JP2014086774A - 映像コミュニケーションシステム及び映像コミュニケーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像側及び表示側の人物と人物以外の空間とを含む各2次元画像を撮影する画像取得手段と、撮像側及び表示側の人物と人物以外の空間とを含む各距離画像を取得する距離画像取得手段と、距離画像に基づき2次元画像に対応する撮像側及び表示側の空間の3次元モデルデータを生成する3次元モデル生成手段と、3次元モデル生成手段により得られた3次元モデルデータで定義される3次元モデルの表面に対して、2次元画像をテクスチャとして貼り付けることにより、撮像側及び表示側の空間の3次元画像を生成する3次元画像生成手段と、表示側の人物の視点位置を検出する視点検出手段と、3次元画像から視点位置に応じた2次元画像に変換する画像変換手段と、表示側の表示装置に変換された2次元画像を表示する表示手段とを備えた。
【選択図】図3
Description
本発明は、前記画像変換手段は、前記第2の3次元画像の空間の3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いることを特徴とする。
本発明は、前記画像変換手段は、前記第1の3次元画像の空間及び前記第2の3次元画像の空間と異なる空間の3次元モデルデータであって予め定められた3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いることを特徴とする。
本発明は、前記第2の空間領域画像に対応する前記第2の距離画像から3次元空間モデルデータを生成し、得られた3次元空間モデルデータで定義される空間モデルの表面に対して、前記第2の空間領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより空間モデルを生成する第2の空間モデル生成手段を更に備え、前記画像変換手段は、前記第2の空間モデル生成手段が生成した前記空間モデルを前記2次元画像における空間として用いることを特徴とする。
本発明は、前記画像変換手段は、前記第1の3次元画像の空間及び前記第2の3次元画像の空間と異なる空間の3次元モデルデータであって予め定められた3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いることを特徴とする。
図1において、ユーザ100が視点を変えると(3軸移動に対応)、映像中の対話相手200と空間300の画像(図1では、説明のため空間を背景のみで表現)を、その視点の変化に応じて2次元ディスプレイ400上に表示することで、対話相手200の見え方があたかも現実的に再現される。
図3は第1の実施形態による映像コミュニケーションシステムの構成を示すブロック図である。本明細書においては、動画の1フレーム分を「画像」と称し、複数の「画像」を連続して表示して動画とした状態のものを「映像」と称する。本実施形態では、撮影された2次元画像と距離画像から、対話相手の空間を3次元モデル化し、得られた3次元モデルの表面に対して、2次元画像をテクスチャとして貼り付けた3次元画像を生成し、この3次元画像をユーザの視点位置に応じて、ディスプレイ面に投影して表示する方法について説明する。図3に示す映像コミュニケーションシステムは、ユーザ(以下、ユーザA)及び対話相手(以下、ユーザB)のそれぞれに用意され、双方向通信を介して使用される。以下では、ユーザAのディスプレイにユーザA及びユーザB(対話相手)の映像を表示するものとして説明する。以下において、ユーザB側の画像取得部1、距離画像取得部2、および3次元画像生成部3について説明する。ユーザA側の画像取得部1、距離画像取得部2、及び3次元画像生成部3は、ユーザB側の画像取得部1、距離画像取得部2、及び3次元画像生成部3と同じ構成を有しているので、ユーザA側の構成についての説明を省略する。
まず、3次元画像生成部3は、画像取得部1によって撮影された「ユーザBの2次元画像」を入力する(ステップS1)。これと並行して、3次元画像生成部3は、距離画像取得部2よって取得したユーザBの空間の距離画像を入力する(ステップS2)。
また、ユーザBの3次元画像情報に含まれる空間としてユーザA及びユーザBを表示させるようにしてもよい。これにより、一方のユーザは他方のユーザが居る空間に没入したかのように感じることができる。ユーザが鏡(映像表示部6)越しに他方のユーザの空間を自由に移動しているように表示されるため、当該空間におけるコラボレーション作業を効率的に行うことができる。
また、ユーザA及びユーザBの3次元画像情報に含まれる空間と異なる空間を用いた2次元画像を表示させるようにしてもよい。このとき、ユーザAの映像表示部6に表示させる2次元画像の空間と、ユーザBの映像表示部6に表示させる2次元画像の空間とが異なっていてもよい。
図8は第2の実施形態による映像コミュニケーションシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態では、撮影された2次元画像と距離画像から、対話相手の空間を3次元モデル化し、得られた3次元モデルの表面に対して、2次元画像をテクスチャとして貼り付けた3次元画像を生成し、この3次元画像をユーザの視点位置に応じて、ディスプレイ面に投影して表示する構成について説明する。以下において、ユーザB側の画像取得部1、距離画像取得部2、及び3次元画像生成部3について説明する。ユーザA側の画像取得部1、距離画像取得部2、及び3次元画像生成部3は、ユーザB側の画像取得部1、距離画像取得部2、及び3次元画像生成部3と同じ構成を有しているので、ユーザA側のそれらの構成についての説明を省略する。
図8に示す映像コミュニケーションシステムは、ユーザ(以下、ユーザA)及び対話相手(以下、ユーザB)のそれぞれに用意され、双方向通信を介して使用される。以下では、ユーザAのディスプレイにユーザA及びユーザB(対話相手)の映像を表示するものとして説明する。
まず、3次元画像生成部3は、画像取得部1によって撮影された「ユーザBの2次元画像」と、距離画像取得部2において取得した「距離画像」とを入力する(ステップS31)。画像取得部1から入力した画像は、画像バッファ35に記憶する。
図17は第3の実施形態による映像コミュニケーションシステムの構成を示すブロック図である。第3の実施形態による映像コミュニケーションシステムでは、撮像された2次元画像から、人物を含む2次元の人物レイヤと、人物以外の背景を含む2次元の背景レイヤとを生成し、人物レイヤと背景レイヤとの奥行きに基づいた3次元画像情報を生成する構成について説明する。以下において、本実施形態における画像取得部1は、第1の実施形態又は第2の実施形態における画像取得部1と同じ構成を有しているので、その説明を省略する。また、ユーザA側の距離情報取得部20及び3次元画像生成部30と、ユーザB側の距離情報取得部20及び3次元画像生成部30とは同じ構成を有しているので、ユーザB側の距離情報取得部20及び3次元画像生成部30について説明し、ユーザA側の距離情報取得部20及び3次元画像生成部30についての説明を省略する。
図17に示す映像コミュニケーションシステムは、ユーザ(以下、ユーザA)及び対話相手(以下、ユーザB)のそれぞれに用意され、双方向通信を介して使用される。以下では、ユーザAのディスプレイにユーザA及びユーザB(対話相手)の映像を表示するものとして説明する。
a)複数カメラを用いた顔認識、及びステレオマッチングを用いた画像処理技術
b)光学式、または磁気式のモーショントラッキング技術、
また、映像コミュニケーションにおいて人物がカメラ映像の中央にいることを前提条件とし、
c)カメラのオートフォーカス機能によるフォーカス距離情報取得
などの手法を用いて、ディスプレイ面とユーザBとの距離を示す距離情報を取得する。このとき、「ディスプレイ面とユーザBとの距離」は、ディスプレイ面からユーザBへの法線の長さである。距離情報を取得する手法は、上記手法だけに限らず、他の手法であってもよい。
また、温度画像センサの場合、同様に人物を示す温度範囲を規定して、同様な判定を行う。これらの複数センサから取得された複数の人物領域を候補として、各画素でボーティングして人物領域を最終的に判定する。
まず、3次元画像生成部30は、画像取得部によって撮影された「ユーザBの2次元画像」と、距離情報取得部20から供給される、「ディスプレイ面とユーザBとの間の距離」を入力する(ステップS61)。
次に、上記生成された、人物領域の画像、背景画像に実寸の大きさ情報を付与する(ステップS64)。人物領域の画像に対する大きさ情報の算出方法は、図13において説明した大きさ情報の算出方法と同様である。
次に、3次元画像生成部30は、生成した3次元画像情報を画像変換部5に対して伝送する(ステップS66)。
これにより、対話相手とユーザ自身とが鏡に映ったように表示することからユーザが映像中の対話相手との同室感を得つつ、映像コミュニケーションシステムに要求される演算処理性能を低くすることができ、処理の高速化や装置の低価格化を図ることができる。
Claims (12)
- 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示する映像コミュニケーションシステムであって、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離情報を取得する第1の距離情報取得手段と、
前記第1の距離情報に基づき前記第1の2次元画像に対応する前記撮像側の空間の3次元画像を生成する第1の3次元画像生成手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮影する第2の画像取得手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離情報を取得する第2の距離情報取得手段と、
前記第2の距離情報に基づき前記第2の2次元画像に対応する前記表示側の空間の3次元画像を生成する第2の3次元画像生成手段と、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出手段と、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第1の3次元画像の人物の画像と、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第2の3次元画像の人物の画像とを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換手段と、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする映像コミュニケーションシステム。 - 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示する映像コミュニケーションシステムであって、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離画像を取得する第1の距離画像取得手段と、
前記第1の距離画像に基づき前記第1の2次元画像に対応する前記撮像側の空間の3次元モデルデータを生成する第1の3次元モデル生成手段と、
前記第1の3次元モデル生成手段により得られた3次元モデルデータで定義される3次元モデルの表面に対して、前記第1の2次元画像をテクスチャとして貼り付けることにより、前記撮像側の空間の3次元画像を生成する第1の3次元画像生成手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮影する第2の画像取得手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離画像を取得する第2の距離画像取得手段と、
前記第2の距離画像に基づき前記第2の2次元画像に対応する前記表示側の空間の3次元モデルデータを生成する第2の3次元モデル生成手段と、
前記第2の3次元モデル生成手段により得られた3次元モデルデータで定義される3次元モデルの表面に対して、前記第2の2次元画像をテクスチャとして貼り付けることにより、前記表示側の空間の3次元画像を生成する第2の3次元画像生成手段と、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出手段と、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第1の3次元画像の人物の3次元モデルデータと、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第2の3次元画像の人物の3次元データモデルとを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換手段と、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする映像コミュニケーションシステム。 - 前記画像変換手段は、
前記第1の3次元画像の空間の3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項2に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 前記画像変換手段は、
前記第2の3次元画像の空間の3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項2に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 前記画像変換手段は、
前記第1の3次元画像の空間及び前記第2の3次元画像の空間と異なる空間の3次元モデルデータであって予め定められた3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項2に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示する映像コミュニケーションシステムであって、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、
前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離画像を取得する第1の距離画像取得手段と、
3次元人物モデルデータを記憶する人物モデル記憶手段と、
撮影した前記第1の2次元画像を第1の人物領域画像と第1の空間領域画像に分離する第1の画像分離手段と、
前記第1の人物領域画像と前記第1の距離画像とから前記撮像側の人物の大きさと姿勢を推定する第1の推定手段と、
前記第1の推定手段が推定した前記人物の大きさと前記姿勢に基づき、前記人物モデル記憶手段に記憶されている前記3次元人物モデルデータを変形して前記第1の人物領域画像に対応する3次元人物モデルデータを生成し、得られた3次元人物モデルデータで定義される人物モデルの表面に対して、前記第1の人物領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより、人物モデルを生成する第1の人物モデル生成手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮影する第2の画像取得手段と、
前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離画像を取得する第2の距離画像取得手段と、
撮影した前記第2の2次元画像を第2の人物領域画像と第2の空間領域画像に分離する第2の画像分離手段と、
前記第2の人物領域画像と前記第2の距離画像とから前記表示側の人物の大きさと姿勢を推定する第2の推定手段と、
前記第2の推定手段が推定した前記人物の大きさと前記姿勢に基づき、前記人物モデル記憶手段に記憶されている前記3次元人物モデルデータを変形して前記第2の人物領域画像に対応する3次元人物モデルデータを生成し、得られた3次元人物モデルデータで定義される人物モデルの表面に対して、前記第2の人物領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより、人物モデルを生成する第2の人物モデル生成手段と、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出手段と、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な人物モデルであって前記第1の人物モデル生成手段が生成した人物モデルと、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な人物モデルであって前記第2の人物モデル生成手段が生成した人物モデルとを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換手段と、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする映像コミュニケーションシステム。 - 前記第1の空間領域画像に対応する前記第1の距離画像から3次元空間モデルデータを生成し、得られた3次元空間モデルデータで定義される空間モデルの表面に対して、前記第1の空間領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより空間モデルを生成する第1の空間モデル生成手段をさらに備え、
前記画像変換手段は、
前記第1の空間モデル生成手段が生成した前記空間モデルを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項6に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 前記第2の空間領域画像に対応する前記第2の距離画像から3次元空間モデルデータを生成し、得られた3次元空間モデルデータで定義される空間モデルの表面に対して、前記第2の空間領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより空間モデルを生成する第2の空間モデル生成手段を更に備え、
前記画像変換手段は、
前記第2の空間モデル生成手段が生成した前記空間モデルを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項6に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 前記画像変換手段は、
前記第1の3次元画像の空間及び前記第2の3次元画像の空間と異なる空間の3次元モデルデータであって予め定められた3次元モデルデータを前記2次元画像における空間として用いる
ことを特徴とする請求項6に記載の映像コミュニケーションシステム。 - 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示するために、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離情報を取得する第1の距離情報取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮影する第2の画像取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離情報を取得する第2の距離情報取得手段とを備える映像コミュニケーションシステムが行う映像コミュニケーション方法であって、
前記第1の距離情報に基づき前記第1の2次元画像に対応する前記撮像側の空間の3次元画像を生成する第1の3次元画像生成ステップと、
前記第2の距離情報に基づき前記第2の2次元画像に対応する前記表示側の空間の3次元画像を生成する第2の3次元画像生成ステップと、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出ステップと、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第1の3次元画像の人物の画像と、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第2の3次元画像の人物の画像とを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換ステップと、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする映像コミュニケーション方法。 - 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示するために、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離画像を取得する第1の距離画像取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮像する第2の画像取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離画像を取得する第2の距離画像取得手段とを備える映像コミュニケーションシステムが行う映像コミュニケーション方法であって、
前記第1の距離画像に基づき前記第1の2次元画像に対応する前記撮像側の空間の3次元モデルデータを生成する第1の3次元モデル生成ステップと、
前記第1の3次元モデル生成ステップにより得られた3次元モデルデータで定義される3次元モデルの表面に対して、前記第1の2次元画像をテクスチャとして貼り付けることにより、前記撮像側の空間の3次元画像を生成する第1の3次元画像生成ステップと、
前記第2の距離画像に基づき前記第2の2次元画像に対応する前記表示側の空間の3次元モデルデータを生成する第2の3次元モデル生成ステップと、
前記第2の3次元モデル生成ステップにより得られた3次元モデルデータで定義される3次元モデルの表面に対して、前記第2の2次元画像をテクスチャとして貼り付けることにより、前記表示側の空間の3次元画像を生成する第2の3次元画像生成ステップと、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出ステップと、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第1の3次元画像の人物の3次元モデルデータと、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な前記第2の3次元画像データの人物の3次元モデルデータとを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換ステップと、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする映像コミュニケーション方法。 - 撮像側で撮影した映像と表示側で撮像した映像とを表示側において表示するために、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の2次元画像を撮影する第1の画像取得手段と、前記撮像側の人物と人物以外の空間とを含む第1の距離画像を取得する第1の距離画像取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の2次元画像を撮像する第2の画像取得手段と、前記表示側の人物と人物以外の空間とを含む第2の距離画像を取得する第2の距離画像取得手段と、3次元人物モデルデータを記憶する人物モデル記憶手段とを備える映像コミュニケーションシステムが行う映像コミュニケーション方法であって、
撮影した前記第1の2次元画像を第1の人物領域画像と第1の空間領域画像に分離する第1の画像分離ステップと、
前記第1の人物領域画像と、前記第1の距離画像とから前記撮像側の人物の大きさと姿勢を推定する第1の推定ステップと、
前記第1の推定ステップにおいて推定された前記人物の大きさと前記姿勢に基づき、前記人物モデル記憶手段に記憶されている前記3次元人物モデルデータを変形して前記第1の人物領域画像に対応する3次元人物モデルデータを生成し、得られた3次元人物モデルデータで定義される人物モデルの表面に対して、前記第1の人物領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより、人物モデルを生成する第1の人物モデル生成ステップと、
撮影した前記第2の2次元画像を第2の人物領域画像と第2の空間領域画像に分離する第2の画像分離ステップと、
前記第2の人物領域画像と、前記第2の距離画像とから前記表示側の人物の大きさと姿勢を推定する第2の推定ステップと、
前記第2の推定ステップにおいて推定された前記人物の大きさと前記姿勢に基づき、前記人物モデル記憶手段に記憶されている前記3次元人物モデルデータを変形して前記第2の人物領域画像に対応する3次元人物モデルデータを生成し、得られた3次元人物モデルデータで定義される人物モデルの表面に対して、前記第1の人物領域画像をテクスチャとして貼り付けることにより、人物モデルを生成する第2の人物モデル生成ステップと、
前記表示側の人物の視点位置を検出する視点検出ステップと、
前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な人物モデルであって前記第1の人物モデル生成ステップにおいて生成した人物モデルと、前記表示側の表示装置の表示面に対して対称な人物モデルであって前記第2の人物モデル生成ステップにおいて生成した人物モデルとを前記視点位置に応じて1つの2次元画像に変換する画像変換ステップと、
前記表示側の表示装置に前記変換された2次元画像を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする映像コミュニケーション方法。
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