JPH0389794A - 多人数用三次元表示方式 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、−枚のレンティキュラレンズを用いて、同時
に複数の観察者の視線に応じた三次元表示を行う多人数
用三次元表示方式に関するものである。

（従来の技術） レジャー施設等における臨場感のある表示の再生法のひ
とつとして、大型の三次元表示が用いられている。多く
の表示方式は、メガネを用いた方式により、複数の観衆
に娯楽を提供している。

しかしながら、メガネを使用しない表示方式の一つであ
るレンティキュラレンズ方式を使用した例は見あたらな
い。その理由の一つとして、レンティキュラレンズの表
示原理上、観察適正立体視域が限定しているために、同
一のレンズによる複数の観衆の視線に応じた表示を行う
ことが困難な点をあげることができる。

すなわち、従来より、複数の観衆に両眼分離用メガネを
使用して三次元表示方式があり、メガネを用いたことに
よる視野内輝度の大幅な低ｆ、メガネそのものによる違
和感等自然な三次元表示方式としては、問題があった。

第７図は、両眼視差分離メガネを使用した方式であり、
表示面上ｌにはあらかじめ立体視を得るための左右の視
差を与えた像を再生２，３している。しかしながら、空
間的には分離再生していないために、それぞれの再生像
２，３に応じた同一の特性を持つ両眼分離用のメガネ４
．５を使用して表示面を眺める必要性がある。本方式は
、メガネそのものの違和感を伴っているばかりではなく
、眺めた方向に再生像が観察者について来る知覚を生じ
る問題が原理上ある。

第８図は、両眼分離用のメガネを使用しない方式である
。立体表示面には、レンチキュラレンズ６と呼ばれる蒲
鉾状のレンズ外観を有しており、人力した左右の画像走
査線７ａ、７ｂをレンズ６の凹凸の一ピッチ当りに周期
的に配列し、レンズ６の曲面構造により容易に分離再生
できるので、空間的に左右の再生像を分離抽出するメガ
ネは不要である。しかしながら、レンズ６と走査線７ａ
。

７ｂの整合法には制約があるために、複数の観察者の任
意の方向を同時に分離再生することは困難であり、その
用途としてはいわゆるパーソナル表示用としてしか実現
できない欠点がある。

第９図は、複数のカメラから景観を人力し、レンチキュ
ラレンズ６を介して各カメラからの像を分離再生する方
式であり、２眼力メラ人力に比べて側面情報が付加する
ことで空間再現性のある像が得られる利点を有する。レ
ンチキュラレンズ６の背面には、−ピッチごとに周期的
に複数のカメラからの走査線７８〜７ｂが配置されてい
る。しかしながら、−人の観察者は、眺めた方向に応じ
た再生像を得ることができるが複数の観察者が任意の視
点からの再生像を得ることは不可能であるという欠点が
ある。

第１０図は、複数のレンティキュラレンズを用いた双方
通信を行う概要図である。各レンティキュラレンズシー
ト８ａ、８ｂ、　８ｃに対応する複数のカメラ９ａ、９
ｂ、９ｃで構成されており、複数の観察者１０ａ、１０
ｂ、１０ｃに立体像が再生表示される。この方式の場合
は、たとえば、観察者１０ａがカメラ９ｃ方向の景観を
シート８ａで得ることはできない。同様に、観察者１０
ｃがカメラ９ａ方向の景観をシート８ｃで得ることはで
きない。このように、複数のレンティキュラレンズシー
トを用いた立体表示では、シート間のつなぎ目の存在が
問題になるばかりでなく、各観察者の任意方向の景観を
得ることができない欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の三次元表示方式には、メガネを使用
しない方式はあるが、複数の観察者の任意の視点からの
再生情報を得ることはできないという問題があった。

本発明は、上記従来方式の問題点を解決し、より自然な
三次元表示を行うために、１枚の大型のレンティキュラ
レンズシートを用いて、同時に、複数の観察者に、各観
察者の視線方向に応じた自然な再生像を表示することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、複数の観察者を視
線方向検出処理部より取り込み、景観を複数カメラに各
観察者の視線方向に応じてカメラ切り替え部で２つのカ
メラの選択を行い、各観察者の視線方向に応じた像の再
生を行うために走査線の切り替え部で走査線の選択を行
い、−枚の大型レンチキュラレンズで多視点情報を再生
する方式とした。

（作用） 本発明の方式では、まず−枚の大型のレンチキュラレン
ズ内部の人力カメラの数に応じた走査線を組み合わせて
、個々の観衆の視線方向に応じた走査線を逐次選択する
。また、レンズの一ピッチあたりの走査線の配列の組を
あらかじめ観衆の観察位置と観察の人数に応じて、複数
組用意しておく。これにより、複数の観察者の任意の注
視方向に応じた三次元像を再生できることになる。

（実施例） 本発明方法を実施するための基本構成は、同時に一枚の
レンティキュラレンズを用いて複数の観察者に三次元再
生像を表示するために、レンティキュラレンズに張り付
ける再生用の走査線を観察者の位置に応じて、選択でき
るように装置を設置し、また複数並べられた入力カメラ
から各観察者の視線方向に応じた選択を独立に行う装置
を設置して、走査線、カメラ、視線方向と三位一体の連
動方式をとる。

レンティキュラレンズの構造とその三次元像再生の原理
上、同時に一枚のレンズでは、複数の観察者に独立な像
を再生することは不可能であるので、レンズ系において
は、走査線が唯一の可変部である。

複数に並べられた人力カメラ部において、各観察者の視
線方向に応じた選択を行うために、仮想的には複数に並
べられたカメラが観察者の数だけ層があるとして、各層
が独立に機能する特徴をも有する。

第１図は本発明方法を実施するための三次元表示装置の
主な処理過程を示す。図において、２０は複数の観察者
からの個々の視線方向を検出する際の前処理部であり、
特に観察者同志が重なり合う場合に不可欠な人物の分離
抽出を行う処理部である。２１は処理部２０で抽出され
た各人物の視線方向を検出する処理部である。２２は各
観察者の視線方向に応じた背景を取り込むためのカメラ
選択部であり、２３は各観察者の視線に応じた再生情報
を行うための走査線制御部である。２４は、複数のカメ
ラから入力された情報を分離立体再生する表示部である
。

第２図は本発明方法を実施するための三次元表示装置の
構成図を示す。図において、３１は入力対象の景観の例
であり、３２は奥行き再生情報に側面情報を付加するた
めに配置された複数の入力カメラ及び観察者の視線方向
に応じたカメラの選択を行う切り替え部、３３．３４．
３５は仮想的に構成された観察者の数に応じた複数のカ
メラの集合体、３６，３７．３８は各カメラ層３３，３
４．３５と各観察者の視線方向に応じた複数カメラから
の選択を行う装置３９とを結ぶ伝送路、４０は複数の観
察者の視線方向を検出して各カメラ層へ各観察者の視線
方向情報を抽出伝送する装置、１２は複数の観察者の視
線方向に応じた走査線に各カメラ層３Ｂ、３４．３５か
ら選択された情報を再生表示するための切り替え部を含
んだ装置、１３−１は複数の観察者を分離識別するため
の装置、１３は複数の観察者の視線方向を検出する装置
、１４は各観察者に各カメラ層から人力された情報を分
離再生するための１枚の大型レンティキュラレンズ、１
５は表示面前の複数の観察者であり、各人は任意の注視
方向を眺めている。

第３図は複数のカメラ人力部に関する図である。

観察者の数に応じたカメラ層３３，３４．３５は各観察
者の視線方向に応じた層の切り替えを行う処理部３つか
ら逐次選択される。また、各カメラ層３３，３４．３５
は奥行き情報再生と側面情報再生による空間情報を再生
するために複数のカメラ１が予め配置されている。各観
察者の視線方向に応じた立体表示を行うために、複数の
カメラから常に２つのカメラ２が逐次選択される。

次に走査線切り替え部とレンティキュラレンズの内部に
おける微細構造を第４図に示す。

−枚のレンティキュラレンズにより、複数のカメラから
の映像情報を分離再生することは技術的にみて容易であ
るが、複数の観察者の任意の視線方向に応じた立体像を
同時に再生することは困難である。

そこで、本実施例では、上述したようにレンティキュラ
レンズ１４の背面の走査線１ａ−ｎａ。

２ｂ−ｎｂ、３ｃｍｎｃ、、、を観察者ごとに独立に選
択切り替えを行う装置１２を装備することで、複数の観
察者］−５のそれぞれの注視した方向の映像を１枚のレ
ンティキュラレンズで実現できる。

第５図は複数の観察者がある程度の電なりがある場合に
各観察者を視線方向の処理上分離するための処理過程で
ある。観察者１５の画像を取り込む装置から人力を行い
、人力された複数の観察者１５を分離抽出するために、
人力された画像を２値化し、得られた２値から輪郭線を
抽出して多角形近似をする。そして、各頂点の凹凸を順
次凋べて四項点間で座標系列を複数のセグメントに分割
する。ここで、連続した四項点は、セグメントから除外
する。つぎに、分割されたそれぞれのセグメントを構成
する頂点座標を用いて、最少２乗法により円の中心と半
径を求める。最終的に抽出される円の個数は観察者の人
数と一致する。各観察者に対する円のあてほめを行う手
続きは、反復処理により行われる。反復過程における初
期の円の中心は、観察者の画像の輪郭線からサンプリン
グされた点をいくつか用いて求められる。観察者へ円の
適合化を行うための演算式を以下に示す。円の中心座標
（ａ、ｂ）、半径ｒとし、中心からｎ個の方向に対して
人力画像の輪郭点（Ｘｉ、Ｙｉ。

ｉ−１，２，、、、ｎ）を抽出する。そして輪郭点座標
と初期値から適合される円の中心（Ｘ、Ｙ）と半径Ｒを
次式により求める。

ｎ　　　１＝１ ｎ　　　　＋＝１ ＋　　（Ｙｉ　　　　ｂ）　　Ｘ　　（Ｙ　、　　−ｂ
）　　］　Ｉ／２このようにして、各観察者１５に最小
円６０があてはめられる。そして、各観察者１５が重な
りあっていた領域に対して各観察者の輪郭線の形状より
画像生成を行い、補う。以上のようにして、各観察者が
分離抽出される。

第６図は各観察者１５の視線方向の検出部に関してであ
る。視線の方向は頭部領域内の目、頭部の領域の重心、
頭髪領域の重心等の特徴点から求める。これらの特徴点
は、微分フィルターを用いてゼロ交差分布画像を求め（
ステップ１００−２００−３００）、画像の縦方向、横
方向、斜め方向の微分画像のヒストグラム分布から抽出
される（ステップ４００）。これらの複数の特徴点から
正面像、左方向、右方向等の視線方向が検出される（ス
テップ５００）。

以上述べた方法により、複数の観察者に立体像の再生を
１枚の大型のレンティキュラレンズを用いて行う。

本実施例においては、複数の観察者の注視方向の抽出は
簡素な手続きにより実時間で行えた。また、仮想的に層
をなす複数カメラの切り替え部及びレンティキュラレン
ズにおける再生像用の走査線の選択処理部においても、
共に各観察者から検出された視線方向情報を用いて逐次
選択を行うので、カメラ部及び走査線部に於ける情報の
処理量がきわめて少ないので実時間連動が達成できた。

このように、−枚の大型レンティキュラレンズを用いて
複数の観察者に実時間で各観察者の視線方向に応じた立
体表示が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明しまたように本発明は、非接触に複数の観察者
の視線方向を検出し、複数カメラ切り替え部と走査線切
り替え部と三僚一体で連動させることで一枚の大型のレ
ンティキλラレンズを用いて多視点立体再生情報を表示
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための主な情報処理の流れ図
、第２図は景観人力から複数の観察者に多視点立体再生
像表示までの概要図、第３図は仮想的な複数カメラ切り
替え部の詳細図、第４図は一枚の大型レンティキュラレ
ンズ内部の走査線切り替え部の拡大図、第５図は複数の
重なり合う観察者を分離抽出方法に関する図、第６図は
各観察者の視線方向の検出方法に関する図、第７図は両
眼視差分離メガネ方式の説明図、第８図はレンティキュ
ラレンズ方式の説明図、第９図は複数入力カメラ方式と
レンティキュラレンズを組み合わせた方式の説明図、第
１０図は複数のレンティキュラレンズを用いた双方向通
信方式の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１枚の大型のレンティキュラレンズシートを用いて、
   複数の観察者の個々の視線方向を検出する検出部と、前
   記シート内部の像再生用走査線を観察者の位置に応じて
   選択する選択制御部と、複数の入力カメラからの画像を
   各観察者の視線方向に応じて選択して切り替える切替制
   御部で構成された多人数用三次元表示方式。