JP2008084338A - 擬似的３次元画像生成装置、擬似的３次元画像生成方法及び擬似的３次元画像生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 オブジェクト分割されたテクスチャデータにレリーフ状の奥行きを付与する。
【解決手段】 オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成装置である。該装置は、オブジェクト分割されたテクスチャデータの各オブジェクトを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段とを有する。奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの特徴量に基づき中心の種類を選択し、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描く。
【選択図】 図１

Description

本発明は擬似的３次元画像の生成装置、生成方法、生成プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体に関する。より具体的には、オブジェクト分割されたテクスチャデータに連続的な奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成装置、擬似的３次元画像生成方法、擬似的３次元画像生成プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体に関する。

画像処理技術の発達に伴い、３次元画像の入力技術が盛んに研究されている。３次元画像の入力方法には、ステレオ法や光切断法など種々の方法があり、画像の用途や撮影対象の性質などにより一長一短がある。また、いずれもの方法においても入力装置が高価で大型であるという問題がある。

一方、３次元画像を手軽に生成する方法として、３次元画像を入力するのではなく、２次元画像に奥行きデータを付与することにより、擬似的な３次元画像を生成する方法が提案されている。

例えば、背景部分と絵柄部分とからなる二値画像をモチーフとしたレリーフ模様を、コンピュータを利用して作成することができる。モチーフとなる二値画像はラスターデータまたは輪郭線データとして、コンピュータ内に用意される。この二値画像上に複数の基準線が定義され、この基準線に基いて万線が作成される。万線は、モチーフとなる二値画像の背景部分と絵柄部分との境界線で曲折するように作成される。この万線によってレリーフ模様を構成するようにすれば、元になったモチーフが視覚的に浮き出たように見える（例えば特許文献１参照）。

また、複数の画素からなる階調画像をモチーフとしたレリーフ模様を、コンピュータを利用して作成することができる。モチーフとなる階調画像は、濃度値が定義された画素の配列データとして、コンピュータ内に用意される。この階調画像に基づいて二値画像が作成され、この二値画像に基づいて画像に含まれる輪郭線を抽出することができる。また、階調画像上に複数の基準線が定義され、この基準線に基いて万線が作成される。作成された万線は、モチーフとなる階調画像に含まれる絵柄の部分では、その画素の濃度値に応じて曲折した線になる。この万線によってレリーフ模様を構成するようにすれば、もとになったモチーフが視覚的に浮き出たように見える（例えば特許文献２参照）。

また、線画をモチーフとして、滑らかな立体感をもったレリーフ模様を容易に作成することのできる方法が提案されている。この方法では、モチーフとなる線画はデジタルデータとして、コンピュータ内に用意される。この線画上には、複数の基準線が定義され、この基準線に基いて万線が作成される。万線は、モチーフとなる線画と交差する近傍において曲折するように作成される。この万線によってレリーフ模様を構成するようにすれば、もとになったモチーフが視覚的に浮き出たように見える。また、モチーフとなった線画が、互いに交差する複数の線のパターンを有する場合、各線の交差点付近において、各線についての万線の曲折状態が融和される処理が行われるため、立体感のあるレリーフ模様の作成が可能になる（例えば特許文献３、４、５参照）。

また、写真の任意の領域を指定し、指定した領域を切り取って書割状のアクセサリを作る方法が提案されている。この方法では、原写真シートの原写真画像より抽出された所望の抽出領域画像を有する写真シートを、原写真シートから切り取って、切取写真シートを作成する。原写真シートの前方、又は切り取った残りの残存領域画像を有する残存写真シートの前方に、写真シート同士を適宜離して保持するシート保持手段を介して前記切取写真シートを配置するとともに、原写真シートないし残存写真シート、シート保持手段、および切取写真シートから成る立体工作物を、少なくとも前面が透明体で構成されたケース内に収容した構成にしてある（例えば、特許文献６参照）。
特開平５−１２０４５０号公報 特開平５−１５８２０７号公報 特開平５−１５８２０８号公報 特開平５−１５８２０９号公報 特開平５−１５８２１０号公報 特開２０００−１５３７００号公報

これらの方法は、２次元画像からレリーフ模様を生成するものである。レリーフ模様は立体形状を２次元平面に表現した模様であり、万線の傾斜により奥行きを表現するものである。これらの方法でレリーフ模様を生成する際に基準線を密にすれば、画像全体の奥行きデータを生成することができる。

しかし、特許文献１記載の方法では、生成されるのは直線的に変化する奥行きデータであり、書割現象を生じる。レリーフ模様としては十分であっても、擬似３次元画像の奥行きとしては不十分である。

また、特許文献２記載の方法では、凹凸がテクスチャの濃度に左右されるため、模様がない部分の奥行きデータは直線的となり、やはり書割現象を生じるおそれがある。逆に、格子縞のようにテクスチャの濃度が極端な変化を繰り返す部分は、連続的な奥行きとならず、見る者に不自然な印象を与える傾向がある。

また、特許文献３乃至５記載の方法では、線分に対してレリーフ模様をつけるため、輪郭部分のみが浮き上がってしまい不自然となる。

また、特許文献６記載の方法では、滑らかな立体感を表現できないという問題がある。

本発明は上記の課題を鑑みて発明されたものであり、滑らかな立体感を持ったレリーフ状の奥行きを容易に又は自動的に作成できる擬似的3次元画像生成装置、擬似的３次元画像生成方法、及び擬似的３次元画像生成プログラムを提供することを目的とする。

本発明による擬似的３次元画像生成装置は、オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成装置であって、前記オブジェクト分割されたテクスチャデータを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段とが設けられたことを特徴とする。

本発明に係る擬似的３次元画像生成装置において、奥行き付与方法決定手段は、このテクスチャデータの各オブジェクトに対し、オブジェクトの中心または基準方向を決定し、決定した中心を始点とする放射線分または決定した基準方向の平行線分を描き、各オブジェクトを構成する画素を覆いつくす。この操作により、オブジェクトを構成する画素は、少なくとも１本の放射線分または平行線分上に位置する。奥行き演算手段は、この放射線分または平行線分上で適当な連続関数を定義することにより、その関数値を各画素に奥行きデータとして付与する。

各オブジェクトを構成する画素を１次元の放射線分または基準方向の平行線分上に位置づけることにより、連続的な奥行きデータの付与が容易になる。また、オブジェクトの輪郭線上にある画素に背景と同じ最も遠い奥行きを付与することにより、オブジェクトにレリーフ状の奥行きを付与することができ、書割現象を防止し、より自然な立体感を見る者に与えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の構成を示す図である。図１に示した擬似的３次元画像生成装置１００には、入力部１１０、奥行き付与方法決定部１２０、擬似奥行き演算部１３０、および出力部１４０が設けられている。擬似的３次元画像生成装置１００によって、オブジェクト分割されたテクスチャデータ１０が取り込まれ、入力されたテクスチャデータ１０に擬似的奥行きデータが付与され、擬似的３次元画像として出力される。

オブジェクト分割されたテクスチャデータ１０は、カラーまたはモノクロの濃淡画像である。オブジェクト分割されたテクスチャデータ１０については、後でより詳しく説明する。

擬似的３次元画像生成装置１００の各構成要素について説明する。

入力部１１０は、オブジェクト分割されたテクスチャデータ１０を取り込み、奥行き付与方法決定部１２０に送る。入力部１１０は必要に応じて、取り込んだオブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させてもよい。解像度を低下させることにより、擬似的３次元画像生成装置１００が処理するデータの計算量を減少することができる。テクスチャデータの解像度を低下させる入力部１１０が解像度低下手段に対応する。

奥行き付与方法決定部１２０は、テクスチャデータ１０の各オブジェクトに応じて、奥行きデータを付与する方法を決定する。奥行きデータを付与する方法には、種々の方法がある。第１の実施形態においては、各オブジェクトの中心を決定し、決定した中心を始点、オブジェクトの輪郭線を終点とする複数の放射線分を描く方法を使用する。奥行きデータを付与する方法については、後で詳しく説明する。

擬似奥行き演算部１３０は、この放射線分上の各画素に奥行きデータを付与する。具体的には、この放射線分に沿って適当な連続関数（奥行き関数）を決定し、奥行き関数に基づき放射線分上の画素に奥行きデータを付与する。

出力部１４０は、擬似奥行き演算部１３０により奥行きデータが付与されたテクスチャデータ１０を、擬似的３次元画像として、例えばファイルや表示装置（図示せず）に出力する。

第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の奥行き付与方法決定部１２０と擬似奥行き演算部１３０の機能について、さらに詳しく説明する。

図２は、第１の実施形態に係る擬似３次元画像生成装置による処理を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１０において、オブジェクト分割されたテクスチャデータを取り込む。図３は、ステップＳ１０で取り込まれるテクスチャデータ１０の一例を示す図である。このテクスチャデータ１０は、予め適当な方法により６個のオブジェクト１〜６に分割されている。テクスチャデータをオブジェクト分割する方法については後述する。

必要に応じて、取り込んだテクスチャデータの解像度を低下させてもよい。例えば、テクスチャデータを構成する全画素のうち、縦横方向において１画素おきに処理すべき画素を選べば、解像度は１／４となる。解像度を低下させることにより、処理すべきデータの計算量を減らすことができる。したがって、処理能力の小さい中央演算装置（ＣＰＵ）を利用して、本発明に係る擬似的３次元画像生成装置を実現することができる。

図２にもどって、ステップＳ１１において、テクスチャデータの各オブジェクトの中心を求める。ステップＳ１２において、ステップＳ１１で求めた中心を始点とし、オブジェクトの輪郭線を終点とする密な放射線分を描く。ここで、「描く」とは、必ずしも物理的に線分を描く必要はなく、テクスチャデータ１０内のオブジェクトを構成する画素と線分とを対応させるだけでよい。

図４は、テクスチャデータ１０の各オブジェクト１〜６の中心を求め、求めた各オブジェクト１〜６の中心を「×」印で示した図である。また、オブジェクト１の中心を始点とする一本の放射線分１１を示している。オブジェクトの中心の定義方法には多くの種類がある。例えば、オブジェクトの画像中心、オブジェクトの垂直分割線の中点、オブジェクトの重心である。

図５は、オブジェクトの中心を説明するための図である。図５（ａ）は、中心を求めようとしているオブジェクト５０の形状を示す。図５（ｂ）は、オブジェクト５０の画像中心５１の求め方を説明するための図である。画像中心５１は、オブジェクト５０を囲む最小の矩形を求め、その矩形の対角線の交点５１として求めることができる。図５（ｃ）は、オブジェクト５０の垂直分割線の中点５２の求め方を説明するための図である。オブジェクト５０の垂直分割線は、オブジェクト５０を水平方向に切る水平線分の中点の集合である。垂直分割線の中点５２をオブジェクト５０の中心とする。図５（ｄ）は、オブジェクト５０の重心の求め方を説明するための図である。重心は、オブジェクト５０を構成する画素の位置の平均値として求めることができる。

必要に応じて、適当な中心を選択して使用すればよい。また、すべてのオブジェクトについて、１種類の中心を使用してもよいし、各オブジェクトで使用する中心の種類を変えてもよい。

使用する中心の種類を選択する場合、ユーザが選択できるようにしてもよいし、オブジェクトの特徴量を基準として自動的に選択されるようにしてもよい。特徴量とは、オブジェクトの特徴を示す数値であり、例えば円形度、面積、長さ、対称性などがある。円形度は、オブジェクトの面積と周囲長の比によって、そのオブジェクトの形状の複雑さを判定する数値であり、具体的には
特徴量 ｅ＝４π×（面積）÷（周囲長）
で定義される。但し、πは円周率である。円形度は、円の場合に最大値１となる。正方形の場合、円形度は０．７９となる。オブジェクトの円形度に基づいて使用する中心の種類を変えることができる。例えば、円形度が０．７以上のものには画像中心を使用し、０．７未満のものには重心を使用するようなことができる。

図６はオブジェクトに分割されたテクスチャデータ１０において、各オブジェクト１〜６の重心及びオブジェクト１の中心を始点とする放射線分１１を描いた図である。この放射線分の密度は、オブジェクト１を構成する全画素が少なくとも１本の放射線分上に乗る密度とする。すなわち、放射線分１１がオブジェクト１を構成する画素を覆いつくすように描く。ここで、「描く」とは、必ずしも物理的に線分を描くことではなく、テクスチャデータ１０内のオブジェクトを構成する画素を覆いつくすような線分の集合を考え、各画素を少なくとも一本の線分に対応させることをいう。

図２にもどって、ステップ１３において、放射線分１１上の各画素に奥行きデータを付与するため、適当な関数（奥行き関数）を決定する。奥行き関数について、図７を参照して説明する。

図７は、オブジェクト１の放射線分１１上で定義された奥行き関数１２を説明するための図である。奥行き関数１２は、放射線分１１上の画素に、奥行きデータを対応させる関数である。オブジェクトの輪郭線上の画素の奥行きデータが最も遠くなるような関数であればよい。奥行きデータを、テクスチャデータのオブジェクトでない部分（背景部分）と連続的に接続するためである。奥行き関数１２としては、例えば２次関数などの高次関数やステップ関数である。

ここで、「奥行き」とは、テクスチャデータの奥行き方向の位置、即ち、テクスチャデータを見る者の視線方向の遠近を表すものとする。奥行きデータが「近い」画素は見る者の近くにあり、奥行きデータが「遠い」画素は見る者から遠くにある。奥行きデータは、具体的に遠近の距離を示してもよいし、相対的な遠近を数値化したものでもよい。

オブジェクト上に放射線分を考え、放射線分上で奥行き関数を定義することで、テクスチャデータに連続的な奥行きデータを付与できる。したがって、書割のような不自然さがなくなり、滑らかな立体感をもったレリーフ状の擬似３次元画像を容易に作成できる。自動化も可能である。

オブジェクトの中心を含み、幅をもった中心領域に、最も近い奥行きデータを付与することもできる。図８は、オブジェクト１の重心を始点とする放射線分１１上において始点から終点方向に、３０％の長さにある画素に最も近い奥行きデータを付与する場合を示す図である。図８（ａ）に示す奥行き関数１３は、始点から終点までの３０％の範囲で一定であり、最も近い位置にあることを示している。ここで中心領域とは、奥行き関数１３が一定であるオブジェクト内の領域をいう。

図８（ｂ）は各オブジェクトの中心領域を斜線で示した図である。幅をもった中心領域に最も近い奥行きデータを付与することにより、レリーフ状の立体形状を出力する際にオブジェクトをより飛び出させることになり、立体感を強調できる。また複数のオブジェクトがある場合に、強調したいオブジェクトのみに処理を施すことにより、オブジェクトごとの立体感を異ならせ、見る者に距離の差を擬似的に感じさせることが可能となる。強調したいオブジェクトはオペレータが手動で任意に選んでもよいし、最も面積の大きいオブジェクトや、画像の中心にあるオブジェクトを自動的に選ぶようにしてもよい。

奥行きデータを付与したテクスチャデータを、ローパスフィルタを用いてより滑らかにしてもよい。図９はローパスフィルタの一例を示す図である。図９のローパスフィルタは、各画素の奥行きデータを、その画素を中心とする周辺７×７画素の奥行きデータの平均値とするものである。即ち、７×７画素に含まれるすべての画素の奥行きデータにそれぞれ１／４９をかけ、足し合わせた結果を、中心の画素の奥行きデータとする。ここで、ローパスフィルタのサイズは任意だが、例えばテクスチャデータ全体の面積の０．０５〜０．１％程度の比較的大きいサイズのローパスフィルタを使用した方が、処理結果が滑らかとなる。

また計算量を減らすために、ローパスフィルタをテクスチャデータ全体ではなく一部の領域のみに掛けてもよい。ローパスフィルタをテクスチャデータの一部の領域のみにかける場合、例えばオブジェクトの内部のみ、オブジェクトの輪郭線のみ、またはオブジェクトの輪郭線とその近傍数画素のみなどの領域から選択できるようにすればよい。また、領域ごとにローパスフィルタのサイズや形状を変えてもよい。例えば、オブジェクトの内部のみにローパスフィルタを掛ける場合、オブジェクトの縦横方向のサイズの１／４のサイズをもつ矩形のローパスフィルタを使用する方法がある。

奥行きデータを付与したテクスチャデータにローパスフィルタをかければ、連続的な奥行きデータの付与だけでは得られない滑らかな擬似３次元画像を実現できる。

ここで、図１０及び図１１を参照して、テクスチャデータのオブジェクト分割について説明する。図１０はオブジェクト分割される前のテクスチャデータを示す図である。テクスチャデータはカラーもしくはモノクロの濃淡画像である。図１１は、図１０のテクスチャデータからオブジェクト１〜６を分割する処理を説明するための図である。図１１（ａ）は、オペレータがマウス等のポインティングデバイスを操作して、手動で各オブジェクト１〜６の輪郭を入力し、オブジェクト１〜６を抽出する方法を示している。図１１（ｂ）は、オペレータがポインティングデバイスを操作して、手動でオブジェクト化したい領域上の点を指定し、後述する色相、輝度、彩度、またはこれらを組み合わせてベクトルとした画像の特徴を基準として、オブジェクト分割する方法である。図１１（ｃ）は、オペレータが手動でオブジェクト化したい領域上の点を指定する代わりに、予めテクスチャデータ上に格子点を設定し、各格子点上の画素の特徴を基準として、オブジェクト分割する方法を示す。

ここでオブジェクト分割に用いる画像の特徴の例を説明する。カラーのテクスチャデータの各画素は通常ＲＧＢの濃度情報をもっている。図１０において、オブジェクト分割後にオブジェクト１〜６となる領域は、それぞれ近似するＲＧＢの濃度情報を有しているので、このＲＧＢの濃度情報を画像の特徴として直接利用して、テクスチャデータからオブジェクト１〜６を分割することができる。あるいは、ＲＧＢの濃度情報から画素の色相、輝度、彩度を求めて、これらを画像の特徴として利用してオブジェクト分割する方法も一般的である。

まず、ＲＧＢの濃度情報から次の関係式を使って輝度信号Yと色差信号C₁、C₂を求める。

輝度信号： Y=0.299R+0.587G+0.114B
色差信号： C₁=R-Y、 C₂=B-Y
次に、色を定量的に表すために、色相H、輝度L、彩度Sを求める。色相Hは色の種類を表し、輝度Lは色の明暗を表し、彩度Sは色の濃度を表す。

モノクロ画像の場合は、輝度信号が濃度値として使われる。

こうして求めた色相、輝度、彩度などの画像の特徴を利用してテクスチャデータをオブジェクト分割する方法には、例えば２値化による方法と近似領域による方法がある。

２値化による方法は、例えば画素の色相・輝度・彩度を所定の閾値と比較して、閾値より高い画素と低い画素に分割する方法である。近似領域による方法は、予め決めた色相・輝度・彩度に近い値を有する画素をオブジェクトとして分割する方法である。例えば、色相が予め決めた値±２°以内の画素をオブジェクトとして分割する。また、例えば、輝度が予め決めた値の±１０階調以内である画素をオブジェクトの構成要素として分割してもよい。彩度の場合も同様である。あるいは、色相・輝度・彩度をベクトルと考え、ベクトルの向きと大きさが近い画素をオブジェクトの構成要素として分割してもよい。
［第２の実施形態］
第２の実施形態を説明する。第２の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の構成は、図１に示した第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の構成と基本的に同じである。相違点は、第２の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の奥行き付与方法決定部１２０が、各オブジェクトの基準方向を決定し、決定した基準方向の平行線分を描くことである。以下の説明において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。

図１２は、第２の実施形態に係る擬似３次元画像生成装置の処理を示すフローチャートである。ステップＳ２０において、オブジェクト分割されたテクスチャデータ１０を取り込む。このステップＳ２０で、テクスチャデータの解像度を低下させてもよいことは、第１の実施形態と同様である。

ステップＳ２１において、テクスチャデータの基準方向を決定し、ステップＳ２２において、基準方向の平行線がオブジェクトの輪郭線と最初に交わる点を始点、最後に交わる点を終点とする密な平行線分を描く。ここで、「描く」とは、必ずしも物理的に線分を描く必要はなく、テクスチャデータ１０内のオブジェクトを構成する画素を覆いつくすような線分の集合を考え、各画素を少なくとも一本の線分に対応させればよい。

図１３は、テクスチャデータ１０の水平方向を基準方向として決定した場合を示す図である。このように、テクスチャデータのすべてのオブジェクトに共通な基準方向を決めてもよい。

また、別の実施形態においては、図１４に示すように、オブジェクト１〜６ごとに異なる基準方向を決定してもよい。オブジェクトの基準方向は、第１の実施形態に関して説明したのと同様に、各オブジェクトの特徴量に基づき決定してもよい。図１４の場合、オブジェクト１の基準方向は縦方向であり、オブジェクト２の基準方向は横方向である。

図１２にもどり、ステップ２２において、基準方向の平行線がオブジェクトの輪郭線と最初に交わる点を始点とし、最後に交わる点を終点とする密な線分を描く。図１５において、テクスチャデータ１０の基準方向は水平方向となっている。例えば、オブジェクト１において、水平方向の平行線は、点２３でオブジェクト１の輪郭線と最初に交わり、点２２でオブジェクト１の輪郭線と最後に交わる。そこで、点２３を始点とし、点２２を終点とする平行線分２１が描かれる。始点と終点をあわせて端点という。

少なくとも１本の平行線分が、オブジェクト１を構成するすべての画素を通るような密度で平行線分を描けばよい。

図１２にもどって、ステップＳ２３において、平行線分２１上の各画素に奥行きデータを付与するため、平行線分２１上で適当な関数（奥行き関数）を決定する。図１６を参照して説明する。

図１６は、オブジェクト１の平行線分２１上で定義された奥行き関数２４を説明するための図である。奥行き関数２４は、平行線分２１上にある各画素に奥行きデータを付与するものである。奥行き関数は、オブジェクトの輪郭線上の画素の奥行きデータが最も遠くなるような関数であればよい。奥行きデータを、テクスチャデータのオブジェクトでない部分（背景部分）と連続的に接続するためである。奥行き関数１２としては、２次関数などの高次関数やステップ関数などがある。図１６の奥行き関数２４は、平行線分２１の中点に対して対称な関数となっていが、必ずしも対称なものでなくてもよい。また、中点で奥行きが最も近くなるような関数となっているが、必ずしもその必要はない。

このように、オブジェクト上に平行線分を考え、平行線分上で奥行き関数を定義することで、テクスチャデータに連続的な奥行きデータを付与できる。したがって、書割のような不自然さがなくなり、滑らかな立体感をもったレリーフ状の擬似３次元画像を容易に作成できる。自動化も可能である。

オブジェクトの中心を含み、幅をもった中心領域に、最も近い奥行きデータを付与することもできる。図１７は、オブジェクト１の平行線分２１上において、例えば中央部分３０％の長さにある画素に、最も近い奥行きデータを付与する場合を示す図である。図１７（ａ）に示す奥行き関数２５は、平行線分２１の中央部分３０％の範囲で一定であり、最も近い位置にあることを示している。

図１７（ｂ）は、図１７（ａ）で示した奥行き関数によって、幅をもった中心領域に最も近い奥行きデータを付与されたテクスチャデータ１０を示す図である。最も近い奥行きデータを付与された中心領域を斜線で表している。幅をもった中心領域の奥行きデータを最も近くすることにより、レリーフ状の立体形状を出力する際にオブジェクトをより飛び出させることになり、立体感を強調することができる。また複数のオブジェクトがある場合に、強調したいオブジェクトのみに上記処理を施すことにより、オブジェクトごとの立体感を異ならせ、見る者に擬似的な距離の差を感じさせることが可能となる。強調したいオブジェクトはオペレータが手動で任意に選んでもよいし、最も面積が大きいオブジェクトや、テクスチャデータの中心にあるオブジェクトを自動的に選ぶようにしてもよい。

第１の実施形態と同様に、奥行きデータを付与したテクスチャデータを、例えば図９に示したローパスフィルタを用いてより滑らかにしてもよい。奥行きデータを付与したテクスチャデータにローパスフィルタをかければ、連続的な奥行きデータを付与しただけでは得られない滑らかな擬似３次元画像を実現できる。

第１及び第２の実施形態に係る擬似的３次元画像装置は、コンピュータ及びそれで実行するプログラムとして実現可能である。そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することも可能である。
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る擬似３次元画像生成システムについて説明する。

図１８は、第３の実施形態に係る擬似３次元画像生成システム２００の構成を示すブロック図である。擬似３次元画像生成システムとは、例えばデジタルカメラであり、単体のデジタルカメラだけでなく、携帯電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に組み込まれたものでもよい。図１８の擬似３次元画像生成システム２００は、撮像部２１０、画像記憶部２２０、テクスチャデータ生成部２３０、奥行きデータ生成部２４０、表示部２５０、及び照明部２６０から構成される。

照明部２６０は、例えば、制御部（図示せず）からの制御信号に応じて撮影対象を照明するフラッシュである。撮像部２１０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを含み、制御部（図示せず）からの制御信号に応じて、撮影対象の画像をデータとして取り込む。画像記憶部２２０は、複数の画像を格納する複数のフレームメモリ（図示せず）から構成され、撮像部２１０により取り込まれた画像が格納される。テクスチャデータ生成部は、画像記憶部２２０のフレームメモリに格納された画像を処理し、画像中のオブジェクトを適当なオブジェクト分割方法を利用して分割し、オブジェクト分割されたテクスチャデータを生成する。

テクスチャデータをオブジェクト分割する方法には、第１の実施形態に関連して説明した色相、輝度、彩度等による方法がある。さらに別の実施形態として、同じ撮影対象を撮影した複数の画像を用いる方法もある。複数の画像を用いれば、色以外の基準を用いてオブジェクトを分割することができる。色以外の基準としては、例えばオブジェクトまでの距離やオブジェクトの動きがある。オブジェクトまでの距離を使用する場合、例えばフラッシュを点灯して撮影した画像と、フラッシュを点灯しないで撮影した画像を比較して、フラッシュにより、より明るくなった領域は近くにある撮影対象であるとみなすことができるので、距離ごとに切り出してオブジェクト化することができる。あるいは、撮影対象が動いている場合は、撮影部２１０を固定して動いている撮影対象を撮影し、複数のフレーム間で差分を取り、変化した領域をオブジェクトとして切り出すことができる。

生成されたオブジェクト分割されたテクスチャデータは、奥行きデータ生成部２４０に送られる。奥行きデータ生成部２４０は、例えば第１又は第２の実施形態に係る擬似３次元画像生成装置であり、入力されたテクスチャデータに奥行きデータを付与する。奥行きデータを付与されたテクスチャデータは、表示部２５０に表示される。表示部２５０は、例えば真の３次元ディスプレイ装置である。

擬似的３次元画像生成システム２００により、撮影対象の２次元画像を取り込み、奥行きデータ生成部２４０において、取り込まれた２次元画像に擬似的な奥行きデータを付与することができる。したがって、見る者に滑らかな立体感を与えるレリーフ状の奥行きを有する擬似３次元画像を容易に生成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明した。本発明は上述の具体的に開示された実施例に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変形、改良が可能であろう。

なお、本発明のいくつかの態様を整理すると以下の通りである。
（付記１） オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成装置であって、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの各オブジェクトを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段と
が設けられた擬似的３次元画像生成装置。
（付記２） 付記１記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記３） 付記２記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記４） 付記１記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの基準方向を決定し、前記決定した基準方向に平行な線分であって、各オブジェクトの輪郭線を端点とする線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記５） 付記１乃至４いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの特徴量に基づき、中心の種類または基準方向を選択することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記６） 付記１乃至５いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き演算手段は、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記７） 付記１乃至６いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き演算手段は、連続関数を用いて奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記８） 付記１乃至７いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き演算手段は、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記９） 付記１乃至８いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記奥行き演算手段は、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
（付記１０） 付記１乃至９いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下手段がさらに設けられている擬似的３次元画像生成装置。
（付記１１） オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成方法であって、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの各オブジェクトを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定過程と、
前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算過程と
を有する擬似的３次元画像生成方法。
（付記１２） 付記１１記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き付与方法決定過程において、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１３） 付記１２記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１４） 付記１１記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き付与方法決定過程において、各オブジェクトの基準方向を決定し、前記決定した基準方向に平行な線分であって、各オブジェクトの輪郭線を端点とする線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１５） 付記１１乃至１４いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き付与方法決定過程において、各オブジェクトの特徴量に基づき、中心の種類または基準方向を選択することを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１６） 付記１１乃至１５いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き演算過程において、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１７） 付記１１乃至１６いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き演算過程において、連続関数を用いて奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１８） 付記１１乃至１７いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き演算過程において、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記１９） 付記１１乃至１８いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記奥行き演算過程において、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化することを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
（付記２０） 付記１１乃至１９いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下過程をさらに有する擬似的３次元画像生成方法。
（付記２１）オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成プログラムであって、コンピュータを、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段として機能させることを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２２） 付記２１記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き付与方法決定手段としてのコンピュータは、各オブジェクトの中心を求め、中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２３） 付記２２記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２４） 付記２１記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き付与方法決定手段としてのコンピュータは、各オブジェクトの基準方向を決定し、前記決定した基準方向に平行な線分であって、各オブジェクトの輪郭線を端点とする線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２５） 付記２１乃至２４いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き付与方法決定手段としてのコンピュータは、各オブジェクトの特徴量に基づき、中心の種類を選択することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２６） 付記２１乃至２５いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２７） 付記２１乃至２６いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、連続関数を用いて奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２８） 付記２１乃至２７いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記２９） 付記２１乃至２８いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記３０） 付記２１乃至２９いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、コンピュータを
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下手段として機能させる擬似的３次元画像生成プログラム。
（付記３１） 付記２１乃至３０いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記３２） 撮影対象のテクスチャデータから擬似３次元画像を生成する画像生成システムであって、
前記撮影対象の画像データからオブジェクト分割されたテクスチャデータを生成するテクスチャデータ生成部と、
前記オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成部とが設けられ、
前記擬似的３次元画像生成部には
前記テクスチャデータ生成部から前記テクスチャデータを入力する入力手段と、
前記入力したテクスチャデータを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段と
が設けられた画像生成システム。

オブジェクト分割されたテクスチャデータから擬似的３次元画像を容易に生成できる擬似的３次元画像生成装置を作ることができる。また、撮影対象を撮影して擬似的３次元画像を出力できる擬似的３次元画像生成システムを作ることができる。

第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置による処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置に入力されるオブジェクト分割されたテクスチャデータを説明するための図である。 第１の実施形態において、各オブジェクトの中心を決定し、中心を始点として放射線を描く方法を説明するための図である。 第１の実施形態においてオブジェクトの中心を決定する方法を説明するための図である。 第１の実施形態において、重心を始点として放射線を描く方法を説明するための図である。 第１の実施形態において、放射線上の各画素に奥行きデータを付与する方法を説明するための図である。 第１の実施形態において、中心領域の奥行きデータを最も近くする場合を説明するための図である。 第１の実施形態において用いるローパスフィルタの一例を示す図である。 オブジェクトを分離する前のテクスチャデータを示す図である。 図１０に示したテクスチャデータのオブジェクトを分離する処理を説明するための図である。 第２の実施形態に係る擬似的３次元画像生成装置による処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態において、基準方向が予め決められている場合を説明するための図である。 第２の実施形態において、オブジェクトごとに基準方向を決定する場合を説明するための図である。 第２の実施形態において、密な平行線分の描画を説明するための図である。 第２の実施形態において、平行線分上の各画素に奥行きデータを付与する方法を説明するための図である。 第２の実施形態において、中心領域の奥行きデータを最も近くする場合を説明するための図である。 第３の実施形態に係る擬似的３次元画像生成システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６ オブジェクト
１０ オブジェクト分割されたテクスチャデータ
１１ 放射線分
１２、１３ 奥行き関数
２１ 平行線分
２２、２３ 平行線とオブジェクトの輪郭線との交点
２４、２５ 奥行き関数
５０ オブジェクト形状例
５１ 交点
５２ 中点
１００ 擬似的３次元画像生成装置
１１０ 入力部
１２０ 奥行き付与方法決定部
１３０ 擬似奥行き演算部
１４０ 出力部
２００ 擬似的３次元画像生成システム
２１０ 撮像部
２２０ 画像記憶部
２３０ テクスチャデータ生成部
２４０ 奥行きデータ生成部
２５０ 表示部
２６０ 照明部

Claims (23)

1. オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの各オブジェクトを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
   前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段とを有し、
   前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの特徴量に基づき中心の種類を選択し、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
2. 請求項１記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
3. 請求項１または２記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記奥行き演算手段は、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
4. 請求項１乃至３いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記奥行き演算手段は、連続関数を用いて奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
5. 請求項１乃至４いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記奥行き演算手段は、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
6. 請求項１乃至５いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記奥行き演算手段は、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化することを特徴とする擬似的３次元画像生成装置。
7. 請求項１乃至６いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成装置であって、
   前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下手段がさらに設けられている擬似的３次元画像生成装置。
8. オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成方法であって、
   奥行き付与方法決定手段が、前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの各オブジェクトを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定過程と、
   奥行き演算手段が、前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算過程とを有し、
   前記奥行き付与方法決定過程において、前記奥行き付与方法決定手段が、各オブジェクトの特徴量に基づき中心の種類を選択し、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
9. 請求項８記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
   前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
10. 請求項８または９記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
    前記奥行き演算過程は、さらに、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与する過程を含むことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
11. 請求項８乃至１０いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
    前記奥行き演算過程は、さらに、連続関数を用いて奥行きデータを付与する過程を含むことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
12. 請求項８乃至１１いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
    前記奥行き演算過程は、さらに、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与する過程を含むことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
13. 請求項８乃至１２いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
    前記奥行き演算過程は、さらに、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化する過程を含むことを特徴とする擬似的３次元画像生成方法。
14. 請求項８乃至１３いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成方法であって、
    解像度低下手段が、前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下過程をさらに有する擬似的３次元画像生成方法。
15. オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成プログラムであって、コンピュータを、
    前記オブジェクト分割されたテクスチャデータを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
    前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段として機能させ、
    前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの特徴量に基づき中心の種類を選択し、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
16. 請求項１５記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
    前記中心はオブジェクトの画像中心、垂直分割線の中点、または重心のいずれか一つであることを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
17. 請求項１５または１６記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
    前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、前記オブジェクトの輪郭線上の画素に最も遠い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
18. 請求項１５乃至１７いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
    前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、連続関数を用いて奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
19. 請求項１５乃至１８いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
    前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、前記オブジェクトの中心領域の画素に最も近い奥行きデータを付与することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
20. 請求項１５乃至１９いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、
    前記奥行き演算手段としてのコンピュータは、ローパスフィルタを用いて、付与した奥行きデータを平滑化することを特徴とする擬似的３次元画像生成プログラム。
21. 請求項１５乃至２０いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムであって、コンピュータを
    前記オブジェクト分割されたテクスチャデータの解像度を低下させる解像度低下手段として機能させる擬似的３次元画像生成プログラム。
22. 請求項１５乃至２１いずれか一項記載の擬似的３次元画像生成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
23. 撮影対象のテクスチャデータから擬似３次元画像を生成する画像生成システムであって、
    前記撮影対象の画像データからオブジェクト分割されたテクスチャデータを生成するテクスチャデータ生成部と、
    前記オブジェクト分割されたテクスチャデータに擬似的奥行きデータを付与する擬似的３次元画像生成部とが設けられ、
    前記擬似的３次元画像生成部には
    前記テクスチャデータ生成部から前記テクスチャデータを入力する入力手段と、
    前記入力したテクスチャデータを覆いつくすように線分を描く奥行き付与方法決定手段と、
    前記描かれた線分上の画素に連続的な奥行きデータを付与する奥行き演算手段と
    が設けられ
    前記奥行き付与方法決定手段は、各オブジェクトの特徴量に基づき中心の種類を選択し、各オブジェクトの中心を求め、求めた中心を始点とし前記オブジェクトの輪郭線を終点とする放射線分を描くことを特徴とする画像生成システム。