JP2015094831A - 立体撮像装置およびその制御方法、制御プログラム - Google Patents
立体撮像装置およびその制御方法、制御プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】最近点と最遠点での視差量が立体表示装置の許容視差範囲の近側および遠側の限界値に一致するように撮像パラメータの自動調整を可能とする。【解決手段】立体撮像装置は、2つの撮像部2から最近被写体までの最近点距離と最遠被写体までの最遠点距離とを計測し、立体表示装置の観察情報を取得し、該観察情報と観察者の許容視差角とから立体表示装置の許容視差範囲を算出し、許容視差範囲における飛び出し側および奥行き側許容視差量を設定する。該装置は、立体表示装置に表示された最近被写体と最遠被写体の表示視差量がそれぞれ飛び出し側および奥行き側許容視差量に一致するように輻輳点距離を算出し、輻輳点距離に基づき基線長および焦点距離のうち一方の撮像パラメータの値を算出し、輻輳点距離に応じて輻輳点を制御し、一方の撮像パラメータの値に応じて該一方の撮像パラメータを制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、立体視が可能な視差画像を取得するのに好適な立体撮像技術に関する。
立体表示装置を通して立体視を可能とする左眼および右眼用の視差画像(以下、まとめて左右の視差画像ともいう)を取得するために撮像を行う立体撮像装置が種々提案されている。
立体表示装置としては、表示画面に時分割で左右の視差画像を交互に切替え表示し、該視差画像の表示切替えと同期して観察者の右眼と左眼の前に設けられた液晶シャッターを交互に遮光/非遮光状態とするシャッター方式のものが知られている。また、表示画面にレンチキュラーレンズシート(シリンドリカルレンズアレイ)やパララックスバリアを配置して、左右の視差画像を光学的に分離して観察者の左眼と右眼のそれぞれに観察させる方式のものもある。
これらいずれの立体表示方式でも、表示画面に表示する左右の視差画像の視差量が許容限界(融像限界)を超えると、人の脳は左右の視差画像を融合して一つの立体像として認識することができず、二重像として認識される。これにより、観察者に立体視特有の疲労感を与える。
人が左右の視差画像を立体像として認識できる融像限界について、図7(A),(B)を用いて説明する。図7(A)は観察者の左右の眼52が立体表示装置の表示画面51に表示された被写体像P1,P2を同時に観察している状態を示している。被写体像P1,P2の表示画面51上での視差量はそれぞれd1,d2であり、これらの視差量d1,d2によって被写体像P1,P2が再現される飛び出し位置および奥行き位置が決まる。
観察者が被写体像P1を注視して立体像として融像している状態において、被写体像P2の位置を立体像として融像できる奥行き側の限界点とする。網膜上に結像する被写体像P1,P2の像の間の距離により脳の視覚野で融像できる限界範囲が存在し、被写体像P1,P2の像の間の距離がその限界範囲を超えると二重像が認識されることが知られている。この網膜上での融像限界距離範囲は、左右の眼51がP1,P2の点を見込む輻輳角a,bの差分となる視差角(a−b)で表され、人の眼では2°〜3°程度となる。この2°〜3°の範囲を、融像が可能な許容視差角という。
また、立体表示装置を観察するときの観察者の眼のピントは表示画面51に合っているので、立体像が表示画面51に対して飛び出し過ぎると、輻輳位置とピント位置とが一致しなくなり、前述した二重像とは別の輻輳と調節の不一致による疲労が観察者に生じる。このため、例えば、許容視差角2°を、表示画面51を境にして飛び出し側の視差角1°と奥行き側の視差角1°とに振り分けて、飛び出し側と奥行き側のバランスがとれた融像可能な限界範囲(許容視差範囲)として設定する。
図7(B)には、表示画面のサイズ(横軸)と、許容視差角を表示画面上での視差量dに換算した許容視差量範囲d1〜d2(縦軸)との関係を示している。d1は表示画面から飛び出す立体像を融像させる視差量(以下、飛び出し側許容視差量ともいう)であり、d2は表示画面に対して奥まった立体像を融像させる視差量(以下、奥行き側許容視差量ともいう)である。一般に、表示画面の大きさによって標準の観察距離が変わり、横寸法と縦寸法の比が16対9であるハイビジョンテレビの場合は表示画面の縦寸法の3倍(3H)の距離が観察距離として推奨される。表示画面サイズの大型化に伴って観察距離が長くなると、換算した表示画面上での許容視差量は、図7(B)に示すように表示画面サイズが大きくなるほど広くなる傾向にある。表示画面サイズが80インチ以上になると奥行き側許容視差量d2が標準眼間距離65mmを超えて眼球が開散方向に動き、疲労の原因になる。このため、奥行き側許容視差量d2は標準眼間距離65mm(dmax)以内になるように制限される。全体の許容視差角を2°に一定に保てば、その分飛び出し側許容視差量d1に余裕が生まれ、飛び出し側許容視差量d1を図7(B)に示すように大きくすることができる。
このような立体像表示における許容視差量については、「3DC安全ガイドライン(3Dコンソーシアム)」にも「快適視差範囲」としてガイドラインが示されている。このように、立体表示装置に表示する視差画像の視差量をできるだけ許容視差範囲内に抑えることにより、観察者に疲労感が少なく快適な立体像観察を行わせることができる。
したがって、撮像により左右の視差画像を取得する立体撮像装置では、該視差画像の視差量が該視差画像を表示する立体表示装置の許容視差範囲に入るような撮像を行えることが要求される。つまり、立体撮像装置の基線長(レンズ間隔)やレンズ光軸が交差する輻輳点までの距離(輻輳点距離)や撮像レンズの焦点距離等の撮像パラメータを、視差画像の視差量が立体表示装置の許容視差範囲に入るように適切に調整する必要がある。
視差量を立体表示装置の許容視差範囲内に抑えるための立体撮像装置における撮像パラメータの調整方法には、特許文献1および特許文献2にて開示されたものがある。
特許文献1の方法では、撮像範囲内の最近点が許容視差範囲の観察者に近い側の限界値に対応する位置に一致するか最遠点が許容視差範囲の観察者から遠い側の限界値に対応する位置に一致するかの一方になるよう輻輳点距離またはカメラ基線長を関係式から算出する。そして、立体撮像装置に設けられた機構により輻輳角またはカメラ基線長を制御する。
また、特許文献2の方法では、撮像パラメータのうちカメラ基線長とレンズ焦点距離とを既定値とし、輻輳点距離と立体表示装置の許容視差範囲とから撮像可能範囲の限界値を求める関係式を得る。そして、実際に測距した最近点と最遠点の被写体距離が算出した撮像可能範囲に入るように輻輳点距離を調整する。
従来の立体撮像装置では、撮像により得られた視差画像を立体表示装置に表示したときに観察者が無理なく融像でき、容易に立体視できるようにするため、視差画像の視差量が立体表示装置の許容視差範囲に入るように撮像パラメータを手動で調整する。しかしながら、撮像パラメータの調整の仕方が一般的に確立されておらず、撮像パラメータを手動で適切に調整することは難しい。実際に使用者(撮影者)が撮像パラメータを決める際には、撮像により得ている視差画像をモニタに表示してその視差量を確認しながら試行錯誤で決めることが多く、使用者の負担が大きい。
また、撮像により取得された視差画像には主被写体だけでなく、前景や背景等の一般被写体も写り、これら一般被写体を含む被写体のうち最近点の被写体から最遠点の被写体までの範囲が奥行き方向での撮像範囲となる。その撮像範囲における最近点での視差量を立体表示装置の許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に一致させ、同時に最遠点での視差量を該許容視差範囲における観察者から遠い側の限界値に一致させるように撮像パラメータを調整する方法が従来はない。
特許文献1の方法では、最近点または最遠点を立体表示装置の許容視差範囲の一方の限界値に対応する位置に一致させるように輻輳角またはカメラ基線長を制御している。しかし、特許文献2にも、最近点と最遠点の両方を同時に立体表示装置の許容視差範囲における観察者に対して近い側と遠い側の限界値に対応する位置に一致させるような撮像パラメータの決め方までは言及されていない。
さらに、特許文献2の方法では、撮像パラメータのうちカメラ基線長とレンズ焦点距離とを既定値としているので、測距した最近点と最遠点の被写体距離のうち一方は撮像可能範囲の限界値に合わせることはできる。しかし、他方の被写体距離を撮像可能範囲の限界値に一致させることまではできない。
本発明は、撮像範囲に含まれる最近点での視差量と最遠点での視差量とが立体表示装置の許容視差範囲における観察者に近い側の限界値と遠い側の限界値にともに一致するように撮像パラメータの自動調整が可能な立体撮像装置を提供する。また、本発明の、このような立体撮像装置の実現を可能とする制御方法および制御プログラムを提供する。
本発明の一側面としての立体撮像装置は、撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、該2つの撮像部間の基線長および各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段と、各撮像部から撮像範囲内において撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および撮像範囲内において撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、最近点距離を計測し、最遠点距離を計測または無限遠距離として設定する距離取得手段と、視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得する観察情報取得手段と、観察情報および観察者の許容視差角から立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定する許容視差量設定手段と、最近被写体と最遠被写体とを立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ飛び出し側許容視差量と奥行き側許容視差量に一致するように各撮像部から輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出する輻輳点距離演算手段と、輻輳点距離に基づき基線長および焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて上記一方の撮像パラメータの値を算出する撮像パラメータ演算手段と、輻輳点距離に応じて輻輳点変更手段を介して輻輳点を制御し、上記一方の撮像パラメータの値に応じて撮像パラメータ変更手段を介して該一方の撮像パラメータを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての立体撮像装置の制御方法は、撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、該2つの撮像部間の基線長および各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段とを有する立体撮像装置に適用される。該制御方法は、各撮像部から撮像範囲内において撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および撮像範囲内において撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、最近点距離を計測し、最遠点距離を計測または無限遠距離として設定し、視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得し、観察情報および観察者の許容視差角から立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定し、最近被写体と最遠被写体とを立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ飛び出し側許容視差量と奥行き側許容視差量に一致するように各撮像部から輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出し、輻輳点距離に基づき基線長および焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて上記一方の撮像パラメータの値を算出し、輻輳点距離に応じて輻輳点変更手段を介して輻輳点を制御し、上記一方の撮像パラメータの値に応じて撮像パラメータ変更手段を介して該一方の撮像パラメータを制御することを特徴とする。
さらに、本発明の他の一側面としての立体撮像装置の制御プログラムは、撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、該2つの撮像部間の基線長および各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段とを有する立体撮像装置のコンピュータに立体撮像処理を実行させるコンピュータプログラムである。立体撮像処理は、各撮像部から撮像範囲内において撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および撮像範囲内において撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、最近点距離を計測し、最遠点距離を計測または無限遠距離として設定し、視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得し、観察情報および観察者の許容視差角から立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定し、最近被写体と最遠被写体とを立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ飛び出し側許容視差量と奥行き側許容視差量に一致するように各撮像部から輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出し、輻輳点距離に基づき基線長および焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて上記一方の撮像パラメータの値を算出し、輻輳点距離に応じて輻輳点変更手段を介して輻輳点を制御し、上記一方の撮像パラメータの値に応じて撮像パラメータ変更手段を介して該一方の撮像パラメータを制御することを特徴とする。
本発明では、撮像範囲内の最近被写体と最遠被写体がそれぞれ、立体表示装置の許容視差範囲の観察者に近い側および観察者から遠い側の限界値に対応する位置に立体再現されるように撮像パラメータ(輻輳点距離と基線長および焦点距離のうち一方)が算出される。このため、使用者による撮像パラメータ調整の負担を軽減しつつ、観察者が融像し易い良好な視差画像を取得することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1には、本発明の実施例1である立体撮像装置の構成を示している。1は立体撮像装置の本体であり、該本体1内に、左右2つの撮像カメラ部(撮像部)2と、図の右側にブロック図で示す電気回路とが収容されている。2つの撮像カメラ部2は、本体1内に設けられた基線長変更機構3によって、水平方向(左右方向)に移動される。基線長変更機構3は、各撮像カメラ部2を左右方向にガイドするスライドレールと、各撮像カメラ部2を左右方向に移動させるアクチュエータとを含む。撮像カメラ部2の撮像レンズの光軸の間隔(撮像部間の基線長)を、以下、カメラ基線長という。また、以下の説明において、撮像レンズの光軸を、レンズ光軸という。
基線長変更機構3は、撮像装置全体の制御を司るCPU15から指示を受けたカメラ基線長制御部18によって駆動される。これにより、撮像パラメータの1つであるカメラ基線長を調整(変更)することができる。基線長変更機構3およびカメラ基線長制御部18によって撮像パラメータ変更手段の1つである基線長変更手段が構成される。
図示はしないが、各撮像カメラ部2の撮像レンズ(撮像光学系)は、変倍レンズ、フォーカスレンズおよび絞りを含む。
4は撮像準備動作(オートフォーカスや測光)の開始や撮像開始を指示するために使用者(撮影者)によって操作されるシャッターボタン4である。シャッターボタン4が半押し操作されると、シャッターボタンスイッチ20の第1のスイッチがオンし、第1のオン信号がCPU15に入力され、撮像準備動作が開始される。また、シャッターボタン4が全押し操作されると、シャッターボタンスイッチ20の第2のスイッチがオンし、第2のオン信号がCPU15に入力され、撮像が開始される。
5は2つの撮像カメラ部2にズームレンズとして設けられた撮像レンズの焦点距離(以下、レンズ焦点距離ともいう)を変更して撮像画角を増減させるために使用者により操作されるズーム操作ボタンである。ズーム操作ボタン5が操作されると、ズーム操作部21からその操作方向に応じたズーム操作信号が出力され、CPU15に入力される。CPU15は、ズーム操作信号に応じて、レンズ焦点距離制御部19を介して撮像カメラ部2内のズーム駆動機構25を制御し、撮像レンズのズーム駆動を行わせる。これにより、撮像パラメータの他の1つであるレンズ焦点距離を調整(変更)することができる。レンズ焦点距離制御部19およびズーム駆動機構25により撮像パラメータ変更手段の1つである焦点距離変更手段が構成される。
左右2つの撮像カメラ部2内の不図示の撮像素子(CCDセンサまたはCMOSセンサ)によって被写体像が光電変換されることで生成された電気信号(撮像信号)はそれぞれ、左映像信号処理部7および右映像信号処理部8に入力される。左映像信号処理部7および右映像信号処理部8はそれぞれ、入力された左右の撮像信号に対してホワイトバランス、階調補正、色補正等の各種映像処理を行い、撮影画像としての左眼および右眼用の視差画像(以下、左右の視差画像という)を生成する。
生成された左右の視差画像は、画像入力コントローラ9内のバッファメモリに記録される。画像入力コントローラ9はシステムバス10に接続されており、左右の視差画像の画像データは画像圧縮処理部12により画像圧縮され、所定のフォーマットに変換されて画像メモリ14に蓄積される。
6は本体1の裏面に設けられたモニタ設置部であり、ここには撮像により得られた画像を表示するモニタ13が設置される。モニタ13は2D/3D表示の切替えが可能であり、左右の視差画像を3D表示したり、左右の撮像カメラ部2のうち一方の撮像により得られた撮影画像を2D表示したりすることができる。また、モニタ13には、各種操作メニューが表示され、使用者はその表示を見ながら本体1の背面に配置された設定操作ボタン22を操作することで各種設定を行うことができる。
画像入力コントローラ9から左右の視差画像が入力されたフォーカス・露出量検出部11は、各撮像レンズ内の不図示のフォーカスレンズを移動させて、視差画像のうち撮像範囲内において予め設定されたフォーカシングエリアに含まれる部分のコントラストを評価する。そして、コントラストが最大になる位置にフォーカスレンズを移動させてピント合わせ(オートフォーカス)を行う。また、フォーカス・露出量検出部11は、視差画像のうち撮像範囲内に予め設定された測光領域に含まれる部分の輝度(露出量)を検出する。
次に、2つの撮像カメラ部2の輻輳点距離の制御について説明する。輻輳点は、2つの撮像カメラ部2のレンズ光軸が交差する点であり、輻輳点距離は、撮像カメラ部2の撮像レンズ(より具体的には、例えば最も物体側のレンズ面)から輻輳点までの距離である。
本実施例では、撮像カメラ部2の撮像素子において実際の撮像が行われる範囲(以下、撮像面という)を、視差画像に対応する撮像面内での範囲(以下、切り出しエリアという)よりも広く設定しておく。そして、輻輳点距離の制御は、撮像面に対する切り出しエリアを変えて電子的に輻輳点を変更することにより行われる。輻輳点と撮像レンズ(例えば、最も物体側のレンズ面)の中心とを結んだ直線と撮像素子との交点を求め、その交点が撮影画像(切り出しエリア)の中心となるように画像切り出しを行うことで輻輳点を変更することができる。
図2(A)には、輻輳点距離の制御を説明するために、左右の撮像カメラ部2の撮像レンズ31,32と撮像素子(撮像面)33,34とを上から見て示している。輻輳点がP2である場合、左右の撮像カメラ部2の撮影レンズ31,32の中心と輻輳点P2とを結んだ直線と撮像素子33,34との交点が撮影画像の中心になるように切り出しエリアを設定する。
図2(B)は左右の撮像カメラ部2の撮像素子33,34を正面から見た図を示しており、輻輳点がP2の場合は、左右の撮像カメラ部2間の中心寄りの切り出しエリア(実線で示す)35,36を設定する。また、輻輳点がP1の場合は、左右の撮像カメラ部2間の中心から遠ざかった切り出しエリア(点線で示す)37,38を設定する。これにより、撮像カメラ部2を機械的に回転させることなく輻輳点の変更、つまりは輻輳点距離の制御が可能になる。図1において、CPU15は、輻輳点距離制御部17を通して撮像カメラ部2に対して撮像面内での切り出しエリアを指示することで、他の1つの撮像パラメータとしての輻輳点距離を変更することができる。撮像素子33,34および輻輳点距離制御部17によって輻輳点変更手段が構成される。
次に、本実施例の立体撮像装置における撮像パラメータの調整方法について説明する。本実施例では、撮像範囲内の被写体のうち撮像カメラ部2の撮像レンズから最も近い被写体(最近被写体)までの距離である最近点距離Z1と最も遠い被写体(最遠被写体)までの距離である最遠点距離Z2とを計測する。そして、最近点距離Z1の被写体が立体表示装置の許容視差範囲の観察者に近い側の限界値に対応する位置に表示され、最遠点距離Z2の被写体が許容視差範囲の観察者から遠い側の限界値に対応する位置に表示されるように立体撮像装置の輻輳点距離を算出する。さらに、この輻輳点距離に基づき、カメラ基線長およびレンズ焦点距離のうち少なくとも一方を調整(変更)する。
図3(A)には、本実施例での立体撮像における幾何学的関係を示す。また、図3(B)には、本実施例での立体表示(立体像を観察させるための視差画像の表示)における幾何学的関係を示す。
図3(A)において、31,32は図2(A)でも示した立体撮像装置の撮像レンズであり、33,34は撮像素子の撮像面である。撮像レンズ31,32の光軸間の間隔であるカメラ基線長を2Wcとし、立体撮像装置の撮像範囲を図に示す格子状の矩形領域45とするとき、撮像範囲の奥行き方向は最近点距離Z1の位置から最遠点距離Z2の位置までの範囲となる。また、図3(A)において、各撮像レンズの焦点距離であるレンズ焦点距離をFとする。
撮像手順としては、撮像範囲の最近点距離Z1と最遠点距離Z2とを計測し、それらを以下に説明する演算式に代入して、撮像レンズ31,32から輻輳点Pまでの距離である輻輳点距離Lcを算出する。そして、この輻輳点距離Lcが得られるように、つまりは両撮像レンズ31,32の輻輳点が輻輳点Pとなるように、撮像面33,34から撮影画像の切り出しエリアを決定する。
図3(B)において、51は立体表示装置の表示画面である。表示画面51とこれを観察する観察者の位置との間の距離である観察距離は、通常は表示画面51の垂直方向の高さ(サイズ)の3倍(3H)に相当する距離に設定され、これを標準観察距離Lsという。また、観察者の両眼52の間隔である眼間距離を2We(標準65mm)とする。
本実施例では、標準観察距離Lsと前述した許容視差角とから許容視差範囲を求め、許容視差範囲における観察者(観察位置)に近い側の限界値に対応する位置をZ1′とし、観察者(観察位置)から遠い側の限界値に対応する位置Z2′を設定する。これらの位置Z1′と位置Z2′はそれぞれ、表示画面51上での視差量(飛び出し側許容視差量)d1と視差量(奥行き側許容視差量)d2に対応するので、以下では、許容視差範囲を視差量d1,d2で表すことにする。
そして、本実施例では、立体撮像装置の撮像範囲内の最近点距離Z1の被写体が立体表示装置における位置Z1′に表示され、かつ最遠点距離Z2の被写体が位置Z2′に表示されるように立体撮像装置の撮像パラメータを決める。言い換えれば、撮像範囲の最近点距離Z1と最遠点距離Z2がそれぞれ、立体表示装置の許容視差範囲における飛び出し側許容視差量d1と奥行き側許容視差量d2に対応するよう撮像パラメータを決める。 この際、立体撮像装置の撮像範囲は、決定した撮像パラメータによって矩形から形状が変わるが、例えば立体表示装置により領域46のように変形して立体再現される。立体再現された領域46が矩形から変形している場合には、立体再現された空間の奥行き方向の歪みによって被写体の厚みが薄く見えたり逆に奥行き方向に引き伸ばされて立体感が強調されたりするように見える。しかし、何れの場合も領域46が立体表示装置の許容視差範囲にぴったり入るように立体再現されるので、表示画像全体から立体像を融像して見ることができ、容易に立体視をすることができる。
次に、上記撮像パラメータ(輻輳点距離Lc,カメラ基線長2Wcおよびレンズ焦点距離F)の決定方法について、引き続き図3(A),(B)を参照しながら説明する。左右の撮影レンズ31,32から距離Zだけ離れた被写体を撮像したときに得られる左右の視差画像から撮像素子33,34の撮像面上での視差量が求められる。視差画像を立体表示装置の表示画面51に表示したときには、撮像面の水平幅Wfと表示画面51の水平幅Wsとの比でその視差量が拡大されて表示される。表示画面51上での視差量dは、次式(1)で表される。
d=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z−1/Lc) …(1)
次に、撮像範囲の最近点距離Z1と最遠点距離Z2がそれぞれ、立体表示装置の許容視差範囲における飛び出し側許容視差量d1と奥行き側許容視差量d2に対応するという条件を式(1)に代入すると、以下の2つの連立式を作ることができる。
d1=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z1−1/Lc)
d2=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z2−1/Lc)
これらの連立式から撮像パラメータの1つである輻輳点距離Lcを求めると、次式(2)のように表される。
Lc=(d2−d1)/(d2/Z1−d1/Z2) …(2)
この輻輳点距離Lcは、他の撮像パラメータに関係なく、撮像範囲の最近点距離Z1および最遠点距離Z2と、許容視差範囲の飛び出し側許容視差量d1および奥行き側許容視差量d2とから決定される。
d=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z−1/Lc) …(1)
次に、撮像範囲の最近点距離Z1と最遠点距離Z2がそれぞれ、立体表示装置の許容視差範囲における飛び出し側許容視差量d1と奥行き側許容視差量d2に対応するという条件を式(1)に代入すると、以下の2つの連立式を作ることができる。
d1=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z1−1/Lc)
d2=Ws/Wf・2Wc・F・(1/Z2−1/Lc)
これらの連立式から撮像パラメータの1つである輻輳点距離Lcを求めると、次式(2)のように表される。
Lc=(d2−d1)/(d2/Z1−d1/Z2) …(2)
この輻輳点距離Lcは、他の撮像パラメータに関係なく、撮像範囲の最近点距離Z1および最遠点距離Z2と、許容視差範囲の飛び出し側許容視差量d1および奥行き側許容視差量d2とから決定される。
他の撮像パラメータであるカメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fについては、式(1)に式(2)で求めた輻輳点距離Lcと、最近点距離Z1および飛び出し側許容視差量d1とを代入することで、それらの積が次式(3)のように求められる。
2Wc・F=Wf/Ws・d1/(1/Z1−1/Lc) …(3)
式(3)のうちWf/Wsの項は、撮像面の水平幅Wfと表示画面51の水平幅Wsとの比であり既定値であるため、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値は一定の値として求められる。その積2Wc・Fが一定になるような関係を保ちつつ、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの値を変化させることができる。すなわち、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fのどちらか一方の撮像パラメータの値を決めれば、他方の撮像パラメータの値は一意に求まる。
2Wc・F=Wf/Ws・d1/(1/Z1−1/Lc) …(3)
式(3)のうちWf/Wsの項は、撮像面の水平幅Wfと表示画面51の水平幅Wsとの比であり既定値であるため、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値は一定の値として求められる。その積2Wc・Fが一定になるような関係を保ちつつ、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの値を変化させることができる。すなわち、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fのどちらか一方の撮像パラメータの値を決めれば、他方の撮像パラメータの値は一意に求まる。
例えば撮像レンズ31,32のズーム状態を調整してから撮像構図を決めて撮像を行う場合は、使用者は、まずズーム操作ボタン5を操作して撮像レンズ31,32をズーム駆動しながら撮像画角を調整し、最終的なレンズ焦点距離Fを決める。次に、使用者の操作に応じて立体撮像装置(CPU15)は、撮像範囲内の各被写体までの距離を計測し、その中から最近点距離Z1と最遠点距離Z2を選択する。そして、これら最近点距離Z1および最遠点距離Z2と、立体撮像装置に設定記憶された許容視差範囲の許容視差量d1,d2の値とを用いて、輻輳点距離Lcを式(2)を用いて算出する。また、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値も式(3)を用いて算出する。レンズ焦点距離Fは既に決定しているので、積2Wc・Fの値を決定しているレンズ焦点距離Fの値で除してカメラ基線長2Wcを算出する。
CPU15は、使用者によって選択(設定)されたレンズ焦点距離(他方の撮像パラメータの値)Fにおいて、上述したようにして得られた輻輳点距離Lcおよびカメラ基線長(一方の撮像パラメータの値)2Wcになるように撮像カメラ部2を自動設定する。この後、使用者がシャッターボタン4を操作することで、左右の視差画像の撮像が行われる。
図4のフローチャートを用いて、本実施例における立体撮像処理(立体撮像装置の制御方法)について説明する。コンピュータとしてのCPU15が、コンピュータプログラムである制御プログラムに従って本立体撮像処理を実行する。
ステップS101では、使用者がズーム操作ボタン5を操作してズーム状態を調整しながら撮像構図を決める。CPU15は、ズーム操作ボタン5の操作に応じてレンズ焦点距離制御部19に制御信号を送り、左右の撮像カメラ部2の撮像レンズの焦点距離をレンズ焦点距離Fになるように制御する。
次に、ステップS102では、CPU15は、レンズ焦点距離Fの値を読み込み、CPU15の内部メモリに記憶する。
次に、ステップS103では、距離取得手段としてのCPU15は、撮像範囲内の各被写体までの距離を計測し、その中から最近点距離Z1と最遠点距離Z2を求める。ここで、最近点距離Z1と最遠点距離Z2を計測する方法として、撮像により得られた左右の視差画像を用いて画像処理技術により計測する視差マップ法がある。
視差マップ法では、左右の視差画像のうち一方の視差画像における1つの画素(注目画素)を中心とした所定画素数の矩形状の探索ウインドウを設ける。また、他方の視差画像における注目画素に対応する画素の周辺でその探索ウインドウを水平方向に移動させ、画素の濃度値の相関の高い画素を探索することにより、注目画素に対応する画素(対応画素)の位置を決定する。次に、一方の視差画像における注目画素の位置と他方の視差画像における対応画素の位置との差から、一方の視差画像における注目画素の位置での他方の視差画像との視差量を算出する。そして、一方の視差画像の全画素について同様にして他方の視差画像との視差量を算出することで、視差マップを作成する。その視差マップ上で、視差量の最大値と最小値を検出し、その視差量を被写体距離に換算することにより、最近点距離Z1と最遠点距離Z2を取得する。視差マップを求める演算をCPU15が行い、該演算による計測結果としての最近点距離Z1と最遠点距離Z2を内部メモリに記憶する。
このような視差マップ法ではなく、以下に説明するように被写体距離を計測する測距機能(測距手段)を用いて最近点距離Z1と最遠点距離Z2を直接計測してもよい。測距機能を実現するためには、撮像画面内に測距エリア(フォーカシングエリア)を設ける。使用者は、最も近い被写体と最も遠い被写体を順次選択してそれぞれに測距エリアを合わせて立体撮像装置にオートフォーカスを行わせる。CPU15は、各被写体に合焦した状態での撮像レンズにおける変倍レンズやフォーカスレンズの位置から該被写体までの距離(最近点距離Z1および最遠点距離Z2)を算出する。被写体に測距エリアを合わせた状態で設定入力ボタン22を操作するごとに立体撮像装置が測距を行い、その結果である被写体距離を入力できるようにしてもよい。また、モニタ13をタッチパネルモニタとし、使用者が最も近い被写体と最も遠い被写体をモニタ画面上でタッチすることで測距エリアがそこに設定され、最近点距離Z1と最遠点距離Z2が計測および入力されるようにしてもよい。
次に、ステップS104では、CPU15は、既に入力されて内部メモリに記憶されている立体表示装置の許容視差範囲の飛び出し側許容視差量d1および奥行き側許容視差量d2のデータを読み出す。これら飛び出し側許容視差量d1および奥行き側許容視差量d2を一度読み出して許容視差量データとして設定すれば、その後は常にそのデータに基づいた撮像条件で撮像が行われる。
立体撮像装置への飛び出し側および奥行き側許容視差量d1,d2の設定は、使用者が立体表示装置の表示画面のサイズまたは標準観察距離Lsをモニタ13に表示された入力メニューを見ながら設定操作ボタン22を操作し入力することで行えるようにするとよい。様々な立体表示装置のサイズを前もって登録しておき、モニタ13に表示されたそれらサイズの中から設定操作ボタン22の操作により又はタッチパネル方式で使用者が選択するようにしてもよい。表示画面のサイズや標準観察距離は観察情報に相当し、設定操作ボタン22やモニタ13は観察情報取得手段および許容視差量設定手段に相当する。
また、許容視差範囲は、許容視差角に基づいて算出される。このため、立体表示装置の表示画面に対して許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に対応する位置を観察者に近づけるか遠ざけるか(つまりは立体像の飛び出しを強調するか抑制するか)はある程度、変更可能である。そこで、表示画面に対して飛び出しを強調する許容視差範囲の位置と飛び出しを抑制する許容視差範囲の位置とを設定操作ボタン22の操作によって選択できるようにしてもよい。
次に、ステップS105では、輻輳点距離演算手段としてのCPU15は、輻輳点距離Lcを、最近点距離Z1および最遠点距離Z2と、飛び出し側許容視差量d1および奥行き側許容視差量d2とを用いて、式(2)により算出する。
また、ステップS106では、撮像パラメータ演算手段としてのCPU15は、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値を式(3)により算出する。
さらに、ステップS107では、CPU15は、積2Wc・Fの値が一定という条件に基づいて、2Wc・Fの値をステップS102で決定したレンズ焦点距離Fで除してカメラ基線長2Wcを算出する。
次に、ステップS108では、制御手段としてのCPU15は、撮像条件が、算出した輻輳点距離Lcとカメラ基線長2Wcの値を満足するように輻輳点とカメラ基線長を制御する。具体的には、CPU15は、算出した輻輳点距離Lcに基づいて輻輳点距離制御部17に制御信号を送り、輻輳点が該輻輳点距離Lcに対応する位置になるように撮影画像の切り出し位置(切り出しエリア)を制御する。また、CPU15は、算出したカメラ基線長2Wcに基づいてカメラ基線長制御部18に制御信号を送り、基線長変更機構を介して左右の撮像カメラ部2の間隔がカメラ基線長2Wcになるように制御する。
次に、ステップS109では、CPU15は、使用者がシャッターボタン4を半押し操作することに応じてオートフォーカスを行い、撮像範囲内の主被写体に対してピント合わせを行う。また、CPU15は、測光も行い、撮像カメラ部2内の絞りを制御する。
そして、ステップS110では、CPU15は、使用者がシャッターボタン4を全押し操作することに応じて左右の撮像カメラ部2に視差画像の撮像を行わせ、得られた視差画像を画像メモリ14に記録する。
以上説明した撮像手順は、まずズーム状態を調整してから、すなわち撮像パラメータのうちレンズ焦点距離Fを先に決めてから、輻輳点距離Lcを演算し、その後に適切なカメラ基線長2Wcを求めて撮像する手順である。これに対して、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値が一定の値であるという条件の下、まずカメラ基線長2Wcを先に決めて、輻輳点距離Lcを演算した後に、適切なレンズ焦点距離Fを求めて撮像を行うようにしてもよい。この際、レンズ焦点距離Fが短くなると撮像範囲が広がり、撮像画面の周辺部で当初のレンズ焦点距離Fに基づいて決めた最近点距離Z1と最遠点距離Z2を超えた奥行きが得られ、立体表示装置の許容視差範囲を超える可能性がある。しかし、その奥行きが表示されるのは立体表示装置の表示画面の周辺部であるので、観察者の融像への影響はあまりなく、問題にはならない。
また、実際の立体撮像装置におけるカメラ基線長やレンズ焦点距離の調整可能範囲には設計仕様上の制限がある。カメラ基線長は、撮像カメラ部を平行に並べたときにはレンズの直径より短くすることができない。また、カメラ基線長を長くしようとしても立体撮像装置の大きさの制限によりその上限が決まってくる。また、レンズ焦点距離の広角端から望遠端までの範囲も、設計仕様で調整可能範囲が決まっている。このため、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値が一定である場合に、これらのうち先に決められた一方の撮像パラメータに対して他方の撮像パラメータが調整可能範囲を超えてしまう場合がある。このような場合は、モニタ13に撮像パラメータが調整可能範囲外であることを示す警告を表示するか、一方の撮像パラメータの推奨値を表示して調整をやり直すように指示してもよい。
本実施例では、撮像範囲における最近点距離Z1および最遠点距離Z2の被写体の立体表示装置上での表示視差量がそれぞれ、該立体表示装置の飛び出し側および奥行き側許容視差量に一致するように、使用者が設定した以外の撮像パラメータが自動的に設定される。言い換えれば、撮像範囲内の最近被写体と最遠被写体がそれぞれ、立体表示装置の許容視差範囲の観察者に近い側および観察者から遠い側の限界値に対応する位置に立体再現されるように撮像パラメータ(輻輳点距離と基線長および焦点距離のうち一方)が算出される。このため、使用者による撮像パラメータ調整の負担を軽減しつつ、観察者が融像し易い良好な視差画像を取得可能な立体撮像装置を実現することができる。
なお、本実施例(および後述する実施例2)において、許容視差範囲における観察者に近い側および観察者から遠い側の限界値(つまりは飛び出し側および奥行き側許容視差量)をそれぞれ単一の値ではなく、所定の幅を有する値として設定してもよい。この場合、該限界値または許容視差量に一致するとは、限界値または許容視差量として設定された所定の幅内に入るという意味である。
次に、本発明の実施例2である立体撮像装置について説明する。本実施例では、撮像範囲における最近点距離Z1のみを計測し、最遠点距離Z2を計測せずに最遠点距離を常に無限遠距離として設定する。そして、最近点距離Z1の被写体が立体表示装置の許容視差範囲における観察者に近い側の限界値に対応する位置に表示され、無限遠の被写体が許容視差範囲の観察者から遠い側の限界値に対応する位置に表示されるように立体撮像装置の輻輳点距離を算出する。
図5(A)には、本実施例での立体撮像における幾何学的関係を示す。また、図5(B)には、本実施例での立体表示における幾何学的関係を示す。
図5(A)において、撮像範囲45の奥行きが最近点距離Z1と最遠点距離Z2とを両端とする範囲であっても、無限遠の被写体が撮像されていると仮定する。図5(B)において、51は立体表示装置の表示画面である。本実施例では、最近点距離Z1の被写体が、立体表示装置の許容視差範囲の観察者に近い側の限界値に対応する位置Z1′(飛び出し側許容視差量d1に対応する位置)に表示されるようにする。また、仮定した無限遠の被写体が、許容視差範囲の観察者から遠い側の限界値に対応する位置Z2′(奥行き側許容視差量d2に対応する位置)に表示されるようにする。このとき、立体撮像装置の格子状の矩形の撮像範囲45は、図5(B)に示す領域47のように立体再現され、撮像範囲45における最遠点距離Z2の被写体は、同図に示すように許容視差範囲内の対応する奥行き位置Z3′に表示される。
このように撮像範囲に無限遠の点が入っていると仮定し、該無限遠の点を常に許容視差範囲の観察者から遠い側の限界値に対応する位置Z2′に表示すると、以下のような効果がある。撮像シーンが最近点距離Z1から最遠点距離Z2までの有限範囲である場合は、最遠点距離Z2の被写体は許容視差範囲の観察者に近い側の限界値に対応する位置Z1′から観察者から遠い側の限界値に対応する位置Z2′との間で、その距離に応じた位置に表示される。すなわち、撮像範囲の奥行きが狭い撮像シーンでは、最遠点距離Z2の被写体は、無理に許容視差範囲の限界値に対応する位置Z2′に表示されず、撮像範囲の奥行きに応じた位置に表示される。このため、奥行きが異なる種々の撮像シーンを立体表示する場合に、それぞれの撮像シーンの奥行きに応じた奥行きで表示されるので、奥行き感に違和感が少なくなる。
以下、本実施例における撮像パラメータの1つである輻輳点距離Lcの算出方法と、他の撮像パラメータであるカメラ基線長2Wcおよびレンズ焦点距離Fの決定方法について説明する。
本実施例の輻輳点距離Lcの算出方法は、実施例1で示した式(2)において撮像範囲の最遠点距離Z2が無限大になった場合に相当する。このため、輻輳点距離Lcは次式(4)により求められる。
Lc=(d2−d1)/d2・Z1 …(4)
この輻輳点距離Lcは、他の撮影パラメータに関係なく、撮像範囲の最近点距離Z1と許容視差範囲の許容視差量d1,d2のみで決定される。
Lc=(d2−d1)/d2・Z1 …(4)
この輻輳点距離Lcは、他の撮影パラメータに関係なく、撮像範囲の最近点距離Z1と許容視差範囲の許容視差量d1,d2のみで決定される。
カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fについては、実施例1に示した式(1)に、式(4)で求めた輻輳点距離Lcと、最近点距離Z1および飛び出し側許容視差量d1とを代入することにより、実施例1に示した式(3)と同様に求められる。
実施例1と同様に、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fとの積2Wc・Fの値は一定の値となる。つまり、積2Wc・Fが一定になるような関係を保ちつつ、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの値を変化させることができる。このため、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fのどちらか一方の値を決めれば、他方の値は一意に求まる。
図6のフローチャートを用いて、本実施例における立体撮像処理(立体撮像装置の制御方法)について説明する。本実施例でも、コンピュータとしてのCPU15が、コンピュータプログラムである制御プログラムに従って本立体撮像処理を実行する。また、本実施例でも、実施例1と同様に、最初にズーム状態を調整して撮像構図を決めてから撮像を行う場合について説明する。
ステップS201およびステップS202は、実施例1(図4)に示したステップS101およびステップS102と同じである。
ステップS203では、CPU15は、撮像範囲内の被写体の最近点距離Z1を取得する。実施例1では、最遠点距離Z2も計測したが、本実施例では計測しない。最近点距離Z1を計測する方法は、実施例1で説明した視差マップ法や測距機能を用いる方法のいずれを用いてもよい。
ステップS204は、実施例1のステップS104と同じである。
ステップS205では、CPU15は、輻輳点距離Lcを、最近点距離Z1と許容視差量d1,d2の値を用いて、式(4)により算出する。
そして、ステップS206では、CPU15は、カメラ基線長2Wcとレンズ焦点距離Fの積2Wc・Fの値を、ステップS205で求めた輻輳点距離Lcを用いて、式(3)により算出する。
以降のステップS207〜ステップS210は、実施例1のステップS107〜ステップS110と同じである。
本実施例では、撮像範囲の最近点距離Z1を測定するだけで、実施例1と同様に適切な撮像パラメータが自動的に求められ、様々な撮像シーンにおける撮像範囲の奥行きに応じた奥行きで立体表示がなされる。このため、奥行き感に違和感が少ない視差画像を撮像することができる。
上述した実施例1,2では、2つの撮像カメラ部2が設けられた1つの立体撮像装置について説明した。これに対して、それぞれレンズ焦点距離が可変である互いに独立した2つの撮像装置(撮像部)を、これらの間隔(カメラ基線長)を変更する基線長可変機構と各撮像装置を回転させてこれらの輻輳角を変更する回転機構からなる立体撮像用雲台に搭載してもよい。この場合でも、実施例1,2で説明した立体撮像シーケンスによる立体撮像が可能である。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
良好な立体像の表示が可能な視差画像を取得できる立体撮像装置を提供できる。
1 立体撮像装置
2 撮像カメラ部
15 CPU
51 (立体表示装置の)表示画面
2 撮像カメラ部
15 CPU
51 (立体表示装置の)表示画面
Claims (9)
- 撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、
該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、
前記2つの撮像部間の基線長および前記各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段と、
前記各撮像部から前記撮像範囲内において前記撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および前記撮像範囲内において前記撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、前記最近点距離を計測し、前記最遠点距離を計測または無限遠距離として設定する距離取得手段と、
前記視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得する観察情報取得手段と、
前記観察情報および前記観察者の許容視差角から前記立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における前記観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と前記観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定する許容視差量設定手段と、
前記最近被写体と前記最遠被写体とを前記立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ前記飛び出し側許容視差量と前記奥行き側許容視差量に一致するように前記各撮像部から前記輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出する輻輳点距離演算手段と、
前記輻輳点距離に基づき前記基線長および前記焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて前記一方の撮像パラメータの値を算出する撮像パラメータ演算手段と、
前記輻輳点距離に応じて前記輻輳点変更手段を介して前記輻輳点を制御し、前記一方の撮像パラメータの値に応じて前記撮像パラメータ変更手段を介して前記一方の撮像パラメータを制御する制御手段とを有することを特徴とする立体撮像装置。 - 前記輻輳点距離演算手段は、前記最遠点距離が前記無限遠距離ではない計測された値である場合は、以下の式を用いて前記輻輳点距離Lcを算出することを特徴とする請求項1に記載の立体撮像装置。
Lc=(d2−d1)/(d2/Z1−d1/Z2)
ただし、Z1は前記最近点距離、Z2は前記無限遠距離ではない前記最遠点距離、d1は前記飛び出し側許容視差量、d2は前記奥行き側許容視差量である。 - 前記輻輳点距離演算手段は、前記最遠点距離が前記無限遠距離として設定された場合は、以下の式を用いて前記輻輳点距離Lcを算出することを特徴とする請求項1に記載の立体撮像装置。
Lc=(d2−d1)/d2・Z1
ただし、Z1は前記最近点距離、d1は前記飛び出し側許容視差量、d2は前記奥行き側許容視差量である。 - 前記撮像パラメータ演算手段は、前記基線長と前記焦点距離との積を一定とし、該積と前記他方の撮像パラメータの値とから前記一方の撮像パラメータの値を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の立体撮像装置。
- 前記撮像パラメータ演算手段は、以下の式を用いて前記基線長2Wcと前記焦点距離Fとの積2Wc・Fを算出することを特徴とする請求項4に記載の立体撮像装置。
2Wc・F=Wf/Ws・d1/(1/Z1−1/Lc)
ただし、Wfは前記撮像部における撮像面の水平幅、Wsは前記立体表示装置における前記表示画面の水平幅、d1は前記飛び出し側許容視差量、Z1は前記最近点距離、Lcは前記輻輳点距離である。 - 前記距離取得手段は、前記左右の視差画像において互いに対応する画素の位置での視差量を算出し、該視差量を用いた演算により前記最近点距離および前記最遠点距離を計測することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の立体撮像装置。
- 前記距離取得手段は、前記被写体までの距離を計測する測距手段を用いて前記最近点距離および前記最遠点距離を計測することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の立体撮像装置。
- 撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、前記2つの撮像部間の基線長および前記各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段とを有する立体撮像装置の制御方法であって、
前記各撮像部から前記撮像範囲内において前記撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および前記撮像範囲内において前記撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、前記最近点距離を計測し、前記最遠点距離を計測または無限遠距離として設定し、
前記視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得し、
前記観察情報および前記観察者の許容視差角から前記立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における前記観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と前記観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定し、
前記最近被写体と前記最遠被写体とを前記立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ前記飛び出し側許容視差量と前記奥行き側許容視差量に一致するように前記各撮像部から前記輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出し、
前記輻輳点距離に基づき前記基線長および前記焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて前記一方の撮像パラメータの値を算出し、
前記輻輳点距離に応じて前記輻輳点変更手段を介して前記輻輳点を制御し、前記一方の撮像パラメータの値に応じて前記撮像パラメータ変更手段を介して前記一方の撮像パラメータを制御することを特徴とする立体撮像装置の制御方法。 - 撮像範囲内の被写体を撮像して左眼および右眼用の視差画像をそれぞれ取得する2つの撮像部と、該2つの撮像部の輻輳点を変更する輻輳点変更手段と、前記2つの撮像部間の基線長および前記各撮像部に設けられた撮像光学系の焦点距離のうち一方の撮像パラメータを変更する撮像パラメータ変更手段とを有する立体撮像装置のコンピュータに立体撮像処理を実行させるコンピュータプログラムとしての制御プログラムであって、
前記立体撮像処理は、
前記各撮像部から前記撮像範囲内において前記撮像部に最も近い最近被写体までの距離である最近点距離および前記撮像範囲内において前記撮像部から最も遠い最遠被写体までの距離である最遠点距離のうち、前記最近点距離を計測し、前記最遠点距離を計測または無限遠距離として設定し、
前記視差画像を表示する立体表示装置とこれを観察する観察者との間の距離または該立体表示装置の表示画面のサイズを観察情報として取得し、
前記観察情報および前記観察者の許容視差角から前記立体表示装置の許容視差範囲を算出して、該許容視差範囲における前記観察者に近い側の限界値に対応する飛び出し側許容視差量と前記観察者から遠い側の限界値に対応する奥行き側許容視差量を設定し、
前記最近被写体と前記最遠被写体とを前記立体表示装置に表示したときの該最近被写体と該最遠被写体の表示視差量がそれぞれ前記飛び出し側許容視差量と前記奥行き側許容視差量に一致するように前記各撮像部から前記輻輳点までの距離である輻輳点距離を算出し、
前記輻輳点距離に基づき前記基線長および前記焦点距離のうち他方の撮像パラメータに対して使用者により設定された値を用いて前記一方の撮像パラメータの値を算出し、
前記輻輳点距離に応じて前記輻輳点変更手段を介して前記輻輳点を制御し、前記一方の撮像パラメータの値に応じて前記撮像パラメータ変更手段を介して前記一方の撮像パラメータを制御することを特徴とする立体撮像装置の制御プログラム。
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