JPH09114979A - カメラシステム - Google Patents
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- JPH09114979A JPH09114979A JP7269598A JP26959895A JPH09114979A JP H09114979 A JPH09114979 A JP H09114979A JP 7269598 A JP7269598 A JP 7269598A JP 26959895 A JP26959895 A JP 26959895A JP H09114979 A JPH09114979 A JP H09114979A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の撮像装置を用いて、各装置よりも被写
体側に近い、あるいは被写体とは反対の遠い位置に視点
移動した任意の位置において撮像装置を設置した場合に
撮像したものと等価な仮想撮像画像を生成する。 【解決手段】 ２台の撮像装置１１，１２により撮像さ
れた２枚の画像を用いて、この２つの異なる視点の撮像
画像から、その画像中の被写体の３次元位置座標を位置
座標検出装置２１，２２で検出する。その座標と視点位
置入力装置３０より入力した視点位置から、任意視点か
ら見た仮想撮像画像を仮想撮像画像演算装置４０で再構
成する。また、背景画像生成手段を設け、遠く離れた位
置に視点移動した場合の背景画像を、小さく生成される
仮想撮像画像に合成して、広範囲な仮想カメラの撮像画
像を得る。
体側に近い、あるいは被写体とは反対の遠い位置に視点
移動した任意の位置において撮像装置を設置した場合に
撮像したものと等価な仮想撮像画像を生成する。 【解決手段】 ２台の撮像装置１１，１２により撮像さ
れた２枚の画像を用いて、この２つの異なる視点の撮像
画像から、その画像中の被写体の３次元位置座標を位置
座標検出装置２１，２２で検出する。その座標と視点位
置入力装置３０より入力した視点位置から、任意視点か
ら見た仮想撮像画像を仮想撮像画像演算装置４０で再構
成する。また、背景画像生成手段を設け、遠く離れた位
置に視点移動した場合の背景画像を、小さく生成される
仮想撮像画像に合成して、広範囲な仮想カメラの撮像画
像を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異なる位置
から撮像された画像データをもとに、任意の仮想的な視
点から見た画像を生成するカメラ技術に関するものであ
る。
から撮像された画像データをもとに、任意の仮想的な視
点から見た画像を生成するカメラ技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の撮像装置では、単に外界の光を、
レンズ等によりＣＣＤセンサ等の撮像素子に結像し撮像
していた。しかし、このような撮像装置では、当然のこ
とながら撮像装置を固定すると、固定された視点の画像
しか物理的に撮像できず、他の任意視点からの画像を得
ることが不可能であった。
レンズ等によりＣＣＤセンサ等の撮像素子に結像し撮像
していた。しかし、このような撮像装置では、当然のこ
とながら撮像装置を固定すると、固定された視点の画像
しか物理的に撮像できず、他の任意視点からの画像を得
ることが不可能であった。
【０００３】上記問題を解決するため、各々視点の異な
った複数台の撮像装置を用い、各撮像装置の物理的な視
点の移動操作なしに、任意視点の画像を生成する方法が
検討されている。
った複数台の撮像装置を用い、各撮像装置の物理的な視
点の移動操作なしに、任意視点の画像を生成する方法が
検討されている。
【０００４】例えば、２つの撮像装置により撮像された
２つの画像から、これら２つの撮像装置以外の任意の視
点の画像を生成する方法については、参考文献「ホログ
ラフィックステレオグラムのためのマルチカメラ画像入
力での中間像合成」（高橋進、本田捷夫、山口雅浩、大
山永昭、岩田藤郎、テレビジョン学会技術報告、Ｖｏ
ｌ．１７，Ｎｏ．８２，ｐｐ．１９−２３，１９９３）
に記載されている。ここで記載されている手法は、被写
体をさまざまな方向から撮像した少数の視差画像から被
写体の３次元形状を求め、新たな視差画像を再構成する
手法である。
２つの画像から、これら２つの撮像装置以外の任意の視
点の画像を生成する方法については、参考文献「ホログ
ラフィックステレオグラムのためのマルチカメラ画像入
力での中間像合成」（高橋進、本田捷夫、山口雅浩、大
山永昭、岩田藤郎、テレビジョン学会技術報告、Ｖｏ
ｌ．１７，Ｎｏ．８２，ｐｐ．１９−２３，１９９３）
に記載されている。ここで記載されている手法は、被写
体をさまざまな方向から撮像した少数の視差画像から被
写体の３次元形状を求め、新たな視差画像を再構成する
手法である。
【０００５】しかし、この手法では、撮像時にはカメラ
を前進、回転させることなく左右に移動し、画像平面を
常に移動方向に対して平行に保たなければならないとい
う制約がある。
を前進、回転させることなく左右に移動し、画像平面を
常に移動方向に対して平行に保たなければならないとい
う制約がある。
【０００６】また上記以外にも、２つ以上の複数の撮像
装置を直線上に並べて撮像した複数の画像から、この直
線上でかつ撮像装置間の任意の位置にカメラを設置して
撮像したものと等価な画像を生成する方法について、参
考文献“Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒ
ｍｅｄｉａｔｅ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ａ Ｍｕ
ｌｔｉｖｉｅｗ ３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍ”（Ｊｉｎ Ｌｉ
ｕ ａｎｄ Ｒｏｂｅｒｔ Ｓｋｅｒｊａｎｃ，ＳＰＩ
Ｅ Ｖｏｌ．１６６９ Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄ
ｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＩＩＩ，１９９２，ｐｐ．１０−１９，“Ａ Ｔｈｒｅ
ｅ Ｃａｍｅｒａｓ Ａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ Ｃａｌ
ｃｕｌａｔｉｎｇ Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ ａｎｄ Ｓｙ
ｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐ
ｉｃｔｕｒｅｓ”，Ｒ．Ｓｋｅｒｊａｎｃ ａｎｄ
Ｊ．Ｌｉｕ，Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｉ
ｍａｇｅ Ｃｏｍｍ．４，１９９１，ｐｐ．５５−６
４）に記載されている。この例では、多眼で撮像した３
次元画像の情報圧縮を主な目的として、異なる視点の２
枚の画像からその中間視点の画像を生成する手法につい
て検討している。
装置を直線上に並べて撮像した複数の画像から、この直
線上でかつ撮像装置間の任意の位置にカメラを設置して
撮像したものと等価な画像を生成する方法について、参
考文献“Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒ
ｍｅｄｉａｔｅ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ａ Ｍｕ
ｌｔｉｖｉｅｗ ３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍ”（Ｊｉｎ Ｌｉ
ｕ ａｎｄ Ｒｏｂｅｒｔ Ｓｋｅｒｊａｎｃ，ＳＰＩ
Ｅ Ｖｏｌ．１６６９ Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄ
ｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＩＩＩ，１９９２，ｐｐ．１０−１９，“Ａ Ｔｈｒｅ
ｅ Ｃａｍｅｒａｓ Ａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ Ｃａｌ
ｃｕｌａｔｉｎｇ Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ ａｎｄ Ｓｙ
ｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐ
ｉｃｔｕｒｅｓ”，Ｒ．Ｓｋｅｒｊａｎｃ ａｎｄ
Ｊ．Ｌｉｕ，Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｉ
ｍａｇｅ Ｃｏｍｍ．４，１９９１，ｐｐ．５５−６
４）に記載されている。この例では、多眼で撮像した３
次元画像の情報圧縮を主な目的として、異なる視点の２
枚の画像からその中間視点の画像を生成する手法につい
て検討している。
【０００７】しかし、この手法では、被写体に対して、
撮像装置を含む垂直平面内の位置のみにカメラの設定可
能で、被写体に近付いたり離れたりした位置での撮像が
不可能である。
撮像装置を含む垂直平面内の位置のみにカメラの設定可
能で、被写体に近付いたり離れたりした位置での撮像が
不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来の仮
想的な視点での画像得る手段（以下、仮想カメラと記
す）は、仮想的に生成できる視点の位置の自由度が制限
されていた。すなわち従来の仮想カメラでは、複数の撮
像装置が設定されている位置よりも、被写体側に近付い
た位置、あるいは被写体と反対の遠い位置に視点を移動
したときの画像を生成できず、単に被写体に対する視点
の角度のみが変化できるだけであった。
想的な視点での画像得る手段（以下、仮想カメラと記
す）は、仮想的に生成できる視点の位置の自由度が制限
されていた。すなわち従来の仮想カメラでは、複数の撮
像装置が設定されている位置よりも、被写体側に近付い
た位置、あるいは被写体と反対の遠い位置に視点を移動
したときの画像を生成できず、単に被写体に対する視点
の角度のみが変化できるだけであった。
【０００９】本発明は、複数の撮像装置を用いて、各装
置よりも被写体側に、あるいは被写体とは反対の遠い位
置に視点移動した任意の位置において撮像装置を設置し
た場合に撮像した画像と等価な仮想撮像画像を生成する
カメラシステムを提供することを目的とする。
置よりも被写体側に、あるいは被写体とは反対の遠い位
置に視点移動した任意の位置において撮像装置を設置し
た場合に撮像した画像と等価な仮想撮像画像を生成する
カメラシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、被写体を異なる位置から撮像する２つ以上の
撮像手段と、前記２つ以上の撮像手段から得られた２つ
以上の撮像画像中の前記被写体の三次元位置を検出する
手段と、前記検出した三次元位置に基づいて三次元空間
的に任意視点から見た仮想撮像画像を生成する仮想撮像
画像演算手段と、を、少なくとも具備することを特徴と
する。また、上記の撮像手段と仮想撮像画像演算手段に
加えて、背景画像を生成し、前記仮想撮像画像演算手段
で生成した仮想撮像画像と合成する背景画像生成・合成
手段を、少なくとも具備することを特徴とする。
本発明は、被写体を異なる位置から撮像する２つ以上の
撮像手段と、前記２つ以上の撮像手段から得られた２つ
以上の撮像画像中の前記被写体の三次元位置を検出する
手段と、前記検出した三次元位置に基づいて三次元空間
的に任意視点から見た仮想撮像画像を生成する仮想撮像
画像演算手段と、を、少なくとも具備することを特徴と
する。また、上記の撮像手段と仮想撮像画像演算手段に
加えて、背景画像を生成し、前記仮想撮像画像演算手段
で生成した仮想撮像画像と合成する背景画像生成・合成
手段を、少なくとも具備することを特徴とする。
【００１１】本発明では、複数の撮像系により撮像され
た複数の画像を用いて、複数の異なる視点の画像から、
その画像中の被写体の３次元位置座標を得て、その座標
から、任意視点から見た画像を再構成することにより、
各撮像装置よりも被写体側に、あるいは被写体とは反対
に遠く離れた位置に視点移動した任意の位置における撮
像画像と等価な仮想撮像画像を生成可能とする。また、
背景画像生成・合成手段を設けることにより、遠く離れ
た位置に視点移動した場合に小さく生成される画像に背
景画像を補って、広範囲な仮想撮像画像が得られるよう
にする。
た複数の画像を用いて、複数の異なる視点の画像から、
その画像中の被写体の３次元位置座標を得て、その座標
から、任意視点から見た画像を再構成することにより、
各撮像装置よりも被写体側に、あるいは被写体とは反対
に遠く離れた位置に視点移動した任意の位置における撮
像画像と等価な仮想撮像画像を生成可能とする。また、
背景画像生成・合成手段を設けることにより、遠く離れ
た位置に視点移動した場合に小さく生成される画像に背
景画像を補って、広範囲な仮想撮像画像が得られるよう
にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の実施
の形態を詳しく説明する。
の形態を詳しく説明する。
【００１３】［実施の形態例１］本発明の第１の実施の
形態例を図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態
例の仮想カメラシステムの概略構成を示すブロック図で
ある。図１に示すように、この仮想カメラシステムは、
撮像装置１１，１２と、位置座標検出装置２１，２２
と、視点位置入力装置３０と、仮想撮像画像演算装置４
０と、画像出力装置５０から構成されている。
形態例を図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態
例の仮想カメラシステムの概略構成を示すブロック図で
ある。図１に示すように、この仮想カメラシステムは、
撮像装置１１，１２と、位置座標検出装置２１，２２
と、視点位置入力装置３０と、仮想撮像画像演算装置４
０と、画像出力装置５０から構成されている。
【００１４】図２は本実施の形態例の撮像装置、仮想カ
メラ、被写体位置の説明図である。また、図３は本実施
の形態例１の撮像装置の結像面画像の生成方法の説明図
である。図２に示すように、撮像装置６１，６２、仮想
カメラ６３、および被写体６４，６５を配置すると、撮
像装置６１，６２の撮像素子に対応する等価結像面の画
像６６および６７が図３に示すように得られる。これら
２つの画像から、上記装置で構成される仮想カメラシス
テムにより、仮想カメラ６３の撮像素子に対応する等価
結像面に画像６８を得る。
メラ、被写体位置の説明図である。また、図３は本実施
の形態例１の撮像装置の結像面画像の生成方法の説明図
である。図２に示すように、撮像装置６１，６２、仮想
カメラ６３、および被写体６４，６５を配置すると、撮
像装置６１，６２の撮像素子に対応する等価結像面の画
像６６および６７が図３に示すように得られる。これら
２つの画像から、上記装置で構成される仮想カメラシス
テムにより、仮想カメラ６３の撮像素子に対応する等価
結像面に画像６８を得る。
【００１５】以下に、仮想カメラの画像を生成する手法
を図４を用いて説明する。図４は第１の実施の形態例の
仮想カメラの撮像素子に結像する被写体の三次元座標を
求めるための説明図である。
を図４を用いて説明する。図４は第１の実施の形態例の
仮想カメラの撮像素子に結像する被写体の三次元座標を
求めるための説明図である。
【００１６】図１における撮像装置１１，１２は、図４
に示すように撮像装置間距離が例えばｄであるように平
行に位置し、図２における被写体６４，６５を撮像す
る。撮像装置１１、１２のレンズを通った被写体像は、
ＣＣＤ等の撮像素子上に結像し画像データとして電気信
号に変換される。位置座標検出装置２１，２２は、撮像
装置１１，１２において撮像された複数の撮像画像から
被写体位置座標を次のように検出する。
に示すように撮像装置間距離が例えばｄであるように平
行に位置し、図２における被写体６４，６５を撮像す
る。撮像装置１１、１２のレンズを通った被写体像は、
ＣＣＤ等の撮像素子上に結像し画像データとして電気信
号に変換される。位置座標検出装置２１，２２は、撮像
装置１１，１２において撮像された複数の撮像画像から
被写体位置座標を次のように検出する。
【００１７】位置座標検出装置２１，２２について、図
４を用いて説明する。図４において、７１は第１の撮像
装置１１，６１の撮像素子に対応する等価結像面、７２
は第２の撮像装置１２、６２の撮像素子に対応する等価
結像面、７３は仮想カメラ６３の撮像素子に対応する等
価結像面である。点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）は被写体の任
意の位置、点Ｏ1（−ｄ／２，０，０）および点Ｏ2（ｄ
／２，０，０）はそれぞれ撮像面７１、撮像面７２の中
央位置、点Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）および点Ｐ
2（ｘc2，ｙc2，ｚc2）は各々の撮像面７１，７２の中
央位置を原点とす被写体の結像座標位置、点Ｐ3（ｘ3，
ｙ3，ｚ3）は求める任意の仮想カメラの撮像面７３の中
央位置を原点とする被写体の結像座標位置である。ここ
で、ｆは撮像装置１１，１２の焦点距離を示している。
４を用いて説明する。図４において、７１は第１の撮像
装置１１，６１の撮像素子に対応する等価結像面、７２
は第２の撮像装置１２、６２の撮像素子に対応する等価
結像面、７３は仮想カメラ６３の撮像素子に対応する等
価結像面である。点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）は被写体の任
意の位置、点Ｏ1（−ｄ／２，０，０）および点Ｏ2（ｄ
／２，０，０）はそれぞれ撮像面７１、撮像面７２の中
央位置、点Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）および点Ｐ
2（ｘc2，ｙc2，ｚc2）は各々の撮像面７１，７２の中
央位置を原点とす被写体の結像座標位置、点Ｐ3（ｘ3，
ｙ3，ｚ3）は求める任意の仮想カメラの撮像面７３の中
央位置を原点とする被写体の結像座標位置である。ここ
で、ｆは撮像装置１１，１２の焦点距離を示している。
【００１８】位置座標検出装置２１は、結像面７１の画
像を水平・垂直方向にスキャンし、各画素に対応する点
Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）と被写体に対応する点Ｐ0（ｘ
0，ｙ0，ｚ0）とがマッチングする演算式を得る。同様
に、位置座標検出装置２２は、結像面７２の画素を水平
・垂直方向にスキャンし、各画素に対応する点Ｐ2（ｘc
2，ｙc2，ｚc2）と被写体に対応する点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，
ｚ0）とがマッチングする演算式を得る。
像を水平・垂直方向にスキャンし、各画素に対応する点
Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）と被写体に対応する点Ｐ0（ｘ
0，ｙ0，ｚ0）とがマッチングする演算式を得る。同様
に、位置座標検出装置２２は、結像面７２の画素を水平
・垂直方向にスキャンし、各画素に対応する点Ｐ2（ｘc
2，ｙc2，ｚc2）と被写体に対応する点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，
ｚ0）とがマッチングする演算式を得る。
【００１９】本実施の形態例では、次式で与えられる関
係式により被写体の点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）の位置を決
定し、点Ｐが仮想カメラの結像面である撮像素子上に結
像される点Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3）を得る。
係式により被写体の点Ｐ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）の位置を決
定し、点Ｐが仮想カメラの結像面である撮像素子上に結
像される点Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3）を得る。
【００２０】図２から点Ｐ1について
【００２１】
【数１】
【００２２】となる同次座標系（ｘc1h，ｙc1h，
ｚc1h，ｗc1h）を用いると、図４に示した点Ｐ0からカ
メラＣ1への透視変換は次式のように表わせる。
ｚc1h，ｗc1h）を用いると、図４に示した点Ｐ0からカ
メラＣ1への透視変換は次式のように表わせる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ここで、
【００２５】
【数３】
【００２６】は透視変換マトリクス、
【００２７】
【数４】
【００２８】は、カメラの位置、姿勢を表わす座標マト
リクスである。
リクスである。
【００２９】この式から、焦点距離ｆのカメラＣ1上の
点Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）は、
点Ｐ1（ｘc1，ｙc1，ｚc1）は、
【００３０】
【数５】
【００３１】同様に点Ｐ2についても、
【００３２】
【数６】
【００３３】となる。
【００３４】また、逆に、２台の独立したカメラの座標
（ｘc1，ｙc1，０）と（ｘc2，ｙｃ２，０）から点（ｘ
０，ｙ0，ｚ0）が、以下のように求められる。
（ｘc1，ｙc1，０）と（ｘc2，ｙｃ２，０）から点（ｘ
０，ｙ0，ｚ0）が、以下のように求められる。
【００３５】
【数７】
【００３６】視点位置入力装置３０は、３次元空間位置
における任意視点からの映像を得るための視線位置情報
を入力する。ここで視線位置情報とは、仮想カメラの位
置と、その視線方向の情報を指す。
における任意視点からの映像を得るための視線位置情報
を入力する。ここで視線位置情報とは、仮想カメラの位
置と、その視線方向の情報を指す。
【００３７】仮想撮像画像演算装置４０は、視点位置入
力装置３０において入力された視点位置情報に基づき、
前記撮像装置１１，１２において入力された２つの画像
より任意視点から撮像したものと等価な画像を生成す
る。その生成方法は、例えば次のとおりである。
力装置３０において入力された視点位置情報に基づき、
前記撮像装置１１，１２において入力された２つの画像
より任意視点から撮像したものと等価な画像を生成す
る。その生成方法は、例えば次のとおりである。
【００３８】Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3）は以下のようにして
求められる。
求められる。
【００３９】
【数８】
【００４０】さらに、ある位置の仮想カメラＣ3を想定
した場合では、上記演算で得られた（ｘ0，ｙ0，ｚ0）
の値から、以下のようにして仮想カメラの座標（ｘc3，
ｙc3，ｚc3）を求めることができる。
した場合では、上記演算で得られた（ｘ0，ｙ0，ｚ0）
の値から、以下のようにして仮想カメラの座標（ｘc3，
ｙc3，ｚc3）を求めることができる。
【００４１】
【数９】
【００４２】上式において、
【００４３】
【数１０】
【００４４】は、カメラの視線、回転、平行移動などの
カメラの姿勢を表わすパラメータであり、各値は、視線
位置入力装置３０で外部より入力する。
カメラの姿勢を表わすパラメータであり、各値は、視線
位置入力装置３０で外部より入力する。
【００４５】また、ｆ′は任意視点における仮想カメラ
のレンズの焦点距離である。
のレンズの焦点距離である。
【００４６】ここで、
【００４７】
【数１１】
【００４８】と表わせる。
【００４９】仮想カメラ座標系での結像面はｚc3h＝０
なので、カメラパラメータと呼ばれる３×４のＣ行列
なので、カメラパラメータと呼ばれる３×４のＣ行列
【００５０】
【数１２】
【００５１】を用いると、次の様に簡略化できる。
【００５２】
【数１３】
【００５３】カメラパラメータには、位置、姿勢、面角
などカメラに関するデータがすべて含まれている。
などカメラに関するデータがすべて含まれている。
【００５４】以上により、仮想カメラの結像位置におけ
る撮像素子上で位置する点Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3）を求め
ることができる。上記点Ｐ3を各撮像装置によって得ら
れた画像の各画素すべてについて演算し、仮想カメラの
結像位置における撮像素子上に、仮想位置における撮像
画像を得る。
る撮像素子上で位置する点Ｐ3（ｘ3，ｙ3，ｚ3）を求め
ることができる。上記点Ｐ3を各撮像装置によって得ら
れた画像の各画素すべてについて演算し、仮想カメラの
結像位置における撮像素子上に、仮想位置における撮像
画像を得る。
【００５５】画像出力装置５０は、仮想撮像画像演算装
置４０において合成された画像データを出力する。
置４０において合成された画像データを出力する。
【００５６】上記の演算によれば、任意視点から見た画
像を、前記仮想撮像演算手段で演算することにより再構
成できるので、例えば、各撮像装置よりも被写体側に近
付いた位置に視点移動したような任意の位置における等
価な画像を生成することができる。
像を、前記仮想撮像演算手段で演算することにより再構
成できるので、例えば、各撮像装置よりも被写体側に近
付いた位置に視点移動したような任意の位置における等
価な画像を生成することができる。
【００５７】［実施の形態例２］以上では、本発明の１
つの実施の形態例を述べたが、本発明の主旨を脱するこ
となく種々の変更が可能なことは言うまでもない。たと
えば、上記実施の形態例では撮像装置を２台に限定した
が、２台を越える複数台の撮像装置を設置し、複数台の
撮像装置間、あるいは複数台の撮像装置の被写体側に近
付いた位置に任意視点を設定すれば、より広範囲で仮想
カメラが実現できる。このような本発明の第２の実施の
形態例を、図５を用いて説明する。
つの実施の形態例を述べたが、本発明の主旨を脱するこ
となく種々の変更が可能なことは言うまでもない。たと
えば、上記実施の形態例では撮像装置を２台に限定した
が、２台を越える複数台の撮像装置を設置し、複数台の
撮像装置間、あるいは複数台の撮像装置の被写体側に近
付いた位置に任意視点を設定すれば、より広範囲で仮想
カメラが実現できる。このような本発明の第２の実施の
形態例を、図５を用いて説明する。
【００５８】図５は本実施の形態例の複数の撮像素子を
用いた場合の撮像装置、仮想カメラ、被写体位置の説明
図である。この仮想カメラシステムは、複数の撮像装置
８０−１，８０−２，…，８０−ｎと、被写体８１，８
２と、仮想カメラ８３とから構成される。
用いた場合の撮像装置、仮想カメラ、被写体位置の説明
図である。この仮想カメラシステムは、複数の撮像装置
８０−１，８０−２，…，８０−ｎと、被写体８１，８
２と、仮想カメラ８３とから構成される。
【００５９】このように多数の撮像装置を設置すると、
仮想カメラ８３が任意の位置に設定されても、その仮想
カメラを挟む２台の撮像装置が必ず存在する。例えば図
５では仮想カメラ８３は撮像装置８０−２と８０−３に
挟まれている。したがって撮像装置８０−２および８０
−３を図２における２台の撮像装置と見なせば、この２
台の撮像装置によって撮像された画像から、実施の形態
例１で述べた方法により仮想カメラ８３で撮像した画像
を生成することができる。
仮想カメラ８３が任意の位置に設定されても、その仮想
カメラを挟む２台の撮像装置が必ず存在する。例えば図
５では仮想カメラ８３は撮像装置８０−２と８０−３に
挟まれている。したがって撮像装置８０−２および８０
−３を図２における２台の撮像装置と見なせば、この２
台の撮像装置によって撮像された画像から、実施の形態
例１で述べた方法により仮想カメラ８３で撮像した画像
を生成することができる。
【００６０】図６は本実施の形態例の撮像装置および仮
想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。この図
に示すように、撮像装置８０−２，８０−３の撮像素子
に対応する等価結像面の画像９０−２，９０−３から、
仮想カメラ８３の等価結像面の画像９１を得る。
想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。この図
に示すように、撮像装置８０−２，８０−３の撮像素子
に対応する等価結像面の画像９０−２，９０−３から、
仮想カメラ８３の等価結像面の画像９１を得る。
【００６１】上記のように、図５に示したように複数の
撮像装置８０−１，…，８０−ｎを設定すれば、より広
範囲に渡り任意の視点に仮想カメラを設定し画像を生成
することができる。
撮像装置８０−１，…，８０−ｎを設定すれば、より広
範囲に渡り任意の視点に仮想カメラを設定し画像を生成
することができる。
【００６２】以上本発明の第２の実施の形態例によれ
ば、仮想カメラを設置する任意視点位置をより広範囲に
自由に設定し、仮想カメラによる撮像画像を得ることが
できる。
ば、仮想カメラを設置する任意視点位置をより広範囲に
自由に設定し、仮想カメラによる撮像画像を得ることが
できる。
【００６３】［実施の形態例３］以上、２つの実施の形
態例では、撮像装置よりも被写体に近づいた任意視点の
仮想撮像画像を得るカメラシステムについて述べたが、
次に述べる変更を加えることにより、新たに、被写体か
ら撮像装置よりも遠い位置に任意視点を設定した場合の
仮想カメラシステムを実現することができる。このよう
な本発明の第３の実施の形態例を、図７を用いて説明す
る。
態例では、撮像装置よりも被写体に近づいた任意視点の
仮想撮像画像を得るカメラシステムについて述べたが、
次に述べる変更を加えることにより、新たに、被写体か
ら撮像装置よりも遠い位置に任意視点を設定した場合の
仮想カメラシステムを実現することができる。このよう
な本発明の第３の実施の形態例を、図７を用いて説明す
る。
【００６４】図７は、本実施の形態例の仮想カメラシス
テムの概略構成を示すブロック図である。図７に示すよ
うに、この仮想カメラシステムは、図１に示した構成で
ある、撮像装置１１，１２と、位置座標検出装置２１，
２２と、視点位置入力装置３０、仮想撮像画像演算装置
４０と、画像出力装置５０に加えて、仮想撮像画像演算
装置４０の後段で画像出力装置５０の前段に背景画像生
成・合成装置４１を含めて構成されている。
テムの概略構成を示すブロック図である。図７に示すよ
うに、この仮想カメラシステムは、図１に示した構成で
ある、撮像装置１１，１２と、位置座標検出装置２１，
２２と、視点位置入力装置３０、仮想撮像画像演算装置
４０と、画像出力装置５０に加えて、仮想撮像画像演算
装置４０の後段で画像出力装置５０の前段に背景画像生
成・合成装置４１を含めて構成されている。
【００６５】また図８は、本実施の形態例の撮像装置、
仮想カメラ、被写体位置の説明図である。この仮想カメ
ラシステムは、撮像装置１０１，１０２と、仮想カメラ
１０３と、被写体１０４，１０５とから構成される。
仮想カメラ、被写体位置の説明図である。この仮想カメ
ラシステムは、撮像装置１０１，１０２と、仮想カメラ
１０３と、被写体１０４，１０５とから構成される。
【００６６】また図９は、本実施の形態例の撮像装置お
よび仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
図９において、１０６は撮像装置１０１の撮像素子に対
応する等価結像面画像、１０７は撮像装置１０２の撮像
素子に対応する等価結像面画像、１０８は仮想カメラ１
０３の撮像素子に対応する等価結像面画像を示す。
よび仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
図９において、１０６は撮像装置１０１の撮像素子に対
応する等価結像面画像、１０７は撮像装置１０２の撮像
素子に対応する等価結像面画像、１０８は仮想カメラ１
０３の撮像素子に対応する等価結像面画像を示す。
【００６７】図８に示すように、仮想カメラ１０３が撮
像装置１０１，１０２よりも被写体と反対側の後方の任
意の位置に設定された場合、図９に示すように仮想カメ
ラの結像面における画像１０８は小さくなり、被写体の
周辺を含む斜線で示した背景が撮像範囲として必要にな
る。画像中、注目している被写体１０４，１０５に対
し、背景模様が一様な場合など、背景画像の範囲を容易
に拡張できる。そこで図７における背景画像生成・合成
装置４１において、撮像装置１０１，１０２で撮像され
た画像の背景部分から背景画像を生成し、仮想撮像画像
演算装置４０において生成された被写体画像と合成して
出力する。
像装置１０１，１０２よりも被写体と反対側の後方の任
意の位置に設定された場合、図９に示すように仮想カメ
ラの結像面における画像１０８は小さくなり、被写体の
周辺を含む斜線で示した背景が撮像範囲として必要にな
る。画像中、注目している被写体１０４，１０５に対
し、背景模様が一様な場合など、背景画像の範囲を容易
に拡張できる。そこで図７における背景画像生成・合成
装置４１において、撮像装置１０１，１０２で撮像され
た画像の背景部分から背景画像を生成し、仮想撮像画像
演算装置４０において生成された被写体画像と合成して
出力する。
【００６８】以上本発明の第３の実施の形態例によれ
ば、上記の図７に示したように新たに背景画像生成・合
成装置４１を設置して、被写体よりも遠い位置に任意視
点を設定すれば、より広範囲に渡って撮像が可能な仮想
カメラを実現することができる。
ば、上記の図７に示したように新たに背景画像生成・合
成装置４１を設置して、被写体よりも遠い位置に任意視
点を設定すれば、より広範囲に渡って撮像が可能な仮想
カメラを実現することができる。
【００６９】［実施の形態例４］以上、３つの実施の形
態例を述べたが、これら３つの実施の形態例を組み合わ
せることにより、次の述べる撮像が可能となる。
態例を述べたが、これら３つの実施の形態例を組み合わ
せることにより、次の述べる撮像が可能となる。
【００７０】すなわち、第２の実施の形態例で述べた複
数の撮像装置を用いるカメラシステムにおいて、第３の
実施の形態例で述べた背景画像生成・合成装置を設置す
ることにより、被写体よりも遠く離れた、撮像装置より
も後方の広い範囲に渡る任意視点に仮想カメラを設置し
ても、仮想カメラの画像を生成することが可能である。
数の撮像装置を用いるカメラシステムにおいて、第３の
実施の形態例で述べた背景画像生成・合成装置を設置す
ることにより、被写体よりも遠く離れた、撮像装置より
も後方の広い範囲に渡る任意視点に仮想カメラを設置し
ても、仮想カメラの画像を生成することが可能である。
【００７１】以上本発明の第４の実施の形態例によれ
ば、上述したように新たに複数の撮像装置を用い、背景
画像生成・合成装置を設置すれば、被写体よりも遠い位
置に任意視点を設定して、より広範囲に渡って撮像が可
能な仮想カメラを実現することができる。
ば、上述したように新たに複数の撮像装置を用い、背景
画像生成・合成装置を設置すれば、被写体よりも遠い位
置に任意視点を設定して、より広範囲に渡って撮像が可
能な仮想カメラを実現することができる。
【００７２】［実施の形態例５］以上、本発明の４つの
実施の形態例を述べたが、次の変更を加えることも可能
である。たとえば、上記第２の実施の形態例では撮像装
置を複数台として撮像範囲を広くしたが、設定するカメ
ラを挟む異なる複数の撮像装置の映像を用いてカメラの
映像を複数生成し、これらを画像合成することにより、
より精度の高いカメラ画像を得ることができる。
実施の形態例を述べたが、次の変更を加えることも可能
である。たとえば、上記第２の実施の形態例では撮像装
置を複数台として撮像範囲を広くしたが、設定するカメ
ラを挟む異なる複数の撮像装置の映像を用いてカメラの
映像を複数生成し、これらを画像合成することにより、
より精度の高いカメラ画像を得ることができる。
【００７３】このような本発明の第５の実施の形態例
を、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態
例の複数の撮像素子を用いた場合の撮像装置、仮想カメ
ラ、被写体位置の説明図である。
を、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態
例の複数の撮像素子を用いた場合の撮像装置、仮想カメ
ラ、被写体位置の説明図である。
【００７４】この仮想カメラシステムは、複数の撮像装
置１１０−１，１１０−２，…，１１０−ｎと、被写体
１１１，１１２と、仮想カメラ１１３とから構成され
る。
置１１０−１，１１０−２，…，１１０−ｎと、被写体
１１１，１１２と、仮想カメラ１１３とから構成され
る。
【００７５】仮想カメラ１１３が任意の位置に設定され
ても、その仮想カメラを挟む２台の撮像装置が必ず存在
する。例えば図１０では、仮想カメラ１１３は撮像装置
１１０−１，１１０−２，１１０−３、そして１１０−
４などに挟まれている。したがって例えば撮像装置１１
０−１および１１０−３を図２における２台の撮像装置
と見なせば、この２第の撮像装置によって撮像された画
像から、第１の実施の形態例で述べた方法により仮想カ
メラ１１３で撮像した画像を生成することができる。
ても、その仮想カメラを挟む２台の撮像装置が必ず存在
する。例えば図１０では、仮想カメラ１１３は撮像装置
１１０−１，１１０−２，１１０−３、そして１１０−
４などに挟まれている。したがって例えば撮像装置１１
０−１および１１０−３を図２における２台の撮像装置
と見なせば、この２第の撮像装置によって撮像された画
像から、第１の実施の形態例で述べた方法により仮想カ
メラ１１３で撮像した画像を生成することができる。
【００７６】図１１は、本実施の形態例の撮像装置およ
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。こ
の図に示すように、撮像装置１１０−１，１１０−２，
１１０−３、そして１１０−４の撮像素子に対応する等
価結像面の画像１２０−１，１２０−２，１２０−３お
よび１２０−４から、画像１２０−１と１２０−３を用
いて画像１３０−１の、画像１２０−２と１２０−３を
用いて画像１３０−２の、画像１２０−２と１２０−４
を用いて画像１３０−３の、仮想カメラ１１３での３つ
のカメラ画像を得る。これらの画像１３０−１，１３０
−２及び１３０−３を合成することにより、最終的な仮
想カメラ１１３の等価結像面の画像１３１を得る。３つ
の画像の合成手法としては、例えば、単純に同一画素の
輝度の平均を取る手法、あるいは、各画像中で被写体の
輪郭を抽出して中心を固定した上で、対応画素の輝度の
平均をとる手法など、種々の手法を用いることができ
る。
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。こ
の図に示すように、撮像装置１１０−１，１１０−２，
１１０−３、そして１１０−４の撮像素子に対応する等
価結像面の画像１２０−１，１２０−２，１２０−３お
よび１２０−４から、画像１２０−１と１２０−３を用
いて画像１３０−１の、画像１２０−２と１２０−３を
用いて画像１３０−２の、画像１２０−２と１２０−４
を用いて画像１３０−３の、仮想カメラ１１３での３つ
のカメラ画像を得る。これらの画像１３０−１，１３０
−２及び１３０−３を合成することにより、最終的な仮
想カメラ１１３の等価結像面の画像１３１を得る。３つ
の画像の合成手法としては、例えば、単純に同一画素の
輝度の平均を取る手法、あるいは、各画像中で被写体の
輪郭を抽出して中心を固定した上で、対応画素の輝度の
平均をとる手法など、種々の手法を用いることができ
る。
【００７７】上記のように、図１０に示したように複数
の撮像装置１１０−１，…，１１０−ｎを設置すれば、
より広範囲に渡り任意の視点に仮想カメラを設定し精度
の高い画像を生成することができる。ここでは、仮想カ
メラを撮像装置よりも被写体に近い位置に設定した場合
について述べているが、第３の実施の形態例にも同様に
適用して、仮想カメラを撮像装置よりも被写体から遠い
位置に設定した場合に、精度の高い仮想撮像画像を得る
ことができることは、言うまでもない。
の撮像装置１１０−１，…，１１０−ｎを設置すれば、
より広範囲に渡り任意の視点に仮想カメラを設定し精度
の高い画像を生成することができる。ここでは、仮想カ
メラを撮像装置よりも被写体に近い位置に設定した場合
について述べているが、第３の実施の形態例にも同様に
適用して、仮想カメラを撮像装置よりも被写体から遠い
位置に設定した場合に、精度の高い仮想撮像画像を得る
ことができることは、言うまでもない。
【００７８】以上本発明の第５の実施の形態例によれ
ば、仮想カメラを設置する任意視点位置をより広範囲に
自由に設定し、仮想カメラによる精度の高い撮像画像を
得ることができる。
ば、仮想カメラを設置する任意視点位置をより広範囲に
自由に設定し、仮想カメラによる精度の高い撮像画像を
得ることができる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
撮像系により撮像された複数の画像を用いて、各装置よ
りも被写体側に、あるいは被写体とは反対に遠く離れた
位置に視点移動した任意の位置において撮像装置を設置
した場合に撮像したものと等価な仮想の３次元空間画像
を生成することが可能である。この新しい機能により、
従来には存在し得なかった新しい映像サービスを提供で
きる効果が得られる。
撮像系により撮像された複数の画像を用いて、各装置よ
りも被写体側に、あるいは被写体とは反対に遠く離れた
位置に視点移動した任意の位置において撮像装置を設置
した場合に撮像したものと等価な仮想の３次元空間画像
を生成することが可能である。この新しい機能により、
従来には存在し得なかった新しい映像サービスを提供で
きる効果が得られる。
【００８０】なお、３つ以上の撮像手段からの撮像画像
を用いて任意視点から見た２つ以上の仮想撮像画像を生
成し、前記２つ以上の仮想撮像画像を合成して最終的に
前記任意視点から見た仮想撮像画像を得るようにした場
合には、特に、精度の高い仮想撮像画像を得ることがで
きる。
を用いて任意視点から見た２つ以上の仮想撮像画像を生
成し、前記２つ以上の仮想撮像画像を合成して最終的に
前記任意視点から見た仮想撮像画像を得るようにした場
合には、特に、精度の高い仮想撮像画像を得ることがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施の形態例のカメラシステム
の概略構成を示すブロック図である。
の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記第１の実施の形態例における撮像装置、仮
想カメラ、被写体位置の説明図である。
想カメラ、被写体位置の説明図である。
【図３】上記第１の実施の形態例における撮像装置の結
像面画像の生成法の説明図である。
像面画像の生成法の説明図である。
【図４】上記第１の実施の形態例における仮想カメラの
撮像素子に結像する被写体の三次元座標を求めるための
説明図である。
撮像素子に結像する被写体の三次元座標を求めるための
説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態例を示す複数の撮像
素子を用いた場合の仮想カメラの説明図である。
素子を用いた場合の仮想カメラの説明図である。
【図６】上記第２の実施の形態例における撮像装置およ
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態例のカメラシステム
の概略構成を示すブロック図である。
の概略構成を示すブロック図である。
【図８】上記第３の実施の形態例における撮像装置、仮
想カメラ、被写体位置の説明図である。
想カメラ、被写体位置の説明図である。
【図９】上記第３の実施の形態例における撮像装置およ
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
び仮想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態例における複数の
撮像素子を用いた場合の撮像装置、仮想カメラ、被写体
位置の説明図である。
撮像素子を用いた場合の撮像装置、仮想カメラ、被写体
位置の説明図である。
【図１１】上記第５の実施の形態例の撮像装置および仮
想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
想カメラの結像面画像の生成法の説明図である。
１１，１２…撮像装置 ２１，２２…位置座標検出装置 ３０…視点位置入力装置 ４０…仮想撮像画像演算装置 ４１…背景画像生成・合成装置 ５０…画像出力装置 ６１，６２…撮像装置 ６３…仮想カメラ ６４，６５…被写体 ６６…第１の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面
画像 ６７…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面
画像 ６８…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面画像 ７１…第１の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面 ７２…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面 ７３…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面 ８０−１〜ｎ…撮像装置 ８１，８２…被写体 ８３…仮想カメラ ９０−１〜ｎ…撮像装置８０−１〜ｎの撮像素子に対応
する等価結像面画像 ９１…仮想カメラ８３の撮像素子に対応する等価結像面
画像 １０１，１０２…撮像装置 １０３…仮想カメラ １０４，１０５…被写体 １０６…第１の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像
面画像 １０７…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像
面画像 １０８…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面画
像 １１０−１〜ｎ…撮像装置 １１１，１１２…被写体 １１３…仮想カメラ １２０−１〜ｎ…撮像装置１１０−１〜ｎの撮像素子に
対応する等価結像面画像 １３０−１〜ｎ…仮想カメラ１１３の撮像素子に対応す
る等価結像面画像 １３１…最終的な仮想カメラ１１３の撮像素子に対応す
る等価結像面画像
画像 ６７…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面
画像 ６８…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面画像 ７１…第１の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面 ７２…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像面 ７３…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面 ８０−１〜ｎ…撮像装置 ８１，８２…被写体 ８３…仮想カメラ ９０−１〜ｎ…撮像装置８０−１〜ｎの撮像素子に対応
する等価結像面画像 ９１…仮想カメラ８３の撮像素子に対応する等価結像面
画像 １０１，１０２…撮像装置 １０３…仮想カメラ １０４，１０５…被写体 １０６…第１の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像
面画像 １０７…第２の撮像装置の撮像素子に対応する等価結像
面画像 １０８…仮想カメラの撮像素子に対応する仮想結像面画
像 １１０−１〜ｎ…撮像装置 １１１，１１２…被写体 １１３…仮想カメラ １２０−１〜ｎ…撮像装置１１０−１〜ｎの撮像素子に
対応する等価結像面画像 １３０−１〜ｎ…仮想カメラ１１３の撮像素子に対応す
る等価結像面画像 １３１…最終的な仮想カメラ１１３の撮像素子に対応す
る等価結像面画像
Claims (3)
- 【請求項１】 被写体を異なる位置から撮像する２つ以
上の撮像手段と、 前記２つ以上の撮像手段から得られた２つ以上の撮像画
像中の前記被写体の三次元位置を検出する手段と、 前記検出した三次元位置に基づいて三次元空間的に任意
視点から見た仮想撮像画像を生成する仮想撮像画像演算
手段と、 を具備することを特徴とするカメラシステム。 - 【請求項２】 撮像手段と仮想撮像画像演算手段に加え
て、 背景画像を生成し、前記仮想撮像画像演算手段で生成し
た仮想撮像画像と合成する背景画像生成・合成手段を具
備することを特徴とする請求項１記載のカメラシステ
ム。 - 【請求項３】 仮想撮像画像演算手段は、３つ以上の撮
像手段からの撮像画像を用いて任意視点から見た２つ以
上の仮想撮像画像を生成し、前記２つ以上の仮想撮像画
像を合成して最終的に前記任意視点から見た仮想撮像画
像とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載
のカメラシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26959895A JP3328478B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | カメラシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26959895A JP3328478B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | カメラシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09114979A true JPH09114979A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3328478B2 JP3328478B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=17474600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26959895A Expired - Fee Related JP3328478B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | カメラシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328478B2 (ja) |
Cited By (11)
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| WO2000064175A1 (fr) * | 1999-04-16 | 2000-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de traitement d'images et systeme de surveillance |
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-
1995
- 1995-10-18 JP JP26959895A patent/JP3328478B2/ja not_active Expired - Fee Related
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