JPH0269615A - 立体画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、立体画像装置に関し、更に詳しくは、２台の
ビデオカメラを用いて立体画像を得る立体画像装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、２台のビデオカメラを左右に並べて設置し、各々
のビデオカメラの画像を短い周期で切り換えて交互にモ
ニター画面に表示し、その左右のビデオカメラの画像の
切り換えと同期して液晶シャッターを駆動し、左ビデオ
カメラの画像を左眼だけに視認させ、右ビデオカメラの
画像を右眼だけに視認させるようにして、立体画像を得
る立体画像装置が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の立体画像装置では、立体画像の観察が行える
だけであり、立体画像内の物体位置や距離を定量的に計
測することが容易でない問題点があった。

従って、本発明の目的とするところは、立体画像内の物
体位１や距離を容易に定量的に計測できるようにした立
体画像装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の立体画像装置は、左右に並設した２台のビデオ
カメラの画像を短い周期で切換えて交互にモニター画面
に表示するとともに選択的視認手段によって左ビデオカ
メラの画像を左眼だけに視認させ右ビデオカメラの画像
を右眼だけに視認させるようにした立体画像装置におい
て、ビデオカメラの３次元位置を指定するカメラ位置指
定手段と、その指定されたカメラ位置に２台のビデオカ
メラを相互の位置関係を保持したまま移動させるカメラ
移動手段と、カーソルの３次元位置を指定するカーソル
位置指定手段と、指定された３次元位置にあるカーソル
を左ビデオカメラで見たときに得られるであろうと仮想
される左視カーソル画像をｌγ出すると共に同カーソル
を右ビデオカメラで見たときに得られるであろうと仮想
される看視カーソル画像を算出するカーソル画像算出手
段と、前記３次元位置に対応した座標を表示する座標値
画像を算出する座標値画像算出手段と、前記左視カーソ
ル画像および座標値画像を前記左ビデオカメラの画像に
合成すると共に前記看視カーソル画像及び座標値画像を
前記右ビデオカメラの画像に合成する画像合成手段とを
具備したことを構成上の特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の立体画像装置では、カーソルの３次元位置を指
定すると、その指定した３次元位置に対応する立体画像
中の位置にカーソルを表示できるようになっている。そ
して、その指定した３次元位置の座標値が立体画像中に
表示される。

従って、立体画像中の物体にカーソルを合わせれば、そ
のとき表示されるカーソルの座標値がそのまま物体位置
を表すこととなる。従って、物体位置は言うまでもなく
距離の定量的計測も容易に行える。

ここで、立体画像の奥行方向については人間の距離分解
能力が低いので、物体とカーソルが合致しているか否か
は、物体を見る角度とカーソルの位置関係によっては把
握しにくい、そのときにはカメラ位置を移動して、物体
を見る角度を変えれば、両者の位置関係が変わり、把握
しやすくなる。

〔実施例〕

以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく説
明する。ここに第１図は本発明の一実施例の立体画像装
置のブロック図、第２図はカーソルの３次元位置とカー
ソル画像の関係を示す概念図、第３図はカメラ位置の移
動とカーソル画像の関係を示す概念図である。なお、図
に示す実施例により本発明が限定されるものではない。

第１図に示す立体画像装置１において、２台のビデオカ
メラ２，３が、光軸を平行にして左右に並べて設置され
ている。

これらのビデオカメラ２，３は外部同期式のもので、カ
メラコントローラ４から共通の同期信号を与えられてい
る。ビデオカメラ２．３の出力する画像信号は、フィー
ルド切換え回路５に入力される。

フィールド切換え回路５は、カメラコントローラ４から
の同期信号に基づいて、両カメラ２．３からの画像を１
フイールド毎に交互に切り換えてスーパーインポーズ回
路６に出力している。

スーパーインボーズ回路６は、後述する３次元グラフィ
ックコントロール回路１３から与えられる左視カーソル
画像および座標値画像と左ビデオカメラ２の画像とを合
成し、また、看視カーソル画像および座標値画像と右ビ
デオカメラ３の画像とを合成する。

倍速スキャンコンバータ７は、画像のフリッカ−を防止
するために、スーパーインボーズ回路６の出力画像のス
キャンレートを２倍のスキャンレートに変換して、デイ
スプレィ８に送出するものである。

デイスプレィ８は、倍速即ち１／１２０秒のフィールド
周期で画像を表示し得るモニターＴＶである。

前記フィールド切換え回路５は、左ビデオカメラ２の画
像と右ビデオカメラ３の画像とを１フイールド毎に切り
換えるが、その切換えのタイミング信号を液晶シャッタ
ーコントロール回路９へ出力している。そこで、液晶シ
ャッターコントロール回路９は、左ビデオカメラ２の画
像と右ビデオカメラ３の画像の切換えの度に液晶シャッ
ク−１Ｏをスイッチし、左ビデオカメラ２の画像の表示
時は左円偏光のみをｉ！過し、右ビデオカメラ３の画像
の表示時は右円偏光のみを透過させる。

観察者は偏光メガネ１１を用いるが、その偏光メガネ１
１の左眼は左円偏光だけを透過するレンズであり、右眼
は右円偏光だけを透過するレンズであるから、左眼では
左ビデオカメラ２の画像だけを視認し、右ＩＩＩでは右
ビデオカメラ３の画像だけを？Ｊ！　にすることとなる
、従って、立体画性を得られることになる。

３次元ジョイスティック１２は、カーソルの３次元位：
１ｆｆ（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｋ〕を指定するためのもので、
そのレバーの傾きと回転の状態が３次元位置（Ｘｈ　、
　　Ｙｂ　、　　Ｚｈ　）に対応している。

コントロールボックス！３は、ロボット制御装置１４を
介してロボッ）１５を動かすためのものである。ロボッ
ト１５を動かずことによって左ビデオカメラ２と右ビデ
オカメラ３を並べて固定しているカメラホルダ１６を移
動し、所望の３次元位置（Ｘｉ、Ｙ／、Ｚｒ）とＣＸｒ
　、Ｙｒ　、Ｚｒ　）に左ビデオカメラ２と右ビデオカ
メラ３を位置させることが出来る。つまり、これにより
目的物を見る角度を変えられる。なお、Ｌ＝（（Ｘｚ　
　Ｘｒ）’＋　（Ｙ７　　Ｙｒ　）’　＋　（Ｚｒ　−
Ｚｒ　）２）−の関係がある。

３次元グラフィックコントロール回路１７は、３次元ジ
ョイスティック１２の状態を読み込み、カーフ／Ｌ／の
３次元位ＣＣｘｋ、　　ＹＩ＋＋　　Ｚ、）を得る。ま
た、ロボット制御装置１４からロボット１５の各アーム
位置データを得、これから左ビデオカメラ２と右ビデオ
カメラ３の３次元位１（ＸｎＹ７．Ｚりと（ｘｒ　、　
Ｙｒ　、　　ｚｒ　）を得る。

そして、これらのデータに基づいて、左視カーフ）Ｌ／
１１ｉｉ像と看視カーソル画像を算出する。

第２図は、このカーソル画像算出の原理を示すものであ
る。説明の都合上、カーソルの３次元位置（Ｘｋ、Ｙｈ
　、Ｚｈ　）が点Ｐを表し、左ビデオカメラ２のレンズ
中心Ｑ！の空間座標値を〔ｘｏ。

Ｙｏ、Ｚｏ）とし、右ビデオカメラ３のレンズ中心Ｑ、
の空間座標を（Ｘ０＋Ｌ、　ｙｏ　、　　Ｚ、）　）と
し、両ビデオカメラ２．３の画面距離をｒとする。

また、両ビデオカメラ２，３の両像２．．３．上の座標
原点は各画像２□、３１と各々の光軸との交点とする。

すると、次式により、点Ｐの左ビデオカメラ２の画像２
ａ上の対応点Ｐｒの１画像２１に関する座標（ｘ７．ｙ
）が算出される。また、同様に、点Ｐの右ビデオカメラ
３の画像３ａ上の対応点ｐ、の２画像３８に関する座標
（ｘｒ、ｙ）が算出される。

ｘｉ　”−（Ｘｂ　　Ｘｏ　）ｒ／　（Ｚｂ　−Ｚｏ　
））（ｒ　＝　（Ｘｏ　＋ｌ−Ｘｂ　）　ｆ　／　（２
５Ｚｂ　）ｙ−−（Ｙｂ　　Ｙ。）ｆ／　（Ｚｈ−ｚ、
）上記画像２２．３ユ上の点Ｐ／＋Ｐｒを光る点として
左ビデオカメラ２の画像及び右ビデオカメラ３の画像に
合成すると、観察者は、３次元位置（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｂ
　）に対応する立体画像中の空間位置に光る点Ｐを認識
することになる。そこで、これを拡張すれば、第２図に
示すＫの如き立方体状フレームを立体画像中に表すこと
が出来る。

すなわち、これがカーソルにである。

このカーソルには、３次元ジ、Ｉイスティック１２を操
作することによって、立体画像内で自由に動かすことが
出来る。

カーソルにの存在する空間位置の座標〔×、。

Ｙｂ、Ｚｂ）は、３次元グラフィックコンＪ−ｒ＋　−
小回路１７で文字表示データとされ、スーパーインポー
ズ回路６に与えられ、画像中に数値表示されるから、カ
ーソルＫを目的物の所望部分に合わせれば、その所望部
分の３次元位置を知ることができる。

ところで、第３図に示すＵのカメラ位置から］」約物の
コーナ点αを見て、カーソルにとの一致を判別するとき
、画像２ａ、３ｉでは、コーナ点αとカーソルにとの一
致を視差情報を主として判定しなければならず、人間能
力では困難である。そこで、カメラの位置をＵ′のよう
に動かヒば、コーナ点αと、カーソルにとの一致を視差
情報よりも横ずれ情報を主として判定できるようになる
ため、人間の能力で高精度に一致を判定できるようにな
る。

なお、カメラ位置の移動に応じて左視カーソル画像と看
視カーソル画像の算出が座標変換手法を併用して新たに
行われるため、カメラ位置を移動しても同一の３次元位
置にカーソルが存在するように表示され、カメラ位置の
移動によりカーソルの３次元位置が変化してしまうこと
はない。

従って、立体画像中でカーソルＫを動かして、物体位置
や距離を容易に計測することが出来るようになる。

さて、第２図にもどり、３次元グラフィックコントロー
ル回路１７は、カーソルの３次元位置〔ｘｋ、　Ｙｋ＋
　　ｚ、）をピントコントロール回路１８に出力する。

ピントコントロール回路１８は、与えられた３次元位置
（Ｘｋ＋　　Ｙｋ、Ｚｂ　）にビデオカメラ２．３のピ
ントが合うように両カメラ２，３を制御する。

従って、観察者が、３次元ジョイスティック１２を操作
して立体画像中の見たい部分にカーソルＫを動かせば、
その点にビデオカメラ２．３のピントが合うことになる
。かくして、立体画像を観察しながら容易にビデオカメ
ラ２．３のピントを調整することが可能となる。

他の実施例としては、３次元ジョイスティック１２の状
態をカーソルにの移動方向と移動速度とに対応させたも
のが挙げられる。そのような装置では、３次元ジョイス
ティック１２を中立状態にしておけば、カーソルには任
意の位置で停止しており、３次元ジョイスティック１２
を操作することで所望の方向に所望の速度でカーソルＫ
を移動させ得るようになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、左右に並設した２台のビデオカメラの
画像を短い周期で切換えて交互にモニター画面に表示す
るとともに選択的視認手段によって左ビデオカメラの画
像を左眼だけに視認させ右ビデオカメラの画像を右眼だ
けに視認させるようにした立体画像装置において、ビデ
オカメラの３次元位置を指定するカメラ位置指定手段と
、その指定されたカメラ位置に２台のビデオカメラを相
互の位置関係を保持したまま移動させるカメラ移動手段
と、カーソルの３次元位置を指定するカーソル位置指定
手段と、指定された３次元位置にあるカーソルを左ビデ
オカメラで見たときに得られるであろうと仮想される左
視カーソル画像を算出すると共に同カーソルを右ビデオ
カメラで見たときに得られるであろうと仮想される看視
カーソル画像を算出するカーソル画像算出手段と、前記
３次元位置に対応した座標を表示する座標値画像を算出
する座標値画像算出手段と、前記左視カーソル画像およ
び座標値画像を前記左ビデオカメラの画像に合成すると
共に前記看視カーソル画像及び座標値画像を前記右ビデ
オカメラの画像に合成する画像合成手段とを具備したこ
とを特徴とする立体画像装置が提供され、これにより立
体画像を用いて物体位置や距離を容易に定量的に計測で
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の立体画像装置のブロック図
、第２図はカーソルの３次元位置とカーソル画像の関係
を示す概念図、第３図はカメラ位置の移動とカーソル画
像の関係を示す概念図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・・立体画像装置 ２・・・左ビデオカメラ ３・・・右ビデオカメラ ５・・・フィールド切換え回路 ６・・・スーパーインポーズ回路 ８・・・デイスプレィ ９・・・液晶シャッターコントロール回路ＩＯ・・・液
晶シャッター １１・・・偏光メガネ １２・・・３次元ジョイスティック １３・・・コントロールボックス １４・・・ロボット制御装置 １５・・・ロボット １６・・・ホルダー １７・・・３次元グラフィックコントロール回路１８・
・・ピントコントロール回路 Ｋ・・・カーソル ＱＩ・・・左ビデオカメラ２のレンズ中心Ｑｒ・・・右
ビデオカメラ３のレンズ中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、左右に並設した２台のビデオカメラの画像を短い周
   期で切換えて交互にモニター画面に表示するとともに選
   択的視認手段によって左ビデオカメラの画像を左眼だけ
   に視認させ右ビデオカメラの画像を右眼だけに視認させ
   るようにした立体画像装置において、 ビデオカメラの３次元位置を指定するカメ ラ位置指定手段と、その指定されたカメラ位置に２台の
   ビデオカメラを相互の位置関係を保持したまま移動させ
   るカメラ移動手段と、カーソルの３次元位置を指定する
   カーソル位置指定手段と、指定された３次元位置にある
   カーソルを左ビデオカメラで見たときに得られるであろ
   うと仮想される左視カーソル画像を算出すると共に同カ
   ーソルを右ビデオカメラで見たときに得られるであろう
   と仮想される右視カーソル画像を算出するカーソル画像
   算出手段と、前記３次元位置に対応した座標を表示する
   座標値画像を算出する座標値画像算出手段と、前記左視
   カーソル画像および座標値画像を前記左ビデオカメラの
   画像に合成すると共に前記右視カーソル画像及び座標値
   画像を前記右ビデオカメラの画像に合成する画像合成手
   段とを具備したことを特徴とする立体画像装置。