JP7414483B2 - 3次元モデルデータ変換装置及びプログラム - Google Patents
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Description
〔3次元映像伝送システム〕
まず、3次元映像伝送システムについて説明する。図1は、3次元映像伝送システムの全体構成例を示す概略図である。この3次元映像伝送システム1は、人物等の被写体から3次元モデルデータを制作し、制作された3次元コンテンツの高解像度のモデルデータを低解像度のモデルデータに変換して視聴者の端末へ伝送するシステムであり、制作処理装置9、送信処理装置3及び受信端末7を備えて構成される。
次に、図1に示した3次元モデルデータ変換部5について詳細に説明する。図2は、本発明の実施形態による3次元モデルデータ変換部5の構成例を示すブロック図である。この3次元モデルデータ変換部5は、レンダラ10、注目領域検出部11、ジオメトリ変換部12、テクスチャ変換部13、データ量計測部14及び削減比率決定部15を備えている。
レンダラ10は、3次元モデルデータ生成部4から高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャを入力する。そして、レンダラ10は、高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャを用いて、全周囲の複数角度の視点からレンダリングし、複数の2次元画像を生成する。高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャを用いてレンダリングし、2次元画像を生成する処理は既知であるため、ここでは説明を省略する。レンダラ10は、生成した複数の2次元画像である2次元画像群を注目領域検出部11に出力する。
図2に戻って、注目領域検出部11は、事前に、図示しない学習装置から特徴学習モデルのデータを入力する。
図2に戻って、ジオメトリ変換部12は、3次元モデルデータ生成部4から高解像度ジオメトリを入力すると共に、注目領域検出部11から3次元注目領域情報を入力する。また、ジオメトリ変換部12は、削減比率決定部15から注目領域(ここでは3次元注目領域)の削減比率α及び注目領域外(高解像度ジオメトリの全領域のうち注目領域を除く領域)の削減比率βを入力する。
図2に戻って、テクスチャ変換部13は、3次元モデルデータ生成部4から高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャを入力すると共に、ジオメトリ変換部12から低解像度ジオメトリを入力し、さらに、ジオメトリ変換部12から3次元注目領域情報を入力する。また、テクスチャ変換部13は、削減比率決定部15から注目領域(ここではテクスチャ注目領域)の削減比率γ及び注目領域外(高解像度テクスチャの全領域のうちテクスチャ注目領域を除く領域)の削減比率δを入力する。
図2に戻って、データ量計測部14は、3次元モデルデータ生成部4から高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャを入力する。高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャがファイルシステム上で管理されている場合等、ファイルサイズを参照できる場合には、データ量計測部14は、データ本体ではなく、ファイルサイズのみの情報をファイルシステムから入力してよい。
削減比率決定部15は、データ量計測部14から高解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量Gi(以下、高解像度ジオメトリのデータ量Giという。)、及び高解像度テクスチャの単位時間あたりのデータ量Ti(以下、高解像度テクスチャのデータ量Tiという。)を入力すると共に、配信装置6から実効伝送容量Rを含む実効伝送帯域情報を入力する。また、削減比率決定部15は、3次元モデルデータ生成部4から高解像度ジオメトリを入力すると共に、注目領域検出部11から3次元注目領域情報(例えば、中心座標及び半径)を入力する。
まず、高解像度ジオメトリに対する注目領域の削減比率α及び注目領域外の削減比率βの決定手法について説明する。高解像度ジオメトリにおける3次元注目領域情報の示す3次元注目領域により、高解像度ジオメトリの全体の頂点群に占める3次元注目領域に属する頂点群の比率が算出され、これを頂点群比率rとする。そうすると、高解像度ジオメトリの3次元注目領域のデータ量及び3次元注目領域外のデータ量は、以下のとおりである。
[数1]
(高解像度ジオメトリの3次元注目領域のデータ量)=Gir ・・・(1)
[数2]
(高解像度ジオメトリの3次元注目領域外のデータ量)=Gi(1-r)
・・・(2)
[数3]
低解像度ジオメトリのデータ量Go=Gir(1-α)+Gi(1-r)(1-β)
=R-To ・・・(3)
前記式(3)の右辺の第一項は、低解像度ジオメトリの3次元注目領域のデータ量であり、第二項は、低解像度ジオメトリの3次元注目領域外のデータ量である。Toは、低解像度テクスチャのデータ量である。
[数4]
低解像度ジオメトリのデータ量Go=Gir+Gi(1-r)(1-β)=R-To
・・・(4)
[数5]
実効伝送容量R=Gi-Gi(1-r)β+To ・・・(5)
[数6]
実効伝送容量R≧Gi-Gi(1-r)β+To ・・・(6)
[数7]
注目領域外の削減比率β≧1-(R-To-Gir)/Gi(1-r) ・・・(7)
[数8]
注目領域外の削減比率β≧1-(R-To-Gir(1-α))/Gi(1-r)
・・・(8)
この式は、前記式(3)を、α≠0として前記式(4)から前記式(7)へと同じ手順で展開して得られたものである。ここで、実効伝送容量Rは配信装置6から入力され、低解像度テクスチャのデータ量Toは予め設定される。また、高解像度ジオメトリのデータ量Giはデータ量計測部14から入力され、頂点群比率rはステップS701の処理にて算出される。さらに、注目領域の削減比率αは、ステップS702(または後述するステップS705)にて設定される。
[数9]
R≧Gir(1-α)+Gi(1-r)(1-β)+To ・・・(9)
次に、高解像度テクスチャに対する注目領域の削減比率γ及び注目領域外の削減比率δの決定手法について説明する。図8は、削減比率決定部15による削減比率γ,δの決定処理例を示すフローチャートである。
[数10]
δ=1-To/Ti ・・・(10)
[数11]
γ=aδ ・・・(11)
次に、本発明の他の第1実施形態について説明する。図9は、本発明の他の第1実施形態による3次元モデルデータ変換部の構成例を示すブロック図である。3次元オブジェクトの表現方法としては、図2に示した3次元のジオメトリと2次元のテクスチャとを組み合わせた3次元モデルデータによる方式の他に、3次元のジオメトリの各頂点にカラー情報(RGB、YCbCr等)を持たせる3次元点群データによる方式がある。図9では、このカラー情報を持たせる3次元点群データによる方式を実現する。
[数12]
実効伝送容量R≧Go ・・・(12)
すなわち、以下の式を満たすように、
[数13]
注目領域外の削減比率β≧1-(R-Gir(1-α))/Gi(1-r)
・・・(13)
注目領域の削減比率α及び注目領域外の削減比率βの関係がα<βの範囲内で、注目領域の削減比率αを変化させて、注目領域外の削減比率βを求めることで、注目領域の削減比率α及び注目領域外の削減比率βを決定する。
次に、本発明の他の第2実施形態について説明する。図10は、本発明の他の第2実施形態による3次元モデルデータ変換部の構成例を示すブロック図である。図2に示した本発明の実施形態による3次元モデルデータ変換部5は、高解像度ジオメトリを低解像度ジオメトリに変換すると共に、高解像度テクスチャを低解像度テクスチャに変換する。これに対し、本発明の他の第2実施形態による3次元モデルデータ変換部は、高解像度ジオメトリを低解像度ジオメトリに変換するが、高解像度テクスチャの解像度を変換しないで、高解像度テクスチャと同じ解像度の矩形画像を低解像度テクスチャとして出力する。
2 カメラ
3 送信処理装置
4 3次元モデルデータ生成部
5,5’,5” 3次元モデルデータ変換部
6 配信装置
7 受信端末
8 伝送路
9 制作処理装置
10,10’ レンダラ
11 注目領域検出部
12 ジオメトリ変換部
13 テクスチャ変換部
14,14’ データ量計測部
15,15’ 削減比率決定部
α,α1,α2,γ,γ1,γ2 注目領域の削減比率
β,δ 注目領域外の削減比率
Gi 高解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量
Go 低解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量
Ti 高解像度テクスチャの単位時間あたりのデータ量
To 低解像度テクスチャの単位時間あたりのデータ量
R 実効伝送容量
s1,s2,・・・,s12 視点位置
Sc スコア
r 頂点群比率
Δ1 増分
Δ2 減分
a 係数
Claims (9)
- 3次元コンテンツの高解像度のモデルデータを低解像度のモデルデータに変換する3次元モデルデータ変換装置において、
前記高解像度のモデルデータを構成するジオメトリ及びテクスチャを、それぞれ高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャとして、各頂点の情報からなる前記高解像度ジオメトリ、及び当該高解像度ジオメトリの前記頂点から構成される各面に対応する部分テクスチャをUV座標により矩形画像へマッピングした前記高解像度テクスチャを、複数角度の視点からレンダリングし、複数の2次元画像を生成するレンダラと、
前記レンダラにより生成された前記複数の2次元画像のそれぞれについて、所定の特徴を有する2次元注目領域を検出し、前記複数の2次元画像の前記2次元注目領域を、前記高解像度ジオメトリの3次元注目領域に変換する注目領域検出部と、
前記高解像度ジオメトリにおける全体の前記頂点の削減比率に対して、前記注目領域検出部により変換された前記3次元注目領域の前記頂点の削減比率が抑制されるように、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度ジオメトリに変換するジオメトリ変換部と、
前記高解像度テクスチャにおける全体の縮小率に対して、前記注目領域検出部により変換された前記3次元注目領域に対応する前記高解像度テクスチャのテクスチャ注目領域の部分テクスチャの縮小率が抑制されるように、前記高解像度テクスチャにおける前記テクスチャ注目領域の部分テクスチャの解像度を削減すると共に、前記高解像度テクスチャにおける前記テクスチャ注目領域を除く領域の部分テクスチャの解像度を削減し、前記高解像度テクスチャを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度テクスチャに変換し、前記ジオメトリ変換部により変換された前記低解像度ジオメトリに含まれる前記頂点の前記UV座標を変更し、新たな前記低解像度ジオメトリを生成するテクスチャ変換部と、
を備えたことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 3次元コンテンツの高解像度のモデルデータを低解像度のモデルデータに変換する3次元モデルデータ変換装置において、
前記高解像度のモデルデータを構成するジオメトリ及びテクスチャを、それぞれ高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャとして、各頂点の情報からなる前記高解像度ジオメトリ、及び当該高解像度ジオメトリの前記頂点から構成される各面に対応する部分テクスチャをUV座標により矩形画像へマッピングした前記高解像度テクスチャを、複数角度の視点からレンダリングし、複数の2次元画像を生成するレンダラと、
前記レンダラにより生成された前記複数の2次元画像のそれぞれについて、所定の特徴を有する2次元注目領域を検出し、前記複数の2次元画像の前記2次元注目領域を、前記高解像度ジオメトリの3次元注目領域に変換する注目領域検出部と、
前記高解像度ジオメトリにおける全体の前記頂点の削減比率に対して、前記注目領域検出部により変換された前記3次元注目領域の前記頂点の削減比率が抑制されるように、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度ジオメトリに変換するジオメトリ変換部と、
前記ジオメトリ変換部により変換された前記低解像度ジオメトリからその各面に対応する前記部分テクスチャを抽出し、前記部分テクスチャを前記矩形画像に再マッピングし、前記高解像度テクスチャと同じ解像度のテクスチャを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度テクスチャとして生成するテクスチャ変換部と、
を備えたことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 請求項1に記載の3次元モデルデータ変換装置において、
前記低解像度のモデルデータが伝送される際の実際に伝送可能な単位時間あたりの最大のデータ量を実効伝送容量Rとし、前記低解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量をデータ量Goとし、前記低解像度テクスチャの単位時間あたりのデータ量をデータ量Toとし、前記高解像度テクスチャの単位時間あたりのデータ量をデータ量Tiとし、前記3次元注目領域の前記頂点を削減する比率を削減比率αとし、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く前記領域の前記頂点を削減する比率を削減比率βとし、前記テクスチャ注目領域の前記部分テクスチャの前記解像度を削減する比率を削減比率γとし、前記高解像度テクスチャにおける前記テクスチャ注目領域を除く前記領域の前記部分テクスチャの前記解像度を削減する比率を削減比率δとして、
さらに、前記低解像度ジオメトリの前記データ量Goに前記低解像度テクスチャの前記データ量Toを加算した結果(Go+To)が前記実効伝送容量R以下となり、かつ前記削減比率αが前記削減比率βよりも小さくなるように、前記削減比率α及び前記削減比率βを決定し、
前記高解像度テクスチャの前記データ量Ti及び前記低解像度テクスチャの前記データ量Toにおける比率To/Tiを算出し、1から前記比率To/Tiを減算し、前記削減比率δを決定し、前記削減比率γが前記削減比率δよりも小さくなるように、予め設定された係数a(0≦a<1)を前記削減比率δに乗算し、前記削減比率γを決定する削減比率決定部を備え、
前記ジオメトリ変換部は、
前記削減比率決定部により決定された前記削減比率αを用いて、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記削減比率決定部により決定された前記削減比率βを用いて、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く前記領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを前記低解像度ジオメトリに変換し、
前記テクスチャ変換部は、
前記削減比率決定部により決定された前記削減比率γを用いて、前記高解像度テクスチャにおける前記テクスチャ注目領域の前記部分テクスチャの前記解像度を削減すると共に、前記削減比率決定部により決定された前記削減比率δを用いて、前記高解像度テクスチャにおける前記テクスチャ注目領域を除く前記領域の前記部分テクスチャの前記解像度を削減し、前記高解像度テクスチャを前記低解像度テクスチャに変換する、ことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 3次元コンテンツの高解像度のモデルデータを低解像度のモデルデータに変換する3次元モデルデータ変換装置において、
前記高解像度のモデルデータを構成するジオメトリ及びテクスチャを、それぞれ高解像度ジオメトリ及び高解像度テクスチャとして、各頂点の情報からなる前記高解像度ジオメトリ、及び当該高解像度ジオメトリの前記頂点から構成される各面に対応する部分テクスチャをマッピングした前記高解像度テクスチャを、複数角度の視点からレンダリングし、複数の2次元画像を生成するレンダラと、
前記レンダラにより生成された前記複数の2次元画像のそれぞれについて、所定の特徴を有する2次元注目領域を検出し、前記複数の2次元画像の前記2次元注目領域を、前記高解像度ジオメトリの3次元注目領域に変換する注目領域検出部と、
前記高解像度ジオメトリにおける全体の前記頂点の削減比率に対して、前記注目領域検出部により変換された前記3次元注目領域の前記頂点の削減比率が抑制されるように、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度ジオメトリに変換するジオメトリ変換部と、
を備えたことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 請求項4に記載の3次元モデルデータ変換装置において、
前記低解像度のモデルデータが伝送される際の実際に伝送可能な単位時間あたりの最大のデータ量を実効伝送容量Rとし、前記低解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量をデータ量Goとし、前記3次元注目領域の前記頂点を削減する比率を削減比率αとし、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く前記領域の前記頂点を削減する比率を削減比率βとして、
さらに、前記低解像度ジオメトリの前記データ量G o が前記実効伝送容量R以下となり、かつ前記削減比率αが前記削減比率βよりも小さくなるように、前記削減比率α及び前記削減比率βを決定する削減比率決定部を備え、
前記ジオメトリ変換部は、
前記削減比率決定部により決定された前記削減比率αを用いて、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記削減比率決定部により決定された前記削減比率βを用いて、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く前記領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを前記低解像度ジオメトリに変換する、ことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 請求項3に記載の3次元モデルデータ変換装置において、
前記削減比率決定部は、
前記削減比率α及び前記削減比率βを決定する際に、前記高解像度ジオメトリの単位時間あたりのデータ量をデータ量Giとし、前記高解像度ジオメトリの全体の頂点群に占める前記3次元注目領域に属する頂点群の比率を頂点群比率rとして、
式:β≧1-(R-To-Gir(1-α))/Gi(1-r)
を満たすように、かつ前記削減比率βが前記削減比率αよりも大きくなるように、前記削減比率α、または前記低解像度テクスチャの前記データ量To、または前記削減比率α及び前記低解像度テクスチャの前記データ量Toを変化させて、前記削減比率βを求めることで、前記削減比率α及び前記削減比率βを決定する、ことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の3次元モデルデータ変換装置において、
前記注目領域検出部は、
前記複数の2次元画像のそれぞれについて、予め設定された特徴学習モデルを用いて、前記2次元注目領域、及び当該2次元注目領域における前記所定の特徴を有する度合いを示すスコアを求め、所定の閾値以上の前記スコアを有する前記2次元注目領域を、複数角度の視点との空間的位置関係から前記3次元注目領域に変換する、ことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - 3次元コンテンツの高解像度のモデルデータを低解像度のモデルデータに変換する3次元モデルデータ変換装置において、
前記高解像度のモデルデータを構成するジオメトリを高解像度ジオメトリとして、各頂点の情報にカラー情報を含む前記高解像度ジオメトリを、複数角度の視点からレンダリングし、複数の2次元画像を生成するレンダラと、
前記レンダラにより生成された前記複数の2次元画像のそれぞれについて、所定の特徴を有する2次元注目領域を検出し、前記複数の2次元画像の前記2次元注目領域を、前記高解像度ジオメトリの3次元注目領域に変換する注目領域検出部と、
前記高解像度ジオメトリにおける全体の前記頂点の削減比率に対して、前記注目領域検出部により変換された前記3次元注目領域の前記頂点の削減比率が抑制されるように、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域の前記頂点を削減すると共に、前記高解像度ジオメトリにおける前記3次元注目領域を除く領域の前記頂点を削減し、前記高解像度ジオメトリを、前記低解像度のモデルデータを構成する低解像度ジオメトリに変換するジオメトリ変換部と、
を備えたことを特徴とする3次元モデルデータ変換装置。 - コンピュータを、請求項1から8までのいずれか一項に記載の3次元モデルデータ変換装置として機能させるためのプログラム。
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