JP2020173629A - 画像処理装置、仮想視点映像を生成するシステム、画像処理装置の制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態における、仮想視点映像システムの構成の一例を示す図である。なお、仮想視点映像とは、エンドユーザ及び/又は選任のオペレータ等が自由に仮想視点(現実には存在しない仮想カメラ)の位置及び姿勢を操作することによって生成される映像であり、自由視点映像や任意視点映像などとも呼ばれる。図1に示す仮想視点映像システムは、画像処理装置100、カメラ群110、仮想視点映像生成装置120を有する。
図2は、画像処理装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。画像処理装置100は、CPU201、メインメモリ202、HDD203、入力部204、表示部205、外部I/F206を備え、各部がバス207を介して接続されている。まず、CPU201は、画像処理装置100を統括的に制御する演算処理装置であり、HDD203等に格納された各種プログラムを実行して、後述する様々な画像処理を行う。メインメモリ202は、各種処理で用いるデータやパラメータなどを一時的に格納するほか、CPU201に作業領域を提供する。HDD203は、各種プログラムや入力された映像データなどを記憶する不揮発性の大容量記憶装置であり、例えばSSD等でもよい。入力部204は、キーボードやマウス、電子ペン、タッチパネル等の装置であり、様々なユーザ指示を受け付ける。表示部205は、液晶パネルなどで構成され、UI(ユーザインタフェース)画面の表示などを行う。外部I/F部206は、カメラ群110を構成する各カメラ及び仮想視点映像装置130とネットワーク(ここではLAN208)を介して、複数視点映像データや3次元モデルといった各種データの送受信を行う通信インタフェースである。バス207は上述の各部を接続し、データ転送を行う。
次に、前述の図1を参照して、画像処理装置100のソフトウェア構成について説明する。図1において、画像処理装置100を示す枠内には、4つの機能部、すなわち、シルエット画像生成部101、3次元形状導出部102、座標演算部103及び3次元形状データ記憶部104が示されている。以下、各部について説明する。
本実施形態においては、フレーム間で動きのあった動体のオブジェクトがその動きを止めて静止した場合であっても、その3次元形状データを途切れることなく、仮想視点映像生成装置120に供給できるようにする。それを実現するための具体的な処理内容の説明に入る前に、問題の所在について確認しておく。
まず、S601では、シルエット画像生成部101が、処理対象のフレームデータからシルエット画像を生成する。ここでは、飛んでいる状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像501〜504が生成されることになる。生成されたシルエット画像501〜504のデータは、3次元形状導出部102に入力される。
頂点A:(x_min,y_min,z_min)=(80,120,100)
頂点B:(x_max,y_min,z_min)=(85,120,100)
頂点C:(x_max,y_max,z_min)=(85,160,100)
頂点D:(x_min,y_max,z_min)=(80,160,100)
頂点E:(x_min,y_min,z_max)=(80,120,140)
頂点F:(x_max,y_min,z_max)=(85,120,140)
頂点G:(x_max,y_max,z_max)=(85,160,140)
頂点H:(x_min,y_max,z_max)=(80,160,140)
S601では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。ここでは、フィールド300に刺さった状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像511〜514が生成されることになる。生成されたシルエット画像511〜514のデータは、3次元形状導出部102に入力される。
頂点A´:(x_min,y_min,z_min)=(80,20,0)
頂点B´:(x_max,y_min,z_min)=(85,20,0)
頂点C´:(x_max,y_max,z_min)=(85,60,0)
頂点D´:(x_min,y_max,z_min)=(80,60,0)
頂点E´:(x_min,y_min,z_max)=(80,20,40)
頂点F´:(x_max,y_min,z_max)=(85,20,40)
頂点G´:(x_max,y_max,z_max)=(85,60,40)
頂点H´:(x_min,y_max,z_max)=(80,60,40)
S601では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。ここでは、フィールド300に刺さったままの状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像521〜524が生成されることになる。生成されたシルエット画像521〜524のデータは、3次元形状導出部102に入力される。
S608では、3次元形状導出部102が、S605で保存されたボクセル群のデータを、仮想視点映像空間となる3次元空間上に配置して、仮想視点映像装置120に出力するための3次元形状データを生成する。いま、ボクセル群702のデータが保存されており、3次元形状導出部102は、それと紐付けて保存されている3Dバウンディングボックスの座標情報に基づき、ボクセル群702のデータが3次元空間700上に配置されることになる。
S601では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。前述のとおり、本実施形態のシルエット画像の生成処理においては、入力フレームデータにおいて10秒間動きが無い場合、背景画像の更新処理がなされる。すなわち、時刻0:00:21:00の時点では、フィールド300にやり303が刺さった状態の画像が、新たな背景画像となっている。そのため、ここでは、やり303のシルエットを含まないシルエット画像531〜534が生成されることになる。こうして、やり303のシルエットのないシルエット画像531〜534のデータが、3次元形状導出部102に入力される。
続いて、保存されたボクセル群のデータの読み出しを停止する場合について説明する。例えば、所定のUI画面(不図示)を表示部205に表示し、特定のデータIDもしくは3Dバウンディングボックスの座標情報を指定することによって、保存されたボクセル群データの読み出しを停止させることができる。前述の例では、例えばID「001」を指定することで、やり303のボクセル群のデータ読み出しを停止できる。この場合、やり303のボクセル群が存在しない3次元形状データが出力されて、仮想視点映像上からやり303が消失することになる。さらには、上記UI画面にて3次元座標の入力を可能とし、ユーザが指定した3次元座標で特定される空間内に包含/接触する3Dバウンディングボックスがある場合、当該3Dバウンディングボックスに対応するボクセル群のデータの読み出しを停止してもよい。
実施形態1では、一定時間動きのない静止したオブジェクトの3次元モデルを保持しておくことで、当該オブジェクトのシルエット画像が生成されなくなっても、その3次元モデルの供給を継続できるようにしていた。次に、一定時間動きのない静止したオブジェクトのシルエット画像を保持しておき、静止後もそのオブジェクトの3次元形状の導出を可能にする態様を、実施形態2として説明する。なお、画像処理装置のハードウェア構成など実施形態1と共通の内容については説明を省略ないしは簡略化し、以下では差異点を中心に説明を行うものとする。
まず、S1201では、シルエット画像生成部1101が、処理対象のフレームデータからシルエット画像を生成する。時刻0:00:10:00では、やり303は飛んでいる状態で背景画像に対して差分がある状態である。そのため、飛んでいる状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像501〜504が生成されることになる。生成されたシルエット画像501〜504のデータは、オブジェクト追跡部1102に入力される。
S1201では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。時刻0:00:11:00では、やり303はフィールド300に刺さって静止している状態であるが、この段階では背景画像の更新はなされておらず、背景画像に対して差分がある状態である。よって、フィールド300に刺さった状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像511〜514が生成されることになる。生成されたシルエット画像511〜514のデータは、オブジェクト追跡部1102に入力される。
S1201では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。時刻0:00:16:00では、やり303はフィールド300に刺さって静止したままの状態であるが、この段階では背景画像の更新は未だなされておらず、背景画像に対して差分がある状態である。よって、フィールド300に刺さった状態のやり303のシルエットを含むシルエット画像521〜524が生成されることになる。生成されたシルエット画像521〜524のデータは、オブジェクト追跡部1102に入力される。
S1201では、シルエット画像生成部101が、入力された対象フレームデータからシルエット画像を生成する。時刻0:00:21:00では、やり303はフィールド300に刺さって静止したまま10秒経過した状態であり、この段階では背景画像の更新がなされている。つまり、背景画像に対して差分がない状態である。よって、フィールド300に刺さった状態のやり303のシルエットを含まないシルエット画像531〜534が生成されることになる。生成されたシルエット画像531〜534のデータは、オブジェクト追跡部1102に入力される。
本発明は、上述の実施形態の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。
101 シルエット画像生成部
102 3次元形状導出部
104 3次元形状データ記憶部
Claims (19)
- 仮想視点映像を生成する装置に、オブジェクトの形状を表す3次元形状データを出力する画像処理装置であって、
複数の視点での撮影に基づく画像から、動体のオブジェクトの3次元形状データを生成する第1の生成手段と、
前記第1の生成手段により生成された3次元形状データを、前記仮想視点映像を生成する装置に出力する出力手段と、
を有し、
前記第1の生成手段は、前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成し、
前記第1の生成手段において前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成できないことに基づいて、前記出力手段は、過去に生成された当該オブジェクトの3次元形状データを、前記仮想視点映像を生成する装置に出力する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像のフレームから、前記複数の視点に対応するシルエット画像を生成する第2の生成手段をさらに有し、
前記第1の生成手段は、前記第2の生成手段から出力された前記複数の視点に対応するシルエット画像から、前記動体のオブジェクトの3次元形状を導出して、前記3次元形状データを生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの、前記第1の生成手段で生成された3次元形状データを保存する保存手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記第1の生成手段によって導出された3次元形状を表す要素群の3次元空間上の座標を求める演算手段をさらに有し、
前記保存手段は、前記演算手段で求めた座標が一定時間同一座標にある場合、当該求めた座標に対応する3次元形状データを保存する、
ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記第1の生成手段は、前記保存手段によって3次元形状データが保存されている場合に、導出した3次元形状から生成した3次元形状データに代えて、当該保存されている3次元形状データを前記装置に出力する、ことを特徴とする請求項3又は4に記載の画像処理装置。
- 前記第1の生成手段は、前記シルエット画像から前記動体のオブジェクトの3次元形状を導出できない場合に、前記保存手段によって保存されている3次元形状データを前記装置に出力する、ことを特徴とする請求項3又は4に記載の画像処理装置。
- 前記第2の生成手段は、フレーム間差分法、又は、前記画像を構成するフレームと背景との差分が同じ内容で一定時間継続する場合に背景を更新する背景差分法を用いて、前記シルエット画像を生成することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記過去に生成された3次元形状データの出力を停止させるユーザ指示を入力するためのユーザインタフェースを備えたことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトは、陸上競技で使用される器具であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの、前記第2の生成手段で生成されたシルエット画像を保存する保存手段をさらに有し、
前記第2の生成手段は、所定の場合に、前記保存されたシルエット画像を前記第1の生成手段に出力し、
前記第1の生成手段は、前記保存されたシルエット画像を用いて、前記動体のオブジェクトの3次元形状を導出して、前記3次元形状データを生成する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記保存手段は、前記第2の生成手段で生成されたシルエット画像におけるシルエット領域の位置が一定時間変化しない場合、当該シルエット画像を保存することを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記第2の生成手段は、生成したシルエット画像に、前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトのシルエット領域が含まれていない場合、前記保存されたシルエット画像を前記第1の生成手段に出力する、ことを特徴とする請求項10又は11に記載の画像処理装置。
- 仮想視点映像を生成するシステムであって、
複数の視点での撮影に基づく画像から、動体のオブジェクトの3次元形状データを生成する第1の生成手段と、
前記第1の生成手段により生成された3次元形状データに基づいて、前記仮想視点映像を生成する第2の生成手段と、
を有し、
前記第1の生成手段は、前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成し、
前記第2の生成手段は、前記第1の生成手段により前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成できないことに基づいて、過去に生成された当該オブジェクトの3次元形状データに基づいて、前記仮想視点映像を生成する、
ことを特徴とするシステム。 - 仮想視点映像を生成する画像処理装置であって、
複数の視点での撮影に基づく画像に基づいて生成された、動体のオブジェクトの3次元形状データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された3次元形状データに基づいて、前記仮想視点映像を生成する生成手段と、
を有し、
前記取得手段は、前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトが静止したことに基づいて、過去に生成された前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを取得する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトが静止した場合に、当該オブジェクトの3次元形状データを保存する保存手段と、
前記保存されている3次元形状データを用いて、仮想視点映像を生成する生成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。 - 前記オブジェクトの3次元形状を表す要素群の3次元空間上の座標を求める演算手段をさらに備え、
前記保存手段は、前記演算手段で求めた座標が一定時間同一座標にある場合、当該求めた座標に対応する3次元形状データを保存する、
ことを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 仮想視点映像を生成する装置に、オブジェクトの形状を表す3次元形状データを出力する 画像処理装置の制御方法であって、
複数の視点での撮影に基づく画像から、動体のオブジェクトの3次元形状データを生成する生成ステップと、
前記生成ステップにて生成された3次元形状データを、前記仮想視点映像を生成する装置に出力する出力ステップと、
を含み、
前記生成ステップでは、前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成し、
前記出力ステップでは、前記生成ステップにて前記撮影の一部の期間で動体として振る舞うオブジェクトの3次元形状データを生成できないことに基づいて、過去に生成された当該オブジェクトの3次元形状データを、前記仮想視点映像を生成する装置に出力する、
ことを特徴とする制御方法。 - 複数の視点で撮影された動画像のフレーム間で移動していたオブジェクトが静止した場合に、当該オブジェクトの3次元形状データを保存する保存ステップと、
前記保存されている3次元形状データを用いて、仮想視点映像を生成する生成ステップと、
を含むことを特徴とする映像生成方法。 - コンピュータを、請求項1乃至12、請求項14乃至16のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
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