JPH11144076A - 映像作成装置 - Google Patents
映像作成装置Info
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- JPH11144076A JPH11144076A JP30728897A JP30728897A JPH11144076A JP H11144076 A JPH11144076 A JP H11144076A JP 30728897 A JP30728897 A JP 30728897A JP 30728897 A JP30728897 A JP 30728897A JP H11144076 A JPH11144076 A JP H11144076A
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Abstract
て、低コストかつ短時間で現場の居住空間を仮想の3次
元空間として再現し、これに基づく映像を提供する映像
作成装置を得る。 【解決手段】 空間の静止画を提供するディジタルカメ
ラ1と、上記静止画の指定された部分領域の領域データ
を出力する領域指定プログラム2と、上記領域指定プロ
グラム2の領域データに基づいて3次元データを自動的
に生成して出力する3次元データ生成プログラム3と、
上記領域データに基づいて静止画を自動的に加工して部
分静止画であるテクスチャを出力する静止画加工プログ
ラム4と、上記テクスチャと3次元データを入力して上
記空間を仮想の3次元空間によって再現した映像を生成
する仮想3次元空間表示プログラム5と、を備えた。
Description
等を仮想の3次元空間によって再現してこれに基づく映
像を作成、表示することのできる映像作成装置に関する
ものである。
平5−61962号公報に開示された、製品評価のため
の環境モデルを作成する装置があった。この装置によれ
ば、現場の居住空間を仮想の3次元空間によって再現す
る際にまず、居住空間を構成する様々な天井、床、左
壁、右壁、正面の壁、窓、机、植木などの構成物体を、
オペレータが静止画から切り出して形状等の加工を行
い、部分静止画を部品データベースに登録する。次に、
現場の居住空間の高さ、幅、奥行き等の3次元データ
を、オペレータが計測に基づいて入力する。最後に3次
元データに対して、作成しようとしている居住空間に最
も近い部分静止画を部品データベースから選択して適当
に配置し、仮想の3次元空間を生成する。
置では、オペレータの判断によって加工した部分静止画
を選択したり、オペレータによって現場の居住空間の3
次元データを計測して入力することによって、現場の居
住空間を仮想の3次元空間によって再現していた。従っ
て、再現しようとする居住空間の写真が無くても、現場
の居住空間を再現することはできるが、現場の居住空間
を構成する部品を予めオペレータが写真から加工して部
品化したり、現場の居住空間の寸法等をオペレータが計
測して入力する必要があるので、居住空間の再現に大き
なコストと時間を要するという問題があった。
しており、現場の居住空間等の写真は簡単に計算機に入
力することができる。そこでこの発明は、上記のような
課題を解消するためになされたもので、現場の居住空間
等を直接撮影した写真を使って、従来よりも低コストか
つ短時間で現場の居住空間等を再現し、これに基づく映
像を表示することのできる映像作成装置を提供すること
を目的とする。
発明は、空間の静止画を提供する画像入力手段と、上記
静止画の指定された部分領域の領域データを出力する領
域入力手段と、上記領域データに基づいて静止画を自動
的に加工して部分静止画であるテクスチャを出力する画
像加工手段と、上記テクスチャと3次元データを入力し
て上記空間を仮想の3次元空間によって再現した映像を
生成する3次元映像生成手段と、を備えたことを特徴と
する映像作成装置にある。
データに基づいて上記3次元データを自動的に生成して
出力する3次元データ生成手段をさらに備えたことを特
徴とする映像作成装置にある。
に入力される3次元データが直接入力されるものである
ことを特徴とする映像作成装置にある。
て、各静止画上に描画されて指定された四辺形によって
静止画の上記部分領域が指定されることを特徴とする映
像作成装置にある。
段において、縦サイズを固定値とし、横サイズを、部分
領域の両端の縦の線の静止画上の見掛けの長さから視点
からの両端のそれぞれの縦の線までの距離を求め、さら
に上記両端の縦の線の静止画上の中心からの距離によ
り、中心からの両端の縦の線までのそれぞれの視野角を
求め、上記視点から両端のそれぞれの縦の線までの距離
およびその夾角である上記視野角の和から求め、上記縦
サイズと横サイズを3次元データとして生成することを
特徴とする映像作成装置にある。
て静止画を加工する際に透視投影変換を使用することに
よって加工を行うことを特徴とする映像作成装置にあ
る。
体で近似し、正面、床面、天井、右面、左面および背面
の6枚の静止画によって仮想の3次元空間を作成するこ
とを特徴とする映像作成装置にある。
ィジタルカメラからなることを特徴とする映像作成装置
にある。
場の空間を描いた紙を読み取るスキャナからなることを
特徴とする映像作成装置にある。
一実施の形態による映像作成装置の構成を示す図であ
る。この画像作成装置は、各種プログラムに従って動作
する機能的に示されたコンピュータ10と、これに接続
された周辺機器から構成される。
て出力するディジタルカメラであり、画像入力手段を構
成する。2は静止画をコンピュータ10のディスプレイ
7の画面上に表示し、オペレータが静止画の部分領域を
指定することを可能とし、領域データを出力する領域指
定プログラムであり、領域入力手段を構成する。3は入
力される領域データから現場の居住空間の3次元形状を
自動的に計算して3次元データとして出力する3次元デ
ータ生成プログラムであり、3次元データ生成手段を構
成する。
ら、自動的に加工したテクスチャを出力する静止画加工
プログラムであり、画像加工手段を構成する。5は入力
される3次元データとテクスチャから仮想の3次元空間
を生成してそれに基づく映像を表示させる、仮想3次元
空間表示プログラムであり、3次元画像生成手段を構成
する。そして6はキーボードやマウス等からなるオペレ
ータが操作する入力装置、7は種々の表示を行うディス
プレイである。
enGL等のグラフィックスライブラリを使って製作さ
れた3次元コンピュータグラフィクス映像を表示するプ
ログラムであり、一般的なものである。この発明では、
この仮想3次元空間表示プログラム5に3次元データと
テクスチャを入力することによって、外部に接続したデ
ィスプレイ7に仮想3次元空間の映像を表示させること
ができる。
の居住空間の一例である。この現場において、図3に示
すように、まず現場の空間を正面301、床面302、
天井303、右面304、左面305、背面306から
構成される1つの直方体307と見なす。次に図4に示
すようにディジタルカメラ1を用いて6枚の写真を撮影
し、それらを正面401、床面402、天井403、右
面404、左面405、背面406という静止画として
記録する。
ディスプレイ7の画面上に、図5に示すように、6枚の
静止画401〜406が表示される。次に図6に破線で
示すように、各写真401〜406について、マウス等
の入力装置6を使ってそれぞれの部分領域正面601、
床面602、天井603、右面604、左面605、背
面606に相当する部分領域を四辺形によって指定す
る。すると領域指定プログラム2は、図7に示すような
各静止画の指定された部分領域の四隅の点のそれぞれの
平面座標である領域データ701を出力する。ただし、
静止画の原点(0,0)は左下、出力される座標の単位は
ドットとする。
域データ701が入力されると、3次元データ生成プロ
グラム3は自動的に直方体307の各面301〜306
の縦横サイズを計算して、これを3次元データとして出
力する。正面301、右面304の横サイズFx、縦サ
イズFyの計算式は以下の通りである。床面302、天
井303、左面305、背面306の縦横サイズは、全
体が直方体であるので正面301および右面304の縦
横サイズが求まればおのずから決定される。ただし各写
真は、領域指定プログラム2において入力される部分領
域がほぼ二等辺台形となるように、かつ指定された部分
領域の内部に写真の中央の点が含まれるように、かつカ
メラをほぼ水平にして撮影されているものとする。ま
た、静止画の原点(0,0)は、左下にあるものとする。
また、角度の単位はディグリ(degree)とする。
る。以下に例を示す。 静止画の画素数 Cx=640ドット(dot) Cy=4
80ドット(dot) カメラの視野角 Ca=tan-10.5(≒26.6)ディグリ
(degree)
間毎に実際は異なるが、仮想の3次元空間を生成する場
合に数十cm程度の長さの誤差は気にならないので、実
測の手間を省略する為に、床から天井までの高さについ
ても下記の様に固定値とすることができる。 床から天井までの高さ Ch=2500(mm)
た正面の例を図8に示す。同様にして右面の計算を行っ
て3次元データを出力する。3次元データの出力例を図
9に示す。これらは各面301〜306の縦横サイズで
ある。
について補足的に説明しておくと、まず、縦サイズFy
は上式に示すように床から天井までの高さChの固定値
とする。横サイズFxに関しては、上式の領域データの
四隅の座標(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、(X4,Y
4)は領域指定プログラム2からの領域データ(図7参照)
から既知であり、そこからドット数を計算することによ
り、図8に示す部分領域の両端の縦の静止画上の長さV
l、Vrが求まる。見掛けの長さはその対象物までの距離
で変わることから、長さVl、Vrより視点すなわちカメ
ラの位置から両端のそれぞれの縦の線の位置までの距離
Dl、Drが求まる。
からの距離Hl、Hrが分かるので、中心から両端の縦の
線までのそれぞれの視野角θl、θrが求まり、図8の距
離Dl、Drおよびその夾角θl+θrより横サイズFxが
求まる。ここでは、縦サイズFyは上式に示すように床
から天井までの高さChの固定値としたこと、また横サ
イズFxを求める際に部分領域の両端の縦の線の静止画
上の長さからそれぞれのカメラ位置からの距離を求め、
その2辺とこれらによって挟まれる夾角から求めるよう
にしたことで、3次元データの生成をより容易にしてい
る。
領域データが入力されると、静止画加工プログラム4は
各静止画毎に、領域データとして指定された四辺形の部
分を切り取り、さらにこの切り取った部分が長方形にな
るように加工をしてテクスチャとして出力する。すなわ
ち、図10の(a)に示すように、切り取った部分をY軸
を軸としてθで示すように回転させ、図10の(b)に示
すように長方形に見えるようになるように加工する。加
工の方法は、まず領域データから以下の計算式に基づい
ていくつかのパラメータ、視点位置(Vx,Vy,Vz)、視
線とポリゴンの角度θ、ウィンドウの縦サイズWyドッ
トを算出する。ただし、座標は仮想3次元空間の座標系
の値、角度の単位はディグリ(degree)とする。
−(X1*Y3−X3*Y1)/(X1−X3))/((Y1−Y3)/
(X1−X3)−(Y2−Y4)/(X2−X4)) Vy=(Y1−Y3)/(X1−X3)*Vx+(X1*Y3−X3*
Y1)/(X1−X3) Vz=√(Hl2+Dl2−2*Hl*Dl*cos(90−Ca+
θ)) θ=−(90−Ca)+cos-1(((Hr+Hl)2+Dl2−Dr2)
/(2×Dl×(Hr+Hl))) Dr=√(Vr2*(Hr+Hl)2/(Vr2+Vl2−2*Vr*
Vl*cos(2*Ca))) Dl=√(Vl2*(Hr+Hl)2/(Vr2+Vl2−2*Vr*
Vl*cos(2*Ca))) Hl=Vx−(X1+X4)/2 Hr=(X2+X3)/2−Vx Vr=Y3−Y2 Vl=Y4−Y1 Wy=Cy/Pl*(Cd+Cu)
*Y4−X4*Y3)/(X3−X4)−Vy Cd=−(Y1−Y2)/(X1−X2)*Vx−(X1*Y2−X2
*Y1)/(X1−X2)+Vy Pl=Vz*tanCa (X1,Y1):領域データの左下隅の座標 (X2,Y2):領域データの右下隅の座標 (X3,Y3):領域データの右上隅の座標 (X4,Y4):領域データの左上隅の座標 Ca:視野角(=20.0) Cy:ウィンドウの横画素数(=640)
影変換の機能により、横サイズ640ドット、縦サイズ
Wyドット、視野角Ca(=20.0)の表示ウィンドウをディ
スプレイ7に表示し、次に4つの頂点(-320.0,240.0)、
(320.0,240.0)、(320.0,-240.0)、(-320.0,-240.0)によ
って定義されるポリゴンを仮想3次元空間に配置してY
軸を軸に反時計回りにθ回転させ、次に視点位置を座標
(Vx,Vy,Vz)に移動して視線方向を水平方向の傾きを
0.0、Z軸と平行、かつ原点が見えるように設定し、
最後に表示ウィンドウの表示内容全体をテクスチャとし
て出力する。すなわち、透視投影変換の機能を利用し
て、部分領域を長方形に変形させたテクスチャを生成す
る。上記の計算式および定数によって正面について計算
した結果と、生成したテクスチャの例が図10に示され
ている。
3次元データとテクスチャを入力し、仮想3次元空間表
示プログラム5は現場の居住空間を仮想の3次元空間内
に再現し、それに基づく映像をディスプレイ7に表示す
る。表示した映像の例を図11に示す。なお、現場の空
間を構成する植木や窓などの部品は、現場の空間を撮影
した写真に写り込むので、部品として改めて仮想の3次
元空間中に配置する必要は無い。
投影変換の機能は、通常、一般に知られている仮想3次
元空間表示プログラム(この発明の仮想3次元空間表示
プログラム5に相当する)に含まれているが、この発明
では仮想3次元空間表示プログラムのうちの透視投影変
換の機能を静止画加工プログラム4に含めている。
メラ1等から得られた静止画を利用して、例えば図3の
直方体307で示す3次元データで規定された直方体の
モデルを規定し、このモデルに張り付けるための各面の
画像の元になるテクスチャをそれぞれ生成することで、
仮想3次元空間表示プログラムにより、上記3次元デー
タとテクスチャから現場の居住空間等の仮想の3次元空
間によって再現した映像を得ることができる。
施の形態による映像作成装置の構成を示す図である。図
12は、図1における3次元データ生成手段を構成する
3次元データ生成プログラム3を削除し、例えば3次元
データがオペレータによって入力装置6を使用して直
接、仮想3次元空間表示プログラム5に入力できるよう
にしたものである。従って、プログラム全体の構成はよ
り簡単になる。なお、動作の内容は、3次元データ生成
プログラム3の動作を除き、実施の形態1と同様であ
る。
したディジタルカメラ1の代わりに、フィルム式カメラ
を用いて現場の居住空間を撮影し、その印画紙をスキャ
ナ(図示せず)によって読み込んで静止画を作成してもよ
い。また、居住空間がいかなる方法で描かれあるいは撮
影された紙でも、これをスキャナで読み取ることで、静
止画を得ることができる。また、ディジタルビデオで撮
影した映像のコマを静止画の代わりに使用してもよい。
グラム2では、マウスを使って領域の指定を行うように
しているが、マウス以外のポインティングデバイスを使
用してもよい。
生成プログラム3における計算式、および静止画加工プ
ログラム4に関する計算式は、上記のものに限定される
ものではない。
グラム4は一般に知られている仮想3次元空間表示プロ
グラムの透視投影変換機能を利用しているが、画像に歪
みを発生させる他の写真加工ソフトウェアツールを利用
してもよい。
は直方体に近い形状をしているが、他の形状、例えば東
京ドームのように半円形状であっても、現場の居住空間
に内接する直方体で近似することによって、仮想の3次
元空間を使って再現することができる。
かり易さを考慮して「現場の居住空間」という表現を使
っているが、居住空間以外の空間についても、同様に仮
想の3次元空間を使って再現することができる。
の静止画を提供する画像入力手段と、上記静止画の指定
された部分領域の領域データを出力する領域入力手段
と、上記領域データに基づいて静止画を自動的に加工し
て部分静止画であるテクスチャを出力する画像加工手段
と、上記テクスチャと3次元データを入力して上記空間
を仮想の3次元空間によって再現した映像を生成する3
次元映像生成手段と、を備えたことにより、従来に比べ
て低コストかつ短時間で、現場の居住空間等を仮想の3
次元空間によって再現した映像を作成、表示することが
できる映像作成装置を提供できる効果が得られる。
づいて上記3次元データを自動的に生成して出力する3
次元データ生成手段をさらに備えたので、3次元データ
を直接入力する必要がない。
る3次元データが直接入力されるものとしたので、3次
元データ生成手段が不要となり構成がより簡略化され
る。
上に描画されて指定された四辺形によって静止画の上記
部分領域が指定されるので、領域の指定が容易に行え
る。
て、縦サイズを固定値とし、横サイズを、部分領域の両
端の縦の線の静止画上の見掛けの長さから視点からの両
端のそれぞれの縦の線までの距離を求め、さらに上記両
端の縦の線の静止画上の中心からの距離により、中心か
らの両端の縦の線までのそれぞれの視野角を求め、上記
視点から両端のそれぞれの縦の線までの距離およびその
夾角である上記視野角の和から求め、上記縦サイズと横
サイズを3次元データとして生成するようにしたので、
上記領域データから空間領域の3次元データが自動的に
求められる。
を加工する際に透視投影変換を使用することによって加
工を行うので、低コストかつ短時間で、現場の居住空間
等を仮想の3次元空間によって再現できる。
し、正面、床面、天井、右面、左面および背面の6枚の
静止画によって仮想の3次元空間を作成するようにした
ので、居住空間等を正面、床面、天井、右面、左面およ
び背面の6枚の画像からなる仮想の3次元空間によって
再現できる。
メラからなるので、解像度の良い静止画が得られる。
描かれた紙を読み取るスキャナからなるので、どのよう
な方法により紙の上に描かれあるいは撮影されたもので
あっても、それから静止画を得ることができる。
の構成を示す図である。
再現しようとする現場の居住空間を例示する図である。
なすことを例示した図である。
現場の居住空間を撮影して得た静止画を例示する図であ
る。
示を例示する図である。
領域を指定した結果を例示する図である。
出力される領域データを例示する図である。
の計算例を例示する図である。
の出力する3次元データを例示する図である。
て加工されたテクスチャを例示する図である。
ラムによって表示された映像を例示する図である。
装置の構成を示す図である。
3次元データ生成プログラム、4 静止画加工プログラ
ム、5 仮想3次元空間表示プログラム、6入力装置、
7 ディスプレイ、10 コンピュータ。
Claims (9)
- 【請求項1】 空間の静止画を提供する画像入力手段
と、 上記静止画の指定された部分領域の領域データを出力す
る領域入力手段と、 上記領域データに基づいて静止画を自動的に加工して部
分静止画であるテクスチャを出力する画像加工手段と、 上記テクスチャと3次元データを入力して上記空間を仮
想の3次元空間によって再現した映像を生成する3次元
映像生成手段と、 を備えたことを特徴とする映像作成装置。 - 【請求項2】上記領域入力手段の領域データに基づいて
上記3次元データを自動的に生成して出力する3次元デ
ータ生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1
に記載の映像作成装置。 - 【請求項3】上記3次元映像生成手段に入力される3次
元データが直接入力されるものであることを特徴とする
請求項1に記載の映像作成装置。 - 【請求項4】 上記領域入力手段において、各静止画上
に描画されて指定された四辺形によって静止画の上記部
分領域が指定されることを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載の映像作成装置。 - 【請求項5】 上記3次元データ生成手段において、縦
サイズを固定値とし、横サイズを、部分領域の両端の縦
の線の静止画上の見掛けの長さから視点からの両端のそ
れぞれの縦の線までの距離を求め、さらに上記両端の縦
の線の静止画上の中心からの距離により、中心からの両
端の縦の線までのそれぞれの視野角を求め、上記視点か
ら両端のそれぞれの縦の線までの距離およびその夾角で
ある上記視野角の和から求め、上記縦サイズと横サイズ
を3次元データとして生成することを特徴とする請求項
2または4に記載の映像作成装置。 - 【請求項6】 上記画像加工手段において、静止画を加
工する際に透視投影変換を使用することによって加工を
行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記
載の映像作成装置。 - 【請求項7】 現実の空間を1つの直方体で近似し、正
面、床面、天井、右面、左面および背面の6枚の静止画
によって仮想の3次元空間を作成することを特徴とする
請求項1ないし6のいずれかに記載の映像作成装置。 - 【請求項8】 上記画像入力手段が、ディジタルカメラ
からなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか
に記載の映像作成装置。 - 【請求項9】 上記画像入力手段が、現場の空間を描い
た紙を読み取るスキャナからなることを特徴とする請求
項1ないし7のいずれかに記載の映像作成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30728897A JP3577202B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 映像作成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30728897A JP3577202B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 映像作成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11144076A true JPH11144076A (ja) | 1999-05-28 |
JP3577202B2 JP3577202B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=17967336
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30728897A Expired - Fee Related JP3577202B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 映像作成装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3577202B2 (ja) |
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-
1997
- 1997-11-10 JP JP30728897A patent/JP3577202B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3577202B2 (ja) | 2004-10-13 |
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