JP2018191236A - 情報処理システム、情報処理方法、装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、被写体の画像の伝送を、被写体の位置に応じて制御することを目的とする。
複数の視点で撮影された画像に基づく仮想視点コンテンツの生成および閲覧を行う際には、まず、複数のカメラで撮影された画像をサーバ等の画像処理部に集約する。次に、画像処理部は、複数のカメラで撮影された画像を用いて、三次元モデルの生成と、レンダリング等の処理とを行うことにより仮想視点コンテンツを生成し、ユーザ端末に伝送する。被写体の中でも選手等、動きがある被写体の三次元モデルを、撮影画像から逐次生成する代表的な方法として、ステレオマッチングが挙げられる。
そこで、本実施形態では、複数の視点で撮影された撮影画像に含まれる被写体の領域のそれぞれについて、三次元モデルの生成に必要か否かを判定し、その判定の結果に合わせて伝送や画質を制御する場合を例に挙げて説明する。このようにすることによって、伝送負荷を低減しつつ、三次元モデルの生成に必要な画像の画質を高く保持することが出来る。
まず、第1の実施形態を説明する。
(画像処理システム)
図1は、画像処理システム100の構成の一例を示す図である。本実施形態では、競技場(スタジアム)やコンサートホール等の施設に、複数のカメラおよび複数のマイクを設置する場合を例に挙げて説明する。画像処理システム100は、複数のカメラおよび複数のマイクを用いて、撮影および集音を行う。画像処理システム100は、センサシステム110a〜110z、画像コンピューティングサーバ200、コントローラ300、スイッチングハブ180、およびエンドユーザ端末190を有する。本実施形態では、例えば、画像処理システム100により情報処理システムの一例が実現される。
本実施形態において、特別な説明がない場合には、センサシステム110a〜110zの26セットを区別せず、センサシステム110と記載する。各センサシステム110内の装置やネットワークについても同様に、特別な説明がない場合には、これらを区別せず、マイク111、カメラ112、雲台113、外部センサ114、カメラアダプタ120、およびネットワーク170と記載する。
尚、本実施形態では、カメラ112a〜112zとカメラアダプタ120a〜120zとが分離された構成を例に挙げて示す。しかしながら、前述したようにこれらは、同一筺体で一体化されていても良い。その場合、マイク111a〜111zは、カメラアダプタ120a〜120zと一体化されたカメラ112a〜112zに内蔵されていても良いし、カメラ112a〜112zの外部に接続されていても良い。
バックエンドサーバ270は、仮想カメラ操作UI330から仮想的な視点の指定を受け付ける。バックエンドサーバ270は、仮想カメラ操作UI330から受け付けられた視点に基づいて、仮想カメラ操作UI330から受け付けられた視点に対応する画像データおよび音声データをデータベース250から読み出す。バックエンドサーバ270は、データベース250から読み出した画像データおよび音声データに対してレンダリング処理を行って仮想視点画像を生成する。
次に、本実施形態におけるカメラアダプタ120の機能ブロックの一例について図2を利用して説明する。図2は、カメラアダプタ120の機能的な構成の一例を示す図である。
カメラアダプタ120は、ネットワークアダプタ6110、伝送部6120、画像処理部6130、および外部機器制御部6140を有する。
ネットワークアダプタ6110は、データ送受信部6111および時刻制御部6112を有する。
データ圧縮・伸張部6121は、データ送受信部6111を介して送受信されるデータに対して所定の圧縮方式、圧縮率、およびフレームレートを適用した圧縮を行う機能と、圧縮されたデータを伸張する機能とを有する。
データルーティング情報保持部6125は、データ送受信部6111で送受信されるデータの送信先を決定するためのアドレス情報を保持する機能を有する。
前景背景分離部6131は、カメラ112が撮影した画像データを前景画像と背景画像とに分離する機能を有する。即ち、前景背景分離部6131は、自身が属するカメラアダプタ120に対応するカメラ112により撮影された画像データから所定領域を抽出する。所定領域は、例えば、撮影画像に対するオブジェクトの検出結果として得られる前景画像の領域である。前景背景分離部6131は、この所定領域の抽出結果に基づいて、撮影画像を前景画像と背景画像とに分離する。尚、オブジェクトとは、例えば、人物などの被写体である。ただし、オブジェクトは、特定人物(選手、監督、及び/又は審判等)であっても良いし、ボールやゴール等、画像パターンが予め定められている物体であっても良い。また、オブジェクトとして、動体が検出されるようにしても良い。人物等の重要なオブジェクトを含む前景画像と、そのようなオブジェクトを含まない背景領域とを分離して処理することで、画像処理システム100において生成される仮想視点画像のオブジェクトに該当する部分の画像の品質を向上することが出来る。また、前景領域と背景領域との分離を複数のカメラアダプタ120それぞれが行うことで、複数のカメラ112を備えた画像処理システム100における負荷を分散させることが出来る。尚、所定領域は、前景画像に限定されず、例えば、背景画像であっても良い。
画質調整部6133は、前景背景分離部6131で分離された前景画像および背景画像の少なくとも何れか一方の画質を調整する機能を有する。画質とは、例えば、解像度、色階調、コントラスト、彩度、輝度、および明度の少なくとも何れか1つである。
カメラ制御部6141は、カメラ112と接続し、カメラ112の制御、カメラ112で撮影された画像データの取得、同期信号の提供、および時刻設定等を行う機能を有する。
時刻設定は、時刻同期制御部6123で得られる、タイムサーバ290と同期した時刻を、例えばSMPTE12Mのフォーマットに準拠したタイムコードで提供することで行われる。これにより、カメラ112から受け取る画像データに、カメラ制御部6141から提供されるタイムコードが付与されることになる。尚、タイムコードのフォーマットはSMPTE12Mに限定されず、他のフォーマットであっても良い。また、カメラ制御部6141は、カメラ112に対するタイムコードの提供をせず、カメラ112から受け取った画像データに自身がタイムコードを付与しても良い。
マイク111の制御には、例えば、ゲイン調整や、マイク111の状態の取得等が含まれる。また、マイク制御部6142は、音声データをサンプリングするタイミングとタイムコードをマイク111に対して提供する。例えば、タイムサーバ290からの時刻情報が例えば48KHzのワードクロックに変換されてマイク111に供給されることにより、音声データのサンプリングのタイミングとなるクロック情報がマイク111に供給される。
センサ制御部6144は、外部センサ114と接続し、外部センサ114がセンシングしたセンサ情報を取得する機能を有する。例えば、外部センサ114としてジャイロセンサが利用される場合、センサ制御部6144は、振動を表す情報を取得する。画像処理部6130は、前景背景分離部6131での処理に先立って、センサ制御部6144により取得された振動情報を用いて、振動を抑えた画像データを生成する。例えば、カメラ112が8Kカメラであるとする。この場合、画像処理部6130は、カメラ112で撮影された画像データを、振動情報を考慮して、元の8Kサイズよりも小さいサイズで切り出して、当該カメラ112と隣接する位置に設置されたカメラ112の画像との位置合わせを行う。これにより、画像処理部6130は、建造物の躯体振動が各カメラ112に異なる周波数で伝搬しても、カメラアダプタ120に配備された本機能で、各カメラ112で撮影された画像データの位置合わせを行うことが出来る。その結果、画像処理部6130は、電子的に防振された画像データを生成することが出来、画像コンピューティングサーバ200におけるカメラ112の台数分の位置合わせの処理負荷を軽減する効果が得られる。尚、センサシステム110のセンサは外部センサ114に限定されず、カメラアダプタ120に内蔵されたセンサであっても同様の効果が得られる。
図3は、カメラアダプタ120内部の画像処理部6130の機能的な構成の一例を示す図である。
キャリブレーション制御部6134は、カメラ制御部6141から入力された画像データに対して、色補正処理やブレ補正処理(電子防振処理)等を行う。色補正処理は、カメラ112毎の色のばらつきを抑えるための処理である。ブレ補正処理は、カメラ112の振動に起因するブレに対して画像の位置を安定させるための処理である。
前景分離部5001は、カメラ112で撮影された画像データであって、位置合わせが行われた画像データと、背景画像5002とを比較した結果に基づいて、当該画像データから前景画像を分離する。背景更新部5003は、背景画像5002と、カメラ112で撮影された画像データであって、位置合わせが行われた画像データとを用いて新しい背景画像を生成し、背景画像5002を新しい背景画像に更新する。背景切出部5004は、背景画像5002の一部を切り出す制御を行う。背景切出部5004は、切り出した背景画像5002に対する画質調整が必要である場合、当該背景画像5002を画質調整部6133に出力し、そうでない場合、当該背景画像5002を伝送部6120に出力する。
三次元モデル情報受信部5005は、仮想視点画像を得るためにフロントエンドサーバ230内で生成される三次元モデルに関する情報を制御ステーション310から受信する。当該受信する情報の一つは、画像処理システム100が有する全てのカメラ112の全共通被写範囲を表す三次元データである。即ち、全てのカメラ112の全共通被写範囲を表す三次元データは、全てのカメラ112が撮影可能な被写空間(被写界)の乗算(論理積の演算)を行うことにより求められる空間である。全共通被写範囲は、カメラ112に固有の内部パラメータ(焦点距離、画像中心、およびレンズ歪みパラメータ等)と、カメラ112の位置姿勢を表す外部パラメータ(回転行列および位置ベクトル等)とに依存する。全共通被写範囲は、制御ステーション310にて算出される。尚、カメラ112の内部パラメータおよび外部パラメータの変更が撮影中に生じた場合、全共通被写範囲は、随時制御ステーション310にて再計算される。
前景位置判定部5007は、前景分離部5001で分離された前景画像と、他のカメラアダプタ120で画像データから分離された前景画像とを用いて、ステレオマッチングの原理等を用い、前景画像が被写空間のどのエリアに存在する画像かを判定する。前景位置判定部5007は、この判定の結果に基づいて、前景画像をそのまま伝送部6120に送信する処理と、画質調整部6133に送信する処理と、どちらにも送信しない処理(即ち前景画像データを削除する処理)と、の何れかの処理を行う。前景位置判定部5007で行われる処理の一例の詳細については後述する。
以下に、本実施形態の伝送調整処理の一例を、具体例を用いて説明する。
図4は、全共通被写範囲の一例を示す平面図である。図4は、フィールド400と、その周囲の或る高さ位置に設置された8台のカメラ112a〜112hとを、上方から見た様子の概略を示す。カメラ112a〜112hの光軸中心は、全て共通の注視点6301に向いている。各カメラ112a〜112hは、水平画角θa〜θhとなる焦点距離にそれぞれ設定されている。また、フィールド400上にはオブジェクトP〜Uが存在する。ここでは、説明を簡単にするために、オブジェクトP〜Uが立方体の物体であるものとする。図4において、全てのカメラ112a〜112hの全共通被写範囲は、全共通被写範囲Aになる。図5は、全共通被写範囲の一例を示す斜視図である。図5では、図4に示すフィールド400を俯瞰した様子の概略を示す。図5に示すように、全共通被写範囲Aは、実際には、三次元の多面体の領域である。
この判定の結果、上接カメラで得られる前景画像と自カメラで得られる前景画像とのマッチングする範囲が全共通被写範囲Aの内側にある場合(S1003でYesの場合)、前景位置判定部5007は、次の処理を行う。即ち、前景位置判定部5007は、上接カメラで得られる前景画像と自カメラで得られる前景画像とのマッチングする範囲を、下接カメラであるカメラ112cに対応するカメラアダプタ120cへ伝送すると決定する(S1004)。
本実施形態では、例えば、S1008が、前記マッチングしない画像に対する前記計数値が所定値よりも大きい場合、当該画像を伝送しないと決定することの一例である。なお、カメラアダプタ120は、S1006及びS1007の処理を行わず、上接カメラで得られる前景画像と自カメラで得られる前景画像とでマッチングしないすべての前景画像の伝送を制限する構成としてもよい。
図9の上段は、図7(a)および図7(b)に示す前景画像に対してS1001〜S1007の処理を実行した結果を示す。図9の上段の左側は、図7(a)に対応し、図9の上段の右側は、図7(b)に対応する。図9の上段において、全共通被写範囲Aの内側と判定されて下接カメラであるカメラ112cへの伝送が決定される前景画像の範囲は、黒塗りの範囲となる。また、図9の上段において、全共通被写範囲Aの外側と判定されて下接カメラであるカメラ112cまでのみを限定して伝送される前景画像の範囲は、縦縞の範囲である。また、図9の上段において、非伝送となる前景画像は、破線で囲まれた範囲となる。また、図9の上段において、非マッチング回数nが1であることにより伝送される前景画像の範囲は、斜線の範囲となる。
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、連続する2つのカメラ(自カメラ、上接カメラ)で得られる前景画像の、相互にマッチングする範囲のうち、全共通被写範囲Aの外側にある範囲であって、上接カメラで得られる前景画像の範囲を伝送しない。これに対し、本実施形態では、このような前景画像の範囲のデータ量を低減してから伝送する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、連続する2つのカメラ(自カメラ、上接カメラ)で得られる前景画像の、相互にマッチングする範囲のうち、全共通被写範囲Aの外側にある範囲についての処理が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図9に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
本発明は、前述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (27)
- 撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を取得する取得手段と、
前記被写体の位置に基づいて、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御する制御手段と、を有することを特徴とする情報処理システム。 - 前記被写体の実空間における位置を特定する特定手段を更に有し、
前記取得手段は、複数の方向から撮影された複数の撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を取得し、
前記特定手段は、前記複数の撮影画像に含まれる被写体の画像を用いて、当該被写体の実空間における位置を特定することを特徴とする請求項1に記載の情報処理システム。 - 前記特定手段は、前記複数の撮影画像に含まれる被写体の画像を用いて、当該被写体の領域の画像の三次元座標を導出し、導出した前記被写体の領域の画像の三次元座標に基づいて、当該被写体の実空間における位置を特定することを特徴とする請求項2に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体が位置するか否かに基づいて、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がある場合、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を伝送すると決定することを特徴とする請求項4に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がない場合、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を伝送しないと決定することを特徴とする請求項4または5に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がない場合、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を、当該画像のデータ量を少なくして伝送すると決定することを特徴とする請求項4または5に記載の情報処理システム。
- 前記画像のデータ量を少なくすることは、前記画像の画質、フレームレート、および圧縮率の少なくとも1つを変更することにより行われることを特徴とする請求項7に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がない場合、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像の伝送先を制限すると決定することを特徴とする請求項4または5に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がない場合、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を伝送しないことと、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像の伝送先を制限することとの何れかを、当該撮影画像を撮影した撮影手段に応じて選択することを特徴とする請求項4または5に記載の情報処理システム。
- 前記取得手段は、複数の方向から撮影された複数の撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を取得し、
前記制御手段は、前記複数の撮影画像に含まれる被写体の領域の画像がマッチングするか否かに基づいて、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御することを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の情報処理システム。 - 前記撮影画像に含まれる被写体の領域の画像が、当該撮影画像と異なる前記撮影画像に含まれる被写体の領域の画像とマッチングしない場合、当該マッチングしない画像に対する計数値を更新する更新手段を更に有し、
前記制御手段は、前記マッチングしない画像に対する前記計数値に基づいて、当該画像を含むデータの伝送を制御することを特徴とする請求項11に記載の情報処理システム。 - 前記制御手段は、前記マッチングしない画像に対する前記計数値が所定値よりも大きい場合、当該画像を伝送しないと決定することを特徴とする請求項12に記載の情報処理システム。
- 前記制御手段は、前記マッチングしない画像に対する前記計数値が所定値よりも小さい場合、当該画像を伝送すると決定することを特徴とする請求項12または13に記載の情報処理システム。
- 前記取得手段と前記制御手段と前記更新手段とをそれぞれが有する複数の情報処理装置を更に有することを特徴とする請求項12〜14の何れか1項に記載の情報処理システム。
- 前記情報処理装置が有する前記制御手段は、予め決められた順序において当該情報処理装置の次の順序になる前記情報処理装置への、前記撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御し、
前記情報処理装置が有する前記取得手段は、当該情報処理装置に接続される撮影手段により撮影された撮影画像に含まれる前記被写体の領域の画像と、予め決められた順序において当該情報処理装置の1つ前の順序になる前記情報処理装置の前記制御手段による制御に基づいて伝送された前記被写体の領域の画像と、を取得し、
前記情報処理装置が有する前記更新手段は、当該情報処理装置に接続される撮影手段により撮影された撮影画像に含まれる前記被写体の領域の画像と、予め決められた順序において当該情報処理装置の1つ前の順序になる前記情報処理装置の前記制御手段による制御に基づいて伝送された前記被写体の領域の画像と、がマッチングしない場合、当該画像に対する計数値を更新することを特徴とする請求項15に記載の情報処理システム。 - 前記取得手段と前記制御手段とをそれぞれが有する複数の情報処理装置を更に有することを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の情報処理システム。
- 前記情報処理装置が有する前記制御手段は、予め決められた順序において当該情報処理装置の次の順序になる前記情報処理装置への、前記撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御し、
前記情報処理装置が有する前記取得手段は、当該情報処理装置に接続される撮影手段により撮影された撮影画像に含まれる前記被写体の領域の画像と、予め決められた順序において当該情報処理装置の1つ前の順序になる前記情報処理装置の前記制御手段による制御に基づいて伝送された前記被写体の領域の画像と、を取得することを特徴とする請求項17に記載の情報処理システム。 - 前記情報処理装置が有する前記制御手段は、被写界を複数の方向から撮影するための複数の撮影手段のうち、少なくとも2つの撮影手段における被写範囲の共通領域に被写体の領域がない場合、当該情報処理装置に接続される撮影手段により撮影された撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を、予め決められた順序において当該情報処理装置の1つ後の順序になる前記情報処理装置まで送信すると決定することを特徴とする請求項16または18に記載の情報処理システム。
- 前記複数の情報処理装置は、デイジーチェーン接続されることを特徴とする請求項15〜19の何れか1項に記載の情報処理システム。
- 前記被写体に対する視点を設定する設定手段と、
複数の方向から撮影された複数の撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を用いて、前記設定手段により設定された視点から見た場合の当該被写体の画像を生成する生成手段と、を更に有することを特徴とする請求項1〜20の何れか1項に記載の情報処理システム。 - 撮影画像に含まれる被写体の領域の画像を取得する取得工程と、
前記被写体の位置に基づいて、前記撮影画像に含まれる当該被写体の領域の画像を含むデータの伝送を制御する制御工程と、を有することを特徴とする情報処理方法。 - 請求項1〜21の何れか1項に記載の情報処理システムをコンピュータとして機能させることを特徴とするプログラム。
- 複数の撮影装置により撮影された撮影画像を用いて仮想視点画像を生成するシステムにおける、前記複数の撮影装置のうちの第1撮影装置により撮影された撮影画像を伝送する装置であって、
前記第1撮影装置により撮影された撮影画像を取得手段と、
前記取得手段により取得された撮影画像に含まれる所定の被写体が前記複数の撮影装置のうちの第2撮影装置による撮影範囲に存在しない場合、前記所定の被写体を含む画像の伝送を制限する制御手段と、を有することを特徴とする装置。 - 前記制御手段は、前記所定の被写体を含む画像の伝送を行わないことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記制御手段は、前記所定の被写体を含む画像を、前記複数の撮影装置のうちの第3撮影装置により撮影された撮影画像を伝送する他の装置に伝送し、前記仮想視点画像を生成する他の装置には伝送しないことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記制御手段は、前記所定の被写体を含む画像の画質を下げて伝送することを特徴とする請求項24に記載の装置。
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