JP7479729B2 - 三次元表現方法及び表現装置 - Google Patents
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Description
立体的に三次元として表現する方法として、三次元モデリングの方式や、三次元スキャン技術で得られたデータを面または点群の方式で表す方法が知られている。
しかし、三次元モデリングや三次元スキャンなどの技術によって対象物を三次元として表現する場合、その表現の過程で、対象物に関する情報が失われ、対象物の全ての情報を完全に再現することはできず、さらに表現された三次元の物体は、対象物を正確に三次元に表現したものではない。
これは、再現する過程で、仮想視点画像の生成に関する処理負荷を抑えることを優先するばかりに、前景画像から、物理的属性、対象物自体の情報と環境との反応情報などの種々の情報が失われることが原因であり、この解決手段は、特許文献1には一切開示されていない。
なお、本発明の説明において、「内」、「下」、「上」など方位と位置関係を指示する用語は、図面に示される方位や作業中によく置く方位、位置関係に基づくものである。
また、方向または位置関係は、本発明を説明し、説明を簡略化するためのものであり、参照されるデバイスまたは要素が特定の方向を有し、特定の方向で構築または操作されなければならないことを示したり示唆したりするものではない。
さらに、「第1」、「第2」などの用語は、説明を区別するためにのみ使用され、相対的な重要性を示したり、暗示することを意味するものではない。
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界を定めるステップS10と、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界内の画像情報を取得するステップS20と、
取得した画像情報に基づいて、対象物を三次元的に表現するステップS30と、
を実行し、
前記ステップS10は、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の最大境界半径を算出するステップS11と、
当該最大境界半径によって形成される円の円周を視角境界と定めるステップS12と、
を含み、
前記画像情報は、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報である初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報からなる、
ことを特徴とする。
前記ステップS20のあとに、
取得した画像情報からプリセット領域を算出するステップS41と、
プリセット領域外の画像情報を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得するステップS42と、
を含む。
合成画像情報を画像情報として取得するときは、
各視点における対象物と撮影装置の間の撮影距離を取得ステップS21と、
各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得するステップS22と、
視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成するステップS23と、
を実行する。
取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録するステップS31と、
各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに設定するステップS32と、
再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現するステップS33と、
を実行する。
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の最大境界半径を算出し、当該最大境界半径によって形成される円の円周(視角境界)を算出する視覚境界算出モジュールと、
視点1からNまでの各視点から撮影された各撮影画像の撮影画像情報から、視角境界内の画像情報を取得する画像情報取得モジュールと、
取得した画像情報をもとに、対象物を三次元的に表現する三次元表現モジュールと、
を有し、
前記画像情報取得モジュールは、
前記画像情報として、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報である初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報を取得する
ことを特徴とする。
取得した画像情報からプリセット領域を算出し、プリセット領域外の画像情報を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得するプリセットモジュールと、
取得したプリセット領域の画像情報をもとに、対象物を三次元的に表現する三次元表現モジュールと、
を含む。
合成画像情報を画像情報として取得するときは、
各視点における対象物と撮影装置の間の撮影距離を取得し、
各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得し、
視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成する。
取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録し、
各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに設定し、
再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現する。
(1)対象物の画像情報を取得する前に、異なる複数の視点で撮影された対象物の撮影画像から最大境界半径を算出し、最大境界半径によって形成される円の円周を視角境界とし、視角境界内の画像情報のみを取得するので、対象物の撮影画像から画像情報を取得するにあたり、視角境界以外の撮影画像情報を除去することができる。視角境界以外の撮影画像情報を除去することで、視角境界以外の撮影画像情報がその後の三次元表現に影響を与えることを回避でき、対象物に関する画像情報のみを取得することで、取得する画像情報の情報量を削減することができる。
なお、以下の説明は、本発明の実施形態の一部に過ぎず、説明に使用される「含む」、「構成する」等の用語は、特定の実施形態を説明することのみを意図しており、例示および説明のためにのみ使用され、本発明を記載した実施形態の範囲を限定することを意図するものではない。
本明細書で使用される用語は、本開示を限定することを意図するのではなく、特定の実施形態を説明するためにのみ使用される。ここで使用される用語「含む」、「含む」などは、特徴、ステップ、操作、および/または部品の存在を示しているが、1つ以上の他の特徴、ステップ、操作、または部品の存在または追加を排除するものではない。
そこで、本発明では、対象物を完全に三次元表現する方法及び装置を提供するが、主な実施例は、次のとおりである。
なお、本発明における「画像」とは、静止画だけでなく、動画も含む。
図1~5に示すように、本発明にかかる対象物の三次元表現方法は、次のステップを含む。
ステップS10:対象物の異なる複数の視点における各撮影画像から「視角境界」を定める。
ステップS20:対象物の異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界内の画像情報を取得する。
ステップS30:取得した画像情報に基づいて、対象物を三次元的に表現する。
ステップS11:対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の「最大境界半径」を算出する。
ステップS12:最大境界半径によって形成される円の円周を「視角境界」と定める。
そこで、異なる複数の視点から撮影された撮影画像において視角境界を定める。
視覚境界を定める方法は、次のとおりである。
この最大境界半径によって形成される円の円周を「視角境界」とする(図2)。
つまり、視角境界とは、異なる複数の視点から撮影されたそれぞれの撮影画像において、1の撮影画像における対象物の中心と、1の撮影画像における対象物が完全に収まる最小の円と、をつなぐ長さを「境界半径」とし、この境界半径が最も長い視点の最大境界半径によって形成される円の円周を意味する。
そのため、対象物は、全ての撮影画像において、視角境界内に完全に収まり、全ての視点の視覚境界によって作られる球体内に完全に収まる。
また、対象物は、異なる複数の視点から撮影されるため、撮影画像ごとに、全て同じように写ることもあれば、部分的に異なったり、全く異なった見え方で写ることがあるが、そのいずれの視点においても、視覚境界によって作られる球体内に完全に収まることになる。
視角境界の外の撮影画像情報を除去することで、視角境界の外の撮影画像情報が、その後の三次元表現に影響を与えることを回避でき、視覚境界内の画像情報のみを取得することで、取得する画像情報の情報量を削減することができる。
したがって、前記の「画像情報」は、初期画像情報を意味する。
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界内の画像情報を取得する「ステップS20」において、合成画像情報を取得する方法は、次のとおりである。
ステップS22:各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得する。
ステップS23:視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成する。
その後、視点ごとに、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定する。
分割点の設定数は、任意であり、例えば、撮影距離が長ければ、分割点を増やし、撮影距離が短ければ、分割点を減らすことができる。
例えば、視点Nにおいて、撮影距離を3分割する場合、分割点は2か所設定され、分割点1で撮影された撮影画像からは画像情報1を、分割点2で撮影された撮影画像からは画像情報2を、それぞれ取得する。
このようにして、分割点ごとに画像情報を取得する(ステップS22)。
視点ごとに分割点の数だけ取得した2以上の画像情報は、公知の手段で合成され、合成画像情報が作成される。
また、対象物と撮影装置の撮影距離の分割数は、自由に設定でき、画像情報の情報量が多い場合には、分割数を増やしたり、画像情報の情報量が少ない場合には、分割数を減らすこともできる。
また、視点1では初期画像情報を取得し、視点2では合成画像情報を取得するなど、視点ごとに、異なる画像情報を取得することができ、全ての視点で、初期画像情報または合成画像情報のどちらか一方のみの画像情報を取得することもできる。
また、1の視点で、初期画像情報と合成画像情報を同時に取得することもできる。
ステップS41:取得した画像情報からプリセット領域を算出する。
ステップS42:プリセット領域外の画像情報を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得する。
取得した画像情報から、対象物以外、つまり、プリセット領域外の領域の画像情報を除去することで、画像情報に含まれるノイズを除去し、画像情報が有する情報量を大幅に低減して、三次元表現の効率を向上させることが可能になる。
その後、初期画像情報から対象物ではない領域を除去することで、対象物のみが含まれるプリセット領域の画像情報を取得できる。
その後、合成画像情報から対象物ではない領域を除去することで、対象物のみが含まれるプリセット領域の画像情報を取得できる。
特に、合成画像情報の場合、取得する画像情報が多いため、画像情報が有する情報量を大幅に低減できる。
対象物の三次元表現を、リアルタイムで、その都度行い、その途中で、他の処理方法を経由しないため、取得した画像情報を損失することなく、対象物の三次元表現を実現できる。
ステップS31:取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録する。
ステップS32:各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに設定する。
ステップS33:再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現する。
属性番号は、属性番号が付与された画像情報とともに、画像情報に紐づけられた状態で保存ユニットに記録される。
各属性番号は、予め再現ユニットに設定した再現番号に紐づけられる。
そのため、再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現できる。
また、ステップS32の再現ユニットは、予め各属性番号に紐づけた再現番号を設定したうえで、例えば、設定された再現番号の順番のとおりに、再現番号に紐づけられた属性番号によって対象物を三次元的に表現する。
本発明にかかる対象物の三次元表現装置は、以下のモジュールを含む。
視覚境界算出モジュール:対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の「最大境界半径」を算出し、最大境界半径によって形成される円の円周を視角境界と定める。
画像情報取得モジュール:視点1からNまでの各視点から撮影された各撮影画像の撮影画像情報から、視角境界内の画像情報を取得する。
プリセット領域算出モジュール:取得した画像情報からプリセット領域を算出し、プリセット領域外の画像情報を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得する。
三次元表現モジュール:取得したプリセット領域の画像情報をもとに、対象物を三次元的に表現する。
各視点における対象物と撮影装置の間の撮影距離を取得する。
各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得する。
視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成する。
取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録する。
各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに設定する。
再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現する。
しかし、光源が当たっている箇所を斜視する別の視点(例えば視点2)には、ティーポットの表面の光沢が弱くなり、ティーポットの表面の模様、色、質感などの情報が鮮明に表われない。
このように、視点が異なると、同じティーポットでも、異なる状態に表われる。
そのため、炎、煙、水滴、プラズマなどの高光量、高反射、高透過の不定形物体でも三次元に表現でき、物体と環境との反応情報を忠実に反映できる。
Claims (8)
- 対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界を定めるステップS10と、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界内の画像情報を取得するステップS20と、
取得した画像情報に基づいて、対象物を三次元的に表現するステップS30と、
を実行し、
前記ステップS10は、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の最大境界半径を算出するステップS11と、
当該最大境界半径によって形成される円の円周を視角境界と定めるステップS12と、
を含み、
前記画像情報は、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報である初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報からなる、
ことを特徴とする対象物の三次元表現方法。
- 対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界を定めるステップS10と、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像から視角境界内の画像情報を取得するステップS20と、
取得した画像情報からプリセット領域を算出するステップS41と、
プリセット領域外の画像情報を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得するステップS42と、
取得したプリセット領域の画像情報に基づいて、対象物を三次元的に表現するステップS30と、
を実行し、
前記ステップS10は、
対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い視点の最大境界半径を算出するステップS11と、
当該最大境界半径によって形成される円の円周を視角境界と定めるステップS12と、
を含み、
前記画像情報は、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報である初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報からなる、
ことを特徴とする対象物の三次元表現方法。
- 前記ステップS20において、
合成画像情報を画像情報として取得するときは、
各視点における対象物と撮影装置の間の撮影距離を取得ステップS21と、
各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得するステップS22と、
視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成するステップS23と、
を実行する
ことを特徴とする請求項1または2記載の対象物の三次元表現方法。
- 前記ステップS30は、
取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録するステップS31と、
各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに設定するステップS32と、
再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現するステップS33と、
を実行する
ことを特徴とする請求項1または2記載の対象物の三次元表現方法。
- 対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完
全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い
視点の最大境界半径を算出し、当該最大境界半径によって形成される視角境界
を算出する視覚境界算出モジュールと、
視点1からNまでの各視点から撮影された各撮影画像の撮影画像情報から、視
角境界内の画像情報を取得する画像情報取得モジュールと、
取得した画像情報をもとに、対象物を三次元的に表現する三次元表現モジュー
ルと、
を有し、
前記画像情報取得モジュールは、
前記画像情報として、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報で
ある初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮
影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報を取得する
ことを特徴とする対象物の三次元表現装置。
- 対象物に対する異なる複数の視点における各撮影画像において当該対象物が完
全に収まる最小の円の半径である境界半径を比較し、当該境界半径が最も長い
視点の最大境界半径を算出し、当該最大境界半径によって形成される視角境界
を算出する視覚境界算出モジュールと、
視点1からNまでの各視点から撮影された各撮影画像の撮影画像情報から、視
角境界内の画像情報を取得する画像情報取得モジュールと、
取得した画像情報からプリセット領域を算出し、プリセット領域外の画像情報
を除去し、それ以外のプリセット領域の画像情報を取得するプリセットモジュ
ールと、
取得したプリセット領域の画像情報をもとに、対象物を三次元的に表現する三
次元表現モジュールと、
を有し、
前記画像情報取得モジュールは、
前記画像情報として、前記撮影画像から取得した前記視角境界内の画像情報で
ある初期画像情報、及び/又は、撮影距離を分割し、分割点で対象物を撮
影した画像の前記視覚境界内の画像情報を合成した合成画像情報を取得する
ことを特徴とする対象物の三次元表現装置。
- 前記画像情報取得モジュールは、
合成画像情報を画像情報として取得するときは、
各視点における対象物と撮影装置の間の撮影距離を取得し、
各視点において、撮影距離を2以上に分割して分割点を設定し、全ての分割点で対象物を撮影し、視点ごとに、2以上の画像情報を取得し、
視点ごとに、2以上の画像情報を合成し、合成画像情報を作成する
ことを特徴とする請求項5または6記載の対象物の三次元表現装置。
- 前記三次元表現モジュールは、
取得した画像情報ごとに属性番号を付与し、画像情報を属性番号が紐づけられた状態で保存ユニットに記録し、
各属性番号に紐づけた再現番号を再現ユニットに記録し、
再現番号をもとに、再現番号に紐づけられた属性番号が付与された対象物を三次元的に表現する
ことを特徴とする請求項5または6記載の対象物の三次元表現装置。
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