JP7842645B2 - Viewpoint changing device and its program - Google Patents
Viewpoint changing device and its programInfo
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Description
本発明は、視点変換装置及びそのプログラムに関する。 This invention relates to a viewpoint transformation device and its program.
立体映像表示装置は、家庭で普及している垂直画面の据置型ディスプレイだけではなく、携帯端末(例えば、スマートフォンやタブレット)、テーブルトップ型ディスプレイ、HMD(Head Mounted Display)など様々な形態に多様化していくことが予想される。同一のコンテンツ(立体映像)を異なる形態の立体映像表示装置に適した映像表現で配信できれば、日常生活における視聴の機会が増えるとともに、各立体映像表示装置の特性を活かした体験が期待できる。ここで、各立体映像表示装置の形態に応じて適切な映像表現となるように、立体映像の視点を変換する従来技術が提案されている(特許文献1及び非特許文献1-6)。 Stereoscopic video display devices are expected to diversify into various forms, not only the vertical-screen, stationary displays commonly found in homes, but also mobile devices (e.g., smartphones and tablets), tabletop displays, and HMDs (Head-Mounted Displays). If the same content (stereoscopic video) can be delivered in a format suitable for different types of stereoscopic video display devices, viewing opportunities in daily life will increase, and experiences that leverage the characteristics of each display device can be expected. Therefore, conventional technologies have been proposed to transform the viewpoint of stereoscopic video so that the video representation is appropriate for each type of stereoscopic video display device (Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1-6).
前記した従来技術では、立体映像を変換する際、余白比による構図を考慮していないという問題がある。図6を参照し、従来技術の問題点を具体的に説明する。図6には、据置型ディスプレイ90が表示する立体映像の視点を、テーブルトップ型ディスプレイ91で表示するために変換する例を図示した。 The conventional technology described above has a problem in that it does not take into account the composition based on the margin ratio when converting stereoscopic images. Referring to Figure 6, the problems of the conventional technology will be explained in detail. Figure 6 illustrates an example of converting the viewpoint of a stereoscopic image displayed on a stationary display 90 for display on a tabletop display 91.
なお、矢印aは、テーブルトップ型ディスプレイ91が再現する仮想空間の水平方向を表す。また、破線bは、テーブルトップ型ディスプレイ91の中心と視聴者9の位置とを結んでおり、仮想カメラの撮影方向を表す。この仮想カメラは、仮想空間内の被写体Objを仮想的に撮影するカメラのことであり、通常、視点位置(視聴者9の位置)に配置されている。以後、仮想カメラを「カメラ」と略記する場合がある。また、角度θは、仮想空間の水平方向とカメラの撮影方向とのなす角、つまり、矢印aと破線bとのなす角を表す。 Arrow a represents the horizontal direction of the virtual space reproduced by the tabletop display 91. The dashed line b connects the center of the tabletop display 91 to the viewer 9's position and represents the shooting direction of the virtual camera. This virtual camera virtually photographs the subject Obj within the virtual space and is usually positioned at the viewpoint (viewer 9's position). Hereafter, the virtual camera may be abbreviated as "camera." The angle θ represents the angle between the horizontal direction of the virtual space and the camera's shooting direction, i.e., the angle between arrow a and dashed line b.
図6(b)に示すように、据置型ディスプレイ90とテーブルトップ型ディスプレイ91との間において、被写体Objの網膜像が等しくなるように立体映像の視点を変換する場合を考える(θ=0)。この場合、仮想世界と現実世界の間で、重力方向又は水平方向の不一致が生じる可能性がある。このような不一致が極端に大きくなると、視聴者9に違和感を与えてしまう。 As shown in Figure 6(b), consider the case where the viewpoint of the stereoscopic image is transformed so that the retinal image of the subject Obj is equal between the stationary display 90 and the tabletop display 91 (θ = 0). In this case, a discrepancy in the direction of gravity or horizontal direction may occur between the virtual world and the real world. If such a discrepancy becomes extremely large, it may cause discomfort to the viewer 9.
図6(c)に示すように、据置型ディスプレイ90とテーブルトップ型ディスプレイ91との間において、仮想世界と現実世界の重力方向を一致させるように立体映像の視点を変換する場合を考える(例えば、θ=π/4)。この場合、据置型ディスプレイ90とテーブルトップ型ディスプレイ91との間で被写体Objを見込むときの角度θの乖離が大きくなり、立体映像の制作者が意図しない映像表現にならないときがある。このため、図6(d)に示すように、重力方向の一致度や角度θの類似度のバランスが適切になるように、角度θを調整する必要がある(例えば、θ=π/8)。 As shown in Figure 6(c), consider the case where the viewpoint of the stereoscopic image is transformed between the stationary display 90 and the tabletop display 91 to match the direction of gravity in the virtual world and the real world (for example, θ = π/4). In this case, the discrepancy in the angle θ when viewing the subject Obj between the stationary display 90 and the tabletop display 91 becomes large, and the resulting image may not be what the creator of the stereoscopic image intended. Therefore, as shown in Figure 6(d), it is necessary to adjust the angle θ so that the balance between the degree of agreement of the direction of gravity and the similarity of the angle θ is appropriate (for example, θ = π/8).
ここで、異なる形態の立体映像表示装置間で立体映像の視点を変換する際、単純に被写体Ojbを中心にカメラを回転させるだけでは、余白による構図を維持できない場合がある。図7(a)に示すように、据置型ディスプレイ90では、被写体Objの輪郭から上下の画面枠までの余白比が約0.775である。なお、この余白比は、画面上枠から被写体上端までの長さLUと、画面下枠から被写体下端までの長さLDとの比である。 Here, when changing the viewpoint of a stereoscopic image between different types of stereoscopic image display devices, simply rotating the camera around the subject Ojb may not be sufficient to maintain the composition due to the margins. As shown in Figure 7(a), in the stationary display 90, the margin ratio from the outline of the subject Obj to the top and bottom screen frames is approximately 0.775. This margin ratio is the ratio of the length LU from the top screen frame to the top edge of the subject to the length LD from the bottom screen frame to the bottom edge of the subject.
これに対し、図7(b)に示すように、テーブルトップ型ディスプレイ91で表示するときに被写体Objを回転させない場合(θ=0)、余白比が約0.357である。また、図7(c)に示すように、被写体Objを角度θ=π/4だけ回転させた場合、余白比が約0.351である。さらに、図7(d)に示すように、被写体Objを角度θ=π/8だけ回転させた場合、余白比が約0.367である。このように、立体映像の視点変換後、テーブルトップ型ディスプレイ91では余白比が0.35付近で変動し、据置型ディスプレイ90で表示したときの余白による構図を維持できていない。
なお、図7では、視聴者9がテーブルトップ型ディスプレイ91を斜め下方向に見下ろすので、テーブルトップ型ディスプレイ91が台形状となっている。
In contrast, as shown in Figure 7(b), when the subject Obj is not rotated (θ=0) when displayed on the tabletop display 91, the margin ratio is approximately 0.357. Also, as shown in Figure 7(c), when the subject Obj is rotated by an angle θ=π/4, the margin ratio is approximately 0.351. Furthermore, as shown in Figure 7(d), when the subject Obj is rotated by an angle θ=π/8, the margin ratio is approximately 0.367. Thus, after the viewpoint transformation of the stereoscopic image, the margin ratio on the tabletop display 91 fluctuates around 0.35, and the composition with margins as when displayed on the stationary display 90 is not maintained.
In Figure 7, the viewer 9 is looking down at the tabletop display 91 at an angle, so the tabletop display 91 is trapezoidal in shape.
本発明は、立体映像の視点を変換する際、余白による構図を維持できる視点変換装置及びそのプログラムを提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a viewpoint transformation device and program that can maintain the composition due to margins when transforming the viewpoint of a stereoscopic image.
前記課題を解決するため、本発明に係る視点変換装置は、第1立体映像表示装置が表示する立体映像を、第1立体映像表示装置の表示画面と異なる角度の表示画面を有する第2立体映像表示装置で表示するために、立体映像の視点を変換する視点変換装置であって、頂点座標算出部と、最上点最下点選択部と、余白算出部と、変換パラメータ算出部と、を備える構成とした。 To solve the aforementioned problems, the viewpoint conversion device according to the present invention is a viewpoint conversion device that converts the viewpoint of a stereoscopic image so that the stereoscopic image displayed by a first stereoscopic image display device is displayed on a second stereoscopic image display device having a display screen at a different angle from the display screen of the first stereoscopic image display device, and comprises a vertex coordinate calculation unit, an uppermost and lowermost point selection unit, a margin calculation unit, and a conversion parameter calculation unit.
かかる構成によれば、頂点座標算出部は、視点に位置する仮想カメラから単位距離で仮想カメラの光軸に直交する正規化スクリーンを予め設定し、立体映像の被写体を正規化スクリーンに投影したときの被写体の各頂点の座標を算出する。
最上点最下点選択部は、頂点座標算出部が求めた各頂点の座標のうちの最上点及び最下点を選択する。
In this configuration, the vertex coordinate calculation unit pre-sets a normalization screen that is perpendicular to the optical axis of the virtual camera at a unit distance from the virtual camera located at the viewpoint, and calculates the coordinates of each vertex of the object when the object of the 3D image is projected onto the normalization screen.
The uppermost and lowermost point selection unit selects the uppermost and lowermost points from the coordinates of each vertex calculated by the vertex coordinate calculation unit.
余白算出部は、正規化スクリーンの上枠から最上点までの上側余白と、正規化スクリーンの下枠から最下点までの下側余白とを算出する。
変換パラメータ算出部は、上側余白と下側余白との余白比が予め設定された値となるように、被写体を第2立体映像表示装置の表示画面に沿って移動させる移動量を変換パラメータとして算出する。
The margin calculation unit calculates the upper margin from the top frame to the top point of the normalized screen, and the lower margin from the bottom frame to the bottom point of the normalized screen.
The conversion parameter calculation unit calculates the amount of movement required to move the subject along the display screen of the second stereoscopic image display device as a conversion parameter, such that the margin ratio between the upper margin and the lower margin becomes a preset value.
この変換パラメータを用いれば、第1立体映像表示装置が表示する立体映像を第2立体映像表示装置で表示する際、最上点及び最下点と余白との関係を調整するので、余白による構図を維持することができる。 By using these conversion parameters, when displaying the stereoscopic image shown by the first stereoscopic image display device on the second stereoscopic image display device, the relationship between the top and bottom points and the margins is adjusted, thereby maintaining the composition created by the margins.
なお、本発明は、コンピュータを前記した視点変換装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。 Furthermore, this invention can also be implemented using a program that causes a computer to function as the aforementioned viewpoint transformation device.
本発明によれば、立体映像の視点を変換する際、余白による構図を維持することができる。 According to this invention, when changing the viewpoint of a stereoscopic image, the composition created by the margins can be maintained.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below are intended to embody the technical concept of the present invention, and unless otherwise specified, the present invention is not limited to these embodiments. Furthermore, the same reference numerals are used for identical means, and their descriptions may be omitted.
(実施形態)
[視点変換の手法]
以下、実施形態に係る視点変換装置1を説明する前提として、視点変換の具体的手法について説明する。
余白による構図を維持するために、立体映像の視点を変換する際、被写体Objの中心を回転軸とするカメラの回転に加えて、カメラを平行移動する。図1に示すように、このカメラ操作は、カメラを視点cに固定し、被写体Objを回転させた後、被写体Objを平行移動することと同義である。つまり、被写体Objを回転させた後、被写体Objの重心vgをテーブルトップ型ディスプレイ91の表示画面(実スクリーン)91aと平行に移動させることで、立体映像の視点を変換する。なお、図1では、移動前の被写体Objの表示状態を濃く、移動前の被写体Objの表示状態を薄く図示した。
(Embodiment)
[Perspective Shifting Techniques]
The following describes a specific method of viewpoint transformation as a prerequisite for explaining the viewpoint transformation device 1 according to the embodiment.
To maintain the composition created by the negative space, when changing the viewpoint of the stereoscopic image, in addition to rotating the camera around the center of the subject Obj as the axis of rotation, the camera is also translated. As shown in Figure 1, this camera operation is equivalent to fixing the camera at viewpoint c, rotating the subject Obj, and then translating the subject Obj. In other words, after rotating the subject Obj, the viewpoint of the stereoscopic image is changed by moving the center of gravity vg of the subject Obj parallel to the display screen (actual screen) 91a of the tabletop display 91. Note that in Figure 1, the display state of the subject Obj before the movement is shown in darker colors, and the display state of the subject Obj before the movement is shown in lighter colors.
なお、仮想空間の水平方向を表す矢印aとカメラの撮影方向を表す破線bとの角度θが、被写体Objの回転角(つまり、カメラの回転角)を表す。また、視点を変換する際、被写体Objの位置が奥行き方向に変動することを防止するため、被写体Objの移動距離を制作者が手動で設定するものとする。 Furthermore, the angle θ between arrow a, which represents the horizontal direction in the virtual space, and the dashed line b, which represents the camera's shooting direction, represents the rotation angle of the subject Obj (i.e., the camera's rotation angle). Also, to prevent the subject Obj's position from changing in the depth direction when changing the viewpoint, the creator will manually set the subject Obj's movement distance.
本実施形態では、被写体Objが自動車であることとして説明するが、被写体Objの種類は特に制限されない。また、被写体Objの3次元形状が既知である必要があるため、対象となるシーンはメッシュ構造や点群形式からなる3次元CG(Computer Graphics)を前提とする。 In this embodiment, the subject object (Obj) is assumed to be an automobile, but the type of subject object (Obj) is not particularly limited. Furthermore, since the three-dimensional shape of the subject object (Obj) must be known, the target scene is assumed to be a 3D computer graphics (CG) consisting of a mesh structure or point cloud format.
視点変換後、被写体Objの重心vgは、未知数である変換パラメータαを用いて、以下の式(1)で表される。 After the viewpoint transformation, the centroid v g of the subject Obj is expressed by the following equation (1), using the unknown transformation parameter α.
なお、scが表示画面91aの中心座標を表し、dが表示画面91aと被写体Objとの距離を表す。また、nが表示画面91aに対する単位法線ベクトルを表し、tが表示画面91aに平行で上向きの単位ベクトルを表す。 Note that s c represents the center coordinates of the display screen 91a, and d represents the distance between the display screen 91a and the subject Obj. Also, n represents the unit normal vector to the display screen 91a, and t represents the unit vector parallel to the display screen 91a and pointing upward.
被写体Objが複雑な形状の場合、被写体Objの重心vgの変化に応じて余白を正確に求めようとすると、その演算量が膨大になる。このため、被写体Objの形状を抽象化した後、余白を求める。具体的には、図2(a)に示すように、被写体Objの形状をバウンディングボックスBoxで抽象化し、箱状に抽象化した被写体Objから頂点viの座標を求める。ここで、視点変換後における被写体Objの各頂点viの座標は、以下の式(2)で表される。 When the object Obj has a complex shape, accurately determining the margins in response to changes in the centroid vg of the object Obj would require an enormous amount of computation. Therefore, the shape of the object Obj is abstracted before determining the margins. Specifically, as shown in Figure 2(a), the shape of the object Obj is abstracted using a bounding box, and the coordinates of the vertices vi are determined from the box-shaped abstracted object Obj. Here, the coordinates of each vertex vi of the object Obj after the viewpoint transformation are expressed by the following equation (2).
なお、vi ̄は、視点変換前において、被写体Objの重心vgから箱状に抽象化した被写体Objの各頂点(つまり、バウンディングボックスBoxの各頂点)に向かうベクトルを表す。ここで、バウンディングボックスBoxとは、仮想空間において、被写体Objを囲う直方体状の境界を指す。
また、バウンディングボックスBoxで被写体Objの形状を抽象化した場合、被写体Objの重心vgは、バウンディングボックスBoxの各頂点vi ̄の平均とすればよい。
Note that ∫ ∫ represents a vector that, before the viewpoint transformation, points from the centroid v g of the subject Obj to each vertex of the abstracted subject Obj (i.e., each vertex of the bounding box). Here, the bounding box refers to the rectangular boundary surrounding the subject Obj in the virtual space.
Furthermore, if the shape of the subject Obj is abstracted using a bounding box, the centroid v g of the subject Obj can be the average of the vertices vi  ̄ of the bounding box.
式(2)に式(1)を代入すると、各頂点viの座標は、以下の式(3)で表される。 Substituting equation (1) into equation (2), the coordinates of each vertex vi are expressed by the following equation (3).
式(3)における定数ベクトルを式(4)のhiとおくと、各頂点viの座標は、以下の式(5)で表される。 If we denote the constant vector in equation (3) as h i in equation (4), then the coordinates of each vertex vi are expressed by the following equation (5).
図2(b)に示すように、各頂点viを正規化スクリーン91bに投影することを考える。この正規化スクリーン91bは、視点cに位置するカメラから単位距離(例えば、1メートル)でカメラの光軸に直交する平面である。このとき、頂点viを正規化スクリーン91bに投影したときの投影点の同次座標v´i ̄は、変換行列を用いて以下の式(6)及び式(7)で表される。 As shown in Figure 2(b), we consider projecting each vertex vi onto a normalization screen 91b. This normalization screen 91b is a plane perpendicular to the optical axis of the camera at a unit distance (e.g., 1 meter) from the camera located at viewpoint c. In this case, the homogeneous coordinates v'i  ̄ of the projected point when vertex vi is projected onto the normalization screen 91b are expressed by the following equations (6) and (7) using a transformation matrix.
なお、Pは正規化スクリーン91bへの投影行列を表し、Mはワールド座標系からカメラ座標系への変換行列を表す。また、Hiは定数ベクトルhi=(hi,x,hi,y,hi,z)の方向に平行移動する行列を表し、Aはベクトルをα倍に拡大する行列を表す。 P represents the projection matrix onto the normalized screen 91b, and M represents the transformation matrix from the world coordinate system to the camera coordinate system. Furthermore, H i represents the matrix that translates in the direction of the constant vector h i = (hi i, x , h i, y , h i, z ), and A represents the matrix that scales the vector by a factor of α.
また、図2(b)では、s1~s4は、表示画面91aの4つの頂点を表す。また、頂点s´1~s´4は、表示画面91aの頂点s1~s4を正規化スクリーン91bに投影した点である。 In Figure 2(b), s1 to s4 represent the four vertices of the display screen 91a. Vertices s'1 to s'4 are points obtained by projecting vertices s1 to s4 of the display screen 91a onto the normalized screen 91b.
式(6)の同次座標vi´ ̄=(v´i,x ̄,v´i,y ̄,v´i,z ̄)を3次元ベクトルに変換し、式(8)で表される頂点v´iを得る。なお、v´i,w ̄は、同次座標vi´ ̄のw成分を表す。 The homogeneous coordinates v i '  ̄ = (v ' i, x  ̄, v ' i, y  ̄, v ' i, z  ̄) from equation (6) are transformed into a three-dimensional vector to obtain the vertex v ' i represented by equation (8). Note that v ' i, w  ̄ represents the w component of the homogeneous coordinates v i '  ̄.
次に、図2(c)に示すように、正規化スクリーン91bへ投影された8つの頂点v´iの座標から、以下の式(9)~式(11)に示すように、最も上に位置する最上点v´topと、最も下に位置する最下点v´bottomを選択する。なお、kは、正規化スクリーン91bで上方向の単位ベクトルを表す。 Next, as shown in Figure 2(c), the uppermost point v' top and the lowermost point v' bottom are selected from the coordinates of the eight vertices v' i projected onto the normalized screen 91b, as shown in equations (9) to (11 ) below. Note that k represents the upward unit vector on the normalized screen 91b.
つまり、最上点v´topは、頂点v´iのうち、上枠s´1-s´4に最も近い点である。また、最下点v´bottomは、頂点v´iのうち、下枠s´2-s´3に最も近い点である。また、式(11)では左手系座標系を想定しており、正規化スクリーン91bの上方向が左手系座標系のy軸となる。このとき、カメラ位置(視点c)が表示画面91aの水平方向中央であり、かつ、カメラがロールしないこととする。 In other words, the uppermost point v' top is the point among the vertices v' i closest to the upper frame s' 1 - s ' 4. Similarly, the lowermost point v' bottom is the point among the vertices v' i closest to the lower frame s' 2 - s ' 3. Equation (11) assumes a left-handed coordinate system, where the upward direction of the normalized screen 91b is the y-axis of the left-handed coordinate system. In this case, the camera position (viewpoint c) is assumed to be the horizontal center of the display screen 91a, and the camera does not roll.
正規化スクリーン91bの上枠s´1-s´4から最上点v´topまでの上側余白m´topは、以下の式(12)で表される。また、正規化スクリーン91bの下枠s´2-s´3から最下点v´bottomまでの下側余白m´bottomは、以下の式(13)で表される。 The upper margin m'top from the upper frame s'1 - s'4 to the top point v'top' of the normalized screen 91b is expressed by the following equation (12). Also, the lower margin m'bottom from the lower frame s'2 - s'3 to the bottom point v'bottom of the normalized screen 91b is expressed by the following equation (13).
ここで、上下の余白比rvを以下の式(14)で定義する。すると、以下の式(15)で表される関係式が得られる。 Here, the top and bottom margin ratio r v is defined by the following equation (14). Then, the relationship expressed by the following equation (15) is obtained.
式(15)から未知数である変換パラメータαを求め、この変換パラメータαを式(1)へ代入することで、予め設定された余白比rvを満たす被写体Objの重心vgが得られる。 By determining the unknown transformation parameter α from equation (15) and substituting this transformation parameter α into equation (1), the centroid v g of the subject Obj that satisfies the predetermined margin ratio r v can be obtained.
[視点変換装置の構成]
図3を参照し、視点変換装置1の構成について説明する。
視点変換装置1は、第1立体映像表示装置が表示する立体映像を、第1立体映像表示装置と異なる角度の表示画面を有する第2立体映像表示装置で表示するために、立体映像の視点を変換するものである。
[Configuration of the viewpoint changing device]
Referring to Figure 3, the configuration of the viewpoint changing device 1 will be explained.
The viewpoint conversion device 1 converts the viewpoint of the stereoscopic image displayed by the first stereoscopic image display device in order to display the stereoscopic image on a second stereoscopic image display device that has a display screen at a different angle than the first stereoscopic image display device.
本実施形態では、第1立体映像表示装置が、垂直方向の表示画面を有する据置型ディスプレイ90であることとする。また、第2立体映像表示装置が、水平方向の表示画面を有するテーブルトップ型ディスプレイ91であることとする。 In this embodiment, the first stereoscopic image display device is a stationary display 90 having a vertical display screen. The second stereoscopic image display device is a tabletop display 91 having a horizontal display screen.
図3に示すように、視点変換装置1は、演算部10と、描画部(視点変換部)20とを備える。また、演算部10は、被写体抽象化部11と、頂点座標算出部12と、最上点最下点選択部13と、余白算出部14と、変換パラメータ算出部15とを備える。 As shown in Figure 3, the viewpoint transformation device 1 comprises a calculation unit 10 and a drawing unit (viewpoint transformation unit) 20. The calculation unit 10 also includes a subject abstraction unit 11, a vertex coordinate calculation unit 12, an uppermost and lowermost point selection unit 13, a margin calculation unit 14, and a transformation parameter calculation unit 15.
ここで、演算部10には、実スクリーン及びカメラの位置姿勢情報{s1,…,s4},cと、視点変換前の被写体Objの位置姿勢情報(vg,vi ̄)を入力する。前記した角度θは、実スクリーン及びカメラの位置姿勢情報{s1,…,s4},cと、視点変換前の被写体Objの位置姿勢情報(vg,vi ̄)から求めることができる。さらに、演算部10には、制作者が手動で設定したパラメータ(距離d、余白比rv)を入力する。 Here, the calculation unit 10 receives the position and orientation information of the actual screen and camera { s1 , ..., s4 }, c, and the position and orientation information of the subject Obj before viewpoint transformation ( vg , vii ̄ ). The angle θ can be determined from the position and orientation information of the actual screen and camera { s1 , ..., s4 }, c, and the position and orientation information of the subject Obj before viewpoint transformation ( vg , vii ̄ ). Furthermore, the calculation unit 10 receives parameters (distance d, margin ratio rv ) manually set by the creator.
被写体抽象化部11は、被写体Objの形状をバウンディングボックスBoxで抽象化するものである。図2(a)に示すように、被写体抽象化部11は、被写体Objの形状を箱状に抽象化する。例えば、バウンディングボックスBoxは、被写体Objが内接するサイズであればよい。 The subject abstraction unit 11 abstracts the shape of the subject Obj using a bounding box. As shown in Figure 2(a), the subject abstraction unit 11 abstracts the shape of the subject Obj into a box shape. For example, the bounding box only needs to be the size that encloses the subject Obj.
頂点座標算出部12は、正規化スクリーン91bを予め設定し、立体映像の被写体Objを正規化スクリーン91bに投影したときの各頂点v´iの座標を算出するものである。本実施形態では、頂点座標算出部12は、バウンディングボックスBoxで抽象化した被写体Objを正規化スクリーン91bに投影したときの各頂点v´iの座標を算出する。具体的には、頂点座標算出部12は、前記した式(2)~式(8)を用いて、各頂点v´iの座標を算出する。 The vertex coordinate calculation unit 12 pre-sets the normalization screen 91b and calculates the coordinates of each vertex v'i when the subject Obj of the 3D image is projected onto the normalization screen 91b. In this embodiment, the vertex coordinate calculation unit 12 calculates the coordinates of each vertex v'i when the subject Obj, abstracted by a bounding box Box, is projected onto the normalization screen 91b. Specifically, the vertex coordinate calculation unit 12 calculates the coordinates of each vertex v'i using the above-mentioned equations (2) to (8).
最上点最下点選択部13は、頂点座標算出部12が算出した各頂点v´iのうちの最上点v´top及び最下点v´bottomを選択するものである。具体的には、最上点最下点選択部13は、前記した式(9)~式(11)を用いて、最上点v´top及び最下点v´bottomを選択する。 The uppermost and lowermost point selection unit 13 selects the uppermost point v' top and the lowermost point v' bottom from among the vertices v' i calculated by the vertex coordinate calculation unit 12. Specifically, the uppermost and lowermost point selection unit 13 selects the uppermost point v' top and the lowermost point v' bottom using the aforementioned equations (9) to (11).
余白算出部14は、正規化スクリーン91bの上枠s´1-s´4から最上点v´topまでの上側余白m´topと、正規化スクリーン91bの下枠s´2-s´3から最下点までの下側余白m´bottomとを算出するものである。具体的には、余白算出部14は、前記した式(12)及び式(13)を用いて、上側余白m´top及び下側余白m´bottomを算出する。 The margin calculation unit 14 calculates the upper margin m'top from the upper frame s'1 - s'4 of the normalized screen 91b to the top point v'top , and the lower margin m'bottom from the lower frame s'2 - s'3 of the normalized screen 91b to the bottom point . Specifically, the margin calculation unit 14 calculates the upper margin m'top and the lower margin m'bottom using the above-mentioned formulas (12) and (13).
変換パラメータ算出部15は、上側余白m´topと下側余白m´bottomとの余白比が予め設定された値rvとなるように、被写体objを表示画面91aに沿って移動させる移動量を変換パラメータαとして算出するものである。具体的には、変換パラメータ算出部15は、式(14)及び式(15)を解くことで、変換パラメータαを算出する。その後、演算部10は、算出した変換パラメータαを描画部20に出力する。 The conversion parameter calculation unit 15 calculates the amount of movement required to move the subject obj along the display screen 91a as a conversion parameter α, such that the margin ratio between the upper margin m' top and the lower margin m' bottom becomes a preset value r v . Specifically, the conversion parameter calculation unit 15 calculates the conversion parameter α by solving equations (14) and (15). After that, the calculation unit 10 outputs the calculated conversion parameter α to the drawing unit 20.
描画部20は、変換パラメータαに基づいて、立体映像の視点を変換するものである。具体的には、描画部20は、演算部10から入力された変換パラメータαを式(1)に代入することで、制作者が設定した余白比rvを満たすような被写体Objの重心vgを求めることができる。そして、描画部20は、重心vgに位置する被写体Objを視点cのカメラで撮影することで、立体映像を描画(レンダリング)する。 The drawing unit 20 transforms the viewpoint of the stereoscopic image based on the transformation parameter α. Specifically, the drawing unit 20 can find the centroid v g of the subject Obj that satisfies the margin ratio r v set by the creator by substituting the transformation parameter α input from the calculation unit 10 into equation (1). Then, the drawing unit 20 renders the stereoscopic image by capturing the subject Obj located at the centroid v g with the camera at viewpoint c.
[視点変換装置の動作]
図4を参照し、視点変換装置1の動作について説明する。
図4に示すように、ステップS1において、視点変換装置1には、各種パラメータを入力する。
ステップS2において、被写体抽象化部11は、被写体Objの形状をバウンディングボックスBoxで抽象化する。
[Operation of the viewpoint changing device]
Referring to Figure 4, the operation of the viewpoint changing device 1 will be explained.
As shown in Figure 4, in step S1, various parameters are input to the viewpoint changing device 1.
In step S2, the subject abstraction unit 11 abstracts the shape of the subject Obj using a bounding box Box.
ステップS3において、頂点座標算出部12は、正規化スクリーン91bを予め設定し、立体映像の被写体Objを正規化スクリーン91bに投影したときの各頂点v´iの座標を算出する。
ステップS4において、最上点最下点選択部13は、ステップS3で算出した各頂点v´iのうちの最上点v´top及び最下点v´bottomを選択する。
In step S3, the vertex coordinate calculation unit 12 pre-sets the normalization screen 91b and calculates the coordinates of each vertex v'i when the object Obj of the 3D image is projected onto the normalization screen 91b.
In step S4, the uppermost and lowermost point selection unit 13 selects the uppermost point v' top and the lowermost point v' bottom from among the vertices v' i calculated in step S3.
ステップS5において、余白算出部14は、上側余白m´top及び下側余白m´bottomを算出する。
ステップS6において、変換パラメータ算出部15は、上側余白m´topと下側余白m´bottomとの余白比が予め設定された値rvとなるように変換パラメータαを算出する。
ステップS7において、描画部20は、変換パラメータαに基づいて、立体映像の視点を変換する。
In step S5, the margin calculation unit 14 calculates the upper margin m' top and the lower margin m' bottom .
In step S6, the conversion parameter calculation unit 15 calculates the conversion parameter α such that the margin ratio between the upper margin m' top and the lower margin m' bottom becomes a predetermined value r v .
In step S7, the drawing unit 20 transforms the viewpoint of the stereoscopic image based on the transformation parameter α.
[作用・効果]
図5には、余白比rvが1、すなわち、上側余白m´top及び下側余白m´bottomが均等になるように設定したときに角度θを変化させた立体映像を図示した。図5の例では、距離d=-0.1,0,0.1、角度θ=0,π/8,π/4,3π/8,π/2に変化させている。図5に示すように、視点変換装置1は、角度θを変化させた場合でも、最上点及び最下点と余白との関係を調整するので、余白による構図を維持できる。これにより、制作者の意図が反映された立体映像の制作が容易になる。
[Effects and Actions]
Figure 5 illustrates stereoscopic images when the angle θ is changed while the margin ratio r v is set to 1, that is, when the upper margin m' top and lower margin m' bottom are equal. In the example in Figure 5, the distance d is changed to -0.1, 0, 0.1, and the angle θ is changed to 0, π/8, π/4, 3π/8, π/2. As shown in Figure 5, the viewpoint changing device 1 adjusts the relationship between the top and bottom points and the margins even when the angle θ is changed, so the composition with margins can be maintained. This makes it easier to create stereoscopic images that reflect the creator's intentions.
(変形例)
以上、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。
(Variant)
Although embodiments have been described in detail above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes design changes and the like that do not depart from the spirit of the present invention.
前記した実施形態では、上下方向の余白比による構図を維持する例で説明したが、視点変換装置は、左右方向の余白比による構図も同様に維持できる。 In the embodiment described above, the composition was explained using the vertical margin ratio, but the viewpoint changing device can similarly maintain the composition using the horizontal margin ratio.
前記した実施形態では、第1立体映像表示装置及び第2立体映像表示装置の表示画面が四角形状であることとして説明したが、表示画面の形状は特に制限されない。例えば、視点変換装置は、円形や楕円などの任意の形状の表示画面であっても、表示画面の縁の情報が得られれば、同様に余白比による構図も同様に維持できる。 In the embodiments described above, the display screens of the first and second stereoscopic image display devices were assumed to be rectangular in shape. However, the shape of the display screen is not particularly limited. For example, even if the display screen has any shape, such as a circle or an ellipse, the viewpoint transformation device can maintain the composition based on the margin ratio in the same way, as long as information about the edges of the display screen is available.
前記した実施形態では、立体映像が静止画であることとして説明したが、立体映像は動画であってもよい。この場合、バウンディングボックスのサイズは、被写体が動く範囲とすればよい。 In the above-described embodiment, the stereoscopic image was explained as a still image, but the stereoscopic image may also be a moving image. In this case, the size of the bounding box should be the range of motion of the subject.
前記した実施形態では、被写体の形状をバウンディングボックスで抽象化することとして説明したが、被写体の形状を抽象化せずともよい。この場合、頂点座標算出部が被写体の頂点毎に座標を算出し、最上点最下点選択部が各頂点の座標のうちの最上点及び最下点を選択すればよい。つまり、式(9)及び式(10)の頂点数を変えればよい。 In the embodiment described above, the shape of the subject was abstracted using a bounding box, but it is not necessary to abstract the shape of the subject. In this case, the vertex coordinate calculation unit calculates the coordinates for each vertex of the subject, and the uppermost and lowermost point selection unit selects the uppermost and lowermost points from the coordinates of each vertex. In other words, the number of vertices in equations (9) and (10) should be changed.
前記した実施形態では、視点変換装置が立体映像を描画することとして説明したが、これに限定されない。例えば、配信側に配置した視点変換装置で変換パラメータを算出し、視聴者側に配置した描画装置に変換パラメータを送信してもよい。この場合、視聴者側の描画装置が立体映像を描画することになる。 In the above-described embodiment, the viewpoint conversion device was described as rendering a stereoscopic image, but the invention is not limited to this. For example, the viewpoint conversion device located on the distribution side may calculate conversion parameters and transmit these parameters to a rendering device located on the viewer side. In this case, the rendering device on the viewer side would render the stereoscopic image.
前記した実施形態では、視点変換装置が独立したハードウェアであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるCPU、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した視点変換装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、CD-ROMやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。 In the embodiments described above, the viewpoint transformation device was assumed to be an independent piece of hardware; however, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be implemented using a program that causes hardware resources such as a computer's CPU, memory, and hard disk to function as the viewpoint transformation device. This program may be distributed via a communication line or written to a recording medium such as a CD-ROM or flash memory.
1 視点変換装置
10 演算部
11 被写体抽象化部
12 頂点座標算出部
13 最上点最下点選択部
14 余白算出部
15 変換パラメータ算出部
20 描画部(視点変換部)
1 Viewpoint Conversion Device 10: Calculation Unit 11, Subject Abstraction Unit 12, Vertex Coordinate Calculation Unit 13, Uppermost/Lowestmost Point Selection Unit 14, Margin Calculation Unit 15, Conversion Parameter Calculation Unit 20, Drawing Unit (Viewpoint Conversion Unit)
Claims (6)
前記視点に位置する仮想カメラから単位距離で前記仮想カメラの光軸に直交する正規化スクリーンを予め設定し、前記立体映像の被写体を前記正規化スクリーンに投影したときの前記被写体の各頂点の座標を算出する頂点座標算出部と、
前記頂点座標算出部が算出した各頂点のうちの最上点及び最下点を選択する最上点最下点選択部と、
前記正規化スクリーンの上枠から前記最上点までの上側余白と、前記正規化スクリーンの下枠から前記最下点までの下側余白とを算出する余白算出部と、
前記上側余白と前記下側余白との余白比が予め設定された値となるように、前記被写体を前記第2立体映像表示装置の表示画面に沿って移動させる移動量を変換パラメータとして算出する変換パラメータ算出部と、
を備えることを特徴とする視点変換装置。 A viewpoint conversion device for converting the viewpoint of a stereoscopic image, in order to display the stereoscopic image displayed by a first stereoscopic image display device on a second stereoscopic image display device having a display screen at a different angle from the display screen of the first stereoscopic image display device,
A vertex coordinate calculation unit calculates the coordinates of each vertex of the subject when the subject of the stereoscopic image is projected onto the normalization screen, which is set in advance at a unit distance from the virtual camera located at the viewpoint and perpendicular to the optical axis of the virtual camera.
The vertex coordinate calculation unit selects the highest and lowest points among the vertices calculated by the vertex coordinate calculation unit,
A margin calculation unit that calculates the upper margin from the upper frame of the normalization screen to the uppermost point and the lower margin from the lower frame of the normalization screen to the lowermost point,
A conversion parameter calculation unit calculates the amount of movement to move the subject along the display screen of the second stereoscopic image display device as a conversion parameter, such that the margin ratio between the upper margin and the lower margin becomes a predetermined value.
A viewpoint changing device characterized by being equipped with the following features.
前記頂点座標算出部は、前記バウンディングボックスで抽象化した被写体を前記正規化スクリーンに投影したときの各頂点座標を算出することを特徴とする請求項1に記載の視点変換装置。 The system further comprises a subject abstraction unit that abstracts the shape of the subject using a bounding box,
The viewpoint transformation device according to claim 1, characterized in that the vertex coordinate calculation unit calculates the coordinates of each vertex when the subject abstracted by the bounding box is projected onto the normalization screen.
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| JP2008083534A (en) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | 3D image display method and 3D image display apparatus |
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