JPH09261537A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置及び画像処理方法Info
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- JPH09261537A JPH09261537A JP6624596A JP6624596A JPH09261537A JP H09261537 A JPH09261537 A JP H09261537A JP 6624596 A JP6624596 A JP 6624596A JP 6624596 A JP6624596 A JP 6624596A JP H09261537 A JPH09261537 A JP H09261537A
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- viewpoint position
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の視点位置で撮影された画像群から、歪
みの少ない任意の視点位置の画像を生成する画像処理装
置及び方法を提供することにある。 【解決手段】 複数の視点位置で被写体を撮影した複数
の画像を入力し、これらの複数の画像から任意の視点位
置で前記被写体を撮影した時の画像を生成する際、生成
しようとする画像の視点位置とその生成に用いる入力画
像の視点位置に応じて、入力画像のスキャンラインを決
定することによって、生成画像の歪みを抑制する画像入
力装置。
みの少ない任意の視点位置の画像を生成する画像処理装
置及び方法を提供することにある。 【解決手段】 複数の視点位置で被写体を撮影した複数
の画像を入力し、これらの複数の画像から任意の視点位
置で前記被写体を撮影した時の画像を生成する際、生成
しようとする画像の視点位置とその生成に用いる入力画
像の視点位置に応じて、入力画像のスキャンラインを決
定することによって、生成画像の歪みを抑制する画像入
力装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、視点の異なる複数
の画像を入力とし、観察者の現在の目の位置に応じた視
点位置における画像を生成して出力する画像処理方法お
よび画像処理装置に関する。
の画像を入力とし、観察者の現在の目の位置に応じた視
点位置における画像を生成して出力する画像処理方法お
よび画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の画像群からその画像を撮影
した視点位置以外の位置で見える画像を生成するには、
ステレオ距離計測等を用いて、一旦、物体の３次元形状
などを復元し、それを用いて新たな視点位置から見える
画像を生成するという手法がとられていた。
した視点位置以外の位置で見える画像を生成するには、
ステレオ距離計測等を用いて、一旦、物体の３次元形状
などを復元し、それを用いて新たな視点位置から見える
画像を生成するという手法がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実写画
像から物体の３次元形状を求めることは一般には困難で
ある。単純な形状であれば、ステレオ距離計測等で対応
点を求めて形状を復元することも可能であるが、植木な
どの複雑な形状を持つ自然物の場合には、ほとんど不可
能に近い。従って、このような対象に対して、３次元形
状を求めて新たな視点位置の画像を生成するという手法
は使用できない。
像から物体の３次元形状を求めることは一般には困難で
ある。単純な形状であれば、ステレオ距離計測等で対応
点を求めて形状を復元することも可能であるが、植木な
どの複雑な形状を持つ自然物の場合には、ほとんど不可
能に近い。従って、このような対象に対して、３次元形
状を求めて新たな視点位置の画像を生成するという手法
は使用できない。
【０００４】そこで本発明の課題は、複数の視点位置で
撮影された画像群から、歪みの少ない任意視点位置の画
像を生成する画像処理方法及び画像処理装置を提供する
ことにある。
撮影された画像群から、歪みの少ない任意視点位置の画
像を生成する画像処理方法及び画像処理装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の請求項１に記載の発明によれば、複数の視点
位置で撮影した画像を入力する画像入力手段と、観察者
の視点位置を検出する視点検出手段と、前記画像入力手
段によって入力された入力画像から前記視点検出手段に
よって検出された視点位置における画像を生成する画像
生成手段と、前記画像生成手段によって生成された画像
を表示する画像表示手段と、生成しようとする画像の視
点位置と画像生成時に使用する入力画像の視点位置に応
じて画像生成に使用する入力画像中のスキャンラインを
決定し、観察者の視点位置における画像を生成する制御
手段とを備えた構成とする。
に、本願の請求項１に記載の発明によれば、複数の視点
位置で撮影した画像を入力する画像入力手段と、観察者
の視点位置を検出する視点検出手段と、前記画像入力手
段によって入力された入力画像から前記視点検出手段に
よって検出された視点位置における画像を生成する画像
生成手段と、前記画像生成手段によって生成された画像
を表示する画像表示手段と、生成しようとする画像の視
点位置と画像生成時に使用する入力画像の視点位置に応
じて画像生成に使用する入力画像中のスキャンラインを
決定し、観察者の視点位置における画像を生成する制御
手段とを備えた構成とする。
【０００６】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、前記画像生成手段を、観察者の視点位置に応じ
たステレオ画像を生成し、前記画像表示手段は、生成さ
れたステレオ画像を立体表示するように構成する。
よれば、前記画像生成手段を、観察者の視点位置に応じ
たステレオ画像を生成し、前記画像表示手段は、生成さ
れたステレオ画像を立体表示するように構成する。
【０００７】また本願の請求項３の発明によれば、複数
の視点位置において撮影した画像を入力する画像入力工
程と、観察者の視点位置を検出する視点検出工程と、入
力画像から視点検出工程によって得られた視点位置にお
ける画像を生成する画像生成工程と、画像生成工程によ
って生成された画像を表示する画像表示工程と、生成し
ようとする画像の視点位置と画像生成時に使用する入力
画像の視点位置に応じて画像生成に使用する入力画像中
のスキャンラインを決定する工程とを実行して、観察者
の視点位置の画像を生成する。
の視点位置において撮影した画像を入力する画像入力工
程と、観察者の視点位置を検出する視点検出工程と、入
力画像から視点検出工程によって得られた視点位置にお
ける画像を生成する画像生成工程と、画像生成工程によ
って生成された画像を表示する画像表示工程と、生成し
ようとする画像の視点位置と画像生成時に使用する入力
画像の視点位置に応じて画像生成に使用する入力画像中
のスキャンラインを決定する工程とを実行して、観察者
の視点位置の画像を生成する。
【０００８】また本願における請求項４に記載の発明に
よれば、前記画像生成行程を、観察者の視点位置に応じ
たステレオ画像を生成し、前記画像表示手段は、生成さ
れたステレオ画像を立体表示する工程とする。
よれば、前記画像生成行程を、観察者の視点位置に応じ
たステレオ画像を生成し、前記画像表示手段は、生成さ
れたステレオ画像を立体表示する工程とする。
【０００９】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に
よって撮像された複数の撮像位置における複数の画像情
報を、前記撮像位置情報と対応させて記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶された前記複数の記憶画像とそ
の対応する撮像位置情報に基づいて、任意の視点におい
て前記被写体を観察したときの画像を生成する画像生成
手段と、前記画像生成手段は、前記任意の視点位置前記
における仮想画面上に、前記被写体と前記任意の視点位
置とを通る直線と交差する前記記憶画像上の画像情報を
複写することにより、前記仮想画面を生成する処理を行
う。
よれば、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に
よって撮像された複数の撮像位置における複数の画像情
報を、前記撮像位置情報と対応させて記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶された前記複数の記憶画像とそ
の対応する撮像位置情報に基づいて、任意の視点におい
て前記被写体を観察したときの画像を生成する画像生成
手段と、前記画像生成手段は、前記任意の視点位置前記
における仮想画面上に、前記被写体と前記任意の視点位
置とを通る直線と交差する前記記憶画像上の画像情報を
複写することにより、前記仮想画面を生成する処理を行
う。
【００１０】また本願における請求項６に記載の発明に
よれば、前記撮像手段は、複数の位置に配されたカメラ
を有する構成とする。
よれば、前記撮像手段は、複数の位置に配されたカメラ
を有する構成とする。
【００１１】また本願における請求項７に記載の発明に
よれば、前記画像生成手段は、前記任意の視点位置にお
ける仮想画面と前記記憶画像の相対位置関係に基づい
て、前記仮想画面上の画像の歪みを補正する手段を有す
る構成とする。
よれば、前記画像生成手段は、前記任意の視点位置にお
ける仮想画面と前記記憶画像の相対位置関係に基づい
て、前記仮想画面上の画像の歪みを補正する手段を有す
る構成とする。
【００１２】また本願における請求項８に記載の発明に
よれば、前記仮想画面の画像を表示する表示手段を有
し、該表示手段の表示画面内の任意の視点位置を設定す
る視線検出手段を備えた構成とする。
よれば、前記仮想画面の画像を表示する表示手段を有
し、該表示手段の表示画面内の任意の視点位置を設定す
る視線検出手段を備えた構成とする。
【００１３】また本願における請求項９に記載の発明に
よれば、前記画像生成手段は、前記複数の記憶画像の中
から、左右の目の位置に応じた画像を選択して合成する
ことにより、ステレオ画像を生成する構成とする。
よれば、前記画像生成手段は、前記複数の記憶画像の中
から、左右の目の位置に応じた画像を選択して合成する
ことにより、ステレオ画像を生成する構成とする。
【００１４】
【作用】画像入力手段は、複数の視点位置で撮影した画
像を入力し、視点検出手段は、観察者の視点位置を検出
し、画像生成手段は、入力画像から観察者の視点位置の
画像を生成し、画像表示手段は画像生成手段より生成さ
れた画像を表示する。
像を入力し、視点検出手段は、観察者の視点位置を検出
し、画像生成手段は、入力画像から観察者の視点位置の
画像を生成し、画像表示手段は画像生成手段より生成さ
れた画像を表示する。
【００１５】かかる構成において、観察者の視点位置に
応じた画像を連続的に生成・表示するので、観察者のス
ムーズな視点移動に対応できる。また、生成したい画像
の視点位置と画像生成時に使用する入力画像の視点位置
に応じて、画像生成に使用する入力画像中のスキャンラ
インを決定し、観察者の視点位置の画像を生成するの
で、歪みのない画像を生成することができる。
応じた画像を連続的に生成・表示するので、観察者のス
ムーズな視点移動に対応できる。また、生成したい画像
の視点位置と画像生成時に使用する入力画像の視点位置
に応じて、画像生成に使用する入力画像中のスキャンラ
インを決定し、観察者の視点位置の画像を生成するの
で、歪みのない画像を生成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１７】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態の画像処理装置の構成を示す図であり、、本装置の
システム全体の構成を示すブロック図である。同図中、
１１は左右に直線上に並んだ多数の視点から被写体を撮
影した画像を入力する画像入力装置であり、複数撮像系
を備えていても、あるいは撮像系を移動することによっ
た多視点画像を得るものでもよい。１２は記憶装置１３
に予め記憶されている処理手順に従って後述の各種の処
理を行うマイクロプロセッサによる中央処理装置、１３
は前述の中央処理装置１２を制御するプログラムやデー
タを記憶しておくＲＯＭ，ハードディスク，その他の媒
体による記憶装置、１４はＨＤ（ハードディスク）、Ｆ
Ｄ（フロッピーディスク）・ＨＤ（ハードディスク）・
ＣＤ−ＲＯＭ・ＲＯＭ・磁気テープ・光ディスク等に記
憶されたプログラムやデータを読み取る記憶媒体読み取
り装置、１５はマイクロコンピュータによる中央委処理
装置１２が処理した結果あるいは処理過程における各種
情報、関連する情報を表示するモニタとしての表示装
置、１６は観察者の視点位置を検出する視点位置検出装
置である。また視点位置検出装置自体は周知のもので良
い。
形態の画像処理装置の構成を示す図であり、、本装置の
システム全体の構成を示すブロック図である。同図中、
１１は左右に直線上に並んだ多数の視点から被写体を撮
影した画像を入力する画像入力装置であり、複数撮像系
を備えていても、あるいは撮像系を移動することによっ
た多視点画像を得るものでもよい。１２は記憶装置１３
に予め記憶されている処理手順に従って後述の各種の処
理を行うマイクロプロセッサによる中央処理装置、１３
は前述の中央処理装置１２を制御するプログラムやデー
タを記憶しておくＲＯＭ，ハードディスク，その他の媒
体による記憶装置、１４はＨＤ（ハードディスク）、Ｆ
Ｄ（フロッピーディスク）・ＨＤ（ハードディスク）・
ＣＤ−ＲＯＭ・ＲＯＭ・磁気テープ・光ディスク等に記
憶されたプログラムやデータを読み取る記憶媒体読み取
り装置、１５はマイクロコンピュータによる中央委処理
装置１２が処理した結果あるいは処理過程における各種
情報、関連する情報を表示するモニタとしての表示装
置、１６は観察者の視点位置を検出する視点位置検出装
置である。また視点位置検出装置自体は周知のもので良
い。
【００１８】図２は第１の実施形態の画像処理装置の基
本的な処理の流れを示すフローチャートであり、中央処
理装置１２によって実行される。
本的な処理の流れを示すフローチャートであり、中央処
理装置１２によって実行される。
【００１９】中央処理装置１２は、記憶装置１３に格納
された処理手順（プログラム）に従って処理を実行す
る。
された処理手順（プログラム）に従って処理を実行す
る。
【００２０】図２のフローチャートにおいて、処理をス
タートすると、まずステップＳ１において、画像入力装
置１１より直線上に並んだ多視点位置において撮像した
多視点画像群が入力されるとともに、これらの多視点画
像それぞれに対応する観察者の視点位置を視点位置検出
装置１６にて検出して読み込み、ステップＳ２にて上記
多視点画像及びその視点位置情報をそれぞれ対応させ
て、記憶装置１３に記憶する。
タートすると、まずステップＳ１において、画像入力装
置１１より直線上に並んだ多視点位置において撮像した
多視点画像群が入力されるとともに、これらの多視点画
像それぞれに対応する観察者の視点位置を視点位置検出
装置１６にて検出して読み込み、ステップＳ２にて上記
多視点画像及びその視点位置情報をそれぞれ対応させ
て、記憶装置１３に記憶する。
【００２１】ステップＳ３以降は、記憶装置に記憶され
ている上記多視点画像データとその各画像を撮像したと
きの観察者の視点位置データを読み出して、任意の視点
から観察した画像を再構成する処理を示す。
ている上記多視点画像データとその各画像を撮像したと
きの観察者の視点位置データを読み出して、任意の視点
から観察した画像を再構成する処理を示す。
【００２２】ステップＳ３では、モニタとしての表示装
置の画面を観察する観察者の視点位置と視線方向を視点
位置検出装置１６によって検出し、ステップＳ４で、そ
の視点位置情報に基づいて、その視点位置から観察した
ときの画像を前記記憶装置より読み出した多視点画像を
用いて再構成し、ステップＳ６で表示装置１５にその任
意の視点位置から見たときの画像を表示する。
置の画面を観察する観察者の視点位置と視線方向を視点
位置検出装置１６によって検出し、ステップＳ４で、そ
の視点位置情報に基づいて、その視点位置から観察した
ときの画像を前記記憶装置より読み出した多視点画像を
用いて再構成し、ステップＳ６で表示装置１５にその任
意の視点位置から見たときの画像を表示する。
【００２３】尚、ここでは、観察者の視点位置に応じた
１枚の画像再構成するようにしたが、観察者の左右の目
の位置にあった画像を生成すれば、立体的に表示するこ
とが可能である。
１枚の画像再構成するようにしたが、観察者の左右の目
の位置にあった画像を生成すれば、立体的に表示するこ
とが可能である。
【００２４】また複数の画像を同時に再構成すれば、レ
ンチキュラディスプレイ等で観察者が視点位置を変えて
も立体視が可能である。
ンチキュラディスプレイ等で観察者が視点位置を変えて
も立体視が可能である。
【００２５】尚、上記のプログラムはＨＤ（ハードディ
スク）、ＦＤ（フロッピーディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＲＯＭ、磁気テープ等の記憶媒体に記録されていて、記
憶媒体読み取り装置１４から読み出されて記憶装置１３
に記憶されるようにしてもよい。
スク）、ＦＤ（フロッピーディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＲＯＭ、磁気テープ等の記憶媒体に記録されていて、記
憶媒体読み取り装置１４から読み出されて記憶装置１３
に記憶されるようにしてもよい。
【００２６】次に図２のフローチャートのステップＳ５
の画像再構成処理について詳しく説明する。
の画像再構成処理について詳しく説明する。
【００２７】図３は第１の実施形態における画像処理装
置の画像入力装置１１より入力された多視点画像群から
画像を再構成する原理を示す図である。
置の画像入力装置１１より入力された多視点画像群から
画像を再構成する原理を示す図である。
【００２８】同図において、３１は被写体、３２は複数
の入力画像の撮像位置（カメラの撮影位置）を結んだ撮
影視点位置並び直線、３３は任意の観察位置Ｐ（ｘ’，
ｚ’）に設定された仮想カメラ、３４はＰ（ｘ’，
ｚ’）に設定された仮想カメラ３３の撮像素子（ＣＣ
Ｄ）の撮像面、３５は仮想撮像面３４上に形成された観
察位置Ｐ（ｘ’，ｚ’）すなわち視点位置における画像
を示している。
の入力画像の撮像位置（カメラの撮影位置）を結んだ撮
影視点位置並び直線、３３は任意の観察位置Ｐ（ｘ’，
ｚ’）に設定された仮想カメラ、３４はＰ（ｘ’，
ｚ’）に設定された仮想カメラ３３の撮像素子（ＣＣ
Ｄ）の撮像面、３５は仮想撮像面３４上に形成された観
察位置Ｐ（ｘ’，ｚ’）すなわち視点位置における画像
を示している。
【００２９】尚、仮想カメラ３３の撮像面３４は、その
観察位置Ｐにおいて、被写体３１を観察しているときの
画面を想定しているため、理解を容易にするために、観
察位置に対して被写体側に仮想的に示しているが、実際
は、観察位置Ｐをカメラの中心とすると、観察位置Ｐに
対して被写体と反対側に撮像面が存在する。
観察位置Ｐにおいて、被写体３１を観察しているときの
画面を想定しているため、理解を容易にするために、観
察位置に対して被写体側に仮想的に示しているが、実際
は、観察位置Ｐをカメラの中心とすると、観察位置Ｐに
対して被写体と反対側に撮像面が存在する。
【００３０】また３６は実際の撮影視点並び直線３２上
の観察ｚ位置すなわち視点位置Ｒの画像、３７は撮影視
点並び直線３２上の視点位置Ｑの画像である。
の観察ｚ位置すなわち視点位置Ｒの画像、３７は撮影視
点並び直線３２上の視点位置Ｑの画像である。
【００３１】図３および図４のフローチャートを用い
て、図２のフローチャートのステップＳ５における処理
を説明する。画面の水平方向画素をｉ、垂直方向ライン
をｊで表わすことにする。ステップ４１において注目ラ
インｊを画像Ｐの先頭ラインにセットし、注目画素をｊ
ライン目の左端の画素にセットする。
て、図２のフローチャートのステップＳ５における処理
を説明する。画面の水平方向画素をｉ、垂直方向ライン
をｊで表わすことにする。ステップ４１において注目ラ
インｊを画像Ｐの先頭ラインにセットし、注目画素をｊ
ライン目の左端の画素にセットする。
【００３２】次に、ステップ４２において、画像Ｐのｊ
ラインのｉ番目の画素に対応した撮影視点並び直線３２
上の画像Ｑ（記憶装置１３に記憶されている）の位置を
計算する。これは次のような処理を行うことで計算でき
る。物体中の一点Ａが、任意の視点位置Ｐの仮想カメラ
の画素位置Ｐｉに写っているとする。また、位置ＡとＰ
を結ぶ直線が撮影視点並び直線３２と交差する位置をＱ
とする。
ラインのｉ番目の画素に対応した撮影視点並び直線３２
上の画像Ｑ（記憶装置１３に記憶されている）の位置を
計算する。これは次のような処理を行うことで計算でき
る。物体中の一点Ａが、任意の視点位置Ｐの仮想カメラ
の画素位置Ｐｉに写っているとする。また、位置ＡとＰ
を結ぶ直線が撮影視点並び直線３２と交差する位置をＱ
とする。
【００３３】このとき、図３から明らかなように、画素
位置Ｐｉに写っているものは、視点位置Ｑで撮影した画
像の画素位置Ｑｉに写っているものと等価であることが
分かる。
位置Ｐｉに写っているものは、視点位置Ｑで撮影した画
像の画素位置Ｑｉに写っているものと等価であることが
分かる。
【００３４】図３の幾何的な制約条件から、視点位置Ｑ
のＸ座標は（１）式で表すことができる。但し、画面の
スキャンラインの中央の画素位置を０番目の画素とす
る。また、仮想カメラ３３の仮想撮像面３４の画素ピッ
チをｄ、焦点距離をｆ、原点から撮影視点並び直線３２
までの距離をｇとする。
のＸ座標は（１）式で表すことができる。但し、画面の
スキャンラインの中央の画素位置を０番目の画素とす
る。また、仮想カメラ３３の仮想撮像面３４の画素ピッ
チをｄ、焦点距離をｆ、原点から撮影視点並び直線３２
までの距離をｇとする。
【００３５】 ｘ＝ｘ’＋ｉ・ｄ・（ｇ−ｚ’）／ｆ ・・・ （１）
【００３６】同様に視点位置Ｐの仮想カメラの画素位置
Ｐｊに写っているものは、記憶装置１３に記憶された視
点位置Ｒの画像の画素位置Ｒｊに写っているものと等価
である。
Ｐｊに写っているものは、記憶装置１３に記憶された視
点位置Ｒの画像の画素位置Ｒｊに写っているものと等価
である。
【００３７】この手法によって、任意の視点位置におけ
る画像を、他の視点位置で撮像した画像から再構成する
ことが可能であるが、以下のような問題がある。
る画像を、他の視点位置で撮像した画像から再構成する
ことが可能であるが、以下のような問題がある。
【００３８】すなわちこの方法により、例えば画像Ｑの
ｊラインｉ番目の画素値を画像Ｐのｊラインｉ番目画素
にコピーして画像を再構成した場合、再構成された画像
が歪む、すなわち、画像中の物体が縦に伸びたり、縮ん
だりすることがある。そこで、これを解消するためにス
テップ４３において画像Ｐのｊライン目に対応する画像
Ｑのライン番号を求める。この画像Ｑのライン番号を求
める方法に関して、図５を参照しながら説明する。
ｊラインｉ番目の画素値を画像Ｐのｊラインｉ番目画素
にコピーして画像を再構成した場合、再構成された画像
が歪む、すなわち、画像中の物体が縦に伸びたり、縮ん
だりすることがある。そこで、これを解消するためにス
テップ４３において画像Ｐのｊライン目に対応する画像
Ｑのライン番号を求める。この画像Ｑのライン番号を求
める方法に関して、図５を参照しながら説明する。
【００３９】図５は第１実施例の画像処理装置のステッ
プＳ５の処理において再構成された画像の歪みを補正す
る原理を示す図である。図中、５１は被写体、５２は再
構成しようとする任意の視点位置Ｐにおける画像、５３
は撮影視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像である。
プＳ５の処理において再構成された画像の歪みを補正す
る原理を示す図である。図中、５１は被写体、５２は再
構成しようとする任意の視点位置Ｐにおける画像、５３
は撮影視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像である。
【００４０】いま被写体５１中の一点Ｂについて考え
る。点ＢがＹ軸に近いか、再構成したい視点位置Ｐの画
像５２、撮影視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像５
３のｚ座標値が十分に大きい、または、再構成したい視
点位置Ｐの画像５２、撮影視点並び直線３２上の視点位
置Ｓの画像５３のｚ座標値がほぼ同じ値であると仮定す
る。このとき、被写体５１上の点Ｂから発する光線は再
構成したい視点位置Ｐの画像５２中のｍライン目と撮影
視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像５３中のｎライ
ン目に記録される。そこで、仮想撮像面３４の画素ピッ
チをｄ、仮想カメラ３３の焦点距離をｆ、仮想撮像面３
３のライン数をＮとすれば、 Ｐｚ・ｔａｎα＝Ｓｚ・ｔａｎβ ・・・ （２） ｔａｎα＝ｄ・（Ｎ／２−ｍ）／ｆ ・・・ （３） ｔａｎβ＝ｄ・（Ｎ・２−ｎ）／ｆ ・・・ （４） となる。（２）式、（３）式、（４）式より、 ｎ＝Ｎ／２＋（ｍ−Ｎ／２）・Ｓｚ／Ｐｚ ・・・ （５） が得られる。
る。点ＢがＹ軸に近いか、再構成したい視点位置Ｐの画
像５２、撮影視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像５
３のｚ座標値が十分に大きい、または、再構成したい視
点位置Ｐの画像５２、撮影視点並び直線３２上の視点位
置Ｓの画像５３のｚ座標値がほぼ同じ値であると仮定す
る。このとき、被写体５１上の点Ｂから発する光線は再
構成したい視点位置Ｐの画像５２中のｍライン目と撮影
視点並び直線３２上の視点位置Ｓの画像５３中のｎライ
ン目に記録される。そこで、仮想撮像面３４の画素ピッ
チをｄ、仮想カメラ３３の焦点距離をｆ、仮想撮像面３
３のライン数をＮとすれば、 Ｐｚ・ｔａｎα＝Ｓｚ・ｔａｎβ ・・・ （２） ｔａｎα＝ｄ・（Ｎ／２−ｍ）／ｆ ・・・ （３） ｔａｎβ＝ｄ・（Ｎ・２−ｎ）／ｆ ・・・ （４） となる。（２）式、（３）式、（４）式より、 ｎ＝Ｎ／２＋（ｍ−Ｎ／２）・Ｓｚ／Ｐｚ ・・・ （５） が得られる。
【００４１】従って、再構成したい視点位置Ｐの画像５
２のｍ番目のスキャンラインの値は、撮影視点並び直線
３２上の視点位置Ｓの画像５３の（５）式で与えられる
ｎ番目のスキャンラインの値と等価になる。そこで、ス
テップ４４において、画像Ｐのｊラインｉ番目画素に、
画像Ｑのｎラインｉ番目画素の値をコピーする。この処
理により、撮影視点並び直線３２上でない視点位置の画
像を再構成するときに画像が歪むという現象をある程度
抑えることができる。その後、ステップＳ１５に移り、
注目ラインｊ中のすべての画素の処理が終了していれば
ステップＳ１７に移り、そうでなければステップＳ１６
に移る。ステップＳ１６では、注目画素ｉを右隣の画素
に移し、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１７
では、画像Ｐ中のすべてのラインに対して処理が終了し
ているならばこのサブルーチンを終了し、図２のフロー
チャートのステップＳ６に戻る。そうでなければ、ステ
ップＳ１８において、注目ラインｊを次のラインに移
し、注目画素ｉをラインｊの左端にセットした後に、ス
テップＳ１２に戻る。
２のｍ番目のスキャンラインの値は、撮影視点並び直線
３２上の視点位置Ｓの画像５３の（５）式で与えられる
ｎ番目のスキャンラインの値と等価になる。そこで、ス
テップ４４において、画像Ｐのｊラインｉ番目画素に、
画像Ｑのｎラインｉ番目画素の値をコピーする。この処
理により、撮影視点並び直線３２上でない視点位置の画
像を再構成するときに画像が歪むという現象をある程度
抑えることができる。その後、ステップＳ１５に移り、
注目ラインｊ中のすべての画素の処理が終了していれば
ステップＳ１７に移り、そうでなければステップＳ１６
に移る。ステップＳ１６では、注目画素ｉを右隣の画素
に移し、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１７
では、画像Ｐ中のすべてのラインに対して処理が終了し
ているならばこのサブルーチンを終了し、図２のフロー
チャートのステップＳ６に戻る。そうでなければ、ステ
ップＳ１８において、注目ラインｊを次のラインに移
し、注目画素ｉをラインｊの左端にセットした後に、ス
テップＳ１２に戻る。
【００４２】このように、撮影視点並び直線３２上で微
小間隔で撮影された多視点画像群が得られているとする
と、上記の考え方に基づき、全てのスキャンラインにつ
いて同様のことを繰り返せば、撮影視点並び直線３２上
でない視点位置の画像を歪みを最小限にして再構成する
ことができる。
小間隔で撮影された多視点画像群が得られているとする
と、上記の考え方に基づき、全てのスキャンラインにつ
いて同様のことを繰り返せば、撮影視点並び直線３２上
でない視点位置の画像を歪みを最小限にして再構成する
ことができる。
【００４３】（第２の実施形態）第１実施例では、入力
多視点画像の視点位置は直線状に並ばなければならない
という制約があったが、この制約を取り除いた方法につ
いて説明する。
多視点画像の視点位置は直線状に並ばなければならない
という制約があったが、この制約を取り除いた方法につ
いて説明する。
【００４４】図６に示すような座標系にｚ＝０の平面を
仮定し、この平面（これを基準面６１と呼ぶことにす
る）を通過する光線の集合として３次元空間を表現する
手法（光線空間による３次元空間表現）が提案されてい
る。
仮定し、この平面（これを基準面６１と呼ぶことにす
る）を通過する光線の集合として３次元空間を表現する
手法（光線空間による３次元空間表現）が提案されてい
る。
【００４５】この手法では、３次元空間内のｚ≧０にあ
る視点位置Ｐで観察できる画像は、この基準面６１を通
過する光線の集合からＰを通過する光線のみをサンプリ
ングして得られる画像と等価になる（図７参照）。
る視点位置Ｐで観察できる画像は、この基準面６１を通
過する光線の集合からＰを通過する光線のみをサンプリ
ングして得られる画像と等価になる（図７参照）。
【００４６】一般的には、各光線は基準面６１を通過す
る位置（ｘ，ｙ）、各光線がｘ軸，ｙ軸のそれぞれとな
す角度をφ，ψ、光線が平面を通過した時間ｔ、光線の
色（ｒ，ｇ，ｂ）で表されるが、実際には、計算量やデ
ータ量が膨大になるという問題から、対象は静止物体で
ｙ軸方向の視差はないと仮定されることが多い。この仮
定のもとでｕ＝ｔａｎφとおいて各光線をｘ−ｕ平面に
射影し、この射影されたｘ−ｕ空間で光線空間を扱う場
合、ある点Ｐを通過する光線は図８に示すように直線状
の軌跡をなす。この軌跡は以下の式で表される。
る位置（ｘ，ｙ）、各光線がｘ軸，ｙ軸のそれぞれとな
す角度をφ，ψ、光線が平面を通過した時間ｔ、光線の
色（ｒ，ｇ，ｂ）で表されるが、実際には、計算量やデ
ータ量が膨大になるという問題から、対象は静止物体で
ｙ軸方向の視差はないと仮定されることが多い。この仮
定のもとでｕ＝ｔａｎφとおいて各光線をｘ−ｕ平面に
射影し、この射影されたｘ−ｕ空間で光線空間を扱う場
合、ある点Ｐを通過する光線は図８に示すように直線状
の軌跡をなす。この軌跡は以下の式で表される。
【００４７】ｘ＝Ｘ−Ｚ・ｕ・・・ （６） ｕ＝ｔａｎφ ・・・ （７） ここで（Ｘ，Ｚ）は観察視点位置を表し、ｘは光線がｘ
−ｕ平面上のｘ軸と交差する位置を表す。また、φは光
線がｚ軸となす角度を表す。
−ｕ平面上のｘ軸と交差する位置を表す。また、φは光
線がｚ軸となす角度を表す。
【００４８】まず、図９に示すように多数の視点位置で
得られた画像から直線状の軌跡を求め、この軌跡群によ
りｘ−ｕ平面が密に埋められていると仮定する。この
時、ｚ≧０にある視点位置Ｑの画像は、図１０に示すよ
うにｘ−ｕ平面上でＱを通過する軌跡を求め、その軌跡
上にすでに記録されている光線の色を逆に求めることに
より得ることができる。この方法では、多視点画像をｘ
−ｕ平面にマッピングして処理を行うため、入力画像の
視点位置が直線状に並ばなくても画像を再構成できると
いう利点がある。
得られた画像から直線状の軌跡を求め、この軌跡群によ
りｘ−ｕ平面が密に埋められていると仮定する。この
時、ｚ≧０にある視点位置Ｑの画像は、図１０に示すよ
うにｘ−ｕ平面上でＱを通過する軌跡を求め、その軌跡
上にすでに記録されている光線の色を逆に求めることに
より得ることができる。この方法では、多視点画像をｘ
−ｕ平面にマッピングして処理を行うため、入力画像の
視点位置が直線状に並ばなくても画像を再構成できると
いう利点がある。
【００４９】しかしながら、この手法においても第一実
施例と同様に、スキャンライン単位に処理が行われる。
すなわち、生成したい視点位置の画像の第１ラインは、
入力多視点画像群の第１ラインを使って生成され、生成
したい視点位置の画像の第ｊラインは、入力多視点画像
群の第ｊラインを使って生成される。このように画像を
生成した場合、上下方向（ｙ方向）の視差がないため
に、第一実施例と同様に画像が歪む。
施例と同様に、スキャンライン単位に処理が行われる。
すなわち、生成したい視点位置の画像の第１ラインは、
入力多視点画像群の第１ラインを使って生成され、生成
したい視点位置の画像の第ｊラインは、入力多視点画像
群の第ｊラインを使って生成される。このように画像を
生成した場合、上下方向（ｙ方向）の視差がないため
に、第一実施例と同様に画像が歪む。
【００５０】そこで、この歪みを解消するために、前述
の軌跡上にすでに記録されている光線の色を逆に求める
際に、まず、軌跡上の一点一点が入力多視点画像中のど
の画像に対応するかを調べる。そして、その画像の撮影
地点と基準面までの距離Ｓｚと、生成したい画像の位置
と基準面までの距離Ｐｚから、（５）式に従って対応す
るラインを計算し、そのラインを使用して画像を生成す
る。但し、Ｎは画像のライン数、ｍは注目ラインの位
置、ｎは対応する画像のラインの位置を表す、また、ｎ
が存在しない値の場合、生成する画像の値は、予め決め
られた値とする。
の軌跡上にすでに記録されている光線の色を逆に求める
際に、まず、軌跡上の一点一点が入力多視点画像中のど
の画像に対応するかを調べる。そして、その画像の撮影
地点と基準面までの距離Ｓｚと、生成したい画像の位置
と基準面までの距離Ｐｚから、（５）式に従って対応す
るラインを計算し、そのラインを使用して画像を生成す
る。但し、Ｎは画像のライン数、ｍは注目ラインの位
置、ｎは対応する画像のラインの位置を表す、また、ｎ
が存在しない値の場合、生成する画像の値は、予め決め
られた値とする。
【００５１】以上のように、各ラインを処理する際に、
生成したい画像の位置と、その画像を生成するために必
要な光線を含む多視点画像の位置に応じて、必要となる
多視点画像中のライン位置を計算し、そのラインを使用
することにより、生成した画像の歪みを抑えることがで
きる。
生成したい画像の位置と、その画像を生成するために必
要な光線を含む多視点画像の位置に応じて、必要となる
多視点画像中のライン位置を計算し、そのラインを使用
することにより、生成した画像の歪みを抑えることがで
きる。
【００５２】（その他の実施形態）第１実施例では、複
数の視点位置で撮影された画像が画像入力装置１１より
入力されるとしたが、これに限らず、データベースやＣ
Ｄ−ＲＯＭ等の蓄積メディアから記憶媒体読み取り装置
１４を介して記憶装置１３に入力しても良い。
数の視点位置で撮影された画像が画像入力装置１１より
入力されるとしたが、これに限らず、データベースやＣ
Ｄ−ＲＯＭ等の蓄積メディアから記憶媒体読み取り装置
１４を介して記憶装置１３に入力しても良い。
【００５３】また、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、ひとつの機器からなる装置に
適用しても良い。また、本発明はシステムあるいは装置
にプログラムを供給することによって実施される場合に
も適用されることはいうまでもない。この場合、本発明
に掛るプログラムを格納した記憶媒体が、本発明を構成
することになる。そして、該記憶媒体からそのプログラ
ムをシステムあるいは装置に読み出すことによって、そ
のシステムあるいは装置が、予め定められた方法で動作
する。
るシステムに適用しても、ひとつの機器からなる装置に
適用しても良い。また、本発明はシステムあるいは装置
にプログラムを供給することによって実施される場合に
も適用されることはいうまでもない。この場合、本発明
に掛るプログラムを格納した記憶媒体が、本発明を構成
することになる。そして、該記憶媒体からそのプログラ
ムをシステムあるいは装置に読み出すことによって、そ
のシステムあるいは装置が、予め定められた方法で動作
する。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、観察者の目の位置を検出し、観察者から見
える画像を複数枚の画像から再構成することにより、観
察者の視点が移動した場合にそれに対応した画像をスム
ーズに出力することができる。また、画像生成の際に、
観察者の視点位置とその視点位置で画像を生成する際に
必要となる入力画像の視点位置から、画像生成に必要な
スキャンラインの位置を計算し、画像生成に使用するこ
とにより、歪みのない画像を生成できる。
明によれば、観察者の目の位置を検出し、観察者から見
える画像を複数枚の画像から再構成することにより、観
察者の視点が移動した場合にそれに対応した画像をスム
ーズに出力することができる。また、画像生成の際に、
観察者の視点位置とその視点位置で画像を生成する際に
必要となる入力画像の視点位置から、画像生成に必要な
スキャンラインの位置を計算し、画像生成に使用するこ
とにより、歪みのない画像を生成できる。
【００５５】また本願の請求項２に記載の発明によれ
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
【００５６】また本願の請求項３に記載の発明によれ
ば、多視点位置において撮像した複数の画像情報から、
任意の視点位置における視野の画像を生成し、かつ画像
生成時の歪みを低減することができ、より自然な画像を
得ることができる効果がある。
ば、多視点位置において撮像した複数の画像情報から、
任意の視点位置における視野の画像を生成し、かつ画像
生成時の歪みを低減することができ、より自然な画像を
得ることができる効果がある。
【００５７】また本願の請求項４に記載の発明によれ
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
【００５８】また本願の請求項５、６に記載の発明によ
れば、多視点位置において撮像した複数の画像情報か
ら、任意の視点位置における視野の画像を容易に生成す
ることができ、その演算規模もメモリも大きくすること
なく、種々の画像処理を行うことが可能となる。
れば、多視点位置において撮像した複数の画像情報か
ら、任意の視点位置における視野の画像を容易に生成す
ることができ、その演算規模もメモリも大きくすること
なく、種々の画像処理を行うことが可能となる。
【００５９】また本願の請求項７に記載の発明によれ
ば、歪みのない画像合成が可能となり、自然で品位のよ
い画像を得ることができる。
ば、歪みのない画像合成が可能となり、自然で品位のよ
い画像を得ることができる。
【００６０】また本願の請求項８に記載の発明によれ
ば、モニタの表示画面内の任意の位置を注視するだけで
その視点における画像を簡単に生成することができる。
ば、モニタの表示画面内の任意の位置を注視するだけで
その視点における画像を簡単に生成することができる。
【００６１】また本願の請求項９に記載の発明によれ
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
ば、多視点において撮像した複数の画像情報から左右の
視点に応じた画像を用いてステレオ立体画像を再構成す
ることができ、応用範囲の広い画像処理装置を実現する
ことができる。
【図１】第１の実施形態の画像処理装置の構成を示す図
である。
である。
【図２】第１の実施形態の画像処理装置の処理の流れを
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態の画像処理装置の画像入力装置
１１より入力された画像群から画像を再構成する原理を
示す図である。
１１より入力された画像群から画像を再構成する原理を
示す図である。
【図４】第１の実施形態の画像処理装置のステップ２３
における処理の流れを示すフローチャートである。
における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の画像処理装置のステップ２３
において再構成された画像の歪みを補正する原理を示す
図である。
において再構成された画像の歪みを補正する原理を示す
図である。
【図６】第２の実施形態の画像処理装置の基準面の説明
図である。
図である。
【図７】点Ｐを通過する光線の説明図である。
【図８】第２の実施形態の画像処理装置のｘ−ｕ平面の
説明図である。
説明図である。
【図９】第２の実施形態の画像処理装置の被写体と撮影
視点位置の関係の説明図である。
視点位置の関係の説明図である。
【図１０】第２の実施形態の画像処理装置の撮影視点位
置を通過する光線群の軌跡と点Ｑを通過する光線群の軌
跡の説明図である。
置を通過する光線群の軌跡と点Ｑを通過する光線群の軌
跡の説明図である。
１１ 画像入力装置 １２ 中央処理装置 １３ 記憶装置 １４ 記憶媒体読み取り装置 １５ 表示装置 １６ 視点位置検出装置
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の視点位置で撮影した画像を入力す
る画像入力手段と、観察者の視点位置を検出する視点検
出手段と、前記画像入力手段によって入力された入力画
像から前記視点検出手段によって検出された視点位置に
おける画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手
段によって生成された画像を表示する画像表示手段と、
生成しようとする画像の視点位置と画像生成時に使用す
る入力画像の視点位置に応じて画像生成に使用する入力
画像中のスキャンラインを決定し、観察者の視点位置に
おける画像を生成する制御手段とを備えたことを特徴と
する画像処理装置。 - 【請求項２】 前記画像生成手段は、観察者の視点位置
に応じたステレオ画像を生成し、前記画像表示手段は、
生成されたステレオ画像を立体表示するように構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
置。 - 【請求項３】 複数の視点位置において撮影した画像を
入力する画像入力工程と、観察者の視点位置を検出する
視点検出工程と、入力画像から視点検出工程によって得
られた視点位置における画像を生成する画像生成工程
と、画像生成工程によって生成された画像を表示する画
像表示工程と、生成しようとする画像の視点位置と画像
生成時に使用する入力画像の視点位置に応じて画像生成
に使用する入力画像中のスキャンラインを決定する工程
とからなる画像処理方法。 - 【請求項４】 前記画像生成工程は、観察者の視点位置
に応じたステレオ画像を生成し、前記画像表示工程は、
生成されたステレオ画像を立体表示するものであること
を特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。 - 【請求項５】 被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された複数の撮像位置におけ
る複数の画像情報を、前記撮像位置情報と対応させて記
憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記複数の記憶画像とその対
応する撮像位置情報に基づいて、任意の視点において前
記被写体を観察したときの画像を生成する画像生成手段
と、 前記画像生成手段は、前記任意の視点位置前記における
仮想画面上に、前記被写体と前記任意の視点位置とを通
る直線と交差する前記記憶画像上の画像情報を複写する
ことにより、前記仮想画面を生成する処理を行うもので
あることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項６】 前記撮像手段は、複数の位置に配された
カメラを有することを特徴とする請求項５に記載の画像
処理装置。 - 【請求項７】 前記画像生成手段は、前記任意の視点位
置における仮想画面と前記記憶画像の相対位置関係に基
づいて、前記仮想画面上の画像の歪みを補正する手段を
有することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装
置。 - 【請求項８】 前記仮想画面の画像を表示する表示手段
を有し、該表示手段の表示画面内の任意の視点位置を設
定する視線検出手段を備えたことを特徴とする請求項５
に記載の画像処理装置。 - 【請求項９】 前記画像生成手段は、前記複数の記憶画
像の中から、左右の目の位置に応じた画像を選択して合
成することにより、ステレオ画像を生成することを特徴
とする画像処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6624596A JPH09261537A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 画像処理装置及び画像処理方法 |
| EP97301798A EP0797171B1 (en) | 1996-03-22 | 1997-03-18 | Image processing method and apparatus |
| DE69734747T DE69734747T2 (de) | 1996-03-22 | 1997-03-18 | Verfahren und Gerät zur Bildverarbeitung |
| US08/819,093 US6445807B1 (en) | 1996-03-22 | 1997-03-18 | Image processing method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6624596A JPH09261537A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 画像処理装置及び画像処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09261537A true JPH09261537A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13310302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6624596A Pending JPH09261537A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 画像処理装置及び画像処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09261537A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7620236B2 (en) | 2003-07-31 | 2009-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing method and apparatus |
| JP2014225102A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 日本放送協会 | 画像処理装置、及びプログラム |
| US20150097982A1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | Olympus Corporation | Photographing apparatus, photographing method and medium recording photographing control program |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP6624596A patent/JPH09261537A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7620236B2 (en) | 2003-07-31 | 2009-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing method and apparatus |
| JP2014225102A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 日本放送協会 | 画像処理装置、及びプログラム |
| US20150097982A1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | Olympus Corporation | Photographing apparatus, photographing method and medium recording photographing control program |
| US9066010B2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-06-23 | Olympus Corporation | Photographing apparatus, photographing method and medium recording photographing control program |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040727 |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041026 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041227 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050216 |
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Effective date: 20050221 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
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