δcx×(Lf/Lc)
ΔEIy=Δcy×(Lf/Lc) …式(7)
なお、第2中心座標算出手段35は、中心の円形領域pewの左右に位置する円形領域pew2を検出しているが、円形領域pewの上下に位置する円形領域pew2を検出してもよい。
第2中心座標算出手段35は、撮像画像と、中心座標pc,pc2と、位置補正量(Δx,Δy)とを角度補正量算出手段36に出力する。
なお、角度補正量算出手段36の詳細は、補正装置30の動作で説明する。また、前記したとおり、円形領域pew,pew2の間隔を最長にすることは、円形領域pewのサイズを最大にすることと同意である。
要素画像群補正手段38は、補正した要素画像群Eを表示手段31に出力する。
具体的には、判定手段39は、中心の円形領域pewの中心座標pcとディスプレイ11の中心座標dcとの差分が基準値を超える場合、白色要素画像群Ewの位置を補正すると判定する。一方、判定手段39は、その差分が基準値以下の場合、白色要素画像群Ewの位置を調整しないと判定する。
また、判定手段39は、中心の円形領域pewの中心座標pcから、隣接する円形領域pew2の中心座標pc2までの距離が最長となるように角度が調整されているか否かにより、白色要素画像群Ewの回転(角度)を調整するか否かを判定する。
さらに、判定手段39は、白色要素画像ewのサイズが予め設定された基準サイズを超える場合、白色要素画像ewのサイズを調整すると判定する。一方、判定手段39は、白色要素画像ewのサイズが基準サイズ以下の場合、白色要素画像ewのサイズを調整しないと判定する。
図14を参照し、補正装置30の動作について説明する。
補正前の白色要素画像ewのサイズ及び間隔が設計値と異なっているので、補正装置30は、位置ずれ補正の原理を利用して補正を行う。このとき、補正装置30は、白色要素画像ewのサイズを少しずつ縮小し、白色要素画像ewの位置及び角度の調整を繰り返す。以下、補正装置30の動作を具体的に説明する。
ステップS2において、撮像カメラ20は、表示手段31が表示する調整済み白色要素画像群Ewを撮像する。そして、第1中心座標算出手段32は、撮像カメラ20からの撮像画像を入力する。
白色要素画像群Ewの位置又は回転を補正する場合(ステップS3でYes)、判定手段39は、ステップS4の処理に進む。
白色要素画像群Ewの位置及び回転を補正しない場合(ステップS3でNo)、判定手段39は、ステップS14の処理に進む。
ステップS5において、第1中心座標算出手段32は、例えば、重心法により円形領域pewの中心座標pcを算出する。
白色要素画像群Ewの位置を調整する場合(ステップS7でYes)、判定手段39は、ステップS8の処理に進む。
白色要素画像群Ewの位置を調整しない場合(ステップS7でNo)、判定手段39は、ステップS10の処理に進む。
判定手段39は、表示手段31に指令出力後、ステップS1の処理に戻る。
ステップS11において、第2中心座標算出手段35は、例えば、重心法により隣接する円形領域pew2の中心座標pc2を算出する。
ステップS13において、判定手段39は、表示手段31に対し、白色要素画像群Ewの回転の調整を指令する。そして、表示手段31は、判定手段39からの指令に従って、白色要素画像群Ewの回転を調整する。ここで、白色要素画像群Ewを回転させる場合、表示手段31は、白色要素画像群Ewの画素を外挿してもよい。
判定手段39は、表示手段31に指令出力後、ステップS1の処理に戻る。
ステップS15において、間隔補正量算出手段37は、ディスプレイ11の全面が白くなるように白色要素画像群Ewの間隔を調整する。
白色要素画像群Ewのサイズを調整する場合(ステップS16でYes)、判定手段39は、ステップS17の処理に進む。
白色要素画像群Ewのサイズを調整しない場合(ステップS16でNo)、判定手段39は、ステップS18の処理に進む。
判定手段39は、表示手段31に指令出力後、ステップS1の処理に戻る。
以上のように、補正装置30は、白色要素画像ewのサイズを縮小することで、ディスプレイ11と白色要素画像ewとの中心位置のずれが識別しやすくなり、位置ずれ補正量を高精度に算出することができる。これにより、補正装置30は、レンズアレイ13が伸縮する場合でも、ディスプレイ11とレンズアレイ13との位置ずれを高い精度で補正でき、IP立体映像の画質を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
要素画像の形状が円形であることとして説明したが、これに限定されない。
単色要素画像が白色であることとして説明したが、単色要素画像の色はこれに限定されない。
10 IP立体映像表示装置(立体映像表示装置)
11 ディスプレイ
12 アクリル板
13 レンズアレイ
14,14C,14X,14Y 要素レンズ
20 撮像カメラ
30 補正装置(位置ずれ補正量算出装置)
31 表示手段
32 第1中心座標算出手段
33 位置ずれ量算出手段
34 位置補正量算出手段
35 第2中心座標算出手段
36 角度補正量算出手段
37 間隔補正量算出手段
38 要素画像群補正手段
39 判定手段(サイズ判定手段)
E 要素画像群
e 要素画像
Ew 白色要素画像群(単色要素画像群)
ew 白色要素画像(単色要素画像)
PEw 再生領域
pew,pew2 円形領域
dc ディスプレイの中心座標
pc 円形領域の中心座標
Claims (5)
- 要素画像が配列された要素画像群を表示するディスプレイと、要素レンズが2次元状に配列されたレンズアレイとを備える立体映像表示装置の位置ずれ補正量を算出する位置ずれ補正量算出装置であって、
単色要素画像が配列された単色要素画像群を、前記単色要素画像のサイズが縮小されるように前記ディスプレイに表示する表示手段と、
前記ディスプレイで再生される前記単色要素画像群を撮影した撮像画像が撮像カメラから入力され、入力された前記撮像画像の画像中心に最も近い第1単色要素画像領域を検出し、検出した前記第1単色要素画像領域の中心座標を算出する第1中心座標算出手段と、
前記第1単色要素画像領域の中心座標と予め設定した前記ディスプレイの中心座標との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
前記要素画像群の位置補正量を算出する位置補正量算出手段と、
前記第1単色要素画像領域に隣接する第2単色要素画像領域の中心座標を算出する第2中心座標算出手段と、
前記第1単色要素画像領域の中心座標と前記第2単色要素画像領域の中心座標との間隔が最長になるように、前記要素画像群の角度補正量を算出する角度補正量算出手段と、を備え、
前記位置補正量算出手段は、前記要素レンズの焦点距離と前記ディスプレイから前記撮像カメラまでの距離との比を前記位置ずれ量に乗算することで、前記要素画像群の位置補正量を算出することを特徴とする位置ずれ補正量算出装置。 - 前記単色要素画像のサイズが予め設定された基準サイズ以下であるか否かを判定するサイズ判定手段、をさらに備え、
前記単色要素画像のサイズが前記基準サイズ以下になるまで、
前記表示手段が、前記単色要素画像群を前記ディスプレイに表示し、
前記第1中心座標算出手段が、前記第1単色要素画像領域の中心座標を算出し、
前記位置ずれ量算出手段が、前記位置ずれ量を算出し、
前記位置補正量算出手段が、前記要素画像群の位置補正量を算出し、
前記第2中心座標算出手段が、前記第2単色要素画像領域の中心座標を算出し、
前記角度補正量算出手段が、前記要素画像群の角度補正量を算出することを特徴とする請求項1に記載の位置ずれ補正量算出装置。 - 前記撮像画像の全面が単色で表示されるように、前記要素画像の間隔補正量を算出する間隔補正量算出手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位置ずれ補正量算出装置。 - 前記位置補正量、前記角度補正量及び前記間隔補正量に基づいて、前記要素画像群を補正する要素画像群補正手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の位置ずれ補正量算出装置。 - コンピュータを、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の位置ずれ補正量算出装置として機能させるためのプログラム。
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