JP5556394B2 - 立体画像表示システム、視差変換装置、視差変換方法およびプログラム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(視差の大きさにより視差変換を行う例)
2.第2の実施の形態(領域毎に異なる補正特性により視差変換を行う例)
3.第3の実施の形態(中央単眼画像を利用する例)
4.第4の実施の形態(ダイレクト3次元マッピングを行う例)
5.第5の実施の形態(視差のヒストグラム平坦化を行う例)
6.第6の実施の形態(成分毎に異なる補正特性により視差変換を行う例)
[立体画像表示システム]
図1は、本発明の実施の形態における立体画像表示システムの構成例を示す図である。この立体画像表示システムは、画像記憶装置10と、視差変換装置100と、表示制御装置30と、画像表示装置40とを備える。
図2は、本発明の第1の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第1の実施の形態における視差変換装置100は、左画像Lおよび右画像Rからなる立体画像を入力画像として受けて、その視差を変換して、左画像L'および右画像R'からなる立体画像を出力画像として出力するものである。この視差変換装置100は、視差検出部110と、補正特性設定部130と、視差補正部150と、画像合成部160とを備える。
図3は、本発明の第1の実施の形態における視差補正部150による視差補正の一例を示す図である。この図において、横軸が入力視差d、縦軸が補正後の補正視差d'を示している。視差が正方向に増加した場合には奥に引っ込んでいるような感覚が得られ、視差が負方向に低下した場合には手前に出っ張ったような感覚が得られる。
ζ(x)=1/(1+e-x)
また、上式の関数から定数値0.5を減じて、全体にスケーリングファクタdを乗じた、次式のような関数を用いてもよい。
ζ(x)=d×(1/(1+e-x)−0.5)
tan(α/2)=(1/DD)×(e/2)
α=2tan-1(e/(2・DD))
同様に、角度βは次式により表される。
β=2tan-1(e/(2・Dmin))
ここで、一般的視覚特性により
β−α≦60'
が成り立つため、許容最近位置Dminは次式により示される。
Dmin≧e/2tan((60+α)/2)
dmin=e(Dmin−DD)/Dmin
dmax=e(Dmax−DD)/Dmax
d"=d/(W/N)
図7は、本発明の第1の実施の形態における画像合成部160による画像合成の一例を示す図である。入力画像の左画像Lの座標(i,j)における画素をL(i,j)とする。このとき、入力画像の右画像Rでは入力視差dだけ水平方向にシフトした位置になるため、L(i,j)に対応する画素はR(i+d,j)となる。
L'(i,j)=L(i,j)
R'(i+d',j)=(d'・L(i,j)+|d−d'|・R(i+d,j))
/(|d−d'|+d')
図8は、本発明の第1の実施の形態における視差変換装置100の動作例を示す図である。まず、補正特性設定部130において、初期設定として視差補正の補正特性が設定される(ステップS910)。そして、視差検出部110において、入力画像の左画像Lおよび右画像Rから視差が検出され、視差マップdMが生成される(ステップS920)。このようにして設定された補正特性により、視差補正部150において視差マップdMの視差が補正され、補正視差マップdM'が生成される(ステップS940)。
[視差変換装置]
図9は、本発明の第2の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第2の実施の形態における視差変換装置100は、第1の実施の形態と比べて、領域設定部140をさらに具備している点が異なっている。
p1(x)+p2(x)=1
そして、このように設定された重みp1(x)またはp2(x)を利用して、次式のように最終的な補正視差d'を得る。ただし、F1(d)は領域#1用の補正関数であり、F2(d)は領域#2用の補正関数である。
d'=p1(x)×F1(d)+p2(x)×F2(d)
本発明の第2の実施の形態の動作は、図8により説明した第1の実施の形態の処理手順のうち、ステップS910の初期設定において、領域設定部140が複数の領域を設定し、補正特性設定部130が領域毎に補正特性を設定する点が異なっている。これ以外の点では第1の実施の形態の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
[視差変換装置]
図12は、本発明の第3の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第3の実施の形態における視差変換装置100は、第1の実施の形態と比べて、画像合成部260における画像合成の内容が異なる。以下、この画像合成部260の内容について説明する。
図13は、本発明の第3の実施の形態における画像合成部260の構成例を示す図である。この画像合成部260は、視差/奥行き変換部261と、中央単眼画像合成部263と、3Dマッピング部264と、立体画像合成部265とを備えている。
図14は、本発明の第3の実施の形態における視差/奥行き変換部261の処理例を示す図である。同図のように、両眼の距離を両眼距離e、表示面までの距離を視距離DDとすると、次式により、表示面における視差dから奥行きDPが求められる。
DP=e・DD/(e−d)
図15は、本発明の第3の実施の形態における中央単眼画像合成部263の処理例を示す図である。位置(i,j)における左画像L(i,j)を基準とすると、入力視差dの右画像RはR(i+d,j)となる。そこで、同図のように、中央単眼画像Cは左画像と右画像の中間位置のC(i+d/2,j)とする。すなわち、中央単眼画像Cは次式により表される。
C(i+d/2,j)=(L(i,j)+R(i+d,j))/2
このように、中央単眼画像合成部263は、水平方向において左画像Lと右画像Rの中間位置とし、垂直方向は左画像Lおよび右画像Rと同じ位置とした中央単眼画像Cを合成する。この合成された中央単眼画像Cは3Dマッピング部264に供給される。
図16は、本発明の第3の実施の形態における3Dマッピング部264および立体画像合成部265による処理概要を示す図である。3Dマッピング部264は、図16(a)に示すように、左眼と右眼の間に想定された仮想中央眼から中央単眼画像Cを見た画素または画素群において、補正奥行きマップDPM'によって示される奥行きをさらに見込んだ位置に奥行き曲面をマッピングする。この奥行き曲面は補正3Dマップ3DTM'であり、3次元空間(x,y,z)において特定される。
z(x)=(−DD/(e/2−xR0))・x+
(DD・e/2)/(e/2−xR0)
E(x)=DPM'(x,y)−((−DD/(e/2−xR0))・x+
(DD×e/2)/(e/2−xR0))
上式が最小になる位置が複数ある場合には、xR0に最も近いものを選択するようにしてもよい。
本発明の第3の実施の形態の動作は、図8により説明した第1の実施の形態の処理手順のうち、ステップS950の画像合成において、中央単眼画像に基づいて視差補正を反映して合成を行う点が異なっている。これ以外の点では第1の実施の形態の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
[視差変換装置]
図20は、本発明の第4の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第4の実施の形態における視差変換装置100は、第1の実施の形態と比べて、画像合成部360における画像合成の内容が異なる。以下、この画像合成部360の内容について説明する。
図21は、本発明の第4の実施の形態における画像合成部360の構成例を示す図である。この画像合成部360は、視差/奥行き変換部361と、ダイレクト3Dマッピング部362と、中央単眼画像合成部363と、3Dマッピング部364と、立体画像合成部365とを備えている。この画像合成部360は、ダイレクト3Dマッピング部362によって3Dマップを生成して、中央単眼画像合成部363がこの3Dマップから中央単眼画像Cを合成する点以外において、上述の第3の実施の形態における画像合成部260と同様の構成を備える。ダイレクト3Dマッピング部362は、入力画像の左画像および右画像と視差マップdMとから3Dマップ3DTMを生成するものである。なお、ダイレクト3Dマッピング部362は、特許請求の範囲に記載のダイレクト3次元マッピング部の一例である。また、3Dマッピング部364は、特許請求の範囲に記載の3次元マッピング部の一例である。
3DTM(x,y,DP)=(L(x',y)+R(x'+d,y))/2
本発明の第4の実施の形態の動作は、図8により説明した第1の実施の形態の処理手順のうち、ステップS950の画像合成において、中央単眼画像に基づいて視差補正を反映して合成を行う点が異なっている。これ以外の点では第1の実施の形態の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
[視差変換装置]
図24は、本発明の第5の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第5の実施の形態における視差変換装置100は、第1の実施の形態と比べて、視差の累積度数分布を生成する視差解析部120をさらに備え、その累積度数分布に基づいて視差補正部450が視差補正を行う点が異なっている。以下、視差解析部120による視差解析および視差補正部450による視差補正の内容について説明する。
図25は、本発明の第5の実施の形態における視差解析部120による視差解析の例を示す図である。視差解析部120は、図25(a)に示すように、視差マップdMの画像内の視差dのヒストグラムを生成する。同図において、横軸は視差dであり、縦軸は視差dに対する頻度h(d)を示している。
d'=dmax×P(z)
ただし、累積度数分布P(z)は総データ数によって正規化されたものである。したがって、P(z)<1.0である。
P(z)=(1/N)×Σh(d)
ただし、総和Σは、d=0からzまでを定義域とする。すなわち、ここでは視差dが正の範囲のみに着目している。負の範囲については、別途同様の処理を行う必要がある。
図26は、本発明の第5の実施の形態における視差変換装置100の動作例を示す図である。まず、補正特性設定部130において、初期設定として視差補正の補正特性が設定される(ステップS910)。そして、視差検出部110において、入力画像の左画像Lおよび右画像Rから視差が検出され、視差マップdMが生成される(ステップS920)。また、視差マップdMの画像内の視差dが視差解析部120によって解析され、視差のヒストグラムから累積度数分布が生成される(ステップS930)。そして、設定された補正特性および累積度数分布により、視差補正部450において視差マップdMの視差が補正され、補正視差マップdM'が生成される(ステップS940)。
[視差変換装置]
図27は、本発明の第6の実施の形態における視差変換装置100の構成例を示す図である。この第6の実施の形態における視差変換装置100は、第1の実施の形態と比べて、補正特性設定部530において成分に応じた補正特性を設定し、視差補正部550において成分毎に視差補正を行う点が異なっている。以下、視差補正部550による視差補正の内容について説明する。
図28は、本発明の第6の実施の形態における視差補正部550の構成例を示す図である。この視差補正部550は、成分分割部551と、第1成分視差補正部552と、第2成分視差補正部553と、成分合成部554とを備えている。
30 表示制御装置
40 画像表示装置
100 視差変換装置
110 視差検出部
120 視差解析部
130、530 補正特性設定部
140 領域設定部
150、450、550 視差補正部
160、260、360 画像合成部
261、361 視差/奥行き変換部
362 ダイレクト3Dマッピング部
263、363 中央単眼画像合成部
264、364 3Dマッピング部
265、365 立体画像合成部
551 成分分割部
552 第1成分視差補正部
553 第2成分視差補正部
554 成分合成部
Claims (14)
- 入力画像の画素または画素群毎の視差を保持する視差マップにおける視差を補正する際の補正特性を設定する補正特性設定部と、
前記設定された補正特性に従って前記視差マップにおける視差を補正して補正視差マップを生成する視差補正部と
を具備し、
前記補正特性設定部は、前記視差マップにおける視差の周波数成分に応じた少なくとも2つの成分毎に前記補正特性を設定し、
前記視差補正部は、
前記成分毎に設定された前記補正特性に従って前記視差マップにおける視差を成分毎に補正する成分視差補正部と、
前記成分毎に補正された視差マップを合成して前記補正視差マップを生成する成分合成部と
を備える
視差変換装置。 - 前記視差マップにおいて少なくとも2つの領域を設定する領域設定部をさらに具備し、
前記補正特性設定部は、前記少なくとも2つの領域毎に前記補正特性を設定し、
前記視差補正部は、前記視差マップにおける前記少なくとも2つの領域に応じた前記補正特性に従って前記視差マップにおける視差を補正する
請求項1記載の視差変換装置。 - 前記視差補正部は、前記少なくとも2つの領域が隣接する所定の緩衝領域においては隣接する領域に応じた前記補正特性の加重和に従って前記視差マップにおける視差を補正する請求項2記載の視差変換装置。
- 前記補正特性設定部は、前記少なくとも2つの領域のうち前記視差マップにおける左右端に該当する領域においては手前側への奥行きを抑制するように前記補正特性を設定する請求項2記載の視差変換装置。
- 前記補正特性設定部において設定される前記補正特性は、前記視差マップにおける視差がゼロとなる近傍においては傾きが1であり、前記視差マップにおける視差が大きくなるに従って所定の値に収束する非線形特性である請求項1記載の視差変換装置。
- 前記補正特性設定部において設定される前記補正特性は、シグモイド関数に基づいて定義される請求項5記載の視差変換装置。
- 前記入力画像の第一画像および第二画像から視差を検出して前記視差マップを生成する視差検出部をさらに具備する請求項1記載の視差変換装置。
- 前記補正視差マップに従って前記入力画像の第一画像および第二画像から前記出力画像の第一画像および第二画像を合成する画像合成部をさらに具備する請求項1記載の視差変換装置。
- 前記画像合成部は、
前記視差マップにおける視差に基づいて前記入力画像の第一画像および第二画像から中央単眼画像を合成する中央単眼画像合成部と、
前記補正視差マップの視差から奥行きに変換して補正奥行きマップを生成する視差/奥行き変換部と、
前記補正奥行きマップに基づいて前記中央単眼画像を3次元空間にマッピングすることにより補正3次元マップを生成する3次元マッピング部と、
前記補正3次元マップを表示面に射影することによって前記出力画像の第一画像および第二画像を合成する立体画像合成部と
を備える
請求項8記載の視差変換装置。 - 前記画像合成部は、
前記視差マップにおける視差に基づいて前記入力画像の第一画像および第二画像を3次元空間にマッピングすることにより3次元マップを生成するダイレクト3次元マッピング部と、
前記3次元マップを仮想中央眼に対する表示面に射影することによって中央単眼画像を合成する中央単眼画像合成部と、
前記補正視差マップの視差から奥行きに変換して補正奥行きマップを生成する視差/奥行き変換部と、
前記補正奥行きマップに基づいて前記中央単眼画像を3次元空間にマッピングすることにより補正3次元マップを生成する3次元マッピング部と、
前記補正3次元マップを表示面に射影することによって前記出力画像の第一画像および第二画像を合成する立体画像合成部と
を備える
請求項8記載の視差変換装置。 - 前記視差マップにおける視差を解析して当該視差の累積度数分布を生成する視差解析部をさらに具備し、
前記視差補正部は、前記累積度数分布および前記補正特性に基づいて前記視差マップにおける視差を補正する
請求項1記載の視差変換装置。 - 第一画像および第二画像を立体画像の対として備える入力画像を供給する入力画像供給部と、
前記入力画像の第一画像および第二画像から視差を検出して、画素または画素群毎の視差を保持する視差マップを生成する視差検出部と、
前記視差マップにおける視差を補正する際の補正特性を設定する補正特性設定部と、
前記設定された補正特性に従って前記視差マップにおける視差を補正して補正視差マップを生成する視差補正部と、
前記補正視差マップに従って前記入力画像の第一画像および第二画像から出力画像の第一画像および第二画像を合成する画像合成部と、
前記出力画像を表示する画像表示装置と
を具備し、
前記補正特性設定部は、前記視差マップにおける視差の周波数成分に応じた少なくとも2つの成分毎に前記補正特性を設定し、
前記視差補正部は、
前記成分毎に設定された前記補正特性に従って前記視差マップにおける視差を成分毎に補正する成分視差補正部と、
前記成分毎に補正された視差マップを合成して前記補正視差マップを生成する成分合成部と
を備える
立体画像表示システム。 - 入力画像の画素または画素群毎の視差を保持する視差マップにおける視差を補正する際の補正特性を設定する補正特性設定手順と、
前記設定された補正特性に従って前記視差マップにおける視差を補正して補正視差マップを生成する視差補正手順と
を具備し、
前記補正特性設定手順においては、前記視差マップにおける視差の周波数成分に応じた少なくとも2つの成分毎に前記補正特性を設定し、
前記視差補正手順は、
前記成分毎に設定された前記補正特性に従って前記視差マップにおける視差を成分毎に補正する成分視差補正手順と、
前記成分毎に補正された視差マップを合成して前記補正視差マップを生成する成分合成手順と
を備える
視差変換方法。 - 入力画像の画素または画素群毎の視差を保持する視差マップにおける視差を補正する際の補正特性を設定する補正特性設定手順と、
前記設定された補正特性に従って前記視差マップにおける視差を補正して補正視差マップを生成する視差補正手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記補正特性設定手順においては、前記視差マップにおける視差の周波数成分に応じた少なくとも2つの成分毎に前記補正特性を設定し、
前記視差補正手順は、
前記成分毎に設定された前記補正特性に従って前記視差マップにおける視差を成分毎に補正する成分視差補正手順と、
前記成分毎に補正された視差マップを合成して前記補正視差マップを生成する成分合成手順と
を備える
プログラム。
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