JP7444655B2 - 画像処理装置およびその制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置およびその制御方法、プログラムに関する。

オブジェクトをさまざまな視点や角度から見た画像を視聴可能とする仮想視点画像技術が注目されている。仮想視点画像技術によれば、例えば、サッカーやバスケットボールの試合におけるハイライトシーンを様々な視点位置から視聴することが出来るため、通常の画像と比較して視聴者に高臨場感を与えることが出来る。このような仮想視点画像は、オブジェクトを取り囲むように設置した複数の撮像装置（カメラ）を用いて、同一のタイミングで多方向から撮影した複数の画像から生成される（特許文献１）。また、オペレータが指示した視点の仮想視点画像をインターネットや放送などを介して視聴者に提供することができる。

特開２０１８－１９４９８５号公報

仮想視点画像を生成するための処理において、オブジェクトの正しい３次元形状が導出されない場合がある。特許文献１では、複数のカメラで異なる方向から撮影した複数の画像を用いてオブジェクトのシルエット画像を生成し、異なる方向に対応する複数のシルエット画像からオブジェクトの３次元形状を導出し、仮想視点画像を生成する。しかしながら、撮影対象領域における日照変化や撮影環境の変化などの要因により、シルエット画像が正しく生成されない場合がある。このような場合、オブジェクトの３次元形状が正しく導出されず、例えばオブジェクトである人物の頭や足の一部が欠けた仮想視点画像が生成されてしまう場合がある。このような仮想視点画像は、視聴者に違和感を与えてしまうという課題がある。

本発明は、違和感のある仮想視点画像の生成を抑制することを目的とする。

本発明の一態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
仮想視点画像を生成する画像処理装置であって、
オブジェクトの３次元形状を導出する導出手段と、
前記３次元形状の体積を測定する測定手段と、
前記オブジェクトの基準の体積を保存する保存手段と、
前記保存手段に保存されている前記基準の体積と、前記測定手段が測定した前記３次元形状の体積との比較に基づいて、前記オブジェクトの前記３次元形状が正常か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記３次元形状が正常でないと判定された場合に警告を行う警告手段と、を備える。

本発明によれば、違和感のある仮想視点画像の生成を抑制することができる。

実施形態による画像処理システムの構成例、および画像処理装置の機能構成例を示すブロック図。 画像処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図。 実施形態による仮想視点画像と警告表示の例を示す図。 実施形態における３次元形状とボクセル数の例を示す図。 実施形態における体積測定処理を説明するフローチャート。 実施形態における警告判定処理を説明するフローチャート。 ボクセル数の変化の一例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

なお、本明細書において、画像とは、１フレームで構成される静止画、複数フレームから構成される動画または映像を含む。

図１Ａに実施形態に関わる画像処理システムの構成例を示す。また、図１Ａには、画像処理装置１００の機能ブロックの構成例も示されている。本実施形態の画像処理システムにおいて、画像処理装置１００には、撮像部１１０、シルエット画像導出部１２０、表示部１３０、操作部１４０が直接または間接的に接続されている。撮像部１１０は、オブジェクトを含む画像を撮影し、その撮影画像をシルエット画像導出部１２０に供給する。シルエット画像導出部１２０は、撮影画像から背景画像と前景画像を分離し、前景画像であるオブジェクトについてシルエット画像を抽出し、シルエット画像とシルエット画像に対応したテクスチャの画像データ（テクスチャ情報）を導出する。そして、シルエット画像導出部１２０は、画像処理装置１００へ、シルエット画像とテクスチャ情報を送信するとともに、必要に応じて背景画像を送信する。画像処理システムは、複数組の撮像部１１０とシルエット画像導出部１２０の対を有し、複数の撮像部１１０が異なる複数の方向からオブジェクトを撮影することにより、複数のシルエット画像導出部１２０からシルエット画像とテクスチャ情報が出力される。こうして、画像処理装置１００は撮影方向が異なる複数のシルエット画像とこれに対応したテクスチャ情報を取得することができる。

上述したように、画像処理装置１００には、シルエット画像導出部１２０が導出したシルエット画像と、シルエットに対応したテクスチャ情報が入力される。シルエット画像とは、オブジェクトの輪郭の中が塗りつぶされた白黒（２値）の画像である。すなわち、シルエット画像は、オブジェクトの輪郭の中と外の各ピクセルを２値の情報で表すことによりオブジェクトの形状を表した情報である。また、画像処理装置１００は、オペレータから仮想カメラ（仮想視点）の位置及び向きなどの指示を受け付ける操作部１４０と、オペレータに仮想視点画像を表示する表示部１３０に接続されている。オペレータは、表示部１３０の仮想視点画像を見ながら、操作部１４０を用いて仮想カメラの位置及び向きを指定することができる。なお、表示部１３０と操作部１４０は、画像処理装置１００に接続された外部装置であってもよいし、画像処理装置１００に含まれる構成であってもよい。

撮像部１１０は、例えば、シリアルデジタルインターフェイス（ＳＤＩ）に代表される画像信号インターフェイスを備えたデジタルビデオカメラである。撮像部１１０は画像信号インターフェイスを介して画像データ（撮影画像）をシルエット画像導出部１２０に入力する。シルエット画像導出部１２０は、入力された画像データに対して背景差分法などに代表される処理を適用し、撮影画像からオブジェクトの形状情報であるシルエット画像を抽出する。なお、シルエット画像導出部１２０は、図１Ａに示されるように撮像部１１０ごとに設けられてもよいし、複数の撮像部１１０と接続されたサーバーとして設けられてもよい。この場合、シルエット画像導出部１２０は、複数の撮像部１１０から撮影画像を取得し、個々の撮像部１１０からの撮影画像ごとにシルエット画像を演算する。

表示部１３０は、液晶ディスプレイ等を有し、オペレータに種々の画像を提示する。例えば、画像処理装置１００が生成した仮想視点画像が表示部１３０に表示され、オペレータにより視聴され得る。操作部１４０は、オペレータによる種々の操作を受け付ける。例えば、操作部１４０は、仮想視点カメラの位置を指定するレバーとスイッチで構成された入力装置を有し、オペレータの操作に応じて、画像処理装置１００に仮想視点カメラの位置を指示する。画像処理装置１００は、操作部１４０から入力された仮想視点カメラの位置に基づき仮想視点画像の生成を行う。

画像処理装置１００は、機能構成として、３次元形状導出部１０１と、体積測定部１０２と、体積情報保存部１０３と、警告判定部１０４と、仮想視点画像生成部１０５を備える。以下、各部について説明する。

３次元形状導出部１０１は、シルエット画像導出部１２０から入力されたシルエット画像に基づいて３次元形状情報を導出する。３次元形状導出部１０１がシルエット画像から３次元形状情報を導出する手法は、一般的に使用されている視体積交差法などが用いられ得る。視体積交差法とは、複数の撮像部からのシルエット画像を３次元空間に逆投影し、それぞれの視体積の交差部分を求めることにより３次元形状情報を得る手法である。

体積測定部１０２は、３次元形状導出部１０１が導出した３次元形状の体積を測定する。例えば、体積測定部１０２は、３次元形状を構成するボクセル群のボクセル数を測定する。なお体積測定部１０２は、個々のオブジェクトについてボクセル数を測定することができる。また、本実施形態の体積測定部１０２は、操作部１４０から受け付けたオペレータの指示によって指定されたオブジェクトについて体積（例えば、ボクセル数）を測定し、その結果を後述する体積情報保存部１０３に記録する。なお、体積測定部１０２のより具体的な処理については、図４のフローチャートを用いて後述する。

体積情報保存部１０３は、ハードディスクなどに代表される記憶装置を用いて、体積測定部１０２が測定、導出したオブジェクト毎の３次元形状の体積（ボクセル数）を記録する。警告判定部１０４は、体積測定部１０２が導出したオブジェクト毎の体積（ボクセル数）と、体積情報保存部１０３に記録されているオブジェクト毎の体積（ボクセル数）とに基づいて、警告表示を行うか否かを判定する。警告判定部１０４のより具体的な処理については、図５のフローチャートを用いて後述する。仮想視点画像生成部１０５は、３次元形状導出部１０１から３次元形状情報およびテクスチャ情報を受信し、仮想視点画像を生成する。すなわち、仮想視点画像生成部１０５は、３次元形状情報とテクスチャ情報に基づいてレンダリング処理を行い、仮想視点画像を生成する。仮想視点画像生成部１０５は生成した仮想視点画像を表示部１３０に出力する。

なお、３次元形状導出部１０１、体積測定部１０２、体積情報保存部１０３、警告判定部１０４、仮想視点画像生成部１０５は、１台の画像処理装置により実現されてもよいし、複数の画像処理装置に分散され、実現されてもよい。また、これら各機能部は、１つ以上のプロセッサーが所定のプログラムを実行することにより実現されてもよいし、専用のハードウェアにより実現されてもよいし、或いは、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現されてもよい。

画像処理装置１００のハードウェア構成例について、図１Ｂを用いて説明する。画像処理装置１００は、ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３、補助記憶装置１８４、表示部１３０、操作部１４０、通信Ｉ／Ｆ１８５、及びバス１８６を有する。すなわち、画像処理装置１００は、いわゆる情報処理装置により構成されており、例えば、パーソナルコンピュータなどで実現され得る。

ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２やＲＡＭ１８３に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて画像処理装置１００の全体を制御することで、図１Ａに示す画像処理装置１００の各機能を実現する。なお、画像処理装置１００がＣＰＵ１８１とは異なる１又は複数の専用のハードウェアを有し、ＣＰＵ１８１による処理の少なくとも一部を専用のハードウェアが実行してもよい。専用のハードウェアの例としては、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、およびＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などがある。ＲＯＭ１８２は、変更を必要としないプログラムなどを格納する。ＲＡＭ１８３は、補助記憶装置１８４から供給されるプログラムやデータ、及び通信Ｉ／Ｆ１８５を介して外部から供給されるデータなどを一時記憶する。補助記憶装置１８４は、例えばハードディスクドライブ等で構成され、画像データや音声データなどの種々のデータを記憶する。

表示部１３０は、上述のように例えば液晶ディスプレイやＬＥＤ等で構成され、オペレータが画像処理装置１００を操作するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などを表示するようにしてもよい。操作部１４０は、例えばキーボードやマウス、ジョイスティック、タッチパネル等で構成され、オペレータによる操作を受けて各種の指示をＣＰＵ１８１に入力する。

通信Ｉ／Ｆ１８５は、画像処理装置１００の外部の装置との通信に用いられる。例えば、画像処理装置１００が外部の装置と有線で接続される場合には、通信用のケーブルが通信Ｉ／Ｆ１８５に接続される。画像処理装置１００が外部の装置と無線通信する機能を有する場合には、通信Ｉ／Ｆ１８５はアンテナを備える。バス１８６は、画像処理装置１００の各部をつないで情報を伝達する。

なお、図１Ｂでは表示部１３０と操作部１４０が画像処理装置１００の内部に存在しているが、図１Ａに示したように表示部１３０と操作部１４０の少なくとも一方が画像処理装置１００の外部の装置として存在してもよい。この場合、ＣＰＵ１８１が、表示部１３０を制御する表示制御部、及び操作部１４０を制御する操作制御部として動作してもよい。

図２に、画像処理装置１００の仮想視点画像生成部１０５が生成し、出力する仮想視点画像の例を示す。図２（ａ）に示した仮想視点画像２００の例では、フィールド上でサッカーを行っているシーンが映し出されている。図２（ａ）に示した仮想視点画像２００は例えば以下の処理により生成された仮想視点画像である。

まず、スタジアムの周囲に配置された複数の撮像部１１０が撮影を行って撮影画像を取得し、複数のシルエット画像導出部１２０のそれぞれが、撮影画像からオブジェクトのシルエット画像とテクスチャ情報を導出する。導出されたシルエット画像とテクスチャ情報は画像処理装置１００に送信される。ここでは、選手２１０、２１１とボール２１２のシルエット画像、およびそれらのテクスチャ情報が送信されるものとする。画像処理装置１００の仮想視点画像生成部１０５は、シルエット画像からオブジェクトの３次元形状を導出し、テクスチャ情報を用いて背景画像上にレンダリングを行うことで、図２（ａ）のような仮想視点画像２００を生成する。仮想視点画像２００には、選手２１０、２１１とボール２１２が描画されている。

ここで、選手２１１のシルエット画像が正しく生成されなかったことの影響を受け、正しく３次元形状の導出が行えていないとする。例えば、図２（ａ）において、選手２１１の３次元形状が正しく導出できていないために、選手２１１の頭の一部が欠けた仮想視点画像が生成されている。このような仮想視点画像を視聴者に提供してしまうと、現実世界では起きえない状況が表された画像となるため、臨場感を損ない、視聴者に違和感を与えてしまう。画像処理装置１００では、このように３次元形状が正しく導出されない可能性があるオブジェクトに対し、図２（ｂ）の仮想視点画像２０１に示されるように、警告表示２２０及び警告表示２２１を仮想視点画像に重畳して表示する。例えば、警告表示２２０は警告対象のオブジェクトを囲むバウンディングボックスで構成され、警告表示２２１は３次元形状が正しく導出できていない旨のメッセージと該当するオブジェクトを指し示す図形で構成されている。

警告表示２２０、２２１により、オペレータは、警告の対象となっているオブジェクトの３次元形状が正しく導出されていないことを認識することができる。従って、オペレータは、例えば、操作部１４０を用いて該当オブジェクトが仮想視点カメラの視野から外れるように仮想視点を操作することができる。この操作により、例えば、図２（ｃ）に示す仮想視点画像２０２が生成される。仮想視点画像２０２では、前述の３次元形状が正しく導出されていない選手２１１が仮想視点カメラの視野に入っていないことから、違和感をあたえることのない仮想視点画像が提供されることになる。

図３に本実施形態の体積測定部１０２が導出するボクセル数の例を示す。体積測定部１０２は、３次元形状導出部１０１が導出した３次元形状を形成するボクセル群のボクセル数を測定する。図３（ａ）には、シルエット画像導出部１２０がシルエット画像を正しく導出でき、３次元形状導出部１０１が３次元形状を正しく導出できた例を示す。シルエット画像導出部１２０は、複数のシルエット画像３１０ａ、３１１ａ、３１２ａ、３１３ａを複数の撮像部１１０からの撮影画像に基づいて導出する。３次元形状導出部１０１は、シルエット画像３１０ａ～３１３ａに基づき、３次元形状３２０ａを導出する。なお、本実施形態では説明を簡単にするためにシルエット画像の数を４つとしたが、高精度の３次元形状を導出するためには多数の異なる角度からのシルエット画像が必要となる。また、本実施形態の３次元形状導出部１０１は、ボクセルサイズ１×１×１ｃｍを１ボクセルとする３次元形状情報を導出する。

体積測定部１０２は、３次元形状３２０ａのボクセル数を計測する。３次元形状３２０ａのボクセル数を計測するためには、３次元空間内の各３次元位置に３次元形状３２０ａを構成するボクセルが存在するか否かを判定すればよい。しかし、３次元空間が広く、判定対象の３次元位置が多数ある場合には処理負荷が大きくなる。そこで、本実施形態の体積測定部１０２は、３次元形状３２０ａに外接する直方体（以後、バウンディングボックス３３０ａと呼ぶ）内の各３次元位置についてボクセルが存在するか否かを判定することで、判定対象の３次元位置の数を削減し、処理負荷を低減する。バウンディングボックス３３０ａの８つの頂点の各々は、複数のボクセルで構成されているボクセル群のＸＹＺ軸の各軸の最大座標値（Ｘｍａｘ、Ｙｍａｘ、Ｚｍａｘ）と最小座標値（Ｘｍｉｎ、Ｙｍｉｎ、Ｚｍｉｎ）から以下に示すように算出可能である。
頂点１（Ｘｍｉｎ，Ｙｍｉｎ，Ｚｍｉｎ）
頂点２（Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ，Ｚｍｉｎ）
頂点３（Ｘｍｉｎ，Ｙｍａｘ，Ｚｍｉｎ）
頂点４（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍｉｎ）
頂点５（Ｘｍｉｎ，Ｙｍｉｎ，Ｚｍａｘ）
頂点６（Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ，Ｚｍａｘ）
頂点７（Ｘｍｉｎ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘ）
頂点８（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘ）。

体積測定部１０２は、上記の８つの頂点を持つ直方体に内包される３次元形状３２０ａを構成するボクセル数を計測する。例えば、図３（ａ）に示した３次元形状３２０ａの、体積測定部１０２により測定されたボクセル数が７２０００個であったとする。ここで、７２０００個をボクセル数の数値例として用いた理由は以下のとおりである。理想的に３次元形状の導出が行える場合、ボクセル数は、実際のオブジェクの体積に比例する。例えば、３次元形状３２０ａのオブジェクトである選手の体重が７０ｋｇであった場合、人間の比重を０．９７とすると体積は約７２０００ｃｍ^３となる。前述のようにボクセルサイズ１×１×１ｃｍを１ボクセルとすることから、この選手のボクセル数は約７２０００ボクセルとなる。そこで、シルエット画像導出部１２０がシルエット画像を正しく導出でき、かつ、３次元形状導出部１０１が３次元形状を正しく導出できた場合のバウンディングボックス３３０ａ内の３次元形状３２０ａを構成するボクセル数を、図３（ａ）に示すように約７２０００と仮定して説明を行う。

図３（ｂ）は、異常なシルエット画像の影響により、３次元形状の導出が正しく行えなかった場合を示す。なお、図３（ｂ）の３次元形状３２０ｂと、図３（ａ）の３次元形状３２０ａは同じオブジェクトについて生成されたものとする。

シルエット画像導出部１２０は図３（ｂ）に示すシルエット画像３１０ｂ、３１１ｂ、３１２ｂ、３１３ｂを各撮像部の画像に基づき導出する。しかしながら、図３（ｂ）のシルエット画像３１０ｂは日照変化などの撮影条件の変化により頭部のシルエットが一部欠損しているとする。このようにシルエット画像が欠損していると、３次元形状導出部１０１により導出される３次元形状は、図３（ｂ）に示す３次元形状３２０ｂのようになり、正しい形状が導出されない。図３（ｂ）の３次元形状３２０ｂはシルエット画像３１０ｂの欠損の影響により、頭部の一部が欠損している状態にある。例えば欠損しているボクセル数は、頭部を直径２５ｃｍの球体とすると球体の体積から約８０００ボクセルとなるので、頭部のボクセルの５０％が欠損したとすると、約４０００ボクセルが減少することとなる。したがって、図３（ｂ）の例では、バウンディングボックス３３０ｂ内のボクセル数は約６８０００になり、正常時の３次元形状３２０ａに比べ約５．５％のボクセル数が減少することとなる。なお、異常なシルエットによるボクセル数の変化は、減少に限られるものではなく、増加する場合もある。画像処理装置１００は、以上のようなボクセル数の減少、あるいは増加などの異常を検知することにより該当するオブジェクトに対して警告を付与する。

図４は、ボクセル数の計測によりオブジェクトの体積を測定する体積測定部１０２の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１において、体積測定部１０２はボクセル数を導出するオブジェクトを選択する。オブジェクトの選択方法としては、例えば、オペレータが体積を測定したいオブジェクトを操作部１４０から指示する方法（手動選択）、体積測定部１０２が処理対象のオブジェクトを自動的に選択する方法（自動選択）があげられる。手動選択では、オペレータが体積を測定したいオブジェクトを操作部１４０から指定すると、当該指定が仮想視点画像生成部１０５と体積測定部１０２に通知される。オブジェクトの指定は、例えば、表示部１３０の画面上に設けられたタッチパネルにより、当該画面に表示されている仮想視点画像において所望のオブジェクトが表示されている位置をオペレータがタッチすることによりなされる。他方、自動選択では、体積測定部１０２が処理対象のオブジェクトを順に自動的に選定する。自動選択は、体積測定部１０２が、毎フレームについてオブジェクトの体積を計測する場合に使用される。

手動選択において、体積測定部１０２は、操作部１４０を介して指定されたオブジェクトについて体積を測定する。このとき、仮想視点画像生成部１０５は、オペレータに選択されているオブジェクトを通知するための画像効果を付与し、表示部１３０を介して、仮想視点画像を表示する。例えば、選択されているオブジェクトを矩形で囲むなどの画像効果が付与され、これによりオペレータは選択中のオブジェクトを容易に認識できる。手動選択は、３次元形状が正常な状態におけるボクセル数を基準ボクセル数として保存する場合に使用される。

まず、手動選択における動作を説明する。ステップＳ４０１において、オペレータによるオブジェクトの選択操作により図２（ａ）の選手２１０が選択されたとする。ステップＳ４０２において、体積測定部１０２は選択したオブジェクトのバウンディングボックス内のボクセル数を計測する。例えば、選択したオブジェクトが選手２１０であり、その３次元形状が正しく導出されている状態であり、計測されたボクセル数は約７２０００であったとする。

次にステップＳ４０３において、体積測定部１０２はオペレータからの保存指示を確認する。上述したように仮想視点画像生成部１０５は、表示部１３０に仮想視点画像を表示するとともに、選手２１０が計測対象であることを示す表示を行っている。オペレータは仮想視点画像上に表示されている計測対象の選手２１０を視認し、３次元形状の導出が正しく行われているか否かを確認することができる。オペレータは、３次元形状の導出が問題なく行われていると確認した場合に、操作部１４０に対し保存指示を行う。操作部１４０はこの保存指示を体積測定部１０２に通知する（ステップＳ４０３でＹＥＳ）。

ステップＳ４０４において、保存指示の通知を受けた体積測定部１０２は、測定したボクセル数と計測対象のオブジェクトの識別情報を体積情報保存部１０３に通知する。体積情報保存部１０３は、体積測定部１０２から通知されたオブジェクトの識別情報とボクセル数を関連付けてメモリ（例えば、ＲＡＭ１８３）に保存する。上記の例では、選手２１０の識別情報に関連付けてボクセル数（＝７２０００）がメモリに保存される。このようにオペレータからの保存指示によりメモリに保存されたボクセル数が、その時の計測対象のオブジェクトの基準ボクセル数（３次元形状の導出が正しく行われた場合のボクセル数）となる。後述する警告判定部１０４はこの保存された基準ボクセル数と現在の３次元形状から測定されるボクセル数とを比較し、３次元形状の正常／異常を判定する。

次にステップＳ４０５において、体積測定部１０２は、仮想視点画像の１フレーム中のすべてのオブジェクトについて処理が完了したかを判断する。体積測定部１０２は、前述のステップＳ４０１～Ｓ４０４をすべてのオブジェクトに対して繰り返し、体積情報保存部１０３は、オペレータにより選択されたオブジェクトのボクセル数をメモリに保存する。なお、体積測定部１０２は、識別情報を割り当てたオブジェクトを追跡し、オブジェクトについて体積（ボクセル数）を測定した場合は、その測定結果と識別情報を対応づける。

また、体積測定部１０２はステップＳ４０３においてオペレータから保存指示が無い場合（ステップＳ４０３でＮＯ）、処理はステップＳ４０６に遷移する。保存指示が無い場合とは、例えば、オブジェクトが処理対象に選択されてから所定時間が経過するまでにオペレータからの保存指示が発生しなかった場合である。なお、オペレータが明示的に保存しないことを示す指示（３次元形状が正しくないことを示す指示）を行うようにしてもよい。また、手動選択が設定されている間は、ステップＳ４０６をスキップするようにしてもよい。また、ステップＳ４０１で選択したオブジェクトについて３次元形状の異常、正常をオペレータが判断して保存指示を出力するようにした（ステップＳ４０３）がこれに限られるものではない。例えば、ステップＳ４０１において、オペレータが仮想視点画像から３次元形状が正常に描画されているオブジェクトを選択するようにして、オブジェクトが選択されたことに応じてステップＳ４０２、Ｓ４０４が実行され、基準ボクセル数が保存されるようにしてもよい。なお、体積測定部１０２が計測対象のオブジェクトの自動選択を実施している場合には、ステップＳ４０３を自動的にＮＯ判定として、自動的に順次に選択されたオブジェクトについてＳ４０６が実行されるようにする。

ステップＳ４０６において、体積測定部１０２は警告判定部１０４に測定したボクセル数を通知する。オペレータからの保存指示がない場合（ステップＳ４０６でＮＯ）は、体積測定部１０２は、計測したボクセル数と計測対象となっているオブジェクトの識別情報を警告判定部１０４に通知する。警告判定部１０４の処理については図５のフローチャートを用いて後述する。次にステップＳ４０５において、体積測定部１０２はすべてのオブジェクトの処理が完了したかの判断を行う。体積測定部１０２は、計測対象のオブジェクトの自動選択を行っている場合、前述のステップＳ４０１～Ｓ４０３及びＳ４０６をすべてのオブジェクトに対して行い、警告判定部１０４に対してオブジェクトのボクセル数を通知する。

次に、ステップＳ４０７において、体積測定部１０２はすべてのフレームで処理が完了したかを判断する。未処理の次フレームがあれば、処理はステップＳ４０１に遷移し、上述の処理が繰り返される。なお、手動選択では、通常の再生よりもフレームレートを下げて、もしくは、１フレームずつコマ送りにして、各オブジェクトの選択、基準ボクセルの設定ができるようにしてもよい。また、手動選択では、ステップＳ４０５およびステップＳ４０７における完了の判定を、操作部１４０から指示できるようにしてもよい。さらに、自動選択が設定されている場合は、通常のフレームレート（例えば、３０フレーム毎秒）で仮想視点画像が生成、表示され、体積測定部１０２は１フレームごとにそれぞれのオブジェクトのボクセル数を測定し警告判定部１０４に通知する。自動選択が設定されている場合、体積測定部１０２は、ステップＳ４０１～Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０６に示される動作を、仮想視点画像の再生を終えるまで（ステップＳ４０７でＹＥＳと判定されるまで）継続する。なお、Ｓ４０７でＹＥＳと判定された場合、体積測定部１０２は、仮想視点画像の再生が完了したことを示す完了通知を警告判定部１０４に通知する（後述するステップＳ５０７の判定で用いられる）。

図５は、警告判定部１０４による警告表示の処理（ステップＳ４０６の処理）を示すフローチャートである。警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知されたオブジェクトの識別情報とボクセル数に基づいて、警告表示を付与するか判定する。また、オブジェクトのボクセル数のフレーム毎の遷移の例を図６（ａ）に示す。以下、図５及び図６（ａ）を用いて警告判定部１０４の処理について説明する。図５に示される処理は、ステップＳ４０６で体積測定部１０２がオブジェクト数と識別情報を警告判定部１０４に通知することで開始する。

まず、ステップＳ５０１において、警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知された識別情報に基づいて警告判定を行うオブジェクト（判定対象のオブジェクト）を特定する。例えば、体積測定部１０２から図２（ａ）の選手２１０の識別情報が通知されると、警告判定部１０４は選手２１０を判定対象として特定する。次にステップＳ５０２において、警告判定部１０４は、ステップＳ５０１で特定されたオブジェクトの基準ボクセル数を、体積情報保存部１０３がメモリに識別情報と関連付けて保存した基準ボクセル数の中から取得する。

ここで、図６（ａ）に示されたオブジェクトのボクセル数の遷移の例を用いて説明を行う。図６（ａ）は、特定のオブジェクトのボクセル数の時間ごとの遷移の例を示している。本実施形態では時間は、ＬＴＣ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｅ）で表記されており、時：分：秒：フレーム数で表記されているとする。図６（ａ）の横軸は画像処理装置１００が稼働を開始した時刻を００：００：００：００として、それからの経過時刻を示している。

時刻６１０（００：０５：３０：００）において、体積測定部１０２がオペレータの指示（ステップＳ４０３の保存指示）を受けてオブジェクトの識別情報（選手２１０）とその基準ボクセル数を体積情報保存部１０３に通知したとする。体積情報保存部１０３により、通知された識別情報と基準ボクセル数はメモリに保存される。図６（ａ）に示すように時刻６１０において取得されたボクセル数は７２０００であり、これが選手２１０の識別情報と関連付けられて基準ボクセルとしてメモリに保存される。よって、図６（ａ）の例ででは、警告判定部１０４は、通知された識別情報に関連付けてメモリに保存されている基準ボクセル数（＝７２０００）を取得する。

次に、ステップＳ５０３において、警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知されたボクセル数と、ステップＳ５０２で取得された基準ボクセル数を比較する。説明を簡単にするために、時刻６１０（００：０５：３０：００）から時間が経過し、時刻６１１（０１：１７：００：００）である場合を説明する。この場合、ステップＳ５０１で警告判定部１０４が体積測定部１０２から取得した選手２１０（判定対象のオブジェクト）のボクセル数は７３８００である。したがって、ステップＳ５０３において、警告判定部１０４は、基準ボクセル数（７２０００）と時刻６１１において体積測定部１０２から通知されたボクセル数（７３８００）とを比較する。

次に、ステップＳ５０４において、警告判定部１０４は、ステップＳ５０３の比較に基づいて、判定対象となっているオブジェクト（本例では選手２１０）について警告表示を付与するか否かを判定する。警告判定部１０４は、例えば、基準ボクセル数から５％以上乖離している場合に、警告表示を付与すると判定する。図６（ａ）の例では、基準ボクセル数は７２０００であり、基準ボクセル数から５％の乖離がある場合のボクセル数の下限６２２は６８４００であり、上限６２１は７５６００となる。時刻６１１において警告判定部１０４が体積測定部１０２から通知されたボクセル数は７３８００であり、上限６２１と下限６２２の範囲内に収まっていることから、警告判定部１０４は、警告表示は不要と判定する（ステップＳ５０４でＮＯ）。すなわち、基準ボクセル数と現在のボクセル数の差異が閾値未満であることから警告判定部１０４は、警告表示は不要と判定する。

警告表示が不要と判定されると（ステップＳ５０４でＮＯ）、警告判定部１０４はステップＳ５０６において、判定対象のオブジェクト（本例では選手２１０）に対応する警告出力を停止するように仮想視点画像生成部１０５に通知する。なお、判定対象のオブジェクトについて警告表示が実施中でない場合は、警告判定部１０４はステップＳ５０６で仮想視点画像生成部１０５に何も通知しないようにしても良い。

一方、警告判定部１０４が体積測定部１０２から通知されたボクセル数と基準ボクセル数との差異が閾値（基準ボクセル数の５％）以上の場合、警告表示が必要と判定される（ステップＳ５０４でＹＥＳ）。この場合、警告判定部１０４は、ステップＳ５０５において、判定対象となっているオブジェクトに警告表示を付与するように仮想視点画像生成部１０５に通知する。なお、判定対象のオブジェクトについて警告表示が実施中である場合は、警告判定部１０４はステップＳ５０５で仮想視点画像生成部１０５に何も通知しないようにしても良い。

その後、ステップＳ５０７において、警告判定部１０４は体積測定部１０２から完了通知または次のオブジェクトの通知のいずれを受信したかを判定する。完了通知された場合、本処理を終了する。次のオブジェクトが通知された場合、処理はステップＳ５０１へ戻り、上述した処理が繰り返される。完了通知は、上述したステップＳ４０７で全てのフレームについて処理を終えたと判定された場合に体積測定部１０２から送信される。また、次のオブジェクトの通知とは、ステップＳ４０６で体積測定部１０２から通知される識別情報とボクセル数である。

警告判定部１０４がステップＳ５０４において基準ボクセルから５％以上の乖離があると判定した場合の動作について、図６（ａ）を参照して詳細に説明する。上述したように、警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知された識別情報により処理対象のオブジェクトを特定し（ステップＳ５０１）、そのオブジェクトの基準ボクセル数（＝７２０００）を取得する（ステップＳ５０２）。そして、警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知された現在のボクセル数と基準ボクセル数とを比較する（ステップＳ５０３）。図６（ａ）の時刻６１２（１：１７：１０：００）において、体積測定部１０２から通知されたボクセル数が７５８００であったとする。この場合、基準ボクセル数の５％の上限６２１（＝７５６００）を通知されたボクセル数が上回ることから、警告判定部１０４は、閾値以上の差異があると判定する（ステップＳ５０４でＹＥＳ）。

現在のボクセル数と基準ボクセル数の間に閾値以上の差異がある判定した場合、警告判定部１０４は、該当オブジェクトに対する警告表示指示を仮想視点画像生成部１０５に対し行う（ステップＳ５０５）。警告判定部１０４から、オブジェクトの警告表示の指示を受けた仮想視点画像生成部１０５はオブジェクトに対して警告表示を付与する。

仮想視点画像生成部１０５は、３次元形状導出部１０１からオブジェクトの３次元形状を入力されているので、警告判定部１０４から警告表示を行うように指定されたオブジェクトのバウンディングボックスの頂点を結ぶように警告表示用の点群を付与する。さらに仮想視点画像生成部１０５は、付与した点群に例えば赤色などの警告表示用の色で着色しレンダリングを行うことで、図２（ｂ）に示すようにバウンディングボックスで構成された警告表示２２０としてオペレータに提示する。なお、警告表示はこれに限られるものではなく、例えば、仮想視点画像生成部１０５の警告表示方法は、仮想視点カメラの座標に基づき３次元オブジェクトをレンダリングしたのち、該当オブジェクトを２次元の枠で囲った警告表示でもよい。また、上述したように、警告の対象となっていることを記述した警告表示２２１が用いられてもよいし、警告表示２２０と警告表示２２１が同時に用いられてもよい。

なお、３次元オブジェクトの座標位置をカメラ外部パラメータ及びカメラ内部パラメータを用いて仮想視点カメラの画面座標に変換することにより、該当オブジェクトに警告表示を付与することが可能となる。また、警告判定部１０４は、体積測定部１０２から通知されるボクセル数が基準ボクセル数の５％の範囲になるまで警告表示を指示する。例えば、図６（ａ）の期間６４０の間、該当オブジェクトに対して警告表示が行われる。

以上のようにボクセル数の比較を行うことにより、仮想視点画像生成のオペレータに３次元形状が正しく導出されないことを警告することが可能となる。このことにより、不自然な仮想視点画像の生成の抑止を促し、視聴者に違和感を与えない仮想視点画像の提供が可能となる。

なお、図６（ｂ）に示したように数フレームだけ閾値を超える場合がある。図６（ｂ）に示した時刻６１３（０２：１６：５０：００）において、体積測定部１０２から通知されたボクセル数は下限６２２を下回っており、警告の対象となる。しかしながら、ボクセル数が短期間で正常範囲（上限６２１と下限６２２の間）に戻る場合、警告表示がごく短い期間のみでしか表示されなくなり、オペレータがそれを視認できない可能性がある。このような課題に対処するべく、基準ボクセル数との差異が閾値を超えた時点から一定期間は警告表示が継続されるようにしても良い。例えば、図６（ｂ）に示されるように、警告表示の表示期間は期間６４１以上となるようにしてもよい。すなわち、警告表示は、ボクセル数が異常であることが検出されている期間（例えば期間６４０）と、所定長の期間（例えば期間６４１）のうちの長い方とするように制御されてもよい。

また、本実施形態では、基準ボクセル数はオペレータの指示に基づき決定される例を示したが、基準ボクセル数は過去の各フレームにおける平均値が用いられても良い。すなわち、ボクセル数が平均値から乖離した場合には異常な３次元形状である可能性があり、オペレータに警告表示を行うように構成しても良い。

また、本実施形態では、オブジェクト全体（バウンディングボックス全体）のボクセル数を比較する例を示したがこれに限られるものではない。例えば、３次元形状を頭部、上半身、下半身に分割して個別に比較しても良い。例えば、バウンディングボックスを所定の方向（例えばｚ軸方向）で、頭の高さ、上半身の高さ、下半身の高さに応じた所定の比率で分割し、バウンディングボックスの各部分についてボクセル数を比較するようにしてもよい。このように所定数に分割した３次元形状または所定数に分割したバウンディングボックスを用いてボクセル数の比較を行うことで、基準ボクセル数との乖離をより明瞭に出現させることができる。例えば、前述のように頭のボクセル数が半分になったときには全体のボクセル数と５％程度異なる程度であったが、頭のバウンディングボックス内で比較することで、ボクセル数は５０％の減少となる。このように、バウンディングボックスを分割して比較することで、基準ボクセル数との乖離の閾値を大きくすることが可能となり、誤検出を防止または低減することができる。

また、前述の実施形態では警告の有無だけだったが、警告に段階を設けるようにしてもよい。例えば、基準ボクセル数からの乖離について複数の境界値を設定して段階的に警告を表示するようにしても良い。また、例えば、第１と第２の境界値を設け、それぞれの境界を超えた場合に警告の色を変更するようにしても良い。例えば、第１の境界を超えた場合には赤色で警告表示を行い、第２の境界を超えた場合には黄色で警告表示を行うようにする。

また、図２ではオペレータが指定した仮想視点に対応する仮想視点画像上に警告表示を示す例を示したがこれに限られるものではない。例えば、撮影対象の一部もしくは全体を俯瞰する画像（仮想視点画像）を生成し、これに警告を表示するようにしても良い。例えば、フィールドの広い領域あるいは全体を俯瞰した仮想視点画像を表示し、その仮想視点画像上でオブジェクトに対する警告表示を行うようにしても良い。このようにすることでオペレータに対して、フィールドの広域または全体において、上述した警告を提供することが可能となる。

さらに警告表示には、警告が発生した時刻情報を表示させても良い。例えば、時刻情報とは画像に付与されているタイムコードである。３次元形状が正しく導出できていない期間の開始時刻と終了時刻を表示しても良い。このような表示によれば、オペレータは３次元形状の導出が正しく行われなかった期間の時刻を知ることが可能となる。

以上のように、実施形態によれば、仮想視点画像生成のオペレータに３次元形状が正しく導出されないことを警告することにより、不自然な仮想視点画像の生成の抑止を促し、視聴者に臨場感を損なうことなく違和感を与えない仮想視点画像の提供が可能となる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

１００：画像処理装置、１０１：３次元形状導出部、１０２：体積測定部、１０３：体積情報保存部、１０４：警告判定部、１０５：仮想視点画像生成部、１１０：撮像部、１２０：シルエット画像導出部、表示部１３０、操作部１４０

Claims (14)

1. 仮想視点画像を生成する画像処理装置であって、
   オブジェクトの３次元形状を導出する導出手段と、
   前記３次元形状の体積を測定する測定手段と、
   前記オブジェクトの基準の体積を保存する保存手段と、
   前記保存手段に保存されている前記基準の体積と、前記測定手段が測定した前記３次元形状の体積との比較に基づいて、前記オブジェクトの前記３次元形状が正常か否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記３次元形状が正常でないと判定された場合に警告を行う警告手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記体積は、オブジェクトの３次元形状を構成するボクセル群のボクセル数で表されることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記測定手段は、前記オブジェクトに外接するバウンディングボックス内の前記ボクセル群のボクセル数を前記オブジェクトの体積として測定することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記保存手段は、仮想視点画像においてオペレータが指定したオブジェクトの３次元形状について前記測定手段が測定した体積を、前記基準の体積として保存することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記保存手段は、複数のフレームにわたって前記測定手段により測定された、前記オブジェクトから導出された前記３次元形状の体積の平均値を前記基準の体積として保存することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記判定手段は、前記基準の体積と前記３次元形状の体積との差が、前記基準の体積に基づいて設定された範囲を超える場合に前記３次元形状が正常ではないと判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記判定手段は、前記オブジェクトを所定の方向に所定の比率で所定数に分割し、分割された部分ごとに前記基準の体積と前記測定手段が測定した前記３次元形状の体積とを比較することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記警告手段は、前記基準の体積と、前記測定手段が測定した前記３次元形状の体積との乖離の程度に基づいて、段階的に変更された警告を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記警告手段は、前記判定手段により前記３次元形状が正常でないと判定されている期間または所定の期間のうちの長い方の期間にわたって警告を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記警告手段は、仮想視点画像に前記警告を示す警告表示を重畳することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記警告手段は、前記判定手段により前記３次元形状が正常でないと判定されたときの時刻を示す時刻情報を仮想視点画像に付与することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. オペレータが仮想カメラを操作するための第１の仮想視点画像と撮影対象を俯瞰する第２の仮想視点画像を生成する生成手段を備え、
    前記警告手段は、前記第２の仮想視点画像に前記警告を付与することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 仮想視点画像を生成する画像処理装置の制御方法であって、
    オブジェクトの３次元形状を導出する導出工程と、
    前記３次元形状の体積を測定する測定工程と、
    前記オブジェクトの基準の体積を保存する保存工程と、
    前記保存工程に保存されている前記基準の体積と、前記測定工程が測定した前記３次元形状の体積との比較に基づいて、前記オブジェクトの前記３次元形状が正常か否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程によって前記３次元形状が正常でないと判定された場合に警告を行う警告工程と、を備えることを特徴とする画像処理装置の制御方法。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載された画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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