JPH0447384A - 両眼視に基づく２次元画像生成方法 - 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） 本発明は人間が両眼視により観察している１個または複
数個の物体の像を模擬した２次元画像をコンピュータグ
ラフィックスで生成する方法に関する。

（従来の技術） 物体をリアルに表現するための最も進んだ表示方法とし
て、従来から、３次元画像を表示する方法が検討されて
いる。３次元画像を表示する代表的方法として、両眼視
差を利用した立体像表示方法が用いられる。

この方法は、左右の各々の目の位Ｗ（視点）から見た画
像を独立に作成し、左右の目に独立に提示するものであ
る１人間は、これらの２枚の画像を頭の中で合成し、立
体感のある画像を知覚することが出来る。従って、この
方法は、人間に対して３次元的なリアルな画像を提供す
ることが出来る。

しかし、人間が両眼に提示されてた独立な画像を基にど
のような画像を合成しているかについてはなんら情報を
与えるものではない。

また、本方法を使用して立体像を見るためにはいくつか
の方法、たとえば、■古くからあるステレオ写真を見る
ための２眼式ビュワーを用いる方法、■ＣＲＴ（テレビ
画面）に時間多重して表示し、偏光眼鏡を用いて見る方
法、などが考案されているが、何れの方法を用いるにし
ても、■人間が立体画像を観察するためには、なんらか
の付加的な装置が必要である、■両眼の輻幀と調節の関
係が自然界で実像を見ている場合と異なるため疲労のお
それがある。などの間麗点が指摘されている。

一方、一般の２次元画像をコンピュータグラフィックス
を用いて作成・表示するためには、１つの視点を定め、
視点となる位置にカメラを置いたと同等の画像を生成す
る方法も提案されている。

このようにして生成された２次元画像は、人間が片目を
つぶり、もう一方の目で直接情景を観察する際の画像と
同等である。したがって、たとえ視点を両眼の中央に置
いて生成した画像であっても、人間が両眼を用いて観察
している情景とは（２次元にすることによって奥行情報
が失われると言うことを別にしても）異なっており、人
間が実際に感じている２次元画像とは異なるものとなっ
ている。

従って、人間が実際に両眼を用いて知覚している情景を
模擬した２次元画像をコンピュータグラフィックスを用
いて写実的に生成することは、上記の何れの方法を用い
ても不可能である。

上ｉｉ！２次元画像をコンピュータグラフィックスを用
いて作成・表示する例を以下のべる。

第２図は物体の配置を示す鳥観図であって、側面に文字
が描かれている円柱ｌと、その背面に衝立２が置かれた
状態を想定して説明する。この円柱１の側面に描かれて
いる文字は、第３図の円柱の側面展開図に示すようにア
ルファベットＡ、　Ｂ・・・Ｆの６文字であり、衝立２
上のマーク３および４は円柱の直径りと等しい幅で描か
れているものとする。

従来の技術では１つの視点を定め、その視点から見た２
次元画像を忠実に再現することを目的として、たとえば
、レイ・トレーシング等の方法［ハリトン（郡山訳）：
アルゴリズムとプログラムによるコンピュータグラフィ
ックス、マグロウヒル出版、　１９８８）を用いて計算
により求めている。

即ち、円柱１の表に見える領域（以下、可視面と云う）
の範囲は、第４図に示すように視点５から見て０１６１
８０度であり、可視面の範囲は視点５が円柱１に近づく
につれて小さくなる。このとき、円柱１の側面の文字は
第３図から明らかなように正面（０度）にあるアルファ
ベット″Ｃ，Ｄ”のみが見える可視面である。また、衝
立２上に描かれたマーク３および４は円柱１の影に隠れ
て見えない領域Ｃ以下、陰面と云う）である。つまり、
視点５と円柱１の接線である視線６および７の延長線上
にある衝立２の位置χ０．χ、の内側に位置するマーク
３および４は視点５の影になる陰面である。

第５図は上記第４図に示す方法の装置構成のブロック図
を示し、図において、８は物４体の位置、形状およびテ
クスチャー等の情報を特定または指定する装置（物体位
置特定装置と云う）、９は該装置！！８の情報に対して
可視面か陰面かを判定する装置（領域探索装置と云う）
、１０は該装！９で判定された可視面に対して２次元画
像を生成する装置（画像８力装置と云う）、１１はＣＲ
Ｔ等でなる２次元画像の表示を行なう装置Ｉ（デイスプ
レィ゛と云う）である。

上述した従来例は視点５が１つの場合であるが、一方、
人間が両眼視の状態で円柱１を見た場合には、前記第４
図は第６図に示すような状態となる。

図において、５１は左目視点、５２は右目視点を示し。

左目視点５１から見た円柱ｌとの接線である視＠１２゜
１３の延長線上にある衝立２上の可視面（領域）を夫々
χ、、χ６．同様に右目視点５２から見た円柱１との接
線である視線１４．１５の延長線上にある衝立２上の可
視面（領域）を夫々χ、、χ５とすると、両眼視の場合
の可視面（領域）はχ、と２．の外側の位置にあり、マ
ーク３および４が可視面に含まれる。

つまり、瞳孔量比ｌ１ｌ（両眼の間隔）Ｗが円柱１の直
径よりも広い場合には、後の衝立２上に描かれたマーク
３は左目の視野に入り、マーク４は右目の視野に入る。

そして、視野闘争が激しくない通常の状態では、人間は
マーク３および４の何れも円柱１の影に隠れることなく
自然な状態で知覚している。同様に、左右両眼により合
成されて知覚される円柱］−側面の領域は０２５１８０
度であり、視点と物体の距離が近づくにつれて０２の値
は大きくなる。このとき、円柱］の側面の文字は“ＢＣ
ＤＥ”が見える（一部分の場合を含む）ことになる。

次に、既に２次元率面」二に描かれた図形に対する人間
の知覚特性について測定した実験図形例を第７図に示す
。

図において、マーク１６と１７の距離をＱｉ、マーク１
８と１９の距離をＱ２（但し円柱１の直径Ｏ＜　ａ　Ｚ
−ら）としたとき、心理的なａｌとＱ２の長さの比較を
行った主観評価結果のグラフを第８図および第９図に示
す。

両図において、縦軸に平均評点ＭＯ８、横軸にＱ、　Ｉ
Ｑ、をとり、その評価カテゴリを下表に示す。

評価カテゴリ 即ち大きな実験図形（Ｄ−４゜８１）を見せた第８図の
主観評価結果では、物理的に１１１と６がほぼ等しいと
きに（１１，／１１．　＝　１．０）心理的にも等しい
大きさであると感じている。一方、小さな実験図形（Ｄ
−１゜１　ｃ５ｍ）を見せた第９図の主観評価結果では
、物理的にはＱ、よりもａ２が８％程度大きくなった状
ＮＡ（横幅を横切るａ点）で心理的には等しい大きさで
あると感じていることが分かる。これらの結果は、幾何
学的には同じものであっても、全体の大きさが異なると
主観的な長さが変化すること製水しており、先に第６図
を用いて説明した両眼視の効果と関連あると考えられる
。

（発明が解決しようとする課題） このように前記第４図でのべた１つの視点５から１ｕｌ
ｌされる２次元画像は、前記第６図でのべた視点５１．
５２の両眼融合状態で観察される２次元画像とは、人間
が知覚している情景とは明らかに異なる。即ち、可視面
（領域）において１つの視点５のときはマーク３，４が
陰面にあるに対し５両眼視点５１．５２のときは該マー
ク３，４が可視面に含まれる。つまり、従来のように１
つの視点を定めて２次元画像を生成する方法では、本来
、人間が知覚している画像を模擬した２次元画像を生成
することが出来ないという問題点があった。

（発明の目的） 本発明は上述した従来技術の問題点を解決し、人間が両
眼で見ている像を模擬した２次元画像を生成する方法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述課題を解決し、目的を達成するため、コン
ピュータを用いた２次元画像を生成する方法において、
生成しようとする画像憚域中に含まれる１個または複数
個の物体の位置、形状およびテクスチャー等の情報を指
定または特定する手段と、２つの異なる視点を設定し、
夫々の視点から前記物体を見た場合の該物体の表に見え
る可視面と影に隠れる陰面を判別する領域探索手段と、
該領域探索手段により得られた前記２視点から見た画像
の可視面の領域を合成する手段と、該領域合成手段によ
り得られた合成可視面に基づき前記物体の位置、形状お
よびテクスチャー等の情報を、人間が両眼視により知覚
するものと同等になるように補正する手段と、該補正手
段による補正結果に基づいて２次元画像を生成出力する
手段とを有することを特徴とする。

（作　用） 本発明は上記手段により、人間と同様に２視点から見た
画像の可視面を合成し、得られた合成可視面に基づき物
体の位置、形状およびテクスチャー（要素がある種の規
則に従って配列されてできる繰返しパターン・・・デー
タ・画像通信用語辞典参照）等の情報を、人間が両眼視
により知覚するものと同等になるように補正することに
より、写実的な２次元の画像を生成することができる。

（実施例） 第１図は本発明方法を実現する一実施例装置のブロック
構成図を示す０図において、物体位置特定袋！８、領域
探索装置９、画像出力装置１０およびデイスプレィ１１
は前記第５図でのべたと略々同様の機能を有し、従来装
置に領域合成装置１２０および物体位置補正装！２１が
追加された構成となっている。

次に上記各装置の動作機能について説明すると、物体位
置特定装置８は従来と同じく物体の位置関係や形状およ
びテクスチャー等の情報を記憶している。領域探索装置
９は、従来とは異なり両眼の位置に視点５１．５２を置
いた場合の可視面の情報を各々計算し、領域合成装置２
０に出力する。この領域合成装！２０は、２つの視点か
ら見た可視面を１つに合成するものである。最も簡単な
方法は、両者の論理和として得られる領域を合成可視面
とすることである。第６図で示した例の場合には、円柱
１の側面はθ２の範囲に入る面を合成可視面とし、衝立
２についてはｚ４およびｚ５の外側の領域を各々合成可
視面とする。

次に、物体位置補正装置ｆ２１は、領域合成装！９によ
って指定された合成可視面があたかも単一視点から見た
場合に可視面となるように、物体位置特定装置８に記憶
されている物体情報に補正を加え、その結果を画像呂力
装［１０に出力する。すなわち、円柱１の側面の文字の
場合は、前記第６図に示すθ３の範囲にある文字を第４
図に示すθ、の領域に収るようにマツピングするもので
あり、マーク３および４の位置に対しては、各々２工と
χ８の外側に位置するように補正を行うことにより合成
可視面とするものである。このようにして補正された物
体の情報に基づき、画像出力装Ｗ１１０は従来と同様な
２次元画像を生成することにより、両眼視に基づく２次
元画像が生成される。

なお、本説明においては、物体の情報は物体位置特定装
置８に予め入力されていることとしたが、実際にカメラ
等を用いて撮影した画像から物体情報を抽出してもよい
、また、領域合成装置９において合成可視面を求める際
にも単に論理和をとるばかりでなく、場合によっては論
理和で得られる面積よりも小さいものであってもよい。

さらに、物体位置補正装置２１においては、物体の大き
さや形状に補正を加えることももちろん可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法によれば、人間が両眼で
見ている像を模擬した２次元画像を生成することができ
、よりリアルな２次元画像が得られるという利点がある
。

本発明方法が従来の方法に対して特に利用価値があるの
は、両眼融合画像が単眼による画像と大きく異なる近距
離・小物体を対象とした画像であり、このような状況で
の物体の距離感・サイズ感を向上させ、自然な描写を行
うことが可能になる。

したがって、厳密な写実性が要求される商品見本などの
２次元画像生成に有効である。

さらに、遠距離の物体、例えば、都市開発やビルの完成
予想図、自動車等全体像の把握でも、単眼により得られ
る画像と両眼融合画像とは微妙に異なるので、グラフィ
ックス自体が高精細になれば本発明の効果が発揮される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現する一実施例装置のブロック
図、第２図ないし第９図は従来の２次元画像をコンピュ
ータグラフィックスを用いて作成・表示する説明図であ
り、第２図は物体の配置を示す鳥観図、第３図は第２図
の円柱１の側面展開図、第４図は１つの視点による像の
とらえ方を示した図、第５図は第４図に示す方法の装置
構成のブロック図、第６図は人間の２つの視点による像
のとらえ方を示した図、第７図は人間の知覚特性につい
て測定した実験図形例を示す図、第８図および第９図は
第７図の実験図形の心理的なＱ工とＱ２の長さの比較を
行った主観評価結果のグラフを示す図である。 １・・・円柱、　　２・・・衝立、　　３，４．１６〜
１９・・・マーク、　５・・・１つの視点、　６゜７．
１２〜１５・・・視線、　８・・・物体位置特定装置、
９・・・領域探索装置、１０・・・画像出力装置、１１
・・・デイスプレィ、２０・・・領域合成装置、 ２１・・・物体位置補正装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンピュータを用いて２次元画像を生成する方法におい
   て、 生成しようとする画像領域中に含まれる１個または複数
   個の物体の位置、形状およびテクスチャー等の情報を指
   定または特定する手段と、２つの異なる視点を設定し、
   夫々の視点から前記物体を見た場合の該物体の表に見え
   る可視面と影に隠れる陰面を判別する領域探索手段と、
   該領域探索手段により得られた前記２視点から見た画像
   の可視面の領域を合成する手段と、該領域合成手段によ
   り得られた合成可視面に基づき前記物体の位置、形状お
   よびテクスチャー等の情報を、人間が両眼視により知覚
   するものと同等になるように補正する手段と、該補正手
   段による補正結果に基づいて２次元画像を生成出力する
   手段とを有することを特徴とする両眼視に基づく２次元
   画像生成方法。