JP2001245322A

JP2001245322A - 立体画像の入出力方法と装置

Info

Publication number: JP2001245322A
Application number: JP2000055104A
Authority: JP
Inventors: Zaimon Tei; 在紋鄭
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-07
Also published as: KR20010096556A

Abstract

(57)【要約】【課題】人間の視覚における両眼の役割の重要性に着
目し、人間が対象物を観察する際に両眼を中心に生じる
光学的効果を効率良く再現し、ユーザに違和感や疲労感
のない、双方向仮想現実による対象物の両眼立体視が可
能な立体画像の入出力方法と装置を提供する。【解決手段】１台のカメラから得た回転する対象物に
対する連続画像列を画像データとして記憶媒体に予め圧
縮して記憶し、両眼立体視で対象物を観察するのに適し
た画像ペアを記憶した画像データから選出し、圧縮を解
きユーザの左右眼に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、双方向仮想現実に
よる対象物の両眼立体視が可能な立体画像の入出力方法
と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネット、ＣＤ−ＲＯＭのような
ディジタル・メディアを介した電子商取引や、バーチャ
ル博物館、ディジタル百科辞典等が現在普及しつつあ
る。このような、物体への仮想現実を通した視覚的接近
をより効果的に使われるためには、写真のような平面画
像だけでなく、眼の前に本物があるような十分な立体感
と、ユーザに対する対象物の見える方向・姿勢などをユ
ーザが自由に選択できるという双方向性とを与える必要
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来からこのような目
的のために、画像情報を用いた対象物の立体形状の復元
が試みられている。しかしこのような形状復元はコンピ
ュータ・ビジョン分野の重要なテーマのひとつとして古
くから盛んに研究されているにもかかわらず、いまだ十
分な仮想現実感を与える効率的かつ実用的な手段は実現
していない。

【０００４】一方、対象物を左右に隔てた位置で撮影し
た二枚の写真を、ユーザの左右の眼にそれぞれに見せて
立体感を与えるステレオ・カメラを利用する方法が古く
から知られている。しかし、このような手段は人各々で
異なる視覚システムと、見る条件を考慮せず、決まった
構造を持つステレオ・カメラから取ったステレオ・画像
を見せるため、ユーザに違和感や歪んだ形状を感じさせ
てしまう問題点がある。

【０００５】すなわち、図８に示すように、人間が両眼
で対象物を観察する際には、対象物の見える部分の投影
像の中心が両眼の各々の網膜中心に来るように、両眼と
対象物間の距離Ｔの変化に従って各眼玉を回転させ、輻
輳角（両眼の視線間の角度）δを変える。この場合、図
からわかるように、輻輳角δは両眼から対象物までの距
離Ｔだけではなく両眼間の距離ｄ_oclにも関係がある。
従って、同じ距離の同じ姿勢の同じ対象物に対しても、
人それぞれの両眼間距離ｄ_oclの違いによって両網膜に
写る投影像にはわずかだが差が生じることになる。この
個人差は、極めて敏感である人間の目には無視できない
要素であり、ユーザに違和感や疲労感を与える問題点が
あった。

【０００６】また、上述したステレオ・カメラを利用し
た方法では、固定したカメラシステムを使うため様々な
視覚条件にあった全ての画像ペアを得るためには膨大な
データが必要でその実現は難しい。

【０００７】本発明は上述した種々の問題点を解決する
ために創案されたものである。すなわち、本発明の目的
は、人間の視覚における両眼の役割の重要性に着目し、
人間が対象物を観察する際に両眼を中心に生じる光学的
効果を効率良く再現し、ユーザに違和感や疲労感のな
い、双方向仮想現実による対象物のリアルな両眼立体視
が可能な立体画像の入出力方法と装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、画像入
力装置に対して回転する対象物の連続画像列を画像デー
タとして記憶媒体に予め記憶し、両眼立体視で対象物を
観察するのに適した画像ペアを記憶した画像データから
選出し、ユーザの左右眼に表示する、ことを特徴とする
立体画像の入出力方法が提供される。この入出力方法に
より、非常に実現が難しく計算費用が高いコンピュータ
・ビジョンやグラフィックス技術を一切使わずに撮影像
をそのまま見せるため、ユーザが高価なマシンを持つ必
要がないことと計算時間がかからないという長所に加
え、よりリアルな物体像をユーザに与えることができ
る。そのため特に電子商取引などで要求される対象物に
対する視覚的接近への信頼性を高める。これは、撮影し
た画像を加工せずにそのまま用いたためで、対象物に対
する微妙な質感は勿論欠点までもリアルに見せるからで
ある。

【０００９】また、本発明によれば、焦点調節とズーム
の遠隔制御が可能なカメラ（１２）を備えた遠隔撮像装
置（１４）と、撮影対象物（１）を載せるターン・テー
ブル（１６）とを備え、ターン・テーブルで撮影対象物
を回転させ、遠隔撮像装置でカメラの垂直方向の向きと
上下移動を制御して、対象物を観察する様々な場面を連
続画像列形式の画像データとして記憶媒体に予め圧縮し
て記憶する、ことを特徴とする立体画像の入力装置が提
供される。この入力装置により、対象物を観察する際生
じる様々な場面を効率よく画像データとして記憶媒体に
記憶することができる。

【００１０】更に、本発明によれば、対象物１に対する
画像データの取得を、ｉ＝１からＩまでの各画像拡大率
κ_iに対して、ｊ＝１からＪまでのカメラの各撮像位置
ｃ_jで、一回転をＮステップに一様に分けられたターン
・テーブル（１６）をＮステップ回転させ、各回転ステ
ップで撮影して得た画像ｐ（ｉ，ｊ，ｎ）（ｎ＝
１，．．．，Ｎ）をＪＰＥＧまたはＭＰＥＧなどを用い
て圧縮して得た画像ｐ′（ｉ，ｊ，ｎ）をメモリに記憶
する、ことを特徴とする立体画像の入力方法が提供され
る。この入力方法により、多数の画像データを圧縮した
形式で効率良く、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤやコンピュータ
のメモリ等の記憶メディアに記憶することができる。

【００１１】また、本発明によれば、見たい立体画像を
選択する選択ステップと、選択した画像の立体像を観察
する観察ステップとからなる、ことを特徴とする立体画
像の出力方法が提供される。この出力方法により、眼に
対する対象物の見える方向・姿勢またはズーム制御機能
による立体像の表示拡大率などがユーザのシステムとの
双方向対話によって自由に選択できるため、仮想現実に
おけるユーザの現場感を高めることができる。

【００１２】更に、本発明によれば、左右眼のそれぞれ
に相当する二つの画像を分離して各画像が対応する左右
各眼に表示する機能を有する立体テレビと、両眼とディ
スプレー面間の距離Ｔを検出する距離センサーとを備え
る、ことを特徴とする立体画像の出力装置が提供され
る。この出力装置により、両眼とディスプレー面間の距
離Ｔのような、使用環境や、使用者ごとに存在する両眼
間の距離における個人差などを十分考慮してシステムが
働くことができるため、従来両眼立体視の実現に大きな
障害であった使用時にユーザに起こる違和感や疲労感を
伴う対象物に対する視覚的歪みを大きく減らすことが出
来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。

【００１４】本発明の基本概念は、目の前の対象物を人
間が観察する際に生じる様々な場面を画像列の形式で平
面画像として圧縮・保管し、あとで仮想空間で見るユー
ザの視覚システムや、両眼とディスプレーされる画像間
の光学的関係などに合わせ、最も自然かつリアルに両眼
立体視で対象物を観察するのに適した画像ペアを保管画
像データから選び出し、各々の画像の圧縮を解き、ユー
ザの左右眼に見せるものである。このとき、両眼に対す
る対象物の見える方向・姿勢または細かさなどがユーザ
によって選択できる。

【００１５】図１は、画像データを取得するための立体
画像の入力装置の構成図であり、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は平面図である。この図に示すように、入力装置
１０は焦点調節とズームの遠隔制御が可能なカメラ１２
を１台備えた遠隔撮像装置１４と撮影対象物１を載せる
ターン・テーブル１６で構成される。遠隔撮像装置１４
は、カメラ１２の垂直方向の向きと上下移動を制御す
る。

【００１６】図２は、画像入力装置１０と出力装置３０
を制御する制御装置の構成図である。この図において、
入力制御装置２０は汎用のパーソナル・コンピュータ２
２と、遠隔撮像装置１４とターン・テーブル１６の各軸
の作動を制御するモータ・コントローラ２４と、カメラ
１２の焦点調節及びズーム制御とカメラからの画像デー
タを受けとるカメラ・インターフェイス２６とからな
る。図２と図３には立体画像出力装置３０の構成図が示
されている。立体画像出力装置３０は、コンピュータ２
２、立体像ディスプレイ３１、距離センサー３２、及び
立体像ディスプレイ・インターフェイス３３からなる。

【００１７】（画像データ取得と保管）図４は、カメラ
１２のモデル図である。カメラ１２の、カメラ・レンズ
のズーム制御と焦点調節によって対象物１の像がカメラ
の画像面に鮮明に投影される。この場合、数１の関係が
成り立つものとする。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここで、ｆはレンズの投影中心点ｃから画
像面までの距離、ｄはレンズの投影中心点ｃから物体１
までの距離である。また、Ｙとｙはそれぞれ物体１の大
きさと、画像面上の物体の投影像の大きさを表す。

【００２０】図５は本発明の入力装置１０の正面模式図
であり、図６は画像データ取得のフローチャートであ
る。図５のターン・テーブル１６の中央に載せられた対
象物１に対する画像データの取得は、図６のフロー・チ
ャートに従ってユーザによって対象物１ごとに、以下の
手順で行われる。

【００２１】まず、ターン・テーブル１６の回転中心軸
を通過する対象物１の撮影中心点ｏを決め、遠隔撮像装
置１４を操作してカメラの光軸が入力装置１０の平面
（ｘ軸）と水平の状態で対象物撮影中心ｏ点を向かうよ
うにする。この時、カメラの投影中心点ｃの位置をｃ０
（水平カメラ中心）とし、対応する入力装置１０のｙ軸
座標値をｙ０（水平ｙ座標）とする。次に水平カメラ中
心ｃ０にカメラを固定した状態でターン・テーブル１６
を回転しながら対象物１の一番大きな投影像まで全部が
カメラの画像面に入るように焦点距離ｆを調整し、得ら
れた焦点距離ｆをｆ０とする。この時、水平カメラ中心
ｃ０と対象物撮影中心ｏの距離をＬとする。次に対象物
撮影中心ｏに向かって対象物１を撮影するカメラ１２の
投影中心点ｃ点の位置ｃ_j（ｊ＝１，２，…，Ｊ）を決
める。以下、カメラ１２の投影中心点ｃ点の位置ｃ_jを
撮像位置と呼ぶ。この時、各撮像位置ｃ_jでのカメラの
ｃ点のｙ軸座標値ｙ_jがｙ_j＜ｙ_j+1になるようにする。

【００２２】上述した構成により、撮像位置ｃｊでのカ
メラの入力装置１０のｘ軸に対する時計方向の回転角度
θ_j は（数２）で与えられる。ここで得られた、各カ
メラ位置ｃｊでのｙ軸座標値ｙ_jと回転角度θ_jは遠隔撮
像装置１４の制御に利用される。

【００２３】

【数２】

【００２４】カメラの回転中心点ｒ_cと投影中心点ｃの
距離ｄ_rcは、投影中心点ｃと物体１の距離ｄに比べ無視
できるほど小さくなるようにカメラを配置する。この
時、カメラ位置ｃ_jと対象物撮影中心ｏの距離ｄｊは
（数３）になる。

【００２５】

【数３】

【００２６】水平カメラ中心ｃ０での撮影像の大きさを
基準に、撮像位置ｃ_jから対象物中心ｏ点までの距離ｄ_j
の変化による対象物の撮影像の大きさの変化を補償する
ため、撮像位置ｃ_jでのカメラ・パラメータｆは（数
４）になるように調整する。

【００２７】

【数４】

【００２８】ここで、κ_iは水平カメラ中心ｃ０で決め
た投影像の大きさに対する画像拡大率である。画像拡大
率κ_iの大きな値に対しては該当画像が細かく見えるよ
う拡大された画像がカメラの画像面に投影されることに
なる。ここではκ１＝１とし、κ_i＜κ_i+1（ｉ＝
１，．．．，Ｉ）の条件でユーザが必要に応じ決める。

【００２９】以上のことを基に、対象物１に対する画像
データの取得は、図６のフロー・チャートに示すよう
に、ｉ＝１からＩまでの各画像拡大率κｉに対して次の
ことを繰り返して行なう。

【００３０】ｊ＝１からＪまでのカメラの各撮像位置ｃ
_jで、一回転をＮステップに一様に分けられたターン・
テーブル１６をＮステップ回転させる。各回転ステップ
で撮影して得た画像ｐ（ｉ，ｊ，ｎ）（ｎ＝
１，．．．，Ｎ）をＪＰＥＧまたはＭＰＥＧなどを用い
て圧縮して得た画像ｐ′（ｉ，ｊ，ｎ）を図７のような
構造でメモリに記録（記憶）していく。

【００３１】（立体画像出力）人間が眼の前の物体を観
察する際、特に両眼立体視の役割の重要性は良く知られ
ている。両眼に対する対象物の距離・姿勢そして目の特
性などに従って対象物の像が両網膜に写り、それから人
間は対象物を認識または観察することになる。

【００３２】図８は人間が両眼の前の対象物を観察する
際の両眼と対象物間の関係を示す平面図で、対象物の見
える部分の投影像の中心が両眼の各々の網膜中心に来る
ように、両眼と対象物間の距離Ｔの変化に従って各眼玉
を回転させ、輻輳角（両眼の視線間の角度）δを変える
ことを表す。この図からわかるように、輻輳角δは両眼
から対象物までの距離Ｔだけではなく両眼間の距離ｄ
_oclにも関係がある。同じ距離の同じ姿勢の同じ対象物
に対しても、人それぞれの両眼間距離ｄ_oclの違いによ
って両網膜に写る投影像にはわずかだが差が生じること
になる。この個人差は、極めて敏感である人間の目には
無視できない要素であると思われる。

【００３３】図９は、ある画像拡大率κ_iとカメラ撮像
位置ｃ_jに対しターン・テーブル一回転分に対するＮ個
の画像列（外の大きな円上に相当する）と、両眼から対
象物の対象物中心ｏ点までの距離Ｔと両眼間の距離ｄ
_oclの関係を示している。これから輻輳角δは（数５）
のようにｄ_oclとＴによって決まる。

【００３４】

【数５】

【００３５】従って、画像列上の現在のデータ・ポイン
トｎからｌ個前の画像ｐ′（ｉ，ｊ，ｎ−ｌ）が左の眼
に、ｒ個後の画像ｐ′（ｉ，ｊ，ｎ＋ｒ）が右の眼にみ
せる画像に対応する。そして、それぞれ左右眼に対する
画像データ・ポインタｌとｒの値は（数６）のように計
算できる。

【００３６】

【数６】

【００３７】ここで両眼間の距離ｄ_oclとＮは既知で、
両眼から対象物までの距離Ｔは使用するステレオ・ディ
スプレー装置により決り、ここではユーザの眼から立体
像が見えるべき位置までの距離にする。

【００３８】すなわち本発明の立体画像の出力装置とし
て、立体テレビを使用する場合、そのディスプレー面と
ユーザまでの距離を計ってステレオ・ディスプレー・シ
ステムに提供する距離センサーを備える。例えば図３の
立体テレビの場合、立体像が見える位置として決めたテ
レビのディスプレー面からユーザまでの距離を計る距離
センサーから両眼から対象物までの距離Ｔに関する情報
を得ることが出来る。

【００３９】（仮想空間での立体像観察）本発明の方法
に基づいた立体像観察の一例として、図１０で表すよう
な立体テレビを見ているユーザのシステム利用について
説明する。本発明による立体画像の出力手段は、図１１
のフロー・チャートに示されている。立体テレビのディ
スプレー面には左右眼のそれぞれに相当する二つの画像
が重なっていて、立体テレビにおける何らかの機能によ
り分離された各画像が対応する左右各眼から見えている
とする。両眼とディスプレー面間の距離Ｔは距離センサ
ーから常に得られている。

【００４０】図１１は立体画像出力のフローチャートで
ある。マウス、キーボード、リモコンなどのユーザ・イ
ンターフェイスを通してユーザから順次に送られる画像
表示拡大率ポインタｉと画像データ・ポインタｊとｎの
値によって、記憶画像データの中の該当する場所（図１
２で水平と垂直の二つの点線が交差するところ）が決ま
る。

【００４１】そして、あらかじめ入力されている現在の
ユーザの両眼距離ｄ_oclと常に距離センサーから送られ
るＴの値に応じ、式（６）から計算される左右画像デー
タ・ポインタｌとｒの値を用いて、記憶画像データから
該当する左右の画像ペアを選び、圧縮の解けた形ｐ
（ｉ，ｊ，ｎ−ｌ）とｐ（ｉ，ｊ，ｎ＋ｒ）として立体
テレビのステレオ・ディスプレーに出力される。

【００４２】もし連続的に立体画像を見たい場合は、ユ
ーザから送られる画像データ・ポインタｊとｎの値の連
続的変化に応じ、該当する画像ペアを同じ方法でステレ
オ・ディスプレーに送る。これによってユーザは対象物
の見える方向や姿勢を変化させながらその立体像の観察
ができる。また特定の画像データ・ポインタｊとｎの該
当立体像を拡大してもっと細かくみたい時は、同じｊと
ｎに対するκ_iのポインタｉの値を今の位置からユーザ
の要望に応じながらその拡大立体像を見せることが出来
る。

【００４３】図１３は人間が様々な視覚環境で立体像を
見ている時の両眼と画像間の光学的関係を示す平面図で
ある。ここで、ｄ_aは両眼から平面像が見える（Ａｐｐ
ｅａｒａｎｃｅｒｅａｌｉｍａｇｅがある）位置ま
での距離（目視距離）で、各眼の焦点調節と直接関係が
ある。ｄ_vは両眼から立体像が生じる位置までの距離
（立体像距離）で、両眼間の距離ｄ_oclが一定であれば
両眼の輻輳角と直接関係がある。

【００４４】図１３（ａ）は人間が両眼を通し実際に対
象物を見ているときの様子で、この時立体像距離ｄ_vと
目視距離ｄ_aが常に一致するように両眼の輻輳角と各眼
の調節が制御されていることが知られている。これは人
間には極めて自然なことである。図１３（ｂ）と（ｃ）
は立体像ディスプレー装置を使った場合を示したもの
で、目視距離ｄ_aと立体像距離ｄ_vの不一致から人間が実
物をみているときとは違い、充実した仮想現実感を得ら
れなくなるだけでなく一種の違和感や主な疲労感の原因
になる。

【００４５】一般的に立体像ディスプレー装置は、左右
両画像を分離しそれぞれを対応する各眼にだけ見えるよ
うにする機能、各分離された画像をディスプレー面から
視線の前後方向に移動させ目視距離ｄ_aを制御する機
能、立体像距離ｄ_vに影響する装置の構造などの違いに
よって分類できる。このような装置を通してステレオ・
画像を両眼で見る人間は二つの見える画像間のステレオ
・マッチングを行ない立体像を見るようになるが、この
時両眼から立体像の生じる位置までの立体像距離ｄ _vは
装置の構造と二つの画像間の関係によって決まる。

【００４６】本発明の方法では、立体像ディスプレー装
置を使った両眼立体像の生成において目視距離ｄ_a＝立
体像距離ｄ_vの条件が常に満たすようにして、ユーザに
対象物に対する違和感や疲労感のないリアルな両眼立体
視による仮想現実を与える。すなわち、以下の代表的な
二つの立体像ディスプレー装置に対する具体的な例が考
えられる。

【００４７】（実施例１）図１３（ｂ）のように、両眼
とディスプレー装置間の固定された関係をもっている場
合、ユーザの両眼間の距離ｄ_oclに合わせディスプレー
・スクリーンと光学機器の適切な配置により立体像距離
ｄ_vを希望値に設定する。次にレンズなどを調節して目
から実際見える平面画像までの距離目視距離ｄ_aを立体
像距離ｄ_vと一致させる。立体像距離ｄ_vまたは目視距離
ｄ_aと同じ値のＴとユーザのｄ_ocl値を（数６）に代入し
て、目視距離ｄ_a＝立体像距離ｄ_vの位置で立体像が見え
るのに適した左右画像・ペアを選ぶことが出来る。

【００４８】（実施例２）図１３（ｃ）は図１０の場合
と同じで、立体テレビなどを見ている人間の両眼立体視
の様子を表す。この時、実際に見える平面画像面はディ
スプレー・スクリーンと同じで、ディスプレー面とユー
ザ間の距離を計る距離センサーからの距離情報Ｔが目視
距離ｄ_aと同じで、ユーザの両眼間距離ｄ_oclとＴを式
（６）に適用すれば、適した左右画像のペアが得られ、
立体像はディスプレー・スクリーンの上に生じ立体像距
離ｄ_v＝目視距離ｄ_aになる。

【００４９】システム使用中に動いているユーザに対し
ても、距離センサーから常に変化するＴの値を受け、そ
れぞれの時点で自分が見たい立体像を正しく観察するこ
とができる。ある時点ｔ＝ｔ１でＴ（ｔ１）の距離から
ディスプレー面を見ている両眼間距離ｄ_ocl（Ａ）のＡ
さんに対し、式（６）からその時点での左右画像ポイン
タｌ（ｔ１）とｒ（ｔ１）を計算、Ａさんが選んだ画像
データ・ポイントｉ，ｊ，ｎに対する、もっとも適した
左右画像ｐ（ｉ，ｊ，ｎ−ｌ（ｔ１））とｐ（ｉ，ｊ，
ｎ＋ｒ（ｔ１））をディスプレーする。この画像ペア
は、その時点でＡさんに自分が向かっているディスプレ
ー面の上に置かれた立体像を見せる。だから、常に立体
像距離ｄ_v＝目視距離ｄ_aの状況になり、ユーザーは自分
が動いているにも関わらず、実際立体テレビのディスプ
レー面の上に置かれてある本物を見ているかのように、
違和感や疲労感のない対象物に対するリアルな仮想現実
を体験できる。

【００５０】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】上述した本発明の立体画像の入出力方法
と装置は、その構成と特性から次のような効果が得られ
る。

【００５２】（１）仮想現実使用者に対して：非常に実
現が難しく計算費用が高いコンピュータ・ビジョンやグ
ラフィックス技術を一切使わずに撮影像をそのまま見せ
るため、ユーザが高価なマシンを持つ必要がないことと
計算時間がかからないという長所に加え、よりリアルな
物体像をユーザに与えることができる。そのため特に電
子商取引などで要求される対象物に対する視覚的接近へ
の信頼性を高める。これは、撮影した画像を加工せずに
そのまま用いたためで、対象物に対する微妙な質感は勿
論欠点までもリアルに見せるからである。

【００５３】また、両眼による立体視を使うため写真に
比べられないほどの視覚的現実感を与える。そのため、
使用環境や使用者ごとに存在する個人差などを十分考慮
してシステムが働くことができるため、従来両眼立体視
の実現に大きな障害であった使用時にユーザに起こる違
和感や疲労感を伴う対象物に対する視覚的歪みを大きく
減らすことが出来る。

【００５４】更に、眼に対する対象物の見える方向・姿
勢またはズーム制御機能による立体像の表示拡大率など
がユーザのシステムとの双方向対話によって自由に選択
できるため、仮想現実におけるユーザの現場感を高める
ことができる。

【００５５】（２）画像データ取得使用者に対して：画
像取得において他のステレオ・カメラによる方法とは違
い一つのカメラを使うため、二つのカメラ間の特性を同
じく合わせるなどの難しいキャリブレーションが要らな
い。そのうえ、様々な視覚条件にあった全ての画像ペア
を取るにもかかわらずステレオ・カメラによる方法に比
べ非常に小さい画像データしか必要としない。

【００５６】また、基本的に多くの画像データを必要と
しているため比較的大容量のメモリを必要とするが、最
近かなり進んでいる画像データ圧縮技術と急速に発達し
ていくＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの大容量貯蔵メディア
の使用で十分実用化が可能である。非常に圧縮率が高い
ＭＰＥＧのような動画像圧縮技術が適用可能なのは、本
発明の方法が対象物の連続的な画像列を利用するためで
ある。特に最近活発に行なわれているインターネットの
高速化に伴い、大量の画像データ転送を必要とする本発
明手段の幅広い応用が期待される。

【００５７】更に、対象物に対するあらゆる撮影画像デ
ータをステレオ画像という特別なものでなく一般的な画
像列形式で記録するため、対象物に対する出来る限り充
実したデータを記録することになり、他の応用にも使う
ことができデータの活用度が高い。

【００５８】従って、本発明の立体画像の入出力方法と
装置は、人間が対象物を観察する際に両眼を中心に生じ
る光学的効果を効率良く再現し、ユーザに違和感や疲労
感のない、双方向仮想現実による対象物の両眼立体視を
可能にする、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像データを取得するための立体画像の入力装
置の構成図である。

【図２】入出力装置を制御する制御装置の構成図であ
る。

【図３】出力装置の模式図である。

【図４】カメラのモデル図である。

【図５】本発明の入力装置の正面模式図である。

【図６】画像データ取得のフローチャートである。

【図７】画像データの構造図である。

【図８】対象物との距離変化に合わせるための両眼の制
御説明図である。

【図９】両眼の状態と画像データとの関係図である。

【図１０】立体テレビを利用した両眼立体視の模式図で
ある。

【図１１】画像出力のフロー・チャートである。

【図１２】出力画像ペア選択の説明図である。

【図１３】両眼立体視と画像間の光学的関係図である。

【符号の説明】

１撮影対象物、１０入力装置、１２カメラ、１４
遠隔撮像装置、１６ターン・テーブル、２０制御
装置、２２パーソナル・コンピュータ、２４モータ
・コントローラ、２６カメラ・インターフェイス、３
０出力装置、３１立体像ディスプレー装置、３２
距離センサー３３立体像ディスプレー・インターフェイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 35/08 Ｇ０３Ｂ 35/18 35/18 Ｈ０４Ｎ 13/02 Ｈ０４Ｎ 13/02 13/04 13/04 Ｇ０２Ｂ 7/11 ＨＦターム(参考） 2H044 DA01 DA02 DB02 DC02 DE01 2H051 AA00 BA80 2H059 AA07 AA12 AA35 5C061 AA06 AA21 AA23 AB03 AB18 AB21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像入力装置に対して回転する対象物の
連続画像列を画像データとして記憶媒体に予め記憶し、
両眼立体視で対象物を観察するのに適した画像ペアを記
憶した画像データから選出し、ユーザの左右眼に表示す
る、ことを特徴とする立体画像の入出力方法。
【請求項２】両眼に対する対象物の見える方向・姿勢
または細かさなどをユーザによって選択可能にし、仮想
空間で見るユーザの視覚システムや、両眼とディスプレ
ーされる画像間の光学的関係などに合わせ、最も自然か
つリアルな画像ペアを保管画像データから選出し両眼に
見せる、ことを特徴とする請求項１に記載の立体画像の
入出力方法。
【請求項３】焦点調節とズームの遠隔制御が可能なカ
メラ（１２）を備えた遠隔撮像装置（１４）と、撮影対
象物（１）を載せるターン・テーブル（１６）とを備
え、ターン・テーブルで撮影対象物を回転させ、遠隔撮
像装置でカメラの垂直方向の向きと上下移動を制御し
て、対象物に対する様々な場面をカメラから撮影し記憶
媒体に予め記憶する、ことを特徴とする立体画像の入力
装置。
【請求項４】前記遠隔撮像装置とターン・テーブルの
各軸の作動を制御するモータ・コントローラ（２４）
と、カメラの焦点調節及びズーム制御とカメラからの画
像データを受けとるカメラ・インターフェイス（２６）
とを備えた制御装置を備える、ことを特徴とする請求項
３に記載の立体画像の入力装置。
【請求項５】対象物１に対する画像データの取得を、
ｉ＝１からＩまでの各画像拡大率κ_iに対して、ｊ＝１
からＪまでのカメラの各撮像位置ｃ_jで、一回転をＮス
テップに一様に分けられたターン・テーブル（１６）を
Ｎステップ回転させ、各回転ステップで撮影して得た画
像ｐ（ｉ，ｊ，ｎ）（ｎ＝１，．．．，Ｎ）をＪＰＥＧ
またはＭＰＥＧなどを用いて圧縮して得た画像ｐ′
（ｉ，ｊ，ｎ）をメモリに記憶する、ことを特徴とする
立体画像の入力方法。
【請求項６】マウス、キーボード、リモコンなどのユ
ーザ・インターフェイスを通してユーザから順次に送ら
れる画像表示拡大率ポインタｉと画像データ・ポインタ
ｊとｎの値を基に、あらかじめ入力されている現在のユ
ーザの両眼距離ｄ_oclと距離センサーから送られるＴの
値に応じ、計算される左右画像データ・ポインタｌとｒ
の値を用いて、記憶画像データの中から該当する左右の
画像ペアを選び、圧縮の解けた形ｐ（ｉ，ｊ，ｎ−ｌ）
とｐ（ｉ，ｊ，ｎ＋ｒ）として立体テレビのステレオ・
ディスプレーに出力する、ことを特徴とする立体画像の
出力方法。
【請求項７】連続的に変化する対象物の見たい姿勢と
方向に対する立体画像を表示する場合、ユーザから送ら
れる画像データ・ポインタｊとｎの値の連続的変化に応
じ、該当する画像ペアを順次ディスプレーに表示する、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体画像の出力方
法。
【請求項８】特定の画像データ・ポインタｊとｎの該
当立体像に対するκ _iのポインタｉの今の値からユーザ
の要望に応じ順次に変えながらその様々な拡大率の立体
像を表示する、ことを特徴とする請求項６に記載の立体
画像の出力方法。
【請求項９】左右眼のそれぞれに相当する二つの画像
を分離して各画像が対応する左右各眼に表示する機能を
有する立体テレビと、両眼とディスプレー面間の距離Ｔ
を検出する距離センサーとを備える、ことを特徴とする
立体画像の出力装置。