JP2014222848A - 画像処理装置、方法、及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】画面内に2次元画像の表示領域と立体画像の表示領域とがある場合に、画面内に表示された立体画像をより直感的に操作できるようにする。
【解決手段】表示部は、2次元画像を表示する2次元領域と、立体画像を表示する3次元領域とを含む画面を表示する。決定部は、表示部における3次元領域の位置に基づいて、立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する。3次元入力部は、入力装置が示す、表示部に対する3次元座標情報を取得する。表示制御部は、3次元座標情報が、決定された範囲内にある場合に、立体画像の操作を行う。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、方法、及びプログラムに関する。
立体画像を表示できる3次元モニタが知られている。3次元モニタには、観察者が立体画像を観察するために専用メガネが必要なものと、専用メガネを用いずに裸眼で観察可能なものがある。また、3次元モニタに表示された立体画像を操作することができる入力装置を備える情報処理装置が知られている。また、入力装置の入力方式としては、マウスやタッチパネルなどによる2次元操作入力方式と、ペン型入力装置などによる3次元操作入力方式が知られている。
特開2008−047047号公報 特開2011−159273号公報
しかしながら、従来技術においては画面内に2次元画像の表示領域と立体画像の表示領域とがある場合に、画面内に表示された立体画像を直感的に操作することが困難である。
実施形態の画像処理装置は、表示部と決定部と表示制御部とを備える。表示部は、2次元画像を表示する2次元領域と、立体画像を表示する3次元領域とを含む画面を表示する。決定部は、前記表示部における前記3次元領域の位置に基づいて、前記立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する。3次元入力部は、前記入力装置が示す、前記表示部に対する3次元座標情報を取得する。表示制御部は、前記3次元座標情報が、決定された前記範囲内にある場合に、前記立体画像の操作を行う。
情報処理装置100を表すブロック図。 2次元入力部及び3次元入力部の一例図。 2次元入力部及び3次元入力部の一例図。 入力制御方法の一例を示すフローチャート。 2次元画像と立体画像とを含む画面の一例図。 2次元画像と立体画像とを含む画面の一例図。 立体画像に2次元情報を入力する場合の一例図。 情報処理装置100の主要部のハードウェア構成の一例図。
以下、添付図面を参照しながら、実施形態について詳細に説明する。図1は、実施形態の情報処理装置100を表すブロック図である。本実施形態の情報処理装置100は、表示部10と画像処理装置90とを含む。
本実施形態の表示部10は、2次元画像を表示する領域(2次元領域)と、立体画像(3次元画像)を表示する領域(3次元領域)とを有する。
表示部10は、画像を表示する表示パネル(例えば、液晶パネル)(不図示)と、表示パネルの画素からの光線の出射方向を制御する光線制御素子(不図示)とを有する。表示パネルと光線制御素子とは対向して配置される。
表示部10は、3次元領域では、異なる視点から見た複数の画像(視差画像)を表示する。
表示部10は、レンチキュラー方式、パララックスバリア方式、電圧制御方式など、任意の表示方式の3Dディスプレイであってよい。
レンチキュラー方式の場合、光線制御素子はレンチキュラーレンズである。パララックスバリア方式の場合、光線制御素子はパララックスバリアである。電圧制御方式の場合、光線制御素子は、電圧の印可により可変な素子(例えば、液晶GRIN(gradient index)レンズや、電圧の印可により開閉可能な視差バリア)である。
なお、本実施形態では、裸眼式3Dディスプレイでの例について説明するが、専用メガネを用いたメガネ式の3Dディスプレイであっても構わない。この場合、表示部10は、3次元領域では、左目用の画像と、右眼用の画像とを交互に表示することにより、立体画像を表示する。
画像処理装置90は、制御部20と、3次元入力部30と、2次元入力部40とを含む。3次元入力部30は、3次元操作入力に応じた3次元座標情報を取得する。3次元操作入力とは、入力装置を3次元空間内で動かすことにより、表示部10の3次元領域に表示された立体画像を操作入力するものである。すなわち、3次元入力部は、入力装置が示す、表示部10に対する3次元座標情報を取得する。例えば、3次元入力部30は、入力装置と、当該入力装置の動作を検出する検出装置とにより実現してもよい。入力装置の形態は、任意でよい。例えば、入力装置は、ペン型の入力装置やマウス型の入力装置などである。検出装置は、例えば、カメラやセンサなどである。センサは、3次元座標情報が測定可能な任意のセンサでよい。例えば、センサは、赤外線、LED、磁気、ジャイロ、加速度及び超音波などの方式のセンサでよい。このように実現された3次元入力部30により、情報処理装置100のユーザは、3次元領域に表示された3次元オブジェクトの移動、回転、拡大及び縮小などを指示する3次元操作入力を行う。
2次元入力部40は、2次元操作入力に応じて2次元座標情報を取得する。2次元操作入力とは、入力装置を2次元平面内で動かすことにより、表示部10の2次元領域に表示された2次元画像を操作入力する、あるいは2次元情報を入力するものである。すなわち、2次元入力部40は、入力装置が示す2次元座標情報を取得する。2次元入力部40は、例えば、マウスやタッチパネルなどである。
図2及び図3は、実施形態の画像処理装置90の2次元入力部40及び3次元入力部30の一例を示す図である。まず、表示部10の画面について説明する。画面の3次元領域31は、立体画像が表示されている領域である。画面の2次元領域41及び2次元領域42は、2次元画像が表示されている領域である。
図2の例では、表示部10の画面がタッチパネルとなっており、表示部10が2次元入力部40を兼ね備えている場合の例である。タッチパネルによる操作により、画面内に文字や図形などの2次元情報を入力することができる。また、3次元入力部30は、センサやカメラなどにより、空間内のペン型入力装置などによる3次元操作入力を受け付ける。3次元操作入力を受け付ける空間の範囲は、立体画像が表示されている3次元領域31に応じて決まる。3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する方法の詳細については後述する。
図3の例では、2次元入力部40は、センサを利用した手元のタブレット型平面入力装置である。当該センサは、2次元座標を取得可能なセンサでもよいし、3次元など2次元以上の座標を取得可能なセンサを利用して、2次元座標のみを利用してもよい。図3の例では、3次元入力部30が、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲内で、ペン型入力装置の動作を検出した場合は、3次元操作入力を受け付ける。また、3次元操作入力に使用されるペン型入力装置が、手元のタブレット型平面入力装置の2次元操作入力にも利用される。
2次元情報の入力方法のその他の例は、例えば、キーボードや、マイクによる音声入力などがある。
図1に戻り、制御部20は、表示制御部21と、決定部22と、判定部23と、入力情報処理部24とを含む。表示制御部21は、表示部10の2次元領域と3次元領域とを部分的に切り替えて表示する。表示制御部21は、3次元領域では、異なる視点から見た複数の画像(視差画像)を、光線制御素子を介して表示することにより立体画像を表示する。
ここで、立体画像として表示させる3次元オブジェクトの例について説明する。例えば、X線CT(Computed Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波診断装置等の医用画像診断装置では、人体の断面画像の集合であるボリュームデータを取得できる。ボリュームデータ内の位置は、例えば、Z座標により、使用する断面画像を示し、(X,Y)座標により断面画像内の位置を示すことにより、3次元座標により表すことができる。当該ボリュームデータに含まれる任意の部位を、複数の視点からボリュームレンダリング処理することにより複数の視差画像が得られる。表示制御部21は、この複数の視差画像を使用して、ボリュームデータ内の任意の部位を立体画像として表示する。
なお、3次元オブジェクトは、ボリュームデータに限られない。例えば、3次元オブジェクトは、ポリゴンにより表現された3次元コンピュータグラフィックスなどでもよい。
決定部22は、表示部10における3次元領域の位置に基づいて、立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する。表示部10における3次元領域の位置は、決定部22が、表示部10における3次元領域の位置を表す座標情報を、表示制御部21から受信することにより特定する。
また、例えば、表示部10が、電圧制御方式の裸眼式3Dディスプレイである場合は、決定部22は、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を、次のようにして決定してもよい。まず、決定部22は、光線制御素子に印加する電圧の制御情報を表示制御部21から受信する。決定部22は、当該電圧の制御情報に基づいて、立体画像の表示範囲を特定する。決定部22は、特定された立体画像の表示範囲に基づいて3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する。以上の動作により、決定部22は、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定することができる。
ここで、情報処理装置100が、決定部22により決定された空間の範囲を、具体的にどのように実現するかについて説明する。例えば、3次元操作入力をセンサにより検知する場合は、決定部22により決定された空間の範囲を、当該センサのセンシング可能な範囲としてもよい。すなわち、当該センサのハードウェアのセンシング範囲の設定を変更することにより、決定部22により決定された空間の範囲を決定してもよい。また、当該センサのハードウェアのセンシング範囲の設定は変更せずに、3次元操作入力により取得された3次元座標情報が、決定部22により決定された空間の範囲内にない場合は、当該3次元座標情報を破棄することにより、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を実現してもよい。
判定部23は、3次元操作入力を検出することにより得られた3次元座標情報が、決定部22により決定された空間の範囲内にある場合に、有効な3次元操作入力であると判定する。有効な3次元操作入力であると判定された場合、判定部23は、3次元操作入力に応じて取得した3次元座標情報を、入力情報処理部24に供給する。
入力情報処理部24は、判定部23から受信した3次元座標情報及び2次元入力部40から受信した2次元座標情報を処理する。当該処理は、例えば、当該3次元座標情報を、3次元オブジェクト内の位置を示す3次元座標に変換する処理や、当該3次元座標情報に応じて、立体画像の表示範囲に表示されている3次元オブジェクトの回転や移動などの動作を決定する処理などである。
なお、情報処理装置100は、情報処理装置100のユーザの好みにより、入力情報処理部24の3次元座標情報の処理の仕方を変更できるようにしてもよい。例えば、小さい3次元操作入力で、表示部10の立体画像内の画面内を大きく移動したいユーザには、取得した3次元座標情報を、3次元オブジェクト内の位置を示す3次元座標に変換する処理で移動倍率を上げる処理を行う。逆に、大きい3次元操作入力で、表示部10の立体画像内の画面内を小さく移動したいユーザには、取得した3次元座標情報を、3次元オブジェクト内の位置を示す3次元座標に変換する処理で移動倍率を下げる処理を行う。
3次元座標情報の処理の範囲は、必要に応じて、ユーザが入力装置を好みの範囲で操作することで決定しても構わないし、移動倍率を変更することで決定しても構わない。
入力情報処理部24は、受信した入力情報(2次元座標情報と3次元座標情報のうち、少なくとも一方の情報)の処理結果を、表示部10の表示に反映させる場合は、当該処理結果に応じて画面の表示を反映させるための情報を表示制御部21に供給する。
次に、本実施形態の入力制御方法について説明する。図4は、本実施形態の入力制御方法の一例を示すフローチャートである。表示制御部21は、2次元画像と立体画像とを含む画面を表示部10に表示する(ステップS1)。
図5は、2次元画像と立体画像とを含む画面の一例を示す図である。表示制御部21は、情報処理装置100で動作するアプリケーションやOSなどから、表示部10の画面のレイアウト及び画面に表示させる画像などを含む表示情報45を受信する。表示制御部21は、3次元領域71には、視差画像51と、視差画像52と、視差画像53とを表示させる。ここで、視差画像51〜53は、同一の対象物を異なる3点の視点から見た場合の画像である。なお、視差画像の数は、3つに限られず任意でよい。一般に、立体画像の表示のために使用する視差画像の数が多いほど立体画像の立体感が得られるが、表示するディスプレイの画素数についても相応の画素数が必要になる。表示制御部21は、2次元領域61には、3次元領域71とは異なり、1枚の2次元画像を表示する。これにより、表示制御部21は、表示部10の3次元領域71に立体画像を、2次元領域61に2次元画像を表示させることができる。
図4に戻り、決定部22は、3次元領域の位置に基づいて、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する(ステップS2)。例えば、図5の例では、3次元領域71の位置に基づいて、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する。この場合、例えば、決定部22は、3次元領域71を1つの面として含む直方体の空間を、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲として決定してもよい。なお、決定部22は、3次元領域の位置の変更があった場合は、変更された3次元領域の位置に基づいて、再度、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する。
ここで、表示部10における3次元領域が変更された場合について説明する。図6は、2次元画像と立体画像とを含む画面の一例を示す図である。例えば、表示部10の表示内容が、図5の状態から図6の状態に変更された場合について説明する。図6の例では、図5の3次元領域71は、2次元領域62と3次元領域72とに分割されている。なお、2次元領域61の大きさには変更がない。
図6について説明する。表示制御部21は、情報処理装置100で動作するアプリケーションやOSなどから、表示部10の画面のレイアウト及び画面に表示させる画像などを含む表示情報46を受信する。表示制御部21は、3次元領域には、視差画像54と、視差画像55と、視差画像56とを表示させる。表示制御部21は、2次元領域61及び62には、3次元領域とは異なり、それぞれの領域で1枚の2次元画像を表示する。これにより、表示制御部21は、表示部10の3次元領域72に立体画像を、2次元領域61及び62に2次元画像を表示させることができる。
表示部10の画面が、図5の状態から図6の状態に変更された場合、決定部22は、3次元領域72に基づいて、再度、3次元操作入力を受け付ける空間の範囲を決定する。
図4に戻り、3次元入力部30は、3次元操作入力に応じた3次元座標情報を取得する(ステップS3)。判定部23は、当該3次元座標情報が、決定部22により決定された空間の範囲内にあるか否かを判定することにより、有効な入力(3次元座標情報)であるか否かを判定する(ステップS4)。ここでいう「有効」とは、当該3次元座標情報が、決定部22により決定された空間の範囲内にある場合をいう。有効な3次元座標情報である場合(ステップS4、Yes)は、当該3次元座標情報を入力情報処理部24に供給する。入力情報処理部24は、当該3次元座標情報を、3次元オブジェクト内の位置を示す3次元座標に変換するなどの処理を行う(ステップS5)。有効な3次元座標情報でない場合(ステップS4、No)は、当該3次元座標情報を破棄する(ステップS6)。
次に、本実施形態の情報処理装置100において、2次元操作入力と3次元操作入力とを組み合わせた場合の入力制御方法について説明する。図7は、本実施形態の情報処理装置100が表示部10に表示した立体画像に、2次元情報を入力する場合の一例を示す図である。以下では、2次元操作入力と3次元操作入力とを組み合わせて、立体画像内に文字や記号などの2次元情報を表示させる場合について説明する。
3次元入力部30は、3次元操作入力に応じた3次元座標情報を取得する(ステップS11)。判定部23は、当該3次元座標情報が、決定部22により決定された空間の範囲内にあるか否かを判定することにより、有効な入力(3次元座標情報)であるか否かを判定する(ステップS12)。
有効な3次元座標情報でない場合(ステップS12、No)は、ステップS11に戻り、3次元操作入力の検出を待つ。例えば、情報処理装置100は、3次元操作入力が有効な検出範囲内で行われていない旨を示すエラーを表示部10に表示するなどにより、情報処理装置100のユーザに、再度、3次元操作入力を促す。
有効な3次元座標情報である場合(ステップS12、Yes)は、当該3次元座標情報を入力情報処理部24に供給する。入力情報処理部24は、当該3次元座標情報を処理する(ステップS13)。当該処理は、例えば、当該3次元座標情報から、当該3次元座標情報に対応する3次元オブジェクトの位置を示す3次元座標を決定する処理である。入力情報処理部24は、当該3次元情報の処理結果に応じて画面の表示を反映させるための情報を表示制御部21に供給する。表示制御部21は、ステップS11の3次元操作入力に対応する3次元オブジェクト内の位置を、カーソルなどにより表示する(ステップS14)。表示制御部21は、2次元情報を表示させる立体画像内の位置を決定する(ステップS15)。2次元入力部40は、2次元操作入力に応じた2次元座標情報を取得する(ステップS16)。入力情報処理部24は、当該2次元座標情報を処理する(ステップS17)。当該処理は、例えば、当該2次元座標情報に応じて、表示部10の画面内に表示する文字や記号を決定する処理などである。すなわち、2次元入力部40で受け付けた手書きの文字情報などから、表示部10に表示させる文字画像を生成するなどの処理である。入力情報処理部24は、当該2次元座標情報の処理結果に応じて画面の表示を反映させるための情報を表示制御部21に供給する。表示制御部21は、ステップS15で決定された3次元オブジェクト内の位置に、2次元操作入力に応じた文字や記号などの2次元座標情報を表示する(ステップS18)。
なお、立体画像内に文字や記号などの2次元情報を表示させる方法は上記順番に限らず、2次元情報を先に処理してから、3次元情報を処理することも可能である。
以上説明したとおり、本実施形態の情報処理装置100では、決定部22が、表示部10における3次元領域の位置に基づいて、立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する。また、表示制御部21が、3次元座標情報が、決定部22により決定された範囲内にある場合に、立体画像の操作を行う。これにより、情報処理装置100のユーザは、常に、立体画像の表示範囲に基づいた位置(空間)で、3次元操作入力を行うことができる。すなわち、情報処理装置100のユーザは、常に、操作対象の立体画像が表示されている領域の正面で、3次元操作入力を行うことができる。そのため、情報処理装置100のユーザは、表示部10に表示された立体画像に対する操作をより直感的に行うことができる。
また、情報処理装置100のユーザは、2次元入力部40と3次元入力部とを組み合わせて利用することにより、画面内に2次元画像の表示領域と立体画像の表示領域とがある場合に、当該画面の操作をより直感的に行うことができる。
本実施形態の情報処理装置100によれば、画面内に2次元画像の表示領域と立体画像の表示領域とがある場合に、画面内に表示された立体画像をより直感的に操作することができる。
最後に、本実施形態の情報処理装置100の主要部のハードウェア構成について説明する。図8は、本実施形態の情報処理装置100の主要部のハードウェア構成の一例を示す図である。本実施形態の情報処理装置100は、制御装置81と、主記憶装置82と、補助記憶装置83と、通信装置84と、表示装置85と、3次元入力装置86と、2次元入力装置87とを備える。制御装置81と、主記憶装置82と、補助記憶装置83と、通信装置84と、表示装置85と、3次元入力装置86と、2次元入力装置87とは、バス88を介して互いに接続されている。なお、表示装置85は、図1の表示部10に対応する。また、制御装置81と、主記憶装置82と、補助記憶装置83と、通信装置84と、3次元入力装置86と、2次元入力装置87とは、図1の画像処理装置90に対応する。
制御装置81は、補助記憶装置83から主記憶装置82に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置82は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリである。補助記憶装置83は、例えば、ハードディスク等である。表示装置85は、情報処理装置100の状態等を表示する画面である。3次元入力装置86は、情報処理装置100に3次元入力するためのインターフェースである。2次元入力装置87は、情報処理装置100に2次元入力するためのインターフェースである。通信装置84は、ネットワークに接続するためのインターフェースである。
本実施形態の情報処理装置100で実行されるプログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、メモリカード、CD−R及びDVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録し、コンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供してもよい。また、本実施形態の情報処理装置100で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供してもよい。また、本実施形態の情報処理装置100で実行されるプログラムをダウンロードさせずに、インターネット等のネットワーク経由で提供、又は配布してもよい。また、本実施形態の情報処理装置100のプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供してもよい。
本実施形態の情報処理装置100で実行されるプログラムは、上述した情報処理装置100の各機能ブロックのうち、プログラムとしても実現可能な機能ブロック(表示制御部21、決定部22、判定部23及び入力情報処理部24)を含むモジュール構成となっている。
当該モジュールは、実際のハードウェアとしては、制御装置81が上記記録媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上記各モジュールが主記憶装置82上にロードされる。すなわち、上記各モジュールは、主記憶装置82上に生成される。なお、情報処理装置100の各機能ブロックの一部、又は全部を、プログラムにより実現せずに、IC(Integrated Circuit)等のハードウェアにより実現してもよい。
本発明の実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10 表示部
20 制御部
21 表示制御部
22 決定部
23 判定部
24 入力情報処理部
30 3次元入力部
40 2次元入力部
81 制御装置
82 主記憶装置
83 補助記憶装置
84 通信装置
85 表示装置
86 3次元入力装置
87 2次元入力装置
88 バス
90 画像処理装置
100 情報処理装置

Claims (6)

  1. 2次元画像を表示する2次元領域と、立体画像を表示する3次元領域とを含む画面を表示する表示部と、
    前記表示部における前記3次元領域の位置に基づいて、前記立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する決定部と、
    前記入力装置が示す、前記表示部に対する3次元座標情報を取得する3次元入力部と、
    前記3次元座標情報が、決定された前記範囲内にある場合に、前記立体画像の操作を行う表示制御部と、
    を備える画像処理装置。
  2. 前記表示制御部は、
    前記表示部における前記3次元領域の位置を表す座標情報を、前記決定部に供給し、
    前記決定部は、
    前記座標情報により特定される前記表示部における前記3次元領域の位置に基づいて、前記範囲を決定する
    請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記表示部は、表示パネルと、前記表示パネルの画素からの光線を制御する光線制御素子とを有し、
    前記表示制御部は、
    前記光線制御素子に印加する電圧を制御して、前記2次元領域と、前記3次元領域とを制御し、
    前記決定部は、
    前記電圧の制御情報に基づいて前記表示部における前記3次元領域の位置を特定し、特定された前記位置に基づいて前記範囲を決定する
    請求項1又は2に記載の画像処理装置。
  4. 前記入力装置が示す2次元座標情報を取得する2次元入力部を更に備え、
    前記2次元座標情報に基づく2次元情報を、前記3次元入力部によって指示された前記表示部における前記3次元領域の位置に表示する
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  5. 2次元画像を表示する2次元領域と、立体画像を表示する3次元領域とを含む画面を表示し、
    表示部における前記3次元領域の位置に基づいて、前記立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定し、
    前記入力装置が示す、前記表示部に対する3次元座標情報を取得し、
    前記3次元座標情報が、決定された前記範囲内にある場合に、前記立体画像の操作を行う、
    画像処理方法。
  6. コンピュータを、
    2次元画像を表示する2次元領域と、立体画像を表示する3次元領域とを含む画面を表示する手段と、
    表示部における前記3次元領域の位置に基づいて、前記立体画像を操作するための入力装置による操作を受け付け可能とする空間上の範囲を決定する手段と、
    前記入力装置が示す、前記表示部に対する3次元座標情報を取得する手段と、
    前記3次元座標情報が、決定された前記範囲内にある場合に、前記立体画像の操作を行う手段として機能させるための、画像処理プログラム。
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