(57)【要約】【課題】インテグラル・フォトグラフィ（ＩＰ）法に基づく３次元画像再生において、３次元画像を再生するための元となるＩＰ画像を高速に得ることを目的とする。【解決手段】ボクセル・キュービックの密度とＩＰ画像表示面の解像度をもとに、ボクセル・キュービックのボクセル・キュービック像が、ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きくなるか、否かを判断し、ボクセル・キュービック像がピクセルよりも大きくなる場合は、従来のレイ・トレーシングで、小さい場合は逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を生成する。【選択図】図４
2006268074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、
夫々の前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求め、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める
ことを特徴とするＩＰ画像生成方法。
【請求項２】
前記フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値における前記ボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルを用意し、
前記テーブルに基づいて、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＰ画像生成方法。
【請求項３】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標を求めて、
前記直交軸座標上の前記フライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求めて、
夫々の前記ボクセル・キュービックの前記直交軸座標上の座標値の絶対値が、前記最大臨界距離よりも大きいか否かを判定して、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離を越える場合は、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求め、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離以内の場合は、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める
ことを特徴とするＩＰ画像生成方法。
【請求項４】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートして、
視点から遠い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、
前記ソートした順番に沿って、前記第１のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、前記第２のグループについては、レイ・トレーシング法により、前記第３のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、それぞれ前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成しこれを上書きする
ことを特徴とするＩＰ画像生成方法。
【請求項５】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートして、
視点から遠い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、
前記第１のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、
前記第２のグループについては、前記ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、
前記第３のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きする
ことを特徴とするＩＰ画像生成方法。
【請求項６】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から近い順番にソートして、
視点から近い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、
前記第１のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、
前記第２のグループについては、前記ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、
前記第３のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成する
ことを特徴とするＩＰ画像生成方法。
【請求項７】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際に前記ＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、
夫々の前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求め、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める手順が記述されている
ことを特徴とするＩＰ画像生成プログラム。
【請求項８】
前記フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値における前記ボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルを用意する手順と、
前記テーブルに基づいて、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する手順とが記述されている
ことを特徴とする請求項７に記載のＩＰ画像生成プログラム。
【請求項９】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際に前記ＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標を求める手順と、
前記直交軸座標上の前記フライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求める手順と、
夫々の前記ボクセル・キュービックの前記直交軸座標上の座標値の絶対値が、前記最大臨界距離よりも大きいか否かを判定して、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離を越える場合は、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求め、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離以内の場合は、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める手順とが記述されている
ことを特徴とするＩＰ画像生成プログラム。
【請求項１０】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際に前記ＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートする手順と、
視点から遠い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、
前記ソートした順番に沿って、前記第１のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、前記第２のグループについては、レイ・トレーシング法により、前記第３のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、それぞれ前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成しこれを上書きする手順とが記述されている
ことを特徴とするＩＰ画像生成プログラム。
【請求項１１】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々の前記ボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際に前記ＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートする手順と、
視点から遠い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、
前記第１のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、
前記第２のグループについては、前記ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、
前記第３のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きする手順とが記述されている
ことを特徴とするＩＰ画像生成プログラム。
【請求項１２】
物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成した前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際に前記ＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数の前記ボクセル・キュービックを視点から近い順番にソートする手順と、
視点から近い順番にソートした前記ボクセル・キュービックを、前記フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、前記フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、前記フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、
前記第１のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、
前記第２のグループについては、前記ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、
前記第３のグループについては、前記ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成する手順とが記述されている
ことを特徴とするＩＰ画像生成プログラム。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれか１項に記載のＩＰ画像生成プログラムが記憶されている
ことを特徴とする記憶媒体。
【請求項１４】
物体が仮想的に複数に分割されてなる夫々のボクセル・キュービックの少なくとも３次元座標と色情報とを含む３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、
前記ボクセル・キュービックのＩＰ画像が表示されるＩＰ画像表示面と、
前記ＩＰ画像表示面に前記ＩＰ画像を結像するフライ・アイ・レンズと、
前記ＩＰ画像を記憶するＩＰ画像記憶手段と、
を有し、夫々の前記ボクセル・キュービックについて前記フライ・アイ・レンズを通して前記ＩＰ画像表示面のピクセルへ前記ＩＰ画像を結像させ、得られた前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生する際に前記ＩＰ画像を得るＩＰ画像生成装置であって、
夫々の前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段と、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める逆レイ・トレーシング・エンジンと、
前記ＩＰ画像の大きさが前記ピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるレイ・トレーシング・エンジンと、
を備えたことを特徴とするＩＰ画像生成装置。
【請求項１５】
前記フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値における前記ボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルをさらに備え、
前記判断手段は、前記テーブルに基づいて、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像が前記ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１４に記載のＩＰ画像生成装置。
【請求項１６】
物体が仮想的に複数に分割されてなる夫々のボクセル・キュービックの少なくとも３次元座標と色情報とを含む３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、
前記ボクセル・キュービックのＩＰ画像が表示されるＩＰ画像表示面と、
前記ＩＰ画像表示面に前記ＩＰ画像を結像するフライ・アイ・レンズと、
前記ＩＰ画像を記憶するＩＰ画像記憶手段と、
を有し、夫々の前記ボクセル・キュービックについて前記フライ・アイ・レンズを通して前記ＩＰ画像表示面のピクセルへ前記ＩＰ画像を結像させ、得られた前記ＩＰ画像を、前記フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生する際に前記ＩＰ画像を得るＩＰ画像生成装置であって、
前記フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上の前記フライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求める臨界距離算出部と、
夫々の前記ボクセル・キュービックの前記直交軸座標上の座標値の絶対値が、前記最大臨界距離よりも大きいか否かを判定する判断手段と、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離を越える場合に、逆レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求める逆レイ・トレーシング・エンジンと、
前記座標値の絶対値が前記最大臨界距離以内の場合に、レイ・トレーシング法により、前記ボクセル・キュービックに対応する前記ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるレイ・トレーシング・エンジンと、
を備えたことを特徴とするＩＰ画像生成装置。
【請求項１７】
前記３次元データを入力する３次元データ入力手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のＩＰ画像表示装置。
【請求項１８】
前記３次元データ入力手段が、前記物体をスキャニングして３次元データを得るスキャナである
ことを特徴とする請求項１７に記載のＩＰ画像表示装置。
【請求項１９】
前記３次元データ入力手段が、記憶媒体に記憶された前記３次元データを読みとる３次元データメディア読み取り手段である
ことを特徴とする請求項１７に記載のＩＰ画像表示装置。
【請求項２０】
前記３次元データ入力手段が、前記３次元データを蓄積した装置と通信をすることにより、前記３次元データを得る３次元データ通信手段である
ことを特徴とする請求項１７に記載のＩＰ画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の物体からなる立体像を得るためのインテグラル・フォトグラフィ画像生成方法を用いたＩＰ画像生成方法、ＩＰ画像生成プログラム、記憶媒体およびＩＰ画像生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元表示は医学や娯楽の分野で広く使われるようになった。特に、専用の偏光めがねをかけて立体映像を見る方法は映画などでしばしば使われている。最近では、表示装置自体で左右の視差を実現するパララックス・バリアなどの手法も実用化されている。この方法では特殊なめがねが要らない、というメリットを持つ。さらに、ハエの目レンズ（フライ・アイ・レンズ）を利用するインテグラル・フォトグラフィ（ＩＰ）法と呼ばれる手法も徐々に普及を始めた。この方法は、観測者がどの位置に移動しても立体像が再生できるという特徴を持つ（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第００／５９２３５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このＩＰ法で３次元画像を得るためには、予めＩＰ画像と呼ばれる画像を生成し、これをフライ・アイ・レンズを通して観察する必要がある。このＩＰ画像を生成するためには、光源から発射された光が物体に当たって、反射し、その光がフライ・アイ・レンズにどの様に入射するか、を精密に計算する必要がある。この処理をレンダリングと呼ぶ。実際には、ＩＰ画像表示面における個々のピクセル位置から逆に光線を辿って、レンズの主点を通り、物体のどの位置に到着するかを計算し、その位置における色情報を求めるという手法が一般的である。この手法をレイ・トレーシングと呼ぶ。このレイ・トレーシングは、コンピュータを使って行われるが、非常に多くの演算が必要であり、ＩＰ画像を得るには多くの時間を費やしていた。
【０００４】
一方、レンダリング処理を短縮するため、物体側から光線を追跡する、いわば、逆レイ・トレーシング法も提案されている。この方法は、レイ・トレーシングと比較して演算量が少なく、高速である。しかし、この方法は、物体がフライ・アイ・レンズに近いときに十分な解像度のＩＰ画像を得ることができない、という欠点が知られている。これを図１７によって詳しく説明する。この例では、３次元の物体はボクセル・キュービックと呼ばれる小さな立方体の集合で表現されている。各ボクセル・キュービックからフライ・アイ・レンズに向けて光線を発射し、光線がレンズの主点を通ってＩＰ画像表示面にぶつかる点を求める。この点を物体色で塗れば、フライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面を見たときに物体が再生される。
【０００５】
ところが、この例ではボクセル・キュービックＡとボクセル・キュービックＢが隣接しているにもかかわらず、ＩＰ画像表示面に描かれるピクセルは、隣接していない。これは、ボクセル・キュービックが小さいながらも大きさを持っているからであり、この大きさを無視して点として取り扱った結果、このように、ＩＰ画像表示面上のピクセルが離散的になってしまうのである。別の言い方をすると、ボクセル・キュービックの密度がＩＰ画像の解像度よりも十分大きくない場合、レンズに近いボクセル・キュービックに対応する像は離散的になってしまうのである。このように離散的に描かれたＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察するとその部分が薄く透けているように見える。つまり、物体が正しく再生されないことになる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正確に物体像を再生するＩＰ画像を得ることができるＩＰ画像生成方法、ＩＰ画像生成プログラム、記憶媒体およびＩＰ画像生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求めることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める手順が記述されていることを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、本発明のＩＰ画像生成装置は、物体が仮想的に複数に分割されてなる夫々のボクセル・キュービックの少なくとも３次元座標と色情報とを含む３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が表示されるＩＰ画像表示面と、ＩＰ画像表示面にＩＰ画像を結像するフライ・アイ・レンズと、ＩＰ画像を記憶するＩＰ画像記憶手段と、を有し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面のピクセルへＩＰ画像を結像させ、得られたＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生する際にＩＰ画像を得るＩＰ画像生成装置であって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段と、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める逆レイ・トレーシング・エンジンと、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求めるレイ・トレーシング・エンジンとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、レイ・トレーシングと逆レイ・トレーシングとを使い分けてＩＰ画像を生成する。そして、レンズから遠い物体は高速に、近い物体は再生像が疎になることなく、正確に物体像を再生することができるＩＰ画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１の発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める。つまり、例えばボクセル・キュービックの密度とＩＰ画像表示面の解像度をもとに、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が、ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きくなるか否かを判断し、ボクセル・キュービック像がピクセルよりも大きくなる場合は、従来のレイ・トレーシングで、小さい場合は逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を生成する。この構成により、レンズから遠い物体は高速に、近い物体は再生像が疎になることなく、正確に物体像を再生することができるＩＰ画像を得ることができる。
【００１２】
本発明の第２の発明のＩＰ画像生成方法は、第２の発明のＩＰ画像生成方法において、フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値におけるボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルを用意し、テーブルに基づいて、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する。つまり、例えば、ボクセル・キュービックのＸまたはＹ座標ごとにＩＰ画像がピクセルの大きさに等しくなるＺ座標を予め求めておき、テーブルに記憶することによって、ＩＰ画像を求める際に、このテーブルを参照しながら、ボクセル・キュービックのＺ座標の値がテーブルに記憶されているＺ座標の値より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。この構成により、演算量の多いレイ・トレーシングを最小にすることができる。
【００１３】
本発明の第３の発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標を求めて、直交軸座標上のフライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求めて、夫々のボクセル・キュービックの直交軸座標上の座標値の絶対値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定して、座標値の絶対値が最大臨界距離を越える場合は、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、座標値の絶対値が最大臨界距離以内の場合は、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める。つまり、例えば、最低の入射角でフライ・アイ・レンズがボクセル・キュービックを捉えた場合を想定し、その像の大きさがＩＰ画像表示面のピクセルの大きさと等しくなるボクセル・キュービックのＺ座標の値を最大臨界距離とし、ボクセル・キュービックのＺ座標の値が最大臨界距離より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。この構成により、逆レイ・トレーシングを用いるか、レイ・トレーシングを用いるかを非常に少ない演算で判断することができ、処理の高速化を図ることができる。
【００１４】
本発明の第４の発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートして、視点から遠い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、ソートした順番に沿って、第１のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、第２のグループについては、レイ・トレーシング法により、第３のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、それぞれＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成しこれを上書きする。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、観測者から見て遠い順に処理することによって、同じピクセル位置に写像される複数のボクセル・キュービックが存在しても、自動的に視線手前のボクセル・キュービックの像が上書きされて残るようにした。この構成により、複数のボクセル・キュービックが同じ位置に写像されてもどちらを残すか判断する処理が軽減でき、処理の高速化が期待できる。
【００１５】
本発明の第５の発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートして、視点から遠い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、第１のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、第２のグループについては、ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、第３のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きする。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、まず、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものは、遠い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものは近い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものは遠い順に処理することによって、処理に時間がかかるレイ・トレーシング時において、ＩＰ画像表示面の同じピクセル位置からのレイ・トレーシング処理が重複して行われることを回避する。この構成により、処理に時間がかかるレイ・トレーシング処理が必要以上に行われることがないため、処理の高速化が期待できる。
【００１６】
本発明の第６の発明のＩＰ画像生成方法は、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生時のＩＰ画像生成方法であって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から近い順番にソートして、視点から近い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをして、第１のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、第２のグループについては、ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、第３のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成する。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標をソート・キーとしてソートしておき、観測者から見て近い順に処理し、かつ、既にＩＰ画像が求められている場合は処理をスキップすることによって、逆レイ・トレーシング処理を必要以上に行うことを回避する。この構成により、処理の高速化ができる。
【００１７】
本発明の第７の発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断して、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める手順が記述されている。つまり、例えばボクセル・キュービックの密度とＩＰ画像表示面の解像度をもとに、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が、ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きくなるか否かを判断し、ボクセル・キュービック像がピクセルよりも大きくなる場合は、従来のレイ・トレーシングで、小さい場合は逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を生成する。この構成により、レンズから遠い物体は高速に、近い物体は再生像が疎になることなく、正確に物体像を再生することができる。
【００１８】
本発明の第８の発明のＩＰ画像生成プログラムは、第７の発明のＩＰ画像生成プログラムにおいて、フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値におけるボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルを用意する手順と、テーブルに基づいて、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する手順とが記述されている。つまり、例えば、ボクセル・キュービックのＸまたはＹ座標ごとにＩＰ画像がピクセルの大きさに等しくなるＺ座標を予め求めておき、テーブルに記憶することによって、ＩＰ画像を求める際に、このテーブルを参照しながら、ボクセル・キュービックのＺ座標の値がテーブルに記憶されているＺ座標の値より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。この構成により、演算量の多いレイ・トレーシングを最小にすることができる。
【００１９】
本発明の第９の発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標を求める手順と、直交軸座標上のフライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求める手順と、夫々のボクセル・キュービックの直交軸座標上の座標値の絶対値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定して、座標値の絶対値が最大臨界距離を越える場合は、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求め、座標値の絶対値が最大臨界距離以内の場合は、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める手順とが記述されている。つまり、例えば、最低の入射角でフライ・アイ・レンズがボクセル・キュービックを捉えた場合を想定し、その像の大きさがＩＰ画像表示面のピクセルの大きさと等しくなるボクセル・キュービックのＺ座標の値を最大臨界距離とし、ボクセル・キュービックのＺ座標の値が最大臨界距離より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。この構成により、逆レイ・トレーシングを用いるか、レイ・トレーシングを用いるかを非常に少ない演算で判断することができ、処理の高速化を図ることができる。
【００２０】
本発明の第１０の発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートする手順と、視点から遠い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、ソートした順番に沿って、第１のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、第２のグループについては、レイ・トレーシング法により、第３のグループについては、逆レイ・トレーシング法により、それぞれＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成しこれを上書きする手順とが記述されている。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、観測者から見て遠い順に処理することによって、同じピクセル位置に写像される複数のボクセル・キュービックが存在しても、自動的に視線手前のボクセル・キュービックの像が上書きされて残るようにした。この構成により、複数のボクセル・キュービックが同じ位置に写像されてもどちらを残すか判断する処理が軽減でき、処理の高速化が期待できる。
【００２１】
本発明の第１１の発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から遠い順番にソートする手順と、視点から遠い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、第１のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法によりＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、第２のグループについては、ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法により、ＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、第３のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法によりＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きする手順とが記述されている。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、まず、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものは、遠い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものは近い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものは遠い順に処理することによって、処理に時間がかかるレイ・トレーシング時において、ＩＰ画像表示面の同じピクセル位置からのレイ・トレーシング処理が重複して行われることを回避する。この構成により、処理に時間がかかるレイ・トレーシング処理が必要以上に行われることがないため、処理の高速化が期待できる。
【００２２】
本発明の第１２の発明のＩＰ画像生成プログラムは、物体を複数のボクセル・キュービックに仮想的に分割し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面へ結像する位置のピクセルにＩＰ画像を生成し、生成したＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生するインテグラル・フォトグラフィ法を用いた３次元画像再生の際にＩＰ画像を求める手順が記述されたＩＰ画像生成プログラムであって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上で、複数のボクセル・キュービックを視点から近い順番にソートする手順と、視点から近い順番にソートしたボクセル・キュービックを、フライ・アイ・レンズの視点側において、逆レイ・トレーシングが可能な第１グループと、フライ・アイ・レンズの両面に隣接して、レイ・トレーシングが可能な第２グループと、フライ・アイ・レンズの視点と反対側において、逆レイ・トレーシングが可能な第３グループとにグループ分けをする手順と、第１のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法によりＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成して、第２のグループについては、ソートした順番と逆の順番で、逆レイ・トレーシング法によりＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルに既にＩＰ画像が生成されていてもＩＰ画像を生成してこれを上書きして、第３のグループについては、ソートした順番に沿って、逆レイ・トレーシング法によりＩＰ画像表示面のピクセルを求めるとともに、求めたピクセルにＩＰ画像が生成されてない場合にのみにＩＰ画像を生成する手順とが記述されている。つまり、ボクセル・キュービックを、例えば、Ｚ座標をソート・キーとしてソートしておき、観測者から見て近い順に処理し、かつ、既にＩＰ画像が求められている場合は処理をスキップすることによって、逆レイ・トレーシング処理を必要以上に行うことを回避する。この構成により、処理の高速化ができる。
【００２３】
本発明の第１３の発明の記憶媒体は、第６の発明から第１２の発明のいずれか１つのＩＰ画像生成プログラムが記憶されている。この構成により、記憶媒体からコンピュータにＩＰ画像生成プログラムを読み込ませることにより、レンズから遠い物体は高速に、近い物体は再生像が疎になることなく、正確に物体像を再生することができるＩＰ画像を得ることができるＩＰ画像生成装置を容易に実現することができる。
【００２４】
本発明の第１４の発明のＩＰ画像生成装置は、物体が仮想的に複数に分割されてなる夫々のボクセル・キュービックの少なくとも３次元座標と色情報とを含む３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が表示されるＩＰ画像表示面と、ＩＰ画像表示面にＩＰ画像を結像するフライ・アイ・レンズと、ＩＰ画像を記憶するＩＰ画像記憶手段と、を有し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面のピクセルへＩＰ画像を結像させ、得られたＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生する際にＩＰ画像を得るＩＰ画像生成装置であって、夫々のボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段と、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ以上の場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める逆レイ・トレーシング・エンジンと、ＩＰ画像の大きさがピクセルの大きさ未満の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求めるレイ・トレーシング・エンジンとを備えている。この構成により、例えばボクセル・キュービックの密度とＩＰ画像表示面の解像度をもとに、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が、ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きくなるか否かを判断し、ボクセル・キュービック像がピクセルよりも大きくなる場合は、従来のレイ・トレーシングで、小さい場合は逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を生成する。そのため、レンズから遠い物体は高速に、近い物体は再生像が疎になることなく、正確に物体像を再生することができる。
【００２５】
本発明の第１５の発明のＩＰ画像生成装置は、第１４の発明のＩＰ画像生成装置において、フライ・アイ・レンズの主点の位置に基づいて、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標と該直交軸座標の任意の座標値におけるボクセル・キュービックの大きさとの関係を表すテーブルをさらに備え、判断手段は、テーブルに基づいて、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する。この構成により、例えば、ボクセル・キュービックのＸまたはＹ座標ごとにＩＰ画像がピクセルの大きさに等しくなるＺ座標を予め求めておき、テーブルに記憶することによって、ＩＰ画像を求める際に、このテーブルを参照しながら、ボクセル・キュービックのＺ座標の値がテーブルに記憶されているＺ座標の値より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。このため、演算量の多いレイ・トレーシングを最小にすることができる。
【００２６】
本発明の第１６の発明のＩＰ画像生成装置は、物体が仮想的に複数に分割されてなる夫々のボクセル・キュービックの少なくとも３次元座標と色情報とを含む３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、ボクセル・キュービックのＩＰ画像が表示されるＩＰ画像表示面と、ＩＰ画像表示面にＩＰ画像を結像するフライ・アイ・レンズと、ＩＰ画像を記憶するＩＰ画像記憶手段と、を有し、夫々のボクセル・キュービックについてフライ・アイ・レンズを通してＩＰ画像表示面のピクセルへＩＰ画像を結像させ、得られたＩＰ画像を、フライ・アイ・レンズを通して観察することによって３次元画像を再生する際にＩＰ画像を得るＩＰ画像生成装置であって、フライ・アイ・レンズに直交する直交軸座標上のフライ・アイ・レンズの最大臨界距離を求める臨界距離算出部と、夫々のボクセル・キュービックの直交軸座標上の座標値の絶対値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定する判断手段と、座標値の絶対値が最大臨界距離を越える場合に、逆レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求める逆レイ・トレーシング・エンジンと、座標値の絶対値が最大臨界距離以内の場合に、レイ・トレーシング法により、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面のピクセルを求めるレイ・トレーシング・エンジンとを備えている。この構成により、例えば、最低の入射角でフライ・アイ・レンズがボクセル・キュービックを捉えた場合を想定し、その像の大きさがＩＰ画像表示面のピクセルの大きさと等しくなるボクセル・キュービックのＺ座標の値を最大臨界距離とし、ボクセル・キュービックのＺ座標の値が最大臨界距離より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求めるので、逆レイ・トレーシングを用いるか、レイ・トレーシングを用いるかを非常に少ない演算で判断することができ、処理の高速化を図ることができる。
【００２７】
本発明の第１７の発明のＩＰ画像生成装置は、第１４から第１６の発明のいずれか１つのＩＰ画像生成装置において、３次元データを入力する３次元データ入力手段をさらに備えている。この構成により、所定の３次元データを入力することにより、所望の３次元画像を得ることができる。
【００２８】
本発明の第１８の発明のＩＰ画像生成装置は、第１７の発明のＩＰ画像生成装置において、３次元データ入力手段が、物体をスキャニングして３次元データを得るスキャナである。この構成により、物体の３次元データを取り込み、その後で、その物体の３次元像をリアルに再生することができる。
【００２９】
本発明の第１９の発明のＩＰ画像生成装置は、第１７の発明のＩＰ画像生成装置において、３次元データ入力手段が、記憶媒体に記憶された３次元データを読みとる３次元データメディア読み取り手段である。この構成により、予め３次元データが蓄積されたメディアからデータを読み取ることができ、これをリアルな３次元像として再生することができる。
【００３０】
本発明の第２０の発明のＩＰ画像生成装置は、第１７の発明のＩＰ画像生成装置において、３次元データ入力手段が、３次元データを蓄積した装置と通信をすることにより、３次元データを得る３次元データ通信手段である。これにより、離れている相手から送られてきた３次元データを受信して観測者の近くにて３次元像を再生することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
本実施の形態においては、フライ・アイ・レンズに直交する軸方向を、Ｚ軸方向あるいは視線方向として説明し、所定の物体（例えば、フライ・アイ・レンズ）に対して、観測者から遠い側を「奥側」あるいは「向こう側」、観測者に近い側を「手前側」と表現して説明するが、装置の方向は、これに限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本発明にかかる実施の形態１のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図である。図１において、１０１は３次元データ入力手段、１０４は３次元データ記憶手段としての３次元データ記憶部、１０５はパラメータ記憶部、１０６は臨界距離算出部、１０８は逆レイ・トレーシング・エンジン、１０９はレイ・トレーシング・エンジン、１１０はＩＰ画像記憶手段としてのＩＰ画像メモリ、１１１はＩＰ画像表示面、１１２はフライ・アイ・レンズ、１１３は制御部である。
【００３４】
３次元データ入力手段１０１は、ボクセル・キュービックの３次元データ、すなわち、ボクセル・キュービックのＸ，Ｙ，Ｚ座標および色情報を、外部機器や記憶媒体等から入力する。３次元データ記憶部１０４は、この３次元データ、すなわち、ボクセル・キュービックのＸ，Ｙ，Ｚ座標と色情報とを一時的に記憶する。
【００３５】
パラメータ記憶部１０５は、この３次元データをレンダリングするために必要なパラメータを記憶している。このパラメータには、例えば以下のものが含まれている。
【００３６】
・フライ・アイ・レンズ１１２の直径
・レンズ１１２の主点面とＩＰ画像表示面１１１との距離
・レンズ１１２の幾何学的配置
・ボクセル・キュービックの密度（ボクセル・キュービックの一辺の長さ）
・ＩＰ画像のピクセルの大きさ（ピクセル・サイズ）
臨界距離算出部１０６は、パラメータ記憶部１０５を参照し、ボクセル・キュービックのＸまたはＹ座標に依存して、ＩＰ画像表示面１１１に投影されるボクセル・キュービック像の大きさがＩＰ画像表示面１１１上のピクセルサイズと等しくなるＺ座標の値（以下、臨界距離と呼ぶ）を算出する。
【００３７】
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、ボクセル・キュービックからフライ・アイ・レンズ１１２の主点を通る光線を仮想的に追跡して、ＩＰ画像表示面１１１と交差するピクセル位置を演算によって求め、そのボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面１１１上のピクセルが所謂「ボクセル・キュービックの色で塗ったもの」であると決定する。
【００３８】
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像表示面を構成する各ピクセルからフライ・アイ・レンズ１１２の主点を通る光線を仮想的に追跡して、すべてのボクセル・キュービックと交差するか否かを演算によって判断し、交差する場合は、そのボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像表示面上のピクセルが所謂「ボクセル・キュービックの色で塗ったもの」であると決定する。ＩＰ画像メモリ１１０は、レンダリングの結果を蓄積する。ＩＰ画像表示面１１１は、ＩＰ画像メモリに蓄積されたデータに基づいて画像を表示する。制御部１１３は、全体の制御を行なう。
【００３９】
図２は本発明にかかる実施の形態１のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図である。図２において、３次元データ入力手段１０１は、具体的には、３次元スキャナによって構成されている。３次元データ記憶部１０４は、ＲＡＭによって構成されている。パラメータ記憶部１０５は、ＲＯＭによって構成されている。ＩＰ画像メモリ１１０は、Ｖ−ＲＡＭによって構成されている。ＩＰ画像表示面１１１は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）によって構成されている。臨界距離算出部１０６、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８、レイ・トレーシング・エンジン１０９、および制御部１１３は、中央処理装置（ＣＰＵ）３０１が、パラメータ記憶部１０５に記憶されているプログラムを、パラメータ記憶部１０５に記憶されている種々のデータを参照しながら、３次元データ記憶部１０４に記憶されているデータを参照したり、変更したりしながら実行することによって構成されている。
【００４０】
ここで、ボクセル・キュービックとフライ・アイ・レンズ１１２との幾何学的な位置関係は、図３の本発明にかかる実施の形態１によるボクセル・キュービックとＩＰ画像表示面上にできるボクセル・キュービックの像の幾何学的関係を示す図に示すような位置関係にある。このとき、
ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像の大きさｄは、
ｄ＝（Ｘ＋Δ）×ｓ／（Ｚ−Δ）−（Ｘ×Δ）×ｓ／（Ｚ＋Δ）      ……（式１）
となる。ここで、
ボクセル・キュービックの一辺の長さ＝２Δ
レンズ１１２の直径＝２ｒ
レンズ１１２の主点からボクセル・キュービックの中心までのＺ方向距離＝Ｚ
レンズ１１２の主点からボクセル・キュービックの中心までのＸ方向距離＝Ｘ
レンズ１１２の主点とＩＰ画像表示面との距離＝ｓ
である。
【００４１】
この式を整理すると、
ｄ＝２×ｓ×Δ×（Ｘ＋Ｚ）／（Ｚ2−Δ2）                ……（式２）
となる。したがって、今、ＩＰ画像表示面上の描画サイズ（ピクセルの大きさ）がεであるとすると、
ε≧ｄ
を満たすボクセル・キュービックはＸ、Ｚの座標によって決定できることが分かる。
【００４２】
これにより、ｄ＝εとおいて（式２）を、ＺについてＺ≧０の範囲で解くと、
Ｚ＝｛ｓ×Δ＋（ｓ2×Δ2＋ｄ2×Δ2＋２×ｄ×ｓ×Δ×Ｘ）0.5｝／ｄ……（式３）
となり、Ｘの値が決まればＺの値を決定できることが分かる。
【００４３】
ボクセル・キュービックのＸ座標の値は離散的であるため、Ｘの値ごとにＺの値を求めてテーブル化しておけば、
ε≧ｄを満たす、Ｚ（Ｘ）＝臨界距離（Ｘ）
がテーブル化できることが分かる。（式２）が、Ｚ≧０で減少関数であることを考慮すると、あるボクセル・キュービックについて、このテーブルによって臨界距離を求めて、Ｚ座標の値と比較すれば、対応するＩＰ画像のサイズがピクセルサイズより大きいか否かがわかる。すなわち、Ｚ座標が臨界距離より大きければ、ＩＰ画像の大きさはピクセルサイズより小さくなる。
【００４４】
なお、本説明ではＸとＺの２次元で説明したが、３次元においても、同様の計算でＹ方向の描画サイズを決定できる。ここでは、説明を割愛する。
【００４５】
さらに、ｄが最大になるのはボクセル・キュービックをレンズ１１２が最低の入射角で捉える場合であることを考慮すると、このとき、
ｒ＝（Ｘ＋Δ）×ｓ／（Ｚ−Δ）                            ……（式４）
が成り立つ。（式１）、（式４）よりＸを消去して、ｄを求めると、
ｄ（ｍａｘ）＝２×Δ×（ｓ＋ｒ）／（Ｚ＋Δ）          ……（式５）
となる。
【００４６】
したがって、ボクセル・キュービックのＺ座標の値が、
ε≧ｄ（ｍａｘ）
を満たすならば、隣接したボクセル・キュービックに対するＩＰ画像は、不連続になることはない、ということが保証できる。よって、ε＝ｄ（ｍａｘ）とおいて、（式５）をＺについて解くと、
Ｚ≧ε×Δ／（Δ×ｓ＋Δ×ｒ−ε）＝最大臨界距離
となり、最低の入射角でボクセル・キュービックを捉える場合でもＩＰ画像が連続になることが保証できる。したがって、Ｘ（あるいはＹ）の座標に関係なくＺ座標の値が最大臨界距離よりも大きければ、対応するＩＰ画像はピクセルサイズεよりも大きくなる（逆は成り立たない。ボクセル・キュービックの位置がレンズ１１２に対してかならず最低の入射角を実現する位置にあるとは限らないので、Ｚ座標の値が最大臨界距離より小さくても、ＩＰ画像の大きさがεより大きくなることがある。例えば、レンズ１１２の主点のほぼ真上に位置するボクセル・キュービックは、Ｚ座標の値が臨界距離よりも大きくても、その像の大きさがεより大きいことがありうる）。
【００４７】
以上のことを踏まえた上で、ＩＰ画像生成装置の動作について説明する。まず、図４のフローチャートに沿って全体の動作の概略を説明し、その後に図５および図７のフローチャートによって、レンダリング処理の詳細を説明する。図４において、
（ステップ：Ｓ５０１）
３次元データ入力手段１０１により、物体の３次元データを取り込む。取り込まれる物体のデータは、予め指定されていた分解能でボクセル・キュービックに分割された夫々のＸ，Ｙ，Ｚ座標とボクセル・キュービックの物体色を含んでいる。これらのデータおよび物体の分解能を制御部１１３が受け取り、３次元データ記憶部１０４に書き込む。
【００４８】
（ステップ：Ｓ５０２）
次に、制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４を参照し、ボクセル・キュービックの分解能、すなわち、「ボクセル・キュービックの一辺の長さ（＝２Δ）」と、予め設定されていた「フライ・アイ・レンズ１１２の主点とＩＰ画像表示面との距離（＝ｓ）」、「フライ・アイ・レンズ１１２の直径（＝２ｒ）」「ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさ（＝ε）」をパラメータ記憶部１０５に書き込む。
【００４９】
（ステップ：Ｓ５０３）
制御部１１３は３次元データ記憶部１０４を参照し、Ｚ座標の値をソートキーとして降順（観測者から見て遠い順）に並べ替えを行い、再び、３次元データ記憶部１０４に書き込む。
【００５０】
（ステップ：Ｓ５０４）
制御部１１３は臨界距離算出部１０６に最大臨界距離を算出するよう要求する。すると、臨界距離算出部１０６は、パラメータ記憶部１０５を参照して前述の計算式から最大臨界距離を算出し、パラメータ記憶部１０５に書き加える。
【００５１】
（ステップ：Ｓ５０５）
制御部１１３、パラメータ記憶部１０５を参照して、ステップ：Ｓ５０４で求めた臨界距離をもとに、３次元データ記憶部１０４に記憶されたデータを３つのグループ、すなわち、観測者からみてフライ・アイ・レンズ１１２の向こう側にあるＺ座標の値が最大臨界距離よりも大きいボクセル・キュービックの集合（以降、第１のグループと呼ぶ）とフライ・アイ・レンズ１１２の付近でＺ座標の値の絶対値が最大臨界距離よりも小さいボクセル・キュービックの集合（以降、第２のグループと呼ぶ）とフライ・アイ・レンズ１１２の手前でＺ座標の値の絶対値が最大臨界距離よりも大きいボクセル・キュービックの集合（以降、第３のグループと呼ぶ）に分離する。ここでは、フライ・アイ・レンズ１１２の向こう側をＺ座標の正側としている。なお、このステップ：Ｓ５０５は、ボクセル・キュービックの直交軸座標（Ｚ軸座標）上の座標値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定する判断手段を構成している。同時に、このステップ：Ｓ５０５は、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段を構成している。
【００５２】
つまり、フライ・アイ・レンズ１１２に直交する視点と反対側を正側とする直交軸座標において、フライ・アイ・レンズ１１２から視点と反対側に第１の最大臨界距離だけ離れた位置を第１の臨界位置、フライ・アイ・レンズ１１２から視点側に第２の最大臨界距離だけ離れた位置を第２の臨界位置とした場合に、直交軸座標の座標値が、第１の臨界位置を超える第１のグループと、第１の臨界位置以下で、第２の臨界位置を超える第２のグループと、第２の臨界位置以下の第３のグループとにグループ分けをする。そして、グループの境界を示すデータを３次元データ記憶部１０４に書き加える。
【００５３】
（ステップ：Ｓ５０６）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第１のグループに属するボクセル・キュービックに対して、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理（逆レイ・トレーシング）の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【００５４】
（ステップ：Ｓ５０７）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第２のグループに属するボクセル・キュービックに対して、レイ・トレーシング・エンジン１０９にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理（レイ・トレーシング）の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【００５５】
（ステップ：Ｓ５０８）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第３のグループに属するボクセル・キュービックに対して、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【００５６】
このような手順によりＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれた内容をＩＰ画像表示面１１１に表示し、フライ・アイ・レンズ１１２を通して観察すると、３次元データ入力手段１０１で入力した物体と同様の物体が３次元像として得られる。
【００５７】
なお、上述のようにステップ：Ｓ５０５は、ボクセル・キュービックの直交軸座標（Ｚ軸座標）上の座標値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定する判断手段を構成している。フライ・アイ・レンズ１１２の座標値が零である場合、ボクセル・キュービックの座標値は、フライ・アイ・レンズ１１２の向こう側か手前側かの如何に関わらず、その絶対値を最大臨界距離と比較するようにしてもよい。この場合、２つのグループに分かれることになるが、ステップ：Ｓ５０６とステップ：Ｓ５０８にて行われる逆レイ・トレーシング処理は、同様なものなので問題はない。
【００５８】
次に、各レンダリング処理の詳細について、図５および図７のフローチャートに基づいて説明する。まず、図５のフローチャートにしたがって、ステップ：Ｓ５０６の逆レイ・トレーシング処理について説明する。
【００５９】
（ステップ：Ｓ６０１）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、最初のボクセル・キュービック（ＶＣ）に注目する。
【００６０】
（ステップ：Ｓ６０２）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、最初のレンズに注目する。
【００６１】
（ステップ：Ｓ６０３）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目しているレンズとボクセル・キュービックの位置関係からＩＰ画像のピクセル位置を計算する。すなわち、注目しているボクセル・キュービックから注目しているレンズの主点に向けて光線を発射した場合に、ＩＰ画像表示面のどの位置に光線が当たるかを幾何学的な位置関係から算出する（ピクセルの座標を算出する）。
【００６２】
（ステップ：Ｓ６０４）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、ステップ：Ｓ６０３で求めたピクセル位置、すなわちＩＰ画像メモリ１１０において求めたピクセル位置を表すアドレスにボクセル・キュービックの色情報を書き込む。ここで、色情報を書き込む場合、すでに、別のボクセル・キュービックの色情報が求めたピクセル位置に書き込まれていることがありうる。図６はこのときの様子を示している。図６のように視点とレンズの主点とを結ぶ直線上に２つの複数のボクセル・キュービックが存在する場合、ＩＰ画像表示面の同じピクセル位置に、色情報を書き込むことになる。しかしながら、ボクセル・キュービックのデータはＺ軸に対して遠い順にソートされているため、すでに求めたピクセル位置に色情報が書き込まれていても、そのまま上書きすればよい。なぜならば、Ｚ座標の値が小さいボクセル・キュービックの方が常に視線手前にあることが保証できるからである。このようにすれば、視線手前に存在するボクセル・キュービックの色情報が常に上書きされるため、３次元像を観察した際に「本来見えないはずのものが見える」という現象が発生するのを防ぐことができる。
【００６３】
（ステップ：Ｓ６０５）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、すべてのレンズについて処理を終了したか否かを判断する。終了していればステップ：Ｓ６０６へ、さもなければ、ステップ：Ｓ６０７へ進む。
【００６４】
（ステップ：Ｓ６０６）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、すべてのボクセル・キュービックについて処理を終了したか否かを判断する。終了していなければ、ステップ：Ｓ６０８へ進む。さもなければ、処理を終了する。
【００６５】
（ステップ：Ｓ６０７）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目するレンズを次のレンズに変更する。ステップ：Ｓ６０３へ進む。
【００６６】
（ステップ：Ｓ６０８）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目するボクセル・キュービックを次のボクセル・キュービックに変更する。ステップ：Ｓ６０２へ進む。
【００６７】
以上のようにして、与えられたボクセル・キュービックすべてに対してＩＰ画像を求める処理が終了する。なお、本実施の形態では、注目するレンズの変更順序については特に触れていないが、例えば、左上から右下に向かって、主走査方向を上下にとり、副走査方向を左右にとる方法などが考えられる。また、上から下へ千鳥足で走査する方法やインターリーブの考え方によって個々のレンズに特別な順序を与える方法も考えられるが、いずれも、本発明の主旨とはなんら変わりない。
【００６８】
次に、ステップ：Ｓ５０７のレイ・トレーシング処理について図７のフローチャートにしたがって説明する。
【００６９】
（ステップ：Ｓ８０１）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像表示面１１１上の最初のピクセルに注目する。
【００７０】
（ステップ：Ｓ８０２）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているピクセルがすでに処理済みであるか否か判断する。処理済であれば、ステップ：Ｓ８０９へ、さもなければ、ステップ：Ｓ８０３へ進む。
【００７１】
（ステップ：Ｓ８０３）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、最初のボクセル・キュービックに注目する。ここで、最初とは、第２グループに属するボクセル・キュービックの中で最後尾に位置するものである。つまり、ボクセル・キュービックを手前から向こうに向かって処理することになる。
【００７２】
（ステップ：Ｓ８０４）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているピクセルの座標位置からレンズの主点を通して、注目しているボクセル・キュービックを捉えることができるか、すなわち、「注目しているピクセル」と「レンズ（注目しているピクセルの真上にあるレンズ）の主点」と「注目しているボクセル・キュービック」が同一直線上に存在するかを幾何学的な位置関係から計算する。この計算法はレイ・トレーシング法における「交差判定法」としていろいろな方法が提案されているが、ここでは詳細を説明しない。主点を通して捉えることができれば、ステップ：Ｓ８０５へ、さもなければ、ステップ：Ｓ８０６へ進む。
【００７３】
（ステップ：Ｓ８０５）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像メモリ１１０の注目しているピクセルを表すアドレスに、注目しているボクセル・キュービックの色情報と「色情報が書き込まれている」ことを示すデータを書き込む。ここでは、色情報を２４ビットで表現する。そして、ＩＰ画像メモリ１１０は１ピクセル当り３２ビットを割り当てている。最上位の１ビットは「色情報が書き込まれているか否か」を表す。下位の２４ビットが色情報である。最初、ＩＰ画像メモリには、すべてのピクセルについて「色情報が書き込まれていない」を意味するデータが設定されている。
【００７４】
（ステップ：Ｓ８０６）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、与えられたすべてのボクセル・キュービックに対して処理が終了したか否かを判断する。終了していれば、ステップ：Ｓ８０８へ、さもなければ、ステップ：Ｓ８０７へ進む。
【００７５】
（ステップ：Ｓ８０７）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているボクセル・キュービックを次に変更する。ここで、次とは、ソートされた順序でひとつ前を意味する。すなわち、ボクセル・キュービックをＺ方向手前から向こうに向かって処理するのである。ステップ：Ｓ８０４へ進む。
【００７６】
（ステップ：Ｓ８０８）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像表示面１１１上のすべてのピクセルについて処理が終了したか否かを判断する。終了していなければ、ステップ：Ｓ８０９へ、さもなければ、処理を終了する。
【００７７】
（ステップ：Ｓ８０９）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているピクセルを次に変更する。ステップ：Ｓ８０２へ進む。
【００７８】
以上のように、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、３次元物体の構成情報（ボクセル・キュービック）の密度とＩＰ画像表示面の解像度をもとに、ボクセル・キュービックのボクセル・キュービック像が、ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きくなるか、否かを判断し、ボクセル・キュービック像がピクセルよりも大きくなる場合は、従来のレイ・トレーシングで、小さい場合は逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を生成する。これにより、レンズから遠い物体は非常に高速に、近い物体は、「再生像が疎になる」ことなく、正確に物体像を再生するＩＰ画像を得ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、最低の入射角でフライ・アイ・レンズがボクセル・キュービックを捉えた場合を想定し、その像の大きさがＩＰ画像表示面のピクセルの大きさと等しくなるボクセル・キュービックのＺ座標の値を最大臨界距離とし、ボクセル・キュービックのＺ座標の値が最大臨界距離より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。これにより、逆レイ・トレーシングを用いるか、レイ・トレーシングを用いるかを非常に少ない演算で判断することができ、処理の高速化が期待できる。
【００８０】
なお、このように最大臨界距離を基準にしてレイ・トレーシング、逆レイ・トレーシングを用いることが好ましいが、最大臨界距離より少し大きな値を基準にして、レイ・トレーシング、逆レイ・トレーシングを用いることによっても、従来に比して処理の高速化を図れることができる。このとき、最大臨界距離より少し大きな値を基準にすれば、レイ・トレーシングを用いる処理は増加するが、全体の処理からすれば微増であり、実用上何ら問題ない。
【００８１】
また、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、ボクセル・キュービックをＺ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、観測者から見て遠い順に処理することによって、同じピクセル位置に写像される複数のボクセル・キュービックが存在しても、自動的に視線方向手前側のボクセル・キュービックの像が上書きされて残るようにしている。これにより、複数のボクセル・キュービックが同じ位置に写像されてもどちらを残すか判断する処理が軽減でき、処理の高速化が期待できる。
【００８２】
また、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、ボクセル・キュービックをＺ座標の値をソート・キーとしてソートしておいて、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものと、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものの３つのグループに分割し、まず、Ｚ座標の値が最大臨界距離を越えるものは、遠い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以内になるものは近い順に処理し、次に、Ｚ座標の絶対値が最大臨界距離以上になるものは遠い順に処理することによって、処理に時間がかかるレイ・トレーシング時において、ＩＰ画像表示面の同じピクセル位置からのレイ・トレーシング処理が重複して行われることを回避する。これにより、処理に時間がかかるレイ・トレーシング処理が必要以上に行われることがないため、処理の高速化が期待できる。
【００８３】
このように、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、Ｚ座標の値がフライ・アイ・レンズに近いボクセル・キュービックについてはレイ・トレーシングによってＩＰ画像が求められるため、隣接したボクセル・キュービックに対する像がＩＰ画像表示面上でも連続になるように描画される。したがって、「レンズ付近の３次元像の色が薄くなる」、あるいは、「向こう側が透けて見える」といった現象を回避できる。
【００８４】
また、ボクセル・キュービックを手前から処理しているが、すでに、色情報が書き込まれているピクセルについては処理をスキップするため、視線手前の色情報を向こう側にあるボクセル・キュービックの色情報で上書きすることを防ぐと同時に交差判定を行う手間を回避している。
【００８５】
なお、本実施の形態では、注目するピクセルの変更順序については特に触れていないが、例えば、左上から右下に向かって、主走査方向を上下にとり、副走査方向を左右にとる方法などが考えられる。また、レンズ毎にその真下に位置するピクセルを処理し、注目するレンズを移動していく方法も考えられるが、いずれも、本発明の主旨とはなんら変わりない。
【００８６】
次に、ステップ：Ｓ５０８の逆レイ・トレーシング処理についてであるが、この処理は、前述の逆レイ・トレーシングの処理（ステップ：Ｓ５０６）と同様なので割愛する。
【００８７】
なお、ここでは、物体を立方体（ボクセル・キュービック）に分解してモデリングしているが、立方体の代わりに球や直方体を用いても本発明の主旨にかわりない。
【００８８】
（実施の形態２）
図８は本発明にかかる実施の形態２のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図である。図９は本発明にかかる実施の形態２のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図である。図８および図９において、本実施の形態のＩＰ画像生成装置においては、３次元データ入力手段として、ボクセル・キュービックのＸ，Ｙ，Ｚ座標と色情報を記録したメディアを読み取る、３次元メディア読み取り手段１０２が設けられている。３次元メディア読み取り手段１０２は、図９に示されるように、具体的には、ＤＶＤドライブで構成されている。また、本実施の形態のＩＰ画像生成装置においては、ＸまたはＹ座標と臨界距離の関係を対応付けて記憶する、臨界距離記憶テーブル１０７が設けられている。その他の構成は、実施の形態１のＩＰ画像生成装置と同様である。
【００８９】
このように構成された本実施の形態のＩＰ画像生成装置について、図１０乃至図１２のフローチャートに沿って動作を説明する。まず、図１０のフローチャートに従って、全体の動作の概略を説明し、その後、図１１および図１２により、レンダリング処理の詳細を説明する。図１０において、
（ステップ：Ｓ１１０１）
制御部１１３は、３次元データメディア読み取り手段１０２により、予めメディアに記憶されている物体の３次元データを取り込む。取り込まれる物体のデータは、予め決められた分解能でボクセル・キュービックに分割され、それぞれのＸ，Ｙ，Ｚ座標およびボクセル・キュービックの物体色である。これらデータおよび物体の分解能を制御部１１３が受け取り、３次元データ記憶部１０４に書き込む。
【００９０】
（ステップ：Ｓ１１０２）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４を参照し、ボクセル・キュービックの分解能、すなわち、「ボクセル・キュービックの一辺の長さ（＝２Δ）」と、予め設定されていた「フライ・アイ・レンズの主点とＩＰ画像表示面との距離（＝ｓ）」、「フライ・アイ・レンズの径（＝２ｒ）」「ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさ（＝ε）」をパラメータ記憶部１０５に書き込む。
【００９１】
（ステップ：Ｓ１１０３）
制御部１１３は３次元データ記憶部１０４を参照し、Ｚ座標の値をソートキーとして降順（観測者から見て遠い順）に並べ替えを行い、再び、３次元データ記憶部１０４に書き込む。ここでは、視線方向の観測者から見て遠い側をＺ軸の正側としている。
【００９２】
（ステップ：Ｓ１１０４）
制御部１１３は、臨界距離算出部１０６に臨界距離を算出するよう要求する。すると、臨界距離算出部１０６は、パラメータ記憶部１０５を参照して、ボクセル・キュービックが離散的に存在しうる座標を算出し、さらに、前述の計算式から各Ｘ（あるいはＹ）座標に対応する最大臨界距離を算出し、結果を臨界距離記憶テーブル１０７に書き込む。
【００９３】
（ステップ：Ｓ１１０５）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４を参照し、最初のボクセル・キュービックに注目する。
【００９４】
（ステップ：Ｓ１１０６）
制御部１１３は、臨界距離記憶テーブル１０７を参照し、現在注目しているボクセル・キュービックのＸ，Ｙ，Ｚ座標からＺ座標の値が最大臨界距離を超えているか否かを判断する。超えている場合は、ステップ：Ｓ１１０８へ、さもなければ、ステップ：Ｓ１１０７へ進む。ここで、ステップ：Ｓ１１０６は、臨界距離記憶テーブル１０７に基づいて、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段を構成している。
【００９５】
（ステップ：Ｓ１１０７）
制御部１１３は、注目しているボクセル・キュービックに対して逆レイ・トレーシングでＩＰ画像を求めることを要求する。結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。逆レイ・トレーシング処理の詳細は後述する。ステップ：Ｓ１１０９へ進む。
【００９６】
（ステップ：Ｓ１１０８）
制御部１１３は、注目しているボクセル・キュービックに対してレイ・トレーシングでＩＰ画像を求めることを要求する。結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。逆レイ・トレーシング処理の詳細は後述する。
【００９７】
（ステップ：Ｓ１１０９）
制御部１１３は、すべてのボクセル・キュービックに関して処理が終了しているか否かを判断する。終了していなければ、ステップ：Ｓ１１１０へ、さもなければ、処理を終了する。
【００９８】
（ステップ：Ｓ１１１０）
制御部１１３は、現在注目しているボクセル・キュービックから次へ変更する。ステップ：Ｓ１１０６へ進む。
【００９９】
以上のように、ＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれた内容をＩＰ画像表示面１１１に表示し、フライ・アイ・レンズ１１２を通して観察すると、３次元データメディア読み取り手段１０２から読み出した物体と同様の物体が３次元像として得られる。
【０１００】
次に、各レンダリング処理の詳細について、図１１および図１２のフローチャートに基づいて説明する。まず、図１１のフローチャートにしたがって、ステップ：Ｓ１１０７の逆レイ・トレーシング処理について説明する。ここで、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、制御部１１３より処理すべきボクセル・キュービックを１つ渡されている。
【０１０１】
（ステップ：Ｓ１２０１）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、最初のレンズに注目する。
【０１０２】
（ステップ：Ｓ１２０２）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目しているレンズと与えられたボクセル・キュービックの位置関係からＩＰ画像のピクセル位置を計算する。すなわち、注目しているボクセル・キュービックから注目しているレンズの主点に向けて光線を発射した場合に、ＩＰ画像表示面のどのピクセル位置に光線が当たるかを幾何学的な位置関係から算出する（ピクセルの座標を算出する）。
【０１０３】
（ステップ：Ｓ１２０３）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、ステップ：Ｓ１２０２で求めたピクセル位置、すなわちＩＰ画像メモリ１１０において求めた位置を表すアドレスにボクセル・キュービックの色情報を書き込む。ここで、色情報を書き込む場合、すでに、別のボクセル・キュービックの色情報が求めたピクセル位置に書き込まれていることがありうるが、そのまま上書きする。このようにすれば、視線手前に存在するボクセル・キュービックの色情報が常に上書きされるため、３次元像を観察したと際に「本来見えないはずのものが見える」という現象が発生するのを防ぐことができる。
【０１０４】
（ステップ：Ｓ１２０４）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、すべてのレンズについて処理を終了したか否かを判断する。終了しなければ、ステップ：Ｓ１２０５へ、さもなければ、処理を終了する。
【０１０５】
（ステップ：Ｓ１２０５）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目するレンズを次のレンズに変更する。ステップ：Ｓ１２０２へ進む。
【０１０６】
以上のようにして、与えられたボクセル・キュービックに対してＩＰ画像を求める処理が終了する。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、注目するレンズの変更順序については特に触れていないが、例えば、左上から右下に向かって、主走査方向を上下にとり、副走査方向を左右にとる方法などが考えられる。また、上から下へ千鳥足で走査する方法やインターリーブの考え方によって個々のレンズに特別な順序を与える方法も考えられるが、いずれも、本発明の主旨とはなんら変わりない。
【０１０８】
次に、図１２のフローチャートにしたがって、ステップ：Ｓ１１０８のレイ・トレーシング処理について説明する。ここで、レイ・トレーシング・エンジン１０９は制御部１１３より、処理すべきボクセル・キュービックをひとつ渡されている。
【０１０９】
（ステップ：Ｓ１３０１）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像表示面１１１上の最初のピクセルに注目する。
【０１１０】
（ステップ：Ｓ１３０２）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているピクセルの座標位置からレンズの主点を通して、注目しているボクセル・キュービックを捉えることができるか、すなわち、「注目しているピクセル」と「レンズ（注目しているピクセルの真上にあるレンズ）の主点」と「注目しているボクセル・キュービック」が同一直線上に存在するかを幾何学的な位置関係から計算する。この計算法はレイ・トレーシング法における［交差判定法］としていろいろな方法が提案されているがここでは詳細を説明しない。主点を通して捉えることができれば、ステップ：Ｓ１３０３へ、さもなければ、ステップ：Ｓ１３０４へ進む。
【０１１１】
（ステップ：Ｓ１３０３）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像メモリ１１０の注目しているピクセルを表すアドレスに、注目しているボクセル・キュービックの色情報を書き込む。ここで、逆レイ・トレーシング処理のところで説明したように、すでに、注目しているピクセルに色情報が書き込まれている場合もあるが、構わず上書きを行うことによって、視点に近いボクセル・キュービックの色情報が勝ち残ることになり、３次元像を再生したときに「本来見えないはずの部分が見える」といった現象を避けることができる。
【０１１２】
（ステップ：Ｓ１３０４）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、ＩＰ画像表示面１１１上のすべてのピクセルについて処理が終了したか否かを判断する。終了していなければ、ステップ：Ｓ１３０５へ、さもなければ、処理を終了する。
【０１１３】
（ステップ：Ｓ１３０５）
レイ・トレーシング・エンジン１０９は、注目しているピクセルを次に変更する。ステップ：Ｓ１３０２へ進む。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態のＩＰ画像生成方法は、ボクセル・キュービックのＸまたはＹ座標ごとにＩＰ画像がピクセルの大きさに等しくなるＺ座標を予め求めておき、これをテーブルに記憶しておくことによって、ＩＰ画像を求める際に、このテーブルを参照しながら、ボクセル・キュービックのＺ座標の値がテーブルに記憶されているＺ座標の値より離れていれば、逆レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求め、近くにあれば、レイ・トレーシングによってＩＰ画像を求める。これにより、演算量の多いレイ・トレーシングを最小にすることができる。
【０１１５】
そして、Ｚ座標の値がフライ・アイ・レンズに近いボクセル・キュービックについてはレイ・トレーシングによってＩＰ画像が求められるため、隣接したボクセル・キュービックに対する像がＩＰ画像表示面上でも連続になるように描画される。したがって、「レンズ付近の３次元像の色が薄くなる」、あるいは、「向こう側が透けて見える」といった現象を回避できる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、注目するピクセルの変更順序については特に触れていないが、例えば、左上から右下に向かって、主走査方向を上下にとり、副走査方向を左右にとる方法などが考えられる。また、レンズ毎にその真下に位置するピクセルを処理し、注目するレンズを移動していく方法も考えられるが、いずれも、本発明の主旨とはなんら変わりない。
【０１１７】
（実施の形態３）
図１３は本発明にかかる実施の形態３のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図である。図１４は本発明にかかる実施の形態３のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図である。図１３および図１４において、本実施の形態のＩＰ画像生成装置においては、３次元データ入力手段として、遠隔地と通信を行うことにより、ボクセル・キュービックのＸ，Ｙ，Ｚ座標と色情報のやり取りをする、３次元データ通信手段１０３が設けられている。３次元データ通信手段１０３は、具体的には、ネットワークインターフェースによって構成されている。一方、実施の形態３のＩＰ画像生成装置において設けられていた臨界距離記憶テーブル１０７は、本実施の形態においては、設けられていない。その他の構成は、実施の形態３のＩＰ画像生成装置と同様である。
【０１１８】
このように構成された本実施の形態のＩＰ画像生成装置について、図１５および図１６のフローチャートに沿って動作を説明する。まず、図１５のフローチャートに従って、全体の動作の概略を説明し、その後、図１６により、レンダリング処理の詳細を説明する。図１５において、
（ステップ：Ｓ１６０１）
３次元データ通信手段１０３により、物体の３次元データを取り込む。取り込まれる物体のデータは、予め指定されていた分解能でボクセル・キュービックに分割され、それぞれのＸ，Ｙ，Ｚ座標およびボクセル・キュービックの物体色である。これらデータおよび物体の分解能を制御部１１３が受け取り、３次元データ記憶部１０４に書き込む。
【０１１９】
（ステップ：Ｓ１６０２）
制御部１１３は３次元データ記憶部１０４を参照し、ボクセル・キュービックの分解能、すなわち、「ボクセル・キュービックの一辺の長さ（＝２Δ）」と、予め設定されていた「フライ・アイ・レンズの主点とＩＰ画像表示面との距離（＝ｓ）」、「フライ・アイ・レンズの径（＝２ｒ）」「ＩＰ画像表示面のピクセルの大きさ（＝ε）」をパラメータ記憶部１０５に書き込む。
【０１２０】
（ステップ：Ｓ１６０３）
制御部１１３は３次元データ記憶部１０４を参照し、Ｚ座標の値をソートキーとして昇順（観測者から見て近い順）に並べ替えを行い、再び３次元データ記憶部１０４に書き込む。
【０１２１】
（ステップ：Ｓ１６０４）
制御部１１３は臨界距離算出部１０６に最大臨界距離を算出するよう要求する。すると、臨界距離算出部１０６は、パラメータ記憶部１０５を参照して前述の計算式から最大臨界距離を算出し、パラメータ記憶部１０５に書き加える。
【０１２２】
（ステップ：Ｓ１６０５）
制御部１１３はパラメータ記憶部１０５に記憶された最大臨界距離を参照して、３次元データ記憶部１０４に記憶されたデータを３つのグループ、すなわち、観測者からみてフライ・アイ・レンズ手前にあるＺ座標の絶対値が最大臨界距離よりも大きいボクセル・キュービックの集合（以降、第１のグループと呼ぶ）とフライ・アイ・レンズの付近でＺ座標の値の絶対値が最大臨界距離よりも小さいボクセル・キュービックの集合（以降、第２のグループと呼ぶ）とフライ・アイ・レンズの向こう側でＺ座標の値の値が最大臨界距離よりも大きいボクセル・キュービックの集合（以降、第３のグループと呼ぶ）に分離すべく、グループの境界を示すデータを３次元データ記憶部１０４に書き加える。ここでは、フライ・アイ・レンズ１１２の向こう側をＺ座標の正側としている。なお、このステップ：Ｓ５０５は、ボクセル・キュービックの直交軸座標（Ｚ軸座標）上の座標値が、最大臨界距離よりも大きいか否かを判定する判断手段を構成している。同時に、このステップ：Ｓ５０５は、ボクセル・キュービックに対応するＩＰ画像がＩＰ画像表示面のピクセルの大きさより大きいか否かを判断する判断手段を構成している。
【０１２３】
（ステップ：Ｓ１６０６）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第１のグループに属するボクセル・キュービックに対して、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理（逆レイ・トレーシング）の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【０１２４】
（ステップ：Ｓ１６０７）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第２のグループに属するボクセル・キュービックに対して、レイ・トレーシング・エンジン１０９にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理（レイ・トレーシング）の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【０１２５】
（ステップ：Ｓ１６０８）
制御部１１３は、３次元データ記憶部１０４に記憶された、第３のグループに属するボクセル・キュービックに対して、逆レイ・トレーシング・エンジン１０８にレンダリングを要求する。このときの、レンダリング処理の詳細については後に説明する。レンダリングの結果はＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれる。
【０１２６】
以上のように、ＩＰ画像メモリ１１０に書き込まれた内容をＩＰ画像表示面１１１に表示し、フライ・アイ・レンズ１１２を通して観察すると、３次元データ通信手段１０３で入力した物体と同様の物体が３次元像として得られる。
【０１２７】
次に、各レンダリング処理の詳細について、図１６のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ：Ｓ１６０６の逆レイ・トレーシング処理について説明する。
【０１２８】
（ステップ：Ｓ１７０１）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、最初のボクセル・キュービック（ＶＣ）に注目する。
【０１２９】
（ステップ：Ｓ１７０２）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、最初のレンズに注目する。
【０１３０】
（ステップ：Ｓ１７０３）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目しているレンズとボクセル・キュービックの位置関係からＩＰ画像のピクセル位置を計算する。すなわち、注目しているボクセル・キュービックから注目しているレンズの主点に向けて光線を発射した場合に、ＩＰ画像表示面のどの位置に光線が当たるかを幾何学的な位置関係から算出する（ピクセルの座標を算出する）。
【０１３１】
（ステップ：Ｓ１７０４）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、Ｓ１７０３で求めた位置、すなわちＩＰ画像メモリ１１０において求めた位置を表すアドレスにボクセル・キュービックの色情報が書き込まれているか否かを判断する。すでに、書き込まれている場合は、ステップ：Ｓ１７０９へ、さもなければ、ステップ：Ｓ１７０５へ進む。
【０１３２】
（ステップ：Ｓ１７０５）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、ステップ：Ｓ１７０３で求めたピクセル位置に相当する「ＩＰ画像メモリのアドレス」に「注目しているボクセル・キュービックの色情報」と「色情報が書き込まれている」ということを意味するデータを書き込む。ここで、ＩＰ画像メモリ１１０は、最初、「色情報が書き込まれてない」を意味するデータが書き込まれている。色情報は２４ビットで表現する。ＩＰ画像メモリ１１０は１ピクセル当り３２ビットが割り当てられており、最上位の１ビットが「色情報が書き込まれているか、否か」を表現する。色情報は下位の２４ビットで表現されている。
【０１３３】
（ステップ：Ｓ１７０６）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、すべてのレンズについて処理を終了したか否かを判断する。終了していればステップ：Ｓ１７０７へ、さもなければ、ステップ：Ｓ１７０９へ進む。
【０１３４】
（ステップ：Ｓ１７０７）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、すべてのボクセル・キュービックについて処理を終了したか否かを判断する。終了してなければ、ステップ：Ｓ１７０８へ進む。さもなければ、処理を終了する。
【０１３５】
（ステップ：Ｓ１７０８）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目するボクセル・キュービックを次のボクセル・キュービックに変更する。ステップ：Ｓ１７０２へ進む。
【０１３６】
（ステップ：Ｓ１７０９）
逆レイ・トレーシング・エンジン１０８は、注目するレンズを次のレンズに変更する。ステップ：Ｓ１７０３へ進む。
【０１３７】
以上のようにして、与えられたボクセル・キュービックすべてに対してＩＰ画像を求める処理が終了する。ここでは、ボクセル・キュービックが手前にあるものほど先に処理され、ＩＰ画像メモリ上で、すでに、色情報が書き込まれているピクセルは処理がスキップされる。このことにより、常に手前にあるボクセル・キュービックの色情報が残ることになり、本来見えないはずのものが見える、というような現象を避けることができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、注目するレンズの変更順序については特に触れていないが、例えば、左上から右下に向かって、主走査方向を上下にとり、副走査方向を左右にとる方法などが考えられる。また、上から下へ千鳥足で走査する方法やインターリーブの考え方によって個々のレンズに特別な順序を与える方法も考えられるが、いずれも、本発明の主旨とはなんら変わりない。
【０１３９】
次に、ステップ：Ｓ１６０７のレイ・トレーシング処理についてであるが、これは実施の形態１のステップ：Ｓ５０７の処理と同様なので説明を割愛する。
【０１４０】
次に、ステップ：Ｓ１６０８の逆レイ・トレーシング処理についてであるが、これは、ステップ：Ｓ１６０６の処理と同様なので説明を割愛する。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態のＩＰ画像生成方法においては、ボクセル・キュービックを、Ｚ座標をソート・キーとしてソートしておき、観測者から見て近い順に処理し、かつ、既にＩＰ画像が求められている場合は処理をスキップすることによって、逆レイ・トレーシング処理を必要以上に行うことを回避する。これにより、処理の高速化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
以上のように本発明にかかるＩＰ画像生成方法、ＩＰ画像生成プログラム、記憶媒体およびＩＰ画像生成装置は、複数の物体からなる立体像を得るためのＩＰ画像を作成する際にデータ容量やメモリ容量および処理時間が少なくてすみ、不自然さのない立体像が観察できるところから、例えばＩＰディスプレイ装置やＩＰ画像を提供するサービスおよびそのサービスに用いられるＩＰ画像受信端末、フォログラム表示装置、建築・デザイン・機構向けフォログラムＣＡＤ、コンピュータ上で動作するＩＰ画像生成ソフトウェアなどへ適用されて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明にかかる実施の形態１のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図
【図２】本発明にかかる実施の形態１のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図
【図３】本発明にかかる実施の形態１によるボクセル・キュービックとＩＰ画像表示面上にできるボクセル・キュービックの像の幾何学的関係を示す図
【図４】本発明にかかる実施の形態１によるＩＰ画像生成装置の全体の概略の動作を示すフローチャート
【図５】本発明にかかる実施の形態１による視点から遠い順にソートされたボクセル・キュービックに対する逆レイ・トレーシングによりＩＰ画像を求める動作を示すフローチャート
【図６】本発明にかかる実施の形態１による視線とボクセル・キュービックとフライ・アイ・レンズとＩＰ画像表示面との位置関係を示す図
【図７】本発明にかかる実施の形態１による視点から近い順にソートされたボクセル・キュービックに対するレイ・トレーシングによりＩＰ画像を求める動作を示すフローチャート
【図８】本発明にかかる実施の形態２のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図
【図９】本発明にかかる実施の形態２のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図
【図１０】本発明にかかる実施の形態２によるＩＰ画像生成装置の全体の概略の動作を示すフローチャート
【図１１】本発明にかかる実施の形態２による視点から遠い順にソートされたボクセル・キュービックに対する逆レイ・トレーシングによりＩＰ画像を求める動作を示すフローチャート
【図１２】本発明にかかる実施の形態２による視点から遠い順にソートされたボクセル・キュービックに対するレイ・トレーシングによりＩＰ画像を求める動作を示すフローチャート
【図１３】本発明にかかる実施の形態３のＩＰ画像生成装置の機能ブロック図
【図１４】本発明にかかる実施の形態３のＩＰ画像生成装置を特に具体的なハードウェアと関連付けて示す装置ブロック図
【図１５】本発明にかかる実施の形態３によるＩＰ画像生成装置の全体の概略の動作を示すフローチャート
【図１６】本発明にかかる実施の形態３による視点から近い順にソートされたボクセル・キュービックに対する逆レイ・トレーシングによりＩＰ画像を求める動作を示すフローチャート
【図１７】ボクセル・キュービックとＩＰ表示画面上のピクセルの位置関係を示す図
【符号の説明】
【０１４４】
１０１    ３次元データ入力手段
１０２    ３次元データメディア読み取り手段（３次元データ入力手段）
１０３    ３次元データ通信手段（３次元データ入力手段）
１０４    ３次元データ記憶部
１０５    パラメータ記憶部
１０６    臨界距離算出部
１０７    臨界距離記憶テーブル
１０８    逆レイ・トレーシング・エンジン
１０９    レイ・トレーシング・エンジン
１１０    ＩＰ画像メモリ（ＩＰ画像記憶手段）
１１１    ＩＰ画像表示面
１１２    フライ・アイ・レンズ
１１３    制御部
３０１    中央処置装置（ＣＰＵ）
【図１】
2006268074.tif 000003
【図２】
2006268074.tif 000004
【図３】
2006268074.tif 000005
【図４】
2006268074.tif 000006
【図５】
2006268074.tif 000007
【図６】
2006268074.tif 000008
【図７】
2006268074.tif 000009
【図８】
2006268074.tif 000010
【図９】
2006268074.tif 000011
【図１０】
2006268074.tif 000012
【図１１】
2006268074.tif 000013
【図１２】
2006268074.tif 000014
【図１３】
2006268074.tif 000015
【図１４】
2006268074.tif 000016
【図１５】
2006268074.tif 000017
【図１６】
2006268074.tif 000018
【図１７】
2006268074.tif 000019