JPWO2019138515A1 - 画像作成装置、眼鏡レンズ選択システム、画像作成方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第2の態様によると、眼鏡レンズ選択システムは、第1の態様の画像作成装置と、前記表示装置と、前記表示装置を目視する被験者を撮像する撮像部とを備える。
本発明の第3の態様によると、画像作成方法は、表示装置を目視する被験者を撮像した撮像画像から、特徴を検出することと、検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記被験者の顔の向きを算出することと、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成することと、前記仮想的な視野の画像を前記表示装置に表示させることとを備える。
本発明の第4の態様によると、プログラムは、表示装置を目視する被験者を撮像した撮像画像から、特徴を検出する特徴検出処理と、検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記被験者の顔の向きを算出するパラメータ算出処理と、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成する画像作成処理と、前記仮想的な視野の画像を前記表示装置に表示させる表示制御処理とを処理装置に行わせるためのものである。
なお、情報処理部30は、スマートフォンやノートパソコン等のように撮像部10および/若しくは表示部20と一体的に構成されていてもよく、または、撮像部10および/若しくは表示部20から物理的に離れた位置に配置されてもよい。さらに、情報処理部30が行う処理の一部は、遠隔に配置された電子計算機やサーバ等により行われてもよく、情報処理部30に記憶されるデータの少なくとも一部は、遠隔に配置されたサーバ等に記憶されてもよい。
なお、後述のパラメータ算出部42が所望のパラメータを算出することができれば、各特徴Fを表現するデータ構造は特に限定されない。
なお、座標系の取り方等、顔の向きの数学的な表現方法は特に限定されない。
なお、画像作成装置1が、ToF(Time of Flight)方式により測距を行って距離画像を撮像するToFカメラ、またはステレオカメラを備える等、被写体画像Isから検出した特徴Fを用いる以外の方法で撮像部10から被験者Sまでの距離を測定してもよい。
なお、撮像部10の撮像方向が表示部20の表示画面の法線方向と異なる場合には、当該撮像方向と当該法線方向とがなす角度が予め測定され画像作成装置1のユーザ(以下、単に「ユーザ」と呼ぶ)等により入力される。パラメータ算出部42は、入力された当該角度に基づいて被験者画像Isから算出される被験者Sの顔および眼の三次元位置ならびに顔の向きを表示部20を基準とした値に補正することができる。
なお、眼鏡レンズ記述データは、眼鏡レンズを通して見るときの収差量を表す値を含んでもよい。当該収差量は、球面収差、非点収差、コマ収差等についての収差量を含むことが好ましい。当該収差量は、処方データ、レンズの形状、レンズの材料、後述する装用パラメータ、注視点との距離、および/または眼の調節力等に基づいて予め光線追跡から算出された数値であり、ベクトルや行列等の形式で適宜表現される。
なお、視野画像21は、左眼または右眼のいずれか一方の視野に基づいて作成してもよいし、両眼の視野についての視野画像を利き目の度合等に基づいて局所的にずらして合成した合成画像として作成してもよい。また、本実施形態ではパラメータ算出部42が眼の位置を算出し、当該眼の位置を視点に画像作成部43が視野画像を作成しているが、視点は厳密に眼の位置に合わせなくともよく、例えば両眼の中央の位置を視点位置とする等、適宜設定することができる。
なお、光線追跡の計算では網膜の各点に入射または網膜の各点から出射する光線を追跡してもよい。
xt=x1+a*vx、yt=y1+a*vy …式(1)
近似的に、zt−z1は被験者Sと表示部20との間の距離を用いることができるため、画像作成部43は、ベクトルVtに基づいて点Pのx座標xtとy座標ytを算出することができる。点P0と点P1は光線追跡により対応付けてもよいが、近似的に点P0のx座標およびy座標は点P1と同じ値を用いることができる。画像作成部43は、このような方法で点P01〜P04と点Pt1〜t4(図8)を対応付けることができる。
なお、眼鏡レンズ記述データまたは眼鏡レンズ位置データ等の眼鏡レンズ9に関するデータが、眼鏡レンズ9と紐づけて眼鏡レンズ9から表示部20へ向かう視線の方向を示すパラメータである上述のベクトルVtを含んでいてもよい。これにより、視野画像21を作成する際の演算処理の量を減らすことができる。
なお、視野画像21において、眼鏡レンズ9を通さずに見る部分については、上述のようにして得た被験者Sの調節力に基づいてぼけカーネル行列Kを算出してもよいし、被験者Sの裸眼の検眼データに基づいてぼけを加えてもよい。
なお、眼鏡レンズ9の各点において眼鏡レンズ形状データおよび眼鏡レンズ位置データ等に基づいて光線追跡により予め算出されたぼけカーネル行列Kが眼鏡レンズ9と紐づけられたデータを、画像作成部43が取得する構成にしてもよい。
なお、仮想空間を視点位置に基づいてレンダリングして得た2次元画像に、まずぼけカーネル行列Kを用いた上述の方法によりぼけを加えた後、ゆがみを加えてもよい。
なお、ステップS1001、1003および1005は、異なる順番で行われてもよい。
なお、画像作成装置1に、被験者Sが装用する眼鏡レンズの情報が入力され、画像作成装置1が発注を行う構成にしてもよい。また、被験者Sが、視野画像21を目視した後、自分で入力部31を介して装用する(購入する)眼鏡レンズを入力してもよい。ステップS1017が終了したら、ステップS1019が開始される。
(1)本実施形態の画像作成装置は、表示部20を目視する被験者Sを撮像した被験者画像Isから、特徴Fを検出する特徴検出部41と、検出された特徴Fの位置および/または検出された特徴Fの間の距離に基づいて、被験者Sと表示部20との間の距離および被験者Sの顔の向き を算出するパラメータ算出部43と、被験者Sと表示部20との間の距離および顔の向きに基づいて、被験者Sが眼鏡レンズ9を通して表示部20を目視した場合の視野画像21を作成する画像作成部43と、視野画像21を表示部20に表示させる表示制御部44とを備える。これにより、被験者Sを撮像した画像における特徴Fを利用した効率的な処理により、被験者Sに眼鏡レンズ9を通した見え方を体験させることができる。また、距離画像センサやヘッドマウントディスプレイ等の特殊な装置を用いなくても、一般的なカメラで撮像した画像だけで被験者Sに眼鏡レンズ9を通した見え方をリアルに体験させることができる。
(変形例1)
上述の実施形態では、パラメータ算出部42は、被験者Sの特徴Fから、瞳孔間距離PDを用いて被験者Sと表示部20との間の距離等のパラメータを算出した。しかし、被験者Sが、長さが既知の部分を有する部材を頭部に装着し、パラメータ算出部42は被験者画像Is中の当該部分の長さを用いて被験者Sと表示部20との間の距離等のパラメータを算出してもよい。例えば、被験者Sが表示部20を目視する際に装用する矯正レンズおよび/または当該矯正レンズのフレーム等に、特徴検出部41が特徴Fとして検出可能なマーク等を付しておくことができる。
上述の実施形態では、画像作成装置1は表示部20を1つ備える構成としたが、複数の表示部20を備える構成としてもよい。この場合、複数の表示部20は、被験者Sからそれぞれ異なる距離に配置されることが好ましい。例えば、複数の表示部20は、被験者Sから、遠距離(1m以上等、適宜設定される)、近距離(50cm未満等、適宜設定される)、および遠距離と近距離との間の中間距離から選択される少なくとも2つ以上の距離に配置されることが好ましい。これにより、被験者Sに異なる距離の対象物の間で視線を移動させた際の見え方を体験させたり等、より詳しく仮想的な眼鏡レンズを通した見え方を体験させることができる。
上述の実施形態において、表示部20が3次元ディスプレイを含んで構成されてもよい。この場合、画像作成部43は、被験者Sの左眼の位置を視点とした視野画像21である左眼視野画像と、被験者Sの右眼の位置を視点とした視野画像21である右眼視野画像とを作成する。被験者Sが表示部20の3次元ディスプレイを目視する際には、特殊な光学特性を備えた眼鏡や視差障壁等を用いた方法により、被験者Sの左眼に左眼視野画像を、被験者Sの右眼に右眼視野画像を提示される。これにより、被験者Sは、視野画像21を見る際に立体感を得ることができ、より現実に近い体験をすることができる。
上述の実施形態では、画像作成装置1は撮像部10を1つ備える構成としたが、複数の撮像部10を備える構成としてもよい。複数の撮像部10から得られた被験者画像Isを用いることにより、より正確に被験者Sと表示部20との間の距離や被験者Sの顔の向きを測定することができる。
画像作成装置1の情報処理機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された、上述した画像作成処理およびそれに関連する処理の制御に関するプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
Claims (13)
- 表示装置を目視する被験者を撮像した撮像画像から、特徴を検出する特徴検出部と、
検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記被験者の顔の向きを算出するパラメータ算出部と、
前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成する画像作成部と、
前記仮想的な視野の画像を前記表示装置に表示させる表示制御部と
を備える画像作成装置。 - 請求項1に記載の画像作成装置において、
前記パラメータ算出部は、検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者の眼の位置を算出し、
前記画像作成部は、前記眼の位置、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が前記眼の位置から前記眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成する画像作成装置。 - 請求項2に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記被験者が前記表示装置の位置にある仮想的な物体を目視する場合の、前記仮想的な視野の画像を作成する画像作成装置。 - 請求項3に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記物体を含む3次元の仮想空間を構築し、前記眼の位置に関わらず、前記仮想的な視野の画像の画角を、前記表示装置の表示画面の大きさに対応させる画像作成装置。 - 請求項4に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記眼から出射された光の、前記眼鏡レンズからの出射方向に基づいて、前記眼鏡レンズによる局所的なゆがみを算出する画像作成装置。 - 請求項4または5に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記仮想空間に配置された物体上の点から出射され、前記眼鏡レンズを透過し、前記眼の網膜に入射する光線を光線追跡した結果に基づいて、前記網膜における収差量を算出し、前記収差量に基づいた畳み込み計算によりぼけを含む前記仮想的な視野の画像を作成する画像作成装置。 - 請求項6に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記被験者の調節力、年齢、および処方データの少なくとも一つに基づいて前記収差量を算出する画像作成装置。 - 請求項6または7に記載の画像作成装置において、
前記画像作成部は、前記被験者と前記表示装置との間の距離に基づいて前記畳み込み計算のカーネルを変化させる画像作成装置。 - 請求項1から8までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
前記パラメータ算出部は、前記被験者の処方データおよび/または眼鏡レンズを装用した前記被験者の実測値に基づいて、前記仮想的な視野の画像を作成する際の眼鏡レンズの位置および姿勢を算出する画像作成装置。 - 請求項1から9までのいずれか一項に記載の画像作成装置において、
前記特徴検出部は、前記特徴を、前記被験者の顔、および前記被験者の頭部に配置された部材の少なくとも一つに対応する、前記撮像画像の一部分から検出する画像作成装置。 - 請求項1から10までのいずれか一項に記載の画像作成装置と、
前記表示装置と、
前記表示装置を目視する被験者を撮像する撮像部と
を備える眼鏡レンズ選択システム。 - 表示装置を目視する被験者を撮像した撮像画像から、特徴を検出することと、
検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記被験者の顔の向きを算出することと、
前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成することと、
前記仮想的な視野の画像を前記表示装置に表示させることと
を備える画像作成方法。 - 表示装置を目視する被験者を撮像した撮像画像から、特徴を検出する特徴検出処理と、
検出された前記特徴の位置および/または検出された前記特徴の間の距離に基づいて、前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記被験者の顔の向きを算出するパラメータ算出処理と、
前記被験者と前記表示装置との間の距離および前記顔の向きに基づいて、前記被験者が眼鏡レンズを通して前記表示装置を目視した場合の仮想的な視野の画像を作成する画像作成処理と、
前記仮想的な視野の画像を前記表示装置に表示させる表示制御処理と
を処理装置に行わせるためのプログラム。
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