JPS5827482B2

JPS5827482B2 - 立体画像から中間像を合成する方法

Info

Publication number: JPS5827482B2
Application number: JP51145216A
Authority: JP
Inventors: 孝敬大越; 一能大島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1983-06-09
Also published as: JPS5369647A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、物体を異なる二方向（あるいはそれ以上の方
向）から記録して得られた二眼（あるいはそれ以上）の
立体画像から、その中間（あるいは場合によってはやや
外側）の任意の方向から物体を観察した時に得られるは
ずの物体の像を合成する方法に関する。

まず、二眼立体像からの合成について述べ、二眼以上の
場合について後に説明する。

三次元画像は、左右二成分の情報を両眼に与える「二眼
式立体画像」と、一定の範囲内では任意の視点からの観
察を許す「ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ三次
元像」に大別される。

後者がより優れた立体感を与えるが、種々の制約から二
眼画像を記録（あるいは伝送）せざるを得ない場合が多
い。

たとえば、多方向から記録したＸ線画像を用いて人体の
三次元像を構成する場合などには、人体への被曝限界か
ら記録枚数が制限される。

又、将来開発されるべき三次元テレビジョン技術におい
ては、何らかの帯域圧縮技術が必要であり、その準備と
しても二眼画像からａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉ
ｃ三次元像を合成できればその意義は大きい。

二眼画像から、Ａｕｔｏｓｔｅｏｓｃｏｐｉｃ三次元画
像を得るためには、まず二眼画像の中間の任意の方向か
ら物体を観察した時に得られるはずの物体の像を合成す
る技術を開発することが必要である。

本発明は、そのような技術に関するものである。

任意の方向からの観察像が合成できるようになれば、そ
のようにして作られた多方向からの観察像を、投写形多
眼三次元像、レンテイキュラ板三次元画像、ホログラフ
ィック・ステレオグラム等の技術によって、ａｕｔｏｓ
ｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ三次元像に合成することは容易
である。

尚、上記のような中間像の合成に際して、（たとえば、
物体正面にはじめに記録した二方向からは、のぞけない
が、中央からは、のぞけるような孔がおいている場合を
想定すれば容易にうなずけるように、）厳密な意味では
情報が不足し、完全な合成が不可能である場合もしばし
ばある。

しかし、若干の像欠陥を許し、又、人間の錯視等も利用
すれば、実用上十分な三次元像を再現できる場合が多い
ことは、実際的にも確かめられている。

以下に、本発明にかかわる合成法の原理と、使用する光
学系について説明する。

三次元物体を異なる二方向から記録した二眼画像では、
左右画面上の対応点の相対的なずれ（視差）は、二方向
のなす角が小さい場合近似的に記録位置間の距離に比例
する。

従って、左右画像の「対応点」がこの距離に応じて線形
推移されると、任意の方向から見た画像が合成されよう
。

この操作を各対応点ごとに同時並列処理できる光学系の
平面図を第１図に示す。

視差は水平方向しか含まないので一次元の合成系で考え
る。

先ず光束ＬＢ、高さ方向に非常に狭くかつ有限の横幅を
もつスリン）ＳＬ、拡散板ＳＰ及びレンズＬ１により、
はとんど平行で水平方向にわずかに拡散した光束を得る
。

この部分の光学系の詳細図は第２図に拡大して示されて
いる。

ここでＬＢはレーザ光束、ＳＰは拡散板、ＳＬは水平方
向にスリットをもうけた板である。

ここで、このスリット板ＳＬは光の垂直方向の拡がりを
制限し、ゴーストが現われるのを軽減する働をする。

レンズＬ１の後に、左画像ＰＬと右画像ＰＲを適当な距
離を隔てて配置し、レンズＬ２、Ｌ３で結像させると、
位置ＩＬ及びＩＲにはそれぞれ左眼像ＰＬ及び右眼像Ｐ
Ｒの像が生じ、位置ＩＬとＩＲの間には、近似的に左右
の中間から見た像が連続的に現われる。

この時のレンズの配置は、レンズＬ２の焦点面Ｆ１が、
レンズＬ３の前焦点になるようにする。

例えば左眼像ＰＬでは点ＨＬ、ＪＴ＝のみ光を透過し、
又右眼像ＰＲではそれぞ対応する点Ｉ（Ｒ，、ＪＲのみ
光を透過する線画像のごとき情報量の少ない画像の例を
採り説明する。

図中の光線ａのように、左画像ＰＬ上の光を透過する点
ＨＩ−と右画像ＰＲの対応する光を透過する点ＨＲが視
差の分だけずれている場合、レンズＬ２、Ｌ３通過後、
像空間では左右反転するかもとと同じ傾きで通ることに
なる。

即ち位置■］７、ＩＲではそれぞれ対応点ＨＬ＜、ＨＲ
／が再生される。

従って位置ＩＩ−とＩＲの中間では、両者からの距離に
応じて視差を比例配分した位置を光が透過する。

同様に対応する点ＪＬ、ＪＲは点ＪＬ（ＪＲｔとして再
生されかつそれ等の中間では、やはり両者からの距離に
応じて視差を比例配分した位置を光線が通過する。

又前述の如く照明光は水平方向にわずかにしか拡散して
いないので、充分に離れた点ＨＬ、ＪＬの場合、点ＨＬ
を透過した光が点ＪＲを透過することはなく、叉点ＪＬ
を透過した光が点ＨＲを透過することはない。

このようにして任意の位置ＩＺに於いて対応点の線形補
間による合成像が得られる。

光束の水平方向散乱性は、対応点の最大ずれ（最大視差
）△Ｘｍａｘを覆う拡散角が必要であるが、このため左
眼像ｐＬ上の一点から出た光は、右眼像ＰＲ上の対応点
以外の点をも通過する可能性がある。

この場合には、合成中間像にはゴーストが発生してしま
うが、この問題については後述する。

前の説明から、線画に対しては、拡散角内に対応点以外
の点が少ない場合、言いかえれば画像を構成する境界線
の間隔が含まれる視差より粗い場合には、満足すべき合
成画が期待できる。

しかし、一般画像では、対応点が連続的に分布すること
が多く、また階調特性を有しているので、線画の場合は
ど容易ではない。

第１図において、左画像をＰＬ（Ｘ）、右画像をＰＲ（
ｘ）とすると、中間像の結像位置■Ｚの原点Ｏをθの角
度をもって通る光の、左眼像の結像位置ＩＬとの交点を
交点ｐＬ右眼像の結像位置ＩＲとの交点を交点ｐｒとす
ると、それぞれのＸ座標はで現わされる。

なお、θはθ−ξ／ｆで現わされる。

又、ξは考えている光線が面Ｆ１を透過する点のＸ座標
を示し、ＺはレンズＬ３の焦点面Ｆ２からの距離である
。

前記θの角度で通る光の合成画像Ｉ２面の原点Ｏに於け
る光強度はであるから、原点を通るあらゆる角度の光について考え
れば、原点Ｏに於ける合成画像Ｉｚ（０）は、前記光強
度を面Ｆ１上で全散乱範囲で現わされる。

従って一般のＸ座標における合成と表わせる。

ただし、ｆはレンズＬ１、Ｌ２の焦点距離、Ｄは左眼像
ＰＬと右眼像ＰＲの間隔、また拡散板ＳＰによって拡散
した光が左眼像ＰＬ、右眼像ＰＲ、レンズＬ２を透過し
た後、面Ｆ１に達する領域を一ξｏ／２からξｏ／２ま
でとする。

（１）式は、積分域が有限であるので、いわば局部的ｃ
ｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎとも呼びうる量である。

今、合成画像の強度分布変化の様子を、簡単のため方形
波状の関数で考えてみよう。

左右の原画の視差な△Ｘ、画像の幅を２ａとし、ｚ＝Ｑ
の場合を例にとると、式（１）によって計算される合成
画像は一般には第３図Ｃのような台形関数となり、得ら
れる合成像の強度分布が忠実ではないことを示している
。

しかし、視覚的には、強度分布の若干の変化はあまり気
にならず、分布の中心点の移動が第一に感じられるので
この点は大きな障害にならない。

むしろ、対応点以外の領域の積分が、連続的な拡がりを
もったゴーストとして現われてくることの方が重大であ
る。

以上述べた中間像合成法は、線画及び中間調を有する種
々の一般画像について実験し、良好な成績を収めた。

一般画像のうちでも、医用Ｘ線三次元像の場合には、前
述の理由で要素画数ができる限り少い方が好ましいので
、合成技術の必要性が高い。

この場合、一般に、血管など複雑な画像が多いので、合
或は比較的困難であるから、それでも充分実用に耐える
合成像が得られることが、実験的に確かめられている。

なお、これまで述べて来た合成法では、対応点の判定操
作が含まれていないので、本質的にゴースト像（対応点
以外の２点を対応点とみなして作られてしまう合成画上
の像）の発生が避は得ない。

ゴーストの軽減のためには、何らかの判定過程が必要と
なる。

その一方法は、画面全体を細かいメツシュに分割し、メ
ツシュごとの相互相関値が一定の閾値以上の像点のみを
、例えばマイクロ・プロセッサを用いて選び出し、それ
らを合成画の要素とする方法である。

第二のより簡単な方法は、二眼画像の他に第３の方向（
例えば中央）からみた画像を用意し、それを第１図の左
眼像ＰＬ、右眼像ＰＲの中間の適当な位置に挿入する方
法である。

この場合、簡単のため線画で考えると、対応点でない３
個の点を光束が通りぬける確率は、２個の点を通りぬけ
る場合にくらべて著しく減少するので、大部分のゴース
ト像は除去され得る。

この効果は、実験的にも確かめられている。

同様の考え方で４枚あるいはそれ以上の原画を用いるこ
とも考えられるが、位置あわせと像の明るさに困難が生
じる。

また、第１図の装置において、テレビジョン撮像装置が
位置ＩＬ、ＩＲの間を周期的に往復するようにすれば、
ブラウン管上の像は左右に回転する。

またレンズＬ３と位置ＩＬの間に半透明鏡を置き、光束
を２分した後、異なる距離に２台の撮像装置を配置し、
それらの像を２眼式立体テレビジョン装置に表示した後
、２台の撮像装置を同期して前後に往復せしめれば、立
体テレビジョン表示装置上で像を左右に回転させること
ができ、良好な立体感が感得される。

本発明は、以上の如き横取であるから、多数の視差写真
を撮れない場合、若しくは２つの写真しかない場合にも
それ等の中間像を得る事によって多方向から撮った場合
と同様な写真を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示すもので、第１図は光学
系を示す説明図、第２図は拡散した光束を得るための部
分の斜視説明図、第３図は合成像の強度分布を示す説明
図である。ＳＰ・・・・・・拡散板、ＳＬ・・・・・・スリット板
、ＰＬ・・・・・・左眼像、ＬＢ・・・・・・レーザ光
束、ＰＲ・・・・・・右眼像、Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３・・・
・・・レンズ、ＩＬ・・・・・・（左眼像の結像）位置
、ＩＲ・・・・・・（右眼像の結像）位置、■７・・・
・・・（中間像の結像）位置。

Claims

【特許請求の範囲】

１物体を異なる二つ以上の方向から記録して得られた
二枚以上の透過線画像を適当な距離をへだてて配置し、
それらに一方向にのみ一定限度内の方向拡散を与えられ
た平行光束を相ついで透過せしめ、得られた透過光束を
光学系によって他の空間に再現し、その空間に置かれた
撮像装置によって、記録方向と異なる方向から物体を観
察したときに得られるはずの物体の像を合成することを
特徴とする立体画像から中間像を合成する方法。