JP2709993B2 - High-speed video generator - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は動画像高速生成装置に
関し、たとえば、観察位置に応じた画像表示が求められ
る臨場感通信会議や、リアルタイム性の要求されるコン
ピュータグラフィックスを利用したマンマシンインタフ
ェースのような動画像を高速に生成する分野に用いられ
るような動画像高速生成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed moving image generating apparatus, for example, a real-life communication conference in which an image display corresponding to an observation position is required, and a man-machine interface using computer graphics requiring real-time processing. The present invention relates to a high-speed moving image generation apparatus used in the field of generating a high-speed moving image as described above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８は人間の顔を三角パッチにより多面
体近似した例を示す図である。複雑な曲面を持つ立体形
状物体、たとえば図８（ａ）に示す人間の顔１００をコ
ンピュータグラフィックスにより表現する場合、一般に
曲面を図８（ｂ）に示すように、三角パッチ１０１で多
面体近似することにより表示することが行なわれてい
る。このように、多面体近似により立体形状を近似する
場合、精細に表示するためには、近似を細かく、すなわ
ち頂点数を多くする必要がある。しかしながら、コンピ
ュータグラフィックスで画像生成表示する場合、その頂
点数により処理時間が決まるため、頂点数の多い画像を
表示しようとすると処理時間が遅くなってしまう。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram showing an example in which a human face is approximated by a polygon using a triangular patch. When a three-dimensional object having a complicated curved surface, for example, a human face 100 shown in FIG. 8A is represented by computer graphics, the curved surface is generally approximated by a triangular patch 101 as shown in FIG. 8B. The display is thus performed. Thus, when approximating a three-dimensional shape by polyhedral approximation, it is necessary to make the approximation fine, that is, to increase the number of vertices, in order to display finely. However, when an image is generated and displayed by computer graphics, the processing time is determined by the number of vertices. Therefore, when an image having a large number of vertices is displayed, the processing time becomes slow.
【０００３】一方、観察者の視点に応じた表示画像を移
動させる場合などにおいて、表示空間と実空間の一体感
を高めるためにはリアルタイムに画像を表示することが
望まれ、高速に画像を生成表示することが要求される。
頂点数を変化させて高速に画像を生成表示する方法とし
ては、観察者の注視点を検出し、注視点近傍では細かく
近似したモデルを表示し、注視点以外の領域では粗く近
似したモデルを表示する方法などが提案されている。そ
のような方法は、たとえば電子情報通信学会論文集，平
成３年秋期全国大会Ａ−１１６に記載されている。しか
し、現状の計算機の能力では、リアルタイムに動く画像
を十分に再現されていない。On the other hand, when a display image is moved according to the observer's viewpoint, it is desirable to display the image in real time in order to enhance the sense of unity between the display space and the real space, and to generate the image at high speed. Required to be displayed.
As a method of generating and displaying an image at a high speed by changing the number of vertices, the gaze point of the observer is detected, a model that is closely approximated is displayed near the gaze point, and a coarsely approximated model is displayed in areas other than the gaze point. A method of doing so has been proposed. Such a method is described, for example, in the IEICE Transactions, Autumn 1991 National Convention A-116. However, the current capability of the computer does not sufficiently reproduce images that move in real time.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、コンピ
ュータグラフィックスにより高精細に立体形状物体を表
現するためには、頂点数の多いモデルを表示する必要が
あるが、処理速度が遅くなり、高速に画像を生成表示す
ることは困難であり、観察者と表示物体が相対的に運動
するような場合には、表示遅れが生じるという問題点が
あった。As described above, in order to express a three-dimensional object with high definition by computer graphics, it is necessary to display a model having a large number of vertices. It is difficult to generate and display an image on the screen, and there is a problem that a display delay occurs when the observer and the display object move relatively.
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、観
察者と表示物体が相対的に運動する場合において、高速
かつ高精細な画像を生成表示できるような動画像高速生
成装置を提供することである。[0005] Therefore, a main object of the present invention is to provide a high-speed moving image generating apparatus capable of generating and displaying a high-speed and high-definition image when an observer and a display object relatively move. .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
観察者と表示された物体画像とが相対的に移動する場合
において、動画像を生成する動画像高速生成装置であっ
て、観察者または表示された物体画像の移動速度を検出
する速度検出手段と、速度検出手段の検出出力に応じ
て、物体画像の頂点数を変化させたモデル画像を生成す
る画像生成手段と、画像生成手段によって生成された画
像を表示する画像表示手段とを備えて構成される。The invention according to claim 1 is
A moving image high-speed generation device that generates a moving image when the observer and the displayed object image move relative to each other, and a speed detecting unit that detects a moving speed of the observer or the displayed object image. An image generating means for generating a model image in which the number of vertices of the object image is changed according to a detection output of the speed detecting means, and an image display means for displaying an image generated by the image generating means. You.
【０００７】請求項２に係る発明では、画像生成手段は
観察者に対して相対的に移動する表示物体を複数の領域
に分け、それぞれの領域を単位として、速度検出手段の
検出出力に応じて各領域ごとに頂点数を変化させる。In the invention according to claim 2, the image generating means divides the display object which moves relatively to the observer into a plurality of areas, and each area is used as a unit in accordance with the detection output of the speed detecting means. The number of vertices is changed for each area.
【０００８】[0008]
【作用】この発明に係る動画像高速生成装置は、観察者
または表示された物体画像の移動速度を検出し、その検
出出力に応じて物体画像の頂点数を変化させたモデル画
像を生成して表示する。一般に、観察物体が相対的に運
動する場合、人間の識別能力は静止した物体を観察する
場合に比べて運動速度が大きくなるほど低下することが
知られており、運動時に精度の粗いモデルを表示しても
人間には知覚されることがなく、高速に画像を生成表示
する。The moving image high-speed generation device according to the present invention detects a moving speed of an observer or a displayed object image and generates a model image in which the number of vertices of the object image is changed according to the detected output. indicate. In general, when the observed object moves relatively, it is known that the human identification ability decreases as the movement speed increases as compared to the case of observing a stationary object. However, the image is generated and displayed at high speed without being perceived by humans.
【０００９】[0009]
【実施例】図１はこの発明の一実施例の概略ブロック図
であり、図２はコンピュータグラフィックスにより生成
される画像の一例を示す図であり、図３は人間の顔を複
数の領域に分割した例を示す図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of an image generated by computer graphics, and FIG. 3 is a diagram showing a human face in a plurality of areas. It is a figure showing the example which divided.
【００１０】まず、図１を参照して、画像情報入力装置
２００は画像の内容，動きに関する情報を入力するもの
であり、入力された情報は対象物検出部２１０に与えら
れる。対象物検出部２１０は入力された画像に対して画
像処理を行ない、頂点数を変化させる対象物を検出す
る。この実施例では、対象物検出部２１０によって複数
の対象物２２１，２２２…２２ｎが検出され、これらの
対象物２２１，２２２…２２ｎについて、頂点数を変化
させるものとする。ここで言う対象物は、たとえば人物
像やコンピュータグラフィックスにより生成される仮想
空間内において操作される物体であり、たとえば図２の
人物像３０１，３０２および操作される物体３０３であ
る。First, referring to FIG. 1, an image information input device 200 is for inputting information relating to the content and movement of an image, and the input information is given to an object detecting section 210. The object detection unit 210 performs image processing on the input image to detect an object whose vertex number is to be changed. In this embodiment, it is assumed that a plurality of objects 221, 222... 22 n are detected by the object detection unit 210, and the number of vertices is changed for these objects 221, 222. The object referred to here is an object operated in a virtual space generated by, for example, a human image or computer graphics, and is, for example, the human images 301 and 302 and the operated object 303 in FIG.
【００１１】図１に示す速度検出部２３１，２３２…２
３ｎは、各対象物２２１，２２２，２２ｎについて、画
像処理を行なって予め画像内における速度を検出する。
検出方法としては、たとえば対象物について特徴点を予
め定めておき、その特徴点の動きにより速度を検出す
る。さらに、観察者の視点位置を検出するために、視点
位置検出装置２４０が設けられる。観察者の位置検出に
ついては、三次元磁気センサ（IEEE Trans. Aerosp & E
lectron Syst., Vol. AES-15, No.5, 1979），顔の特徴
点を利用した画像処理による方法（テレビ技法、Vol.１
４，No. ３６，第１９頁〜第２４頁，１９９０）などの
方法があるが、ここではその方法を限定するものではな
い。The speed detectors 231, 232... 2 shown in FIG.
3n performs image processing on each of the objects 221, 222, and 22n to detect the speed in the image in advance.
As a detection method, for example, a feature point is determined in advance for an object, and the speed is detected based on the movement of the feature point. Further, a viewpoint position detection device 240 is provided to detect the viewpoint position of the observer. For the position detection of the observer, a three-dimensional magnetic sensor (IEEE Trans. Aerosp & E
lectron Syst., Vol. AES-15, No.5, 1979), Image processing method using facial feature points (TV technique, Vol.1)
4, No. 36, pp. 19-24, 1990), but the method is not limited here.
【００１２】相対速度検出部２５１，２５２…２５ｎは
それぞれ速度検出部２３１，２３２…２３ｎで検出され
た対象物の速度と、視点位置検出装置２４０によって検
出された観察者の視点位置とに応じて、観察者と対象物
の相対速度ｖを検出する。The relative speed detectors 251, 252... 25 n correspond to the speed of the object detected by the speed detectors 231, 232. , The relative velocity v between the observer and the object is detected.
【００１３】次に、領域（ブロック）分割部２６１は、
対象物２２１を複数の領域（ブロック）に分割する。た
とえば、図３（ａ）に示す人間の顔１００を図３に示す
ように複数の領域４０１に分割する。図３（ｂ）に示し
た例では、顔を額，頬，目の付近、鼻，口の周囲などに
分割している。額，頬は曲率が比較的小さく大きな平面
で近似できる部分であり、目，鼻，口などは形，動きの
複雑な部分である。ここでは、領域に分割する処理を相
対速度を検出してから行なった例を示すが、前処理とし
て対象物を決めた時点で領域分割を行なってもよい。Next, the area (block) dividing section 261
The object 221 is divided into a plurality of regions (blocks). For example, the human face 100 shown in FIG. 3A is divided into a plurality of areas 401 as shown in FIG. In the example shown in FIG. 3B, the face is divided into the forehead, the cheek, the vicinity of the eyes, the nose, the periphery of the mouth, and the like. The forehead and cheek are portions having relatively small curvatures and can be approximated by a large plane, and the eyes, nose, mouth, and the like are portions having complicated shapes and movements. Here, an example is shown in which the processing for dividing into areas is performed after detecting the relative speed, but the area may be divided when the target is determined as preprocessing.
【００１４】分割した各ブロックごとに、相対速度検出
部２５１で検出された速度ｖにおいて、頂点数変化部２
７１，２７２…２７ｍで頂点数を変化させる。すなわ
ち、頂点数変化部２７１，２７２…２７ｍは速度をＩ段
階（Ｉは自然数）に分け、速度ｖ＝０のときや速度ｖが
小さいときは、頂点数Ｎを多くし、速度ｖが大きくなる
ほど頂点数Ｎを減らしていく（Ｎ0 ≧Ｎ1 ≧…≧
Ｎn ）。頂点数を減らすことにより高速に表示すること
が可能となり、また、動きを伴うため観察者にとっては
精度の差は知覚されない。なお、ここでは速度を用いた
が、加速度を用いるようにしてもよい。For each of the divided blocks, at the speed v detected by the relative speed detecting unit 251, the vertex number changing unit 2
The number of vertices is changed at 71, 272... 27 m. That is, the vertex number changing units 271, 272... 27 m divide the speed into I stages (I is a natural number), and when the speed v = 0 or when the speed v is low, the vertex number N is increased, and as the speed v increases, Decrease the number N of vertices (N 0 ≧ N 1 ≧ ... ≧
N n ). The display can be performed at high speed by reducing the number of vertices, and a difference in accuracy is not perceived by an observer due to movement. Although the speed is used here, the acceleration may be used.
【００１５】このようにして各頂点数変化部２７１，２
７２…２７ｍで頂点数が変化された各モデル画像は合成
表示装置２８１で合成され、対象物が表示される。その
後、新たに検出された相対速度ｖの値を用い、頂点数を
変える処理を繰り返す。In this manner, each of the vertex number changing units 271 and 271
The model images whose vertices are changed at 72... 27 m are synthesized by the synthesis display device 281 to display the target object. Thereafter, the process of changing the number of vertices is repeated using the newly detected value of the relative velocity v.
【００１６】図４は図１に示した相対速度検出部２５１
で検出する速度を説明するための図である。図４（ａ）
において、観察者５００と対象物５０１との相対速度ｖ
を検出する際、速度については三次元直交座標系で表現
する方法や、観察者５００と対象物５０１との距離ｄと
速度ｘ，ｙ，ｚ成分との比で表わす方法や、図４（ｂ）
に示すように、観察者５００との視覚により垂直方向θ
V ，水平方向θH の角速度に加えて、奥行方向について
は観察者５００と対象物５０１との距離ｄと速度の奥行
方向の成分ｖZ との比により表わす方法がある。さら
に、図４（ｃ）に示すように、回転運動については、対
象物５０１上の特徴点を複数個決めておき、その特徴点
の動きにより中心のまわりの回転の角速度ωを求める方
法などがある。FIG. 4 shows the relative speed detector 251 shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a speed detected in FIG. FIG. 4 (a)
, The relative velocity v between the observer 500 and the object 501
When detecting the velocity, a method of expressing the velocity in a three-dimensional orthogonal coordinate system, a method of expressing the distance d between the observer 500 and the object 501 and the ratio of the velocity x, y, and z components, and FIG. )
As shown in FIG.
V , in addition to the angular velocity in the horizontal direction θ H , there is a method in which the depth direction is represented by the ratio between the distance d between the observer 500 and the object 501 and the velocity component v Z in the depth direction. Further, as shown in FIG. 4C, for the rotational movement, a method of determining a plurality of feature points on the object 501 and obtaining the angular velocity ω of rotation around the center based on the movement of the feature points, or the like. is there.
【００１７】図５は図１に示した領域分割部２６１によ
って対象物を複数の領域に分割する方法を説明するため
の図である。この図５に示した例は、対象物６０１を等
高線の手法を用いて分割された領域を表現したものであ
る。対象物６０２において、等高線の曲率が小さい領域
と等高線の間隔がほぼ一定である領域を同一平面として
扱い、図５（ａ）に示すように、対象物６０１のうち、
領域６１１と６１２，領域６１５〜６１８をそれぞれ同
一平面の領域として分割する。ここでは、等高線の手法
を用いた領域分割法について説明したが、その他の方法
を用いるようにしてもよい。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of dividing an object into a plurality of regions by the region dividing section 261 shown in FIG. The example shown in FIG. 5 expresses an area obtained by dividing the object 601 by using a contour line method. In the object 602, a region where the curvature of the contour line is small and a region where the interval between the contour lines is almost constant are treated as the same plane, and as shown in FIG.
The regions 611 and 612 and the regions 615 to 618 are each divided as the same plane region. Here, the region division method using the contour line method has been described, but another method may be used.
【００１８】図６および図７は分割された各領域の頂点
数を変化させる方法を説明するための図である。FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a method of changing the number of vertices of each divided area.
【００１９】頂点数を変化させる方法としては、図６に
示すように、それぞれの領域のほぼ重心または領域のほ
ぼ中心にある頂点から放射状に相対速度ｖにおいて７０
１〜７０３に示すように頂点数を変化させる方法や、図
７に示すように、領域をｎ×ｍに分割し、その分割数を
変えて頂点数を変化させる方法７１１，７１２などがあ
るが、その他の方法を用いてもよい。As a method of changing the number of vertices, as shown in FIG. 6, the relative velocity v is radially increased from the vertex substantially at the center of gravity of each region or at the center of each region.
There are a method of changing the number of vertices as indicated by 1 to 703 and a method of changing the number of vertices by changing the number of vertices by dividing the area into n × m as shown in FIG. And other methods may be used.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コン
ピュータグラフィックスによる画像生成において、観察
者と表示画像との相対的な移動速度を検出し、その移動
の動きに合わせて頂点数の画像を表示することにより、
高精細な画像を高速で表示することができる。As described above, according to the present invention, in the generation of an image by computer graphics, the relative moving speed between the observer and the displayed image is detected, and the number of vertices is determined in accordance with the movement. By displaying the image,
High-definition images can be displayed at high speed.
【図１】この発明の一実施例の概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention.
【図２】コンピュータグラフィックスにより生成される
画像の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an image generated by computer graphics.
【図３】人間の顔を複数の領域に分割した例を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing an example in which a human face is divided into a plurality of regions.
【図４】検出される速度について説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining a detected speed.
【図５】対象物を複数の領域に分割する方法を説明する
ための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of dividing an object into a plurality of regions.
【図６】領域のほぼ中心にある頂点から放射状に頂点数
を変化させる方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of radially changing the number of vertices from a vertex substantially at the center of a region.
【図７】領域をｎ×ｍに分割して頂点数を変化させる方
法を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of changing the number of vertices by dividing an area into n × m.
【図８】従来の方法により人間の顔を三角パッチにより
多面体近似した例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a human face is approximated by a polyhedron using triangular patches according to a conventional method.
２００ 画像情報入力装置 ２１０ 対象物検出部 ２２１，２２２…２２ｎ 対象物 ２３１，２３２…２３ｎ 速度検出部 ２４０ 視点位置検出装置 ２５１，２５２…２５ｎ 相対速度検出部 ２６１ 領域分割部 ２７１，２７２…２７ｍ 頂点数変化部 ２８１ 合成表示装置 200n Image information input device 210 Object detection unit 221,222 ... 22n Object 231,232 ... 23n Speed detection unit 240 Viewpoint position detection device 251,252 ... 25n Relative speed detection unit 261 Area division unit 271,272 ... 27m Number of vertices Change unit 281 Synthetic display device
フロントページの続き (72)発明者 鉄谷 信二 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 ５番地 株式会社エイ・ティ・アール通 信システム研究所内 (56)参考文献 特開 平２−118890（ＪＰ，Ａ)Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Tetsuya 5th Sanraya, Seiya-cho, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto ATR Communication System Research Institute, Inc. (56) References JP-A-2-118890 (JP) , A)
Claims (2)
に移動する場合において、動画像を生成する動画像高速
生成装置であって、 前記観察者または前記表示された物体画像の移動速度を
検出する速度検出手段、 前記速度検出手段の検出出力に応じて、前記物体画像の
頂点数を変化させたモデル画像を生成する画像生成手
段、および前記画像生成手段によって生成された画像を
表示する画像表示手段を備えた、動画像高速生成装置。1. A moving image high-speed generation device that generates a moving image when an observer and a displayed object image relatively move, the moving speed of the observer or the displayed object image. Speed detecting means for detecting a speed of the object, an image generating means for generating a model image in which the number of vertices of the object image is changed according to a detection output of the speed detecting means, and an image generated by the image generating means. A moving image high-speed generation device including image display means.
て相対的に移動する表示物体を複数の領域に分け、それ
ぞれの領域を単位として、前記速度検出手段の検出出力
に応じて、前記各領域ごとに頂点数を変化させることを
特徴とする、請求項１の動画像高速生成装置。2. The image generation unit divides a display object that moves relatively to the observer into a plurality of regions, and sets each of the regions as a unit according to a detection output of the speed detection unit. 2. The moving image high-speed generation apparatus according to claim 1, wherein the number of vertices is changed for each area.
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Publications (2)
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