(57)【要約】      （修正有）【課題】２次元画像による遠近法の表現、および２次元画像による撮影によって得られた画像の表示は、これを生物が視た場合には、３次元情報となって認識される。２次元画像から３次元情報を取り出し、さらに、取り出した３次元情報を、実体として３次元画像化して表示する。【解決手段】視覚機能を有する生物種に２次元画像を視せ、当該生物種に対して、感じ取った遠近感を当該生物種の変位として表出せしめることで、２次元画像内に存在する３次元情報を技術的に利用可能な形態で取り出す。また、該生物種を帯電させ、その近傍に設置した帯電体との間に静電気力を生じせしめ、当該生物種の変位に応じて帯電体が変位するようにすることで、取り出した３次元情報を３次元画像化する。なお、該生物種に対しては学習能力を利用し、感じ取った遠近間を変位として表出するように訓練する。【選択図】図５
2010020783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元画像（１）内に表現された遠近感の情報を取得する方法であって、
視覚を有する生物種（２）に当該の遠近感を感じとらせ、生物種（２）がその遠近に応じた分だけ変位するようにすることによって、
情報を表出させることを特徴とする、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項２】
請求項１記載の変位は、２次元画像（１）内において、遠近感に基づいて導出される対象箇所までの距離（３）に関する単調増加関数であることを特徴とし、
なお当該の変位は、２次元画像（１）内の距離（３）に基づき、生物種（２）が遠近を感じることによって表出する、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の方法において、
２次元画像（１）がモノクロ色であることを特徴とし、
かつ、２次元画像（１）上の抽出対象位置の近傍から、生物種（２）が感じとることができる色彩を帯びたレーザー光を、生物種（２）が存在する領域に向かう一定方向に発信し、
かつ、当該の色彩は、白及び黒以外の色彩であるとし、
また、このようなレーザー光を２次元画像（１）の近傍の、できるだけ多くの位置から発し、
生物種（２）が表出すべき遠近情報を、生物種（２）から見えるレーザー光の光点と重なる２次元画像（１）上の点であることを特徴とする、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法における生物種（２）が、
２次元画像（１）内に表現された遠近感の情報を、その遠近に応じて変位するように訓練する方法。
【請求項５】
請求項４記載の訓練方法は、
前記の定められた変位を体現しなかった場合に罰を与えることによって実現することを特徴とする、訓練方法。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法によって、表出した遠近情報を取得する方法であって、
生物種（２）に帯電体を摂取もしくは取り付けることにより帯電させ、これを複数の帯電体（４）（５）で囲み、（４）と（５）を伸縮しない連結棒（６）で連結（（４）と（５）、および連結棒（６）で構成された系を系（７）と称する）し、
なお、（４）と（５）を結んだ直線の方向が、前記レーザー光の方向と一致するようにするとともに、当該方向を向いた固定棒を系（７）毎に設置し、該固定棒上を系（７）が自由に動くようにし、
生物種（２）と系（７）の間に作用する静電気力によって、前記の生物種（２）の変位を、系（７）の変位に反映させることを特徴とする、
遠近感の情報を取得する方法。
【請求項７】
請求項１から３、および６のいずれか１項記載の方法において、
生物種（２）を複数匹用いることを特徴とし、
これらの複数匹の生物種（２）に帯電体を摂取させる場合に、当該の摂取量を調節することで、生物種（２）毎の帯電量を一定になるようにし、
また、系（７）に代えて、これを構成する（４）と（５）を、系（７）の連結方向に平行な向きの金網の筒で囲んだことを特徴とする系（８）を用い、系（８）を、レーザー光の本数に比例するだけ配したことを特徴とし、
２次元画像（１）を、全ての系（８）の変位によって、３次元情報として表現する方法。
【請求項８】
請求項１から３、および６から７のいずれか１項記載の方法において、
生物種（２）として魚類を用い、水槽を配することによって、
生物種（２）が垂直方向の回遊性に優れていることを特徴とする、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項９】
請求項１から３、および６から８のいずれか１項記載の方法において、
生物種（２）としてマダイを用いたことを特徴とする、２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項１０】
請求項１から３、および６から９のいずれか１項記載の方法において、
系（７）あるいは系（８）を構成する全ての（４）、もしくは全ての（５）に、発光部を配し、対応する２次元画像（１）上の点の色彩（９）を放つようにし、カラーの立体画像を構成する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
それぞれの系（７）もしくはそれぞれの系（８）毎に、色彩（９）の色相、彩度、明度を、対応する遠近の距離（３）に応じて変化させ、２次元画像（１）上の対象点の本来の色彩に近付けたことを特徴とする、立体画像を構成する方法。
【請求項１２】
請求項５記載の訓練方法において、
罰は、定められた変位を取らなかった場合に通電することによって実施することを特徴とする、訓練方法。
【請求項１３】
請求項１から３、および６から１１のいずれか１項記載の方法において、生物種（２）に強磁性体を摂取させるか取り付け、
かつ、レーザー光の方向を地磁気の方向と平行にすることによって、生物種（２）をレーザー光の方向に磁化させることを特徴とし、
かつ、生物種（２）を複数匹用いる場合には、その磁化が一定になるようにし、
かつ、（４）と（５）に、地磁気と平行な方向のソレノイドを組み込み、
かつ、これらを金網の筒で囲んでいる場合には、金網に強磁性体を混入し、
これによって生物種（２）と系（７）もしくは系（８）の間に電磁誘導を生じせしめ、これによって生物種（２）の回遊に伴なう揺らぎとしての無意味な微小変位を、反発力によってできるだけ系（７）や系（８）に伝えず、これによって３次元画像の乱れを小さくすることを特徴とする、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項１４】
請求項１から３、６から１１、および１３のいずれか１項記載の方法において、
２次元画像（１）に代えて、別の場所から発せられた画像を鏡に反射させ、当該の反射映像を用いることを特徴とする、
２次元画像から３次元情報を抽出する方法。
【請求項１５】
請求項１から３、６から１１、および１３から１４のいずれか１項記載の方法において、
２次元画像（１）として動画を用いることにより、３次元動画を構成することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項記載の方法を実現する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、２次元画像における遠近感の情報を、遠近感を感じ取ることができる生物種を用い、技術的に利用可能な形態で取り出す方法に関する。本発明はまた、当該の取り出した遠近感の情報を、３次元画像として構成する方法に関する。本発明はまた、これらの方法を実現する装置に関する。さらにまた、本発明は、これらの方法を用いて実現した３次元立体テレビに関する。
【背景技術】
【０００２】  立体画像を生成する技術には、様々なものがある。例えば、静止画像であれば、実際に形作ることが可能である。また、対象物を様々な角度から撮影し、当該の情報を用いて光線などを用いて立体を表現することが可能である。ただ、これらの技術は、いずれも対象物を様々な角度から観測し、３次元データを収集しなければならず、大掛かりな設備と巨大な情報量の処理装置、および煩雑な撮影作業を要する。【０００３】  一方、従来の簡易な撮影で、３次元を実現する技術も存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術の特徴は、眼鏡をかけることで人間の視覚や脳が有する錯覚等を引き出し、２次元画像を３次元画像であるかのように見せるところにある。なお、眼鏡をかけずとも、３次元画像を実現する技術も存在するようだが、これも、２次元画像を３次元であるかのように見せる技術である。しかし、視覚や錯覚を用いた立体画像は、見る人に対する負担が大きく、疲労や見え方の個人差があるだけでなく、実現される３次元画像が不鮮明になるという問題がある。
【特許文献１】  特開平７−１８２５３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、係る問題点を鑑みて成されたものであり、人間の機能を用いずに、２次元画像から３次元情報を取り出すことを課題とする。本発明はまた、当該の取り出した大容量の３次元情報を、ＩＴ技術を用いずに立体画像として構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記課題を解決し、２次元画像から３次元情報を取り出すため、本発明は、視覚を有し、遠近感を感じ取ることができる生物種に２次元画像を視せ、遠近感を物理的な形態、すなわち生物種の変位として表出させることを特徴とする。なお、この体現をさせるため、生物種に対して教育を施す。当該の生物種は、ある程度の学習能力を有する必要がある。本発明では、当該の教育用の装置も提案する。なお、これらの条件を満たす生物種の例として、マダイ等の魚類や、フラミンゴ等が挙げられる。【０００６】  次に、上記の取り出した３次元情報を、ＩＴ技術を用いずに立体画像として構成する。このため、当該の生物種に帯電体や強磁性体を混入した餌を摂取させる等し、帯電あるいは磁化させる。磁化させる際は、強磁性体を摂取させるだけでは磁化できないので、２次元画像の面と垂直な方向を地磁気の方向と平行になるように調節する。このようにすれば、生物種が摂取した強磁性体が磁化し、生物種自体も磁化することとなる。続いて、静電気力や電磁誘導現象を利用する等し、変位として表出した３次元情報を抽出する。さらにまた、ここで取り出した３次元情報は、物理形態の違いとして抽出できているため、色彩を放つ物体を適切に取り付ける等し、３次元立体を実在として表現する。つまり、２次元画像から３次元画像を取り出し、錯覚等を用いずに実像として３次元画像を表現できる。また、生物種を用いているため、基になる２次元画像が動画でも対応できる。ゆえに、３次元立体動画を実現できる。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、２次元情報から、実体としての３次元情報を抽出できる。このため、大掛かりな設備を用いて、時間をかけ、３次元情報をデータとして収集して立体画像を実現するよりも容易である。また、実体としての立体画像を実現するため、人間の錯覚に頼ることなく、鮮明な立体画像の実現が可能となる。また、例えば立体を表現する芸術作品などにも、本発明を利用してもよい。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  本実施の形態の特徴は、マダイを用いていることと（特許請求の範囲における生物種（２）としてマダイを用いる）、表示された２次元画像からマダイが感じ取った遠近感を、マダイがスクリーンからの距離（変位）を調整することによって表出できるようにマダイを学習させることにある。マダイは、魚類の中では比較的視力が優れており、参考文献１によると、視力は体長２０ｃｍで０．１５程度、体長４０ｃｍ程度で０．２０程度である。また、学習能力もある。さらにマダイは養殖に成功しており、様々な大きさのマダイが、容易に、生きた状態で入手できる。ここからは、本実施の形態を、図面を使って説明する。
【０００９】  まず、図１と図２は、マダイに対する学習を目的とした装置を説明したものである。
図１の装置は、画像ではなく、マダイに物体Ｃそのものを見せ、遠近に応じて一定の距離だけ間合いを取る（変位する）ように習慣付けるための装置である。以降、しばらくは、図１の上部の図と下部の図の共通の説明を行なう。なお、ｘｙｚ座標系を図に示したように取る（この座標系は抽象的に設定したものであり、図中の矢印は実在していないことに注意が必要である）。次に、図中の物体Ｃの色についてであるが、モノクロ色とする。水槽と物体Ｃの間には装置Ｄが配され、微弱な赤色のレーザー光が、水槽側面から水槽内部に入射している（ｘ方向に入射する）。なお、装置Ｄの構造は、図３に示している。図３にある通り、装置Ｄは、一定の反射率のガラスに対し、同図に示したように赤色のレーザー光を入射したものである。当該のレーザー光は、反射してｘの正方向に水槽内へ入射する。このような複数のレーザー光が水槽に入射するが、この入射レーザー光の強度はそれぞれ等しい。図１では、このようにレーザー光が一様に水槽に入射するように、装置Ｄが配されている。水槽内のマダイからは、物体Ｃに、赤色の微弱なレーザー光の光点が、１つだけ重なった状況が視認される。
【００１０】  いま、マダイの位置を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とすると、マダイからはｙｚ座標面上の点（ｙ０，ｚ０）にレーザー光の光の点を視認する。そして、これ以外の点にはレーザー光の光点を見つけることはない。このとき、ｘｙｚ座標空間内の直線ｙ＝ｙ０，ｚ＝ｚ０上を水槽から物体Ｃに向けてなぞった場合に、最初に物体Ｃと点を共有する点を点Ｅ（ｆ（ｙ０，ｚ０），ｙ０，ｚ０）とする。つまり、マダイのｙｚ座標面上の任意の位置（ｙ０，ｚ０）に対し、点Ｅが一意に決まり、そのｘ座標はｆ（ｙ０，ｚ０）である。また、当該の直線が物体Ｃを貫く全ての場合のうち、最もｘ座標値の大きな点Ｅのｘ座標値をｘ＝ｘ１、最もｘ座標値の小さな点Ｅのｘ座標値をｘ＝ｘ２とする。そして、｜ｘ２｜より大きな定数値Ｓ（Ｓは距離の次元を持つ）を事前に設定しておく。ただし、実際には、直線ｙ＝ｙ０，ｚ＝ｚ０が物体Ｃを貫かないケースもあるが、この場合にはｆ（ｙ０，ｚ０）＝−Ｓとする。
【００１１】  次に、水槽の装置Ｄ側の側面（側面はｙｚ面と平行になっている）をｘ＝０とし、マダイの全長をＲとする（Ｒは、取り扱う対象のマダイの平均的な全長で良い）。このとき、水槽内で、  Ｓ＋ｆ（ｙ，ｚ）＜ｘ＜Ｓ＋ｆ（ｙ，ｚ）＋２Ｒ  を満たすような点（ｘ，ｙ，ｚ）の領域の一帯（領域Ｆとする）以外の部分にマダイが位置した場合に、図中のスイッチＳがオンになるようにする。スイッチＳがオンになると、水槽内に電流が流れ、マダイに罰が与えられることとなる（図１の下部を参照）。また、マダイが領域Ｆに位置する場合には、スイッチＳをオフにし、罰を与えない（図１の上部を参照）。この通電の仕組みは、図１に示した赤外線センサによって実現している。マダイの位置を赤外線センサーで検知し、罰を与えるか判断するようになっている。図４は、ここでの訓練の構図を示したものである。なお、図１（および以降で述べる図２）には、ｚ方向に一様な形状の物体Ｃを用いたが、ｚ方向に一様でない別の形状の物体でも同様の訓練を実施することが望ましい。ｚ方向に一様でない形状の物体で訓練を実施する場合には、いろいろな角度から赤外線センサーで検知するようにする（図１と図２ではｚ方向に一様な物体を用いているため、赤外線センサーをｚ方向に向けて検知しているに過ぎない）。
【００１２】  続いて、図２について説明する。図２で示される装置は、図１で示される装置での訓練を終了したマダイが受ける訓練の装置である。装置の構成は、図１で示される装置において、物体Ｃの実物に代えて、その写真を配置したものとなっている（物体Ｃ自体がモノクロ色のため、当該の写真もモノクロ色である）。図１と図２では、これ以外の相違点はない。また、水槽中のマダイから見える写真中の物体Ｃの大きさや形、向きは、図１の場合と同様になるよう、写真を配置する。後は、図１における装置同様、罰を与えることにより、訓練する。なお、訓練の目的は、物体Ｃが実物ではないが、実物であった場合における距離感を写真から読み取り、マダイが、自発的に距離感を変位として表出できるようになることである。
【００１３】  図２の訓練が終わったら、同じマダイに対して、物体Ｃを他の形や距離を変えるなどして図１の装置と図２の装置で訓練を繰り返す。図２の装置で、マダイが通電されることなく、距離感を変位として自発的に表出できるようになったら、訓練は終了である（ただし、以後も定期的に訓練を行い、学習内容を保持させるようにする必要がある）。
【００１４】  以上の訓練を終了した複数のマダイ対し、図１と図２の訓練を同じ水槽内で共同で行なう。これは、複数のマダイと一緒に回遊している場合にも、距離感を変位として表出できるようにするためである。この訓練では、マダイの数を徐々に増やすなどしていく。最終的には、できるだけ多くのマダイが同時に図２の訓練をこなすことができるようになるのが望ましい。
【００１５】  続いて、ここまでの訓練をこなしたマダイに対し、荷電させるか、もしくはパーマロイ等の強磁性体を混入した餌を、マダイが健康を害さないように注意しながら、習慣的に与える（荷電物質と強磁性体の両方を同時に与えてもよい）。そして、マダイが常に帯電しているか、あるいは強磁性体と地磁気との相互作用によって、磁気を帯びている状態とする。このとき、水中のイオンとの作用により帯電した餌や帯電したマダイの電荷が中和されてしまう場合には、与える餌に混入する帯電粒子として、コロイド粒子を採用するようにする。
【００１６】  また、訓練をこなした複数のマダイの帯電量や含有する強磁性体の量は、全てのマダイで大体同じ程度になるよう、調節することが望ましい。そのため、定期的にマダイの帯電量や磁気を計測し、帯電や磁化の量が多いマダイに対しては、餌に含有する帯電物質や強磁性体の量を減らしたり、逆符号に帯電した餌を与えて中和するなどする。なお、最終的に得られる立体画像をより鮮明にするには、できるだけ帯電量や磁化量を多くすることが望ましい。
【００１７】  ここまでの訓練や餌付けを行なったマダイを用い、テレビの二次元画像を立体化する装置を図５に示す（特許請求の範囲における２次元画像（１）が、ここでのテレビ画像に相当する。なお、正確には、図５の鏡Ｊで反射された画像が２次元画像（１）に一致する。本実施の形態は、鏡を用いているので、請求項１４の発明となる）。なお、図５の装置を一見すると、マダイがｚｘ座標面上に並んでいるように見えるが、実際は、鏡に映った画像はｙｚ座標平面に平行であり、マダイも水槽内のｘｙｚ座標空間内を回遊するものである。この装置では、テレビ画像を鏡の反射を用いてマダイに見せ、感じた遠近感を変位によって表出させる。この体現された遠近感の情報を取り出すため、水槽を側面から挟むように機器Ｇを設置する（機器Ｇは、特許請求の範囲における系（７）もしくは系（８）に相当するものである）。この機器Ｇは、図に示す通り、プラスチックの棒で連結された２つの部分から成る（この２つの部分が、特許請求の範囲における（４）（５）の部分に相当し、プラスチック棒は（４）と（５）を連結する連結棒（６）に相当する）。この２つの部分のうち、図５における左側の部分は、帯電体とソレノイドをｘ軸に平行な構造の金網（強磁性体のパーマロイも混入されている）の筒で囲んだものであり、これらがｘ軸に平行な透明な軸棒上をｘ方向に自由に動けるようになっている（当該の軸棒自体は固定されており、軸棒との摩擦はできるだけ小さくする）。機器Ｇの右側の部分は、左側の部分と同様だが、図に示すような発光部Ｌを備え、対応するモノクロテレビの画像上の本来の色彩に相当する色を発する。また、機器Ｇは、出来る限り軽量にする。
【００１８】  以上に説明したような機器Ｇを用いると、水槽を挟むように設置された機器Ｇのｚ座標値と同じｚ座標値上を回遊するマダイによる電荷の中心を中心にするように、機器Ｇが配置する（機器Ｇのｚ座標値と同じｚ座標値上を回遊するマダイが複数匹存在する場合には、それらの電荷分布の大体の中心を中心とするように機器Ｇが配置する）。これは、機器Ｇに働く、帯電したマダイの静電気力によるものである。また、マダイが磁化している場合には、マダイの細かい動き（変位のブレ）が機器Ｇの配置に影響するのを最小限にするため、機器Ｇに配されたソレノイドによる電磁誘導を利用する。これは、マダイの体内に蓄積された強磁性体のパーマロイが地磁気によって磁化し、この磁化したマダイがソレノイドに近付いたり遠ざかったりするときに、ソレノイドの電磁誘導で互いに反発力が生ずるようにすることで実現している。また、機器Ｇを構成するソレノイドや帯電体は、パーマロイを含有した金網の筒（軸はｘ方向に平行）で囲んでいる理由は次の通りである。すなわち、静電遮蔽や磁気シールドの原理により、当該の機器Ｇの位置するｙｚ座標値と同じ程度のｙｚ座標値を回遊するマダイの電荷や磁化のみが機器Ｇに影響するようにし、他のｙｚ座標値の位置を回遊するマダイの電荷や磁化の影響を排除するためである。以上により、マダイが感じた遠近感が、機器Ｇの発光部によって立体的に表出され、立体画像が得られる。
【００１９】  以上、本実施の形態では、遠近感を体現するために、マダイが回遊する領域をｘ方向の２Ｒの範囲の距離とした。しかし、この距離を広げ、マダイの数を増やせば、マダイの感じた遠近感の表出が平均化され、機器Ｇによって体現される立体画像を、より安定したものとできる（ただし、マダイを増やし過ぎることにより、別のマダイの陰に隠れたためにマダイから画像が見えなくなるという現象が多く発生するようになってしまうと、立体画像の正確性が低下してしまうという点には注意が必要である）。
【００２０】  また、図６は、マダイから見たテレビ画像である。マダイから見ると、赤色のレーザー光は１点から発信されているように見えるが、実際にはテレビ画像上の至る所から、ｘ方向に赤色のレーザー光が発せられている。マダイは、感じ取った遠近の距離ｗ（特許請求の範囲における距離（３）に相当する）を、変位として表出する。
【００２１】  図７は、元々の画像のカラー表示を示したものである（紙面上はモノクロ色だが、カラー画像と捉えて頂きたい）。この図を用いて、請求項１１記載の発明の説明を行なう。まず、図７において、当該画像上における任意の点Ｐ（ｙ，ｚ）の色の色相、彩度、明度を、それぞれα（ｙ，ｚ）、β（ｙ，ｚ）、γ（ｙ，ｚ）とおき、図中の距離ｗをｗ＝ｆ（ｙ，ｚ）とする。すると、一般に、点Ｐ（ｙ，ｚ）の本当の色の色相Ｓ、彩度Ｔ、明度Ｕは、それぞれα、β、γとは異なる。そして、本実施の形態で、点Ｐに相当する部分の立体画像を現出させる際に、色彩を帯びた光を発する発光部Ｌの色は、α、β、γで特徴付けられる色ではなく、Ｓ、Ｔ、Ｕで特徴付けられる色とするのが望ましい。具体的には、α（ｙ，ｚ）＝Ｒ１（Ｓ，Ｔ，Ｕ，ｆ（ｙ，ｚ））、β（ｙ，ｚ）＝Ｒ２（Ｓ，Ｔ，Ｕ，ｆ（ｙ，ｚ））、γ（ｙ，ｚ）＝Ｒ３（Ｓ，Ｔ，Ｕ，ｆ（ｙ，ｚ））と表せるが（厳密には、点Ｐの近傍領域の色彩からも影響されると考えられる。このような点も考慮するのが、より望ましい）、関数Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を、色彩学等の技術を用いてデータとして事前に保持し、α、β、γとｗ＝ｆ（ｙ，ｚ）からＳ、Ｔ、Ｕを解き、立体画像を現出する際の発光部Ｌの色とする。
【参考文献１】
有元貴文：『魚はなぜ群れで泳ぐか』、大修館書店、“魚はなにを見ているか”（６１ページ）および“魚の学習”（８３ページ）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における、実体の物体を用いたマダイの訓練装置である。
【図２】本発明の実施の形態における、２次元画像を用いたマダイの訓練装置である。
【図３】本発明の実施の形態における訓練装置において、マダイに対し、２次元画像上の遠近感の判断をすべき点を、レーザー光を用いて示すための装置である。
【図４】本発明の実施の形態における訓練装置において、電流が流され、マダイに罰が与えられるような領域を説明した図である。
【図５】本発明の実施の形態において、訓練を受け、帯電し、かつ強磁性体を摂取したマダイが、モノクロ色の２次元画像を視て、感じ取った遠近感を変位として表出し、立体画像を実現する装置を示したものである。
【図６】本発明の実施の形態を示した図５において、マダイから視た２次元画像の様子を示したものである。
【図７】本発明の実施の形態において、モノクロ色でない、本来のカラーの２次元画像を示したものである。
【図１】
2010020783.tif 000003
【図２】
2010020783.tif 000004
【図３】
2010020783.tif 000005
【図４】
2010020783.tif 000006
【図５】
2010020783.tif 000007
【図６】
2010020783.tif 000008
【図７】
2010020783.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月2日(2009.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像における遠近感の情報を、遠近感を感じ取ることができる生物種を用い、技術的に利用可能な形態で取り出す方法に関する。本発明はまた、当該の取り出した遠近感の情報を、３次元画像として構成する方法に関する。本発明はまた、これらの方法を実現する装置に関する。さらにまた、本発明は、これらの方法を用いて実現した３次元立体テレビに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体画像を生成する技術には様々なものがある。例えば、静止画像であれば、実際に凹凸を付けて形作ることが可能である。また、対象物を様々な角度から撮影し、当該の情報を用いて光線等を駆使して立体を表現することが可能である。ただ、これらの技術は、いずれも対象物を様々な角度から観測し、３次元データを収集しなければならず、大掛かりな設備と巨大な情報量の処理装置、および煩雑な撮影作業を要する。
【０００３】
一方、従来の簡易な撮影で、３次元を実現する技術も存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術の特徴は、眼鏡をかけることで人間の視覚や脳が示す錯覚等を引き起こし、２次元画像を３次元画像であるかのように見せるところにある。なお、眼鏡をかけずとも、３次元画像を実現する技術も存在するようだが、これも、２次元画像を３次元であるかのように見せる技術である。しかし、視覚や錯覚を用いた立体画像は、見る人に対する負担が大きく、疲労や見え方に個人差があるだけでなく、視る人にとって、実現される３次元画像が不鮮明に感じられる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８２５３３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】有元貴文著『魚はなぜ群れで泳ぐか』大修館書店
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、係る問題点を鑑みて成されたものであり、人間の機能を用いずに、２次元画像から３次元情報を取り出すことを課題とする。本発明はまた、当該の取り出した大容量の３次元情報を、IT技術を用いずに立体画像として構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、２次元画像から３次元情報を取り出すため、本発明では、視覚を有し遠近感を感じ取ることができる生物種に２次元画像を視せ、遠近感を物理的な形態、すなわち生物種の変位として表出させることを特徴とする。なお、この体現を実現できるようにするため、当該の生物種に対して教育を施す。当該の生物種は、ある程度の学習能力を有する必要がある。本発明では当該の教育用の装置も提案する。なお、これらの条件を満たす生物種の例として、マダイ等の魚類やフラミンゴ等が挙げられる。
【０００８】
次に、上記の取り出した３次元情報を、IT技術を用いずに立体画像として構成する。このため、当該の生物種に帯電体や強磁性体を混入した餌を摂取させる等し、帯電あるいは磁化させる。磁化させる際は、強磁性体を摂取させるだけでは磁化できないので、２次元画像の面と垂直な方向を地磁気の方向と平行になるように調節する。このようにすれば、生物種が摂取した強磁性体が磁化し、生物種自体も磁化することとなる。続いて、静電気力や電磁誘導現象を利用する等し、生物種の変位として表出した３次元情報を抽出する。さらにまた、ここで取り出した３次元情報は、物理形態の違いとして抽出できているため、色彩を放つ物体を適切に取り付ける等し、３次元立体を実在として表現する。つまり、２次元画像から３次元画像を取り出し、錯覚等を用いずに実像として３次元画像を表現できる。また、生物種を用いているため、基になる２次元画像が動画でも対応できる。ゆえに、３次元立体動画を実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２次元情報から実体としての３次元情報を抽出できる。このため、大掛かりな設備を用いて、時間をかけ、３次元情報をデータとして収集して立体画像を実現するよりも容易である。また、実体としての立体画像を実現するため、人間の錯覚に頼ることなく、鮮明な立体画像の実現が可能となる。また、例えば立体を表現する芸術作品などに本発明を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における、実体の物体を用いたマダイの訓練装置である。
【図２】本発明の実施の形態における、２次元画像を用いたマダイの訓練装置である。
【図３】本発明の実施の形態における訓練装置において、マダイに対し、２次元画像上の遠近感の判断をすべき点を、レーザー光を用いて示すための装置である。
【図４】本発明の実施の形態における訓練装置において、電流が流され、マダイに罰が与えられるような領域を説明した図である。
【図５】本発明の実施の形態において、訓練を受け、帯電し、かつ強磁性体を摂取したマダイが、モノクロ色の２次元画像を視て、感じ取った遠近感を変位として表出し、立体画像を実現する装置を示したものである。
【図６】本発明の実施の形態を示した図５において、マダイから視た２次元画像の様子を示したものである。
【図７】本発明の実施の形態において、モノクロ色でない、本来のカラーの２次元画像を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態の特徴は、マダイを用いていることと（特許請求の範囲における生物種(2)としてマダイを用いる）、表示された２次元画像からマダイが感じ取った遠近感を、マダイがスクリーンからの距離（変位）を調整することによって表出できるようにマダイを学習させることにある。マダイは、魚類の中では比較的視力が優れている。非特許文献１の「魚はなにを見ているか(61ページ〜)」および「魚の学習(83ページ〜)」によると、マダイの視力は体長20cmで0.15程度、体長40cm程度で0.20程度である。また、学習能力もある。さらにマダイは養殖に成功しており、様々な大きさのマダイが、容易に、生きた状態で入手できる。ここからは、本実施の形態を、図面を使って説明する。
【００１２】
まず、図１と図２は、マダイに対する学習を目的とした装置を説明したものである。
図１の装置は、画像ではなく、マダイに物体Cそのものを見せ、遠近に応じて一定の距離だけ間合いを取る（変位する）ように習慣付けるための装置である。以降、しばらくは図１の上部の図と下部の図の共通の説明を行なう。なお、xyz座標系を図に示したように取る（この座標系は抽象的に設定したものであり、図中の矢印は実在していないことに注意が必要である）。次に、図中の物体Cの色についてであるが、モノクロ色とする。水槽と物体Cの間には装置Dが配され、微弱な赤色のレーザー光が、水槽側面から水槽内部に入射している（x方向に入射する）。なお、装置Dの構造は、図３に示している。図３にある通り、装置Dは、一定の反射率のガラスに対し、同図に示したように赤色のレーザー光を入射したものである。当該のレーザー光は、反射してxの正方向に水槽内へ入射する。このような複数のレーザー光が水槽に入射するが、この入射レーザー光の強度はそれぞれ等しい。図１では、このようにレーザー光が一様に水槽に入射するように、装置Dが配されている。水槽内のマダイからは、物体Cに、赤色の微弱なレーザー光の光点が、１つだけ重なった状況が視認される。
【００１３】
いま、マダイの位置を(x0,y0,z0)とすると、マダイからはyz座標面上の点(y0,z0)にレーザー光の光の点を視認する。そして、これ以外の点にはレーザー光の光点を見つけることはない。このとき、xyz座標空間内の直線 y＝y0,z＝z0 上を水槽から物体Cに向けてなぞった場合に、最初に物体Cと点を共有する点を点E(f(y0,z0),y0,z0)とする。つまり、マダイのyz座標面上の任意の位置(y0,z0)に対し、点Eが一意に決まり、そのx座標はf(y0,z0)である。また、当該の直線が物体Cを貫く全ての場合のうち、最もx座標値の大きな点Eのx座標値をx＝x1、最もx座標値の小さな点Eのx座標値をx＝x2とする。そして、|x2|より大きな定数値S（Sは距離の次元を持つ）を事前に設定しておく。ただし、実際には直線 y＝y0,z＝z0 が物体Cを貫かないケースもあるが、この場合にはf(y0,z0)=-Sとする。
【００１４】
次に、水槽の装置D側の側面（側面はyz面と平行になっている）をx＝0とし、マダイの全長をRとする（Rは、取り扱う対象のマダイの平均的な全長で良い）。このとき水槽内で、S + f(y,z) ＜ x ＜ S + f(y,z) + 2R  を満たすような点(x,y,z)の領域の一帯（領域Fとする）以外の部分にマダイが位置した場合に、図中のスイッチSがオンになるようにする。スイッチSがオンになると、水槽内に電流が流れ、マダイに罰が与えられることとなる（図１の下部を参照）。また、マダイが領域Fに位置する場合には、スイッチSをオフにし、罰を与えない（図１の上部を参照）。この通電の仕組みは、図１に示した赤外線センサによって実現している。マダイの位置を赤外線センサーで検知し、罰を与えるか判断するようになっている。図４は、ここでの訓練の構図を示したものである。なお、図１（および以降で述べる図２）には、z方向に一様な形状の物体Cを用いたが、z方向に一様でない別の形状の物体でも同様の訓練を実施することが望ましい。z方向に一様でない形状の物体で訓練を実施する場合には、いろいろな角度から赤外線センサーで検知するようにする（図１と図２ではz方向に一様な物体を用いているため、赤外線センサーをz方向に向けて検知するだけで対応できている）。
【００１５】
続いて、図２について説明する。図２で示される装置は、図１で示される装置での訓練を終了したマダイが受ける訓練の装置である。装置の構成は、図１で示される装置において、物体Cの実物に代えて、その写真を配置したものとなっている（物体C自体がモノクロ色のため、当該の写真もモノクロ色である）。図１と図２では、これ以外の相違点はない。また、水槽中のマダイから見える写真中の物体Cの大きさや形、向きは、図１の場合と同様になるよう、写真を配置する。後は、図１における装置同様、罰を与えることにより訓練する。なお訓練の目的は、物体Cが実物ではないが、実物であった場合における距離感を写真から読み取り、マダイが自発的に距離感を変位として表出できるようになることである。
【００１６】
図２の訓練が終わったら、同じマダイに対して、物体Cを他の形や距離を変えるなどして図１の装置と図２の装置で訓練を繰り返す。図２の装置で、マダイが通電されることなく、距離感を変位として自発的に表出できるようになったら、訓練は終了である（ただし、以後も定期的に訓練を行い、学習内容を保持させるようにすることが望ましい）。
【００１７】
以上の訓練を終了した複数のマダイ対し、図１と図２の訓練を同じ水槽内で共同で行なう。これは、複数のマダイと一緒に回遊している場合にも、距離感を変位として表出できるようにするためである。この訓練では、マダイの数を徐々に増やすなどしていく。最終的には、できるだけ多くのマダイが同時に図２の訓練をこなすことができるようになるのが望ましい。
【００１８】
続いて、ここまでの訓練をこなしたマダイに対し、荷電させるか、もしくはパーマロイ等の強磁性体を混入した餌を、マダイが健康を害さないように注意しながら、習慣的に与える（荷電物質と強磁性体の両方を同時に与えてもよい）。そして、マダイが常に帯電しているか、あるいは強磁性体と地磁気との相互作用によって、磁気を帯びている状態とする。このとき、水中のイオンとの作用により帯電した餌や帯電したマダイの電荷が中和されてしまう場合には、与える餌に混入する帯電粒子として、コロイド粒子を採用するようにする。
【００１９】
また、訓練をこなした複数のマダイの帯電量や含有する強磁性体の量は、全てのマダイで大体同じ程度になるよう、調節することが望ましい。そのため、定期的にマダイの帯電量や磁気を計測し、帯電や磁化の量が多いマダイに対しては、餌に含有する帯電物質や強磁性体の量を減らしたり、逆符号に帯電した餌を与えて中和するなどする。なお、最終的に得られる立体画像をより鮮明にするには、できるだけ帯電量や磁化量を多くすることが望ましい。
【００２０】
ここまでの訓練や餌付けを行なったマダイを用い、テレビの二次元画像を立体化する装置を図５に示す（特許請求の範囲における２次元画像(1)が、ここでのテレビ画像に相当する。なお正確には、図５の鏡Jで反射された画像が２次元画像(1)に一致する。本実施の形態は、鏡を用いているので、請求項14の発明となる）。なお、図５の装置を一見すると、マダイがzx座標面上に並んでいるように見えるが、実際は、鏡に映った画像はyz座標平面に平行であり、マダイも水槽内のxyz座標空間内を回遊するものである。この装置では、テレビ画像を鏡の反射を用いてマダイに見せ、感じた遠近感を変位によって表出させる。この体現された遠近感の情報を取り出すため、水槽を側面から挟むように機器Gを設置する（機器Gは、特許請求の範囲における系(7)もしくは系(8)に相当するものである）。この機器Gは、図に示す通り、プラスチックの棒で連結された２つの部分から成る（この２つの部分が、特許請求の範囲における(4)(5)の部分に相当し、プラスチック棒は(4)と(5)を連結する連結棒(6)に相当する）。この２つの部分のうち、図５における左側の部分は、帯電体とソレノイドをx軸に平行な構造の金網（強磁性体のパーマロイも混入されている）の筒で囲んだものであり、これらがx軸に平行な透明な軸棒上をx方向に自由に動けるようになっている（当該の軸棒自体は固定されており、軸棒との摩擦はできるだけ小さくする）。機器Gの右側の部分は、左側の部分と同様だが、図に示すような発光部Lを備え、対応するモノクロテレビの画像上の本来の色彩に相当する色を発する。また、機器Gは、出来る限り軽量にする。
【００２１】
以上に説明したような機器Gを用いると、水槽を挟むように設置された機器Gのz座標値と同じz座標値上を回遊するマダイによる電荷の中心を中心にするように、機器Gが配置する（機器Gのz座標値と同じz座標値上を回遊するマダイが複数匹存在する場合には、それらの電荷分布の大体の中心を中心とするように機器Gが配置する）。これは、機器Gに働く帯電したマダイの静電気力によるものである。また、マダイが磁化している場合には、マダイの細かい動き（変位のブレ）が機器Gの配置に影響するのを最小限にするため、機器Gに配されたソレノイドによる電磁誘導を利用する。これは、マダイの体内に蓄積された強磁性体のパーマロイが地磁気によって磁化し、この磁化したマダイがソレノイドに近付いたり遠ざかったりするときに、ソレノイドの電磁誘導で互いに反発力が生ずるようにすることで実現している。また、機器Gを構成するソレノイドや帯電体を、パーマロイを含有した金網の筒（軸はx方向に平行）で囲んでいる理由は、次の通りである。すなわち、静電遮蔽や磁気シールドの原理により、当該の機器Gの位置するyz座標値と同じ程度のyz座標値を回遊するマダイの電荷や磁化のみが機器Gに影響するようにし、他のyz座標値の位置を回遊するマダイの電荷や磁化の影響を排除するためである。以上により、マダイが感じた遠近感が、機器Gの発光部によって立体的に表出され、立体画像が得られる。
【００２２】
以上、本実施の形態では、遠近感を体現するために、マダイが回遊する領域をx方向の2Rの範囲の距離とした。しかし、この距離を広げ、マダイの数を増やせば、マダイの感じた遠近感の表出が平均化され、機器Gによって表出される立体画像を、より安定したものとできる（ただし、マダイを増やし過ぎることにより、別のマダイの陰に隠れたためにマダイから画像が見えなくなるという現象が多く発生するようになってしまうと、立体画像の正確性が低下してしまう点には注意が必要である）。
【００２３】
また図６は、マダイから見たテレビ画像である。マダイから見ると、赤色のレーザー光は１点から発振されているように見えるが、実際にはテレビ画像上の至る所から、x方向に赤色のレーザー光が発せられている。マダイは、感じ取った遠近の距離w（特許請求の範囲における距離(3)に相当する）を、変位として表出する。
【００２４】
図７は、元々の画像のカラー表示を示したものである（紙面上はモノクロ色だが、カラー画像と捉えて頂きたい）。この図を用いて、請求項１１記載の発明の説明を行なう。まず、図７において、当該画像上における任意の点P(y,z)の色の色相、彩度、明度を、それぞれα(y,z)、β(y,z)、γ(y,z)とおき、図中の距離wをw=f(y,z)とする。すると、一般に、点P(y,z)の本当の色の色相S、彩度T、明度Uは、それぞれα、β、γとは異なる。そして、本実施の形態で、点Pに相当する部分の立体画像を現出させる際に、色彩を帯びた光を発する発光部Lの色は、α、β、γで特徴付けられる色ではなく、S、T、Uで特徴付けられる色とするのが望ましい。具体的には、α(y,z)＝R1(S,T,U,f(y,z))、β(y,z)＝R2(S,T,U,f(y,z))、γ(y,z)＝R3(S,T,U,f(y,z)) と表せるが（厳密には、点Pの近傍領域の色彩からも影響されると考えられる。このような点も考慮するのが、より望ましい）、関数R1、R2、R3 を、色彩学等の技術を用いてデータとして事前に保持し、α、β、γとw＝f(y,z)からS、T、Uを解き、立体画像を現出する際の発光部Lの色とする。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、生物種の知能と錯覚を利用することで、高効率に２次元画像を立体画像の実像に変換することが可能である。従って、立体画像を構成するために、従来のように綿密な事前撮影が不要なため、２次元のテレビ放送の代替手段として有効である。
【００２６】
またマダイ等を用いた場合は、立体画像の画素が大きく、ゆえに画像自体も大きくなりがちである。このことから、映画館等での利用に適している。
【００２７】
あるいは、本発明を用いた立体画像の実現は、芸術作品等での立体表現に用いることも可能である。