(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の前景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において前記中心から周辺に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。
【請求項２】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の背景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。
【請求項３】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。
【請求項４】
被写体空間を微小空間に分割した、３次元座標位置と当該位置における色情報および透明度とを含んだボクセルのデータに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
前記被写体の前景側から背景側に向かって順次、前記透明度に基づいて透明でないと判定されるボクセルを前記光量の加算対象となる加算対象ボクセルとして決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象ボクセルの３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象ボクセルの奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象ボクセルの奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象ボクセルの前記色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象ボクセルの奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。
【請求項５】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。
【請求項６】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。
【請求項７】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から前記生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムを生成するホログラム生成装置およびそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムを、コンピュータ上で生成する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）の技術が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。以下、図１４を参照して、従来のコンピュータグラフィックスにおける計算機合成ホログラムの生成手法について概要を説明する。図１４は、従来の計算機合成ホログラムの生成手法を説明するための説明図である。
【０００３】
従来の計算機合成ホログラム（以下、単にホログラムという）の生成手法は、図１４に示すように、３次元の被写体空間をボクセルＶという微小空間に分割したボクセル空間ＳＶとして設定し、ホログラムＨの画素Ｐごとに、ボクセルＶから出射される光の量（光量）を加算して、ホログラムＨの画素Ｐの値（ホログラム値）を求めることで、ホログラムＨを生成している。
【０００４】
すなわち、従来のホログラム生成手法は、ホログラムＨのある画素Ｐからボクセル空間ＳＶを見たときのすべての視線方向に存在するボクセル（例えば、図１４中、ＶＦ，ＶＢ等）から出射される光の量を加算することで、画素Ｐの画素値を求めている。そして、従来のホログラム生成手法は、ホログラムＨの各画素で同様の計算を行うことで、ホログラムＨを生成している。
【特許文献１】特開平１０−１７１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した従来のホログラム生成手法において、図１４で説明したように、視線方向に存在するボクセルＶから出射される光の量を加算すると、ホログラムＨに対して前景であるボクセルＶＦから出射される光ＬＦの光量と、背景であるボクセルＶＢから出射される光ＬＢの光量とが、同一の画素Ｐの画素値として加算されることになる。すなわち、従来の手法では、背景から出射される光の量を前景から出射される光の量に加算してホログラムを生成してしまう。このため、従来の手法により生成されたホログラムを再生すると、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまう現象（ファントム現象）が発生してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、背景の被写体が前景に透けて見えるファントム現象を防止し、従来よりも高品質な立体像を再生することが可能なホログラムを生成するホログラム生成装置およびそのプログラム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】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のホログラム生成装置は、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを被写体の前景側で生成するホログラム生成装置であって、オクルージョンマップ生成手段と、記憶手段と、光加算手段と、を備え、光加算手段が、光量加算対象画素決定手段と、光方向算出手段と、オクルージョン判定手段と、光量加算手段と、オクルージョンマップ更新手段と、を備える構成とした。
【０００８】
かかる構成において、ホログラム生成装置は、オクルージョンマップ生成手段によって、オクルージョンマップを生成し、記憶手段に記憶する。このオクルージョンマップは、ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、被写体までの奥行きを示す奥行値を対応付けたマップであって、当該微小角度範囲における最前景の被写体の奥行きを示すことになる。なお、オクルージョンマップ生成手段は、オクルージョンマップを生成する際に、奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成する。また、微小角度範囲は、３次元空間に仮想配置された被写体を構成する画素が識別できる程度の角度が望ましいが、それより大きくてもよい。
【０００９】
そして、ホログラム生成装置は、光加算手段によって、被写体から生成対象画素に入射する光量を加算することで、生成対象画素のホログラム値を算出する。このとき、光加算手段は、光量加算対象画素決定手段によって、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、被写体画像において中心から周辺に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する。これによって、光加算手段は、被写体画像の加算対象画素を順次周辺にずらしていき、すでに加算対象となった画素と同一の光軸上に存在する背景の画素が加算対象となった場合であっても、すでに前景の画素を加算対象としているため、背景側の画素の光量を加算することを防ぐことができる。
そして、光加算手段は、光方向算出手段によって、加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する。そして、光加算手段は、オクルージョン判定手段によって、加算対象画素の奥行値が、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する。そして、光加算手段は、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。
【００１０】
さらに、光加算手段は、オクルージョンマップ更新手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応した記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、光量加算手段で光量を加算した加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新する。これによって、光量加算手段は、同一の微小角度範囲で加算対象とすべき画素が複数存在する場合であっても、すでに加算された画素よりも所定量だけ奥側の奥行値を設定することで、すべての加算すべき画素の光量をホログラム値として加算することができる。
【００１１】
ここで、オクルージョンマップ更新手段がオクルージョンマップを更新する際に、加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値で更新するのは以下の理由による。
すなわち、同一の微小角度範囲内の光であって、奥行値の差が所定量よりも大きく奥側を示す場合は、加算対象画素が大きくずれた位置からの光であるため、ファントム現象を発生させる光となるので、加算を禁止する必要がある。しかし、同一の微小角度範囲内の複数の光のうちで互いの奥行距離の近い近接光は、ほぼ同一位置の被写体の光であるため、多少奥側の被写体からの光であってもファントム現象を発生させる光とはならず、光量を加算した方がより精度の高いホログラム値を求めることができるからである。
【００１４】
また、請求項２に記載のホログラム生成装置は、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の背景側で生成するホログラム生成装置であって、オクルージョンマップ生成手段と、記憶手段と、光加算手段と、を備え、光加算手段が、光量加算対象画素決定手段と、光方向算出手段と、オクルージョン判定手段と、光量加算手段と、オクルージョンマップ更新手段と、を備える構成とした。
ここで、ホログラム生成装置は、ホログラムを被写体の背景側で生成する場合に、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、被写体画像において周辺から中心に向かって加算対象画素を順次決定することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成において、ホログラム生成装置は、光加算手段によって、被写体画像において周辺から中心に向かって順次光量を加算する。これによって、光加算手段は、被写体画像の加算対象画素を順次中心にずらしていき、すでに加算対象となった画素と同一の光軸上に存在する背景の画素が加算対象となった場合には、すでに前景の画素を加算対象としているため、背景側の画素の光量を加算することを防ぐことができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載のホログラム生成装置は、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、オクルージョンマップ生成手段と、記憶手段と、光加算手段と、を備え、光加算手段が、光量加算対象画素決定手段と、光方向算出手段と、オクルージョン判定手段と、光量加算手段と、オクルージョンマップ更新手段と、を備える構成とした。
ここで、ホログラム生成装置は、ホログラムを被写体に対して任意の位置で生成する場合に、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、ホログラムよりも前景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の周辺から中心に向かって加算対象画素を順次決定した後、ホログラムよりも背景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の中心から周辺に向かって加算対象画素を順次決定することを特徴とする。
【００１７】
かかる構成において、ホログラム生成装置は、光加算手段によって、ホログラムよりも前景側に存在する被写体について先に光量を加算し、その後、ホログラムよりも背景側に存在する被写体について光量を加算する。このとき、光加算手段は、ホログラムよりも前景側に存在する被写体について光量を加算する際に、被写体画像の加算対象画素を順次周辺から中心にずらしていき、すでに加算対象となった画素と同一の光軸上に存在する背景の画素が加算対象となった場合には、すでに前景の画素を加算対象としているため、背景側の画素の光量を加算することを防ぐことができる。また、光加算手段は、ホログラムよりも背景側に存在する被写体について光量を加算する際に、被写体画像の加算対象画素を順次中心から周辺にずらしていき、すでに加算対象となった画素と同一の光軸上に存在する背景の画素が加算対象となった場合には、すでに前景の画素を加算対象としているため、背景側の画素の光量を加算することを防ぐことができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のホログラム生成装置は、被写体空間を微小空間に分割した、３次元座標位置と当該位置における色情報および透明度とを含んだボクセルのデータに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、オクルージョンマップ生成手段と、記憶手段と、光加算手段と、を備え、光加算手段が、光量加算対象画素決定手段と、光方向算出手段と、オクルージョン判定手段と、光量加算手段と、オクルージョンマップ更新手段と、を備える構成とした。
ここで、ホログラム生成装置は、光加算手段の光量加算対象画素決定手段が、被写体の前景側から背景側に向かって順次、透明度に基づいて透明でないと判定されるボクセルを光量の加算対象となる加算対象ボクセルとして決定することを特徴とする。
【００１９】
かかる構成において、ホログラム生成装置は、ボクセルが有する位置情報を被写体の位置として特定し、ボクセルが有する色情報を被写体の色情報として特定する。そして、ホログラム生成装置は、光加算手段によって、オクルージョンマップの微小角度範囲に入射される光が複数存在する場合であっても、最も前景の画素であるボクセルが最初に探索されることになり、最も前景の光量がホログラム値に加算されることになる。
【００２０】
さらに、請求項５に記載のホログラム生成プログラムは、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、オクルージョンマップ生成手段、光量加算対象画素決定手段、光方向算出手段、オクルージョン判定手段、光量加算手段、オクルージョンマップ更新手段、として機能させる構成とした。
【００２１】
かかる構成において、ホログラム生成プログラムは、オクルージョンマップ生成手段によって、オクルージョンマップを生成し、記憶手段に記憶する。なお、オクルージョンマップ生成手段は、オクルージョンマップを生成する際に、奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成する。そして、ホログラム生成プログラムは、光量加算対象画素決定手段によって、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、ホログラムよりも前景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の周辺から中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、ホログラムよりも背景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の中心から周辺に向かって加算対象画素を順次決定する。
そして、ホログラム生成プログラムは、光方向算出手段によって、加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョン判定手段によって、加算対象画素の奥行値が、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する。
【００２２】
そして、ホログラム生成プログラムは、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョンマップ更新手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応した記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、光量加算手段で光量を加算した加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新する。
【００２３】
また、請求項６に記載のホログラム生成装置は、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、オクルージョンマップ生成手段と、記憶手段と、光加算手段と、を備え、光加算手段が、光量加算対象画素決定手段と、光方向算出手段と、オクルージョン判定手段と、光量加算手段と、オクルージョンマップ更新手段と、を備える構成とした。
【００２４】
かかる構成において、ホログラム生成装置は、オクルージョンマップ生成手段によって、オクルージョンマップを生成し、記憶手段に記憶する。このオクルージョンマップは、ホログラムの生成対象画素から３次元空間に仮想配置された被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたマップである。なお、オクルージョンマップ生成手段は、オクルージョンマップを生成する際に、光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成する。また、微小角度範囲は、被写体を構成する画素が識別できる程度の角度が望ましいが、それより大きくてもよい。
【００２５】
そして、ホログラム生成装置は、光加算手段によって、被写体から生成対象画素に入射する光量を加算することで、生成対象画素のホログラム値を算出する。このとき、光加算手段は、光量加算対象画素決定手段によって、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、ホログラムよりも前景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の周辺から中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、ホログラムよりも背景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の中心から周辺に向かって加算対象画素を順次決定する。
そして、光加算手段は、光方向算出手段によって、加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する。そして、光加算手段は、オクルージョン判定手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップのフラグに基づいて、加算対象画素の光量を加算するか否かを判定する。そして、光加算手段は、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で、フラグが未設定であることにより加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。
【００２６】
さらに、光加算手段は、オクルージョンマップ更新手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応した記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新する。このように、オクルージョンマップが更新されることで、光量加算手段が、オクルージョンマップにフラグが設定された以降は、当該微小角度範囲を通過する光量をホログラム値として加算することがない。
【００２７】
さらに、請求項７に記載のホログラム生成プログラムは、被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、オクルージョンマップ生成手段、光量加算対象画素決定手段、光方向算出手段、オクルージョン判定手段、光量加算手段、オクルージョンマップ更新手段、として機能させる構成とした。
【００２８】
かかる構成において、ホログラム生成プログラムは、オクルージョンマップ生成手段によって、オクルージョンマップを生成し、記憶手段に記憶する。そして、ホログラム生成プログラムは、光量加算対象画素決定手段によって、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像の画素を中心とし、ホログラムよりも前景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の周辺から中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、ホログラムよりも背景側に位置する被写体に対応する被写体画像の画素について、被写体画像の中心から周辺に向かって加算対象画素を順次決定する。
そして、ホログラム生成プログラムは、光方向算出手段によって、加算対象画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる３次元座標位置から生成対象画素の３次元座標位置までの方向を算出する。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョン判定手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応したオクルージョンマップのフラグに基づいて、加算対象画素の光量を加算するか否かを判定する。
【００２９】
そして、ホログラム生成プログラムは、光量加算手段によって、オクルージョン判定手段で、フラグが未設定であることにより加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を生成対象画素のホログラム値として加算する。これによって、生成するホログラムの画素にホログラム値が順次加算されることになる。そして、ホログラム生成プログラムは、オクルージョンマップ更新手段によって、光方向算出手段で算出された方向に対応した記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１〜３，５に記載の発明によれば、オクルージョンマップの微小角度範囲ごとに被写体光の光量の加算制御を行うため、微小角度範囲内で重なる光は、少なくとも微小角度範囲に入射される奥行値のあまり違わない被写体から出る近接光の光量のみが加算されることになり、近接光ではない大きく奥行値が異なる背景側の光を加算することがない。これによって、本発明は、背景側の光を加算することがないため、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまうファントム現象を防止することができる。
【００３１】
また、請求項１〜３，５に記載の発明によれば、ホログラムの仮想配置位置に応じて、光量の加算順序を制御することで、最も前景の光の方向が重ならない画素のみを光量の加算対象とすることができる。また、本発明によれば、オクルージョンマップの微小角度範囲ごとに、光量を加算した後に、奥行値を設定するため、当該奥行値の設定量より奥側の画素を光量の加算対象とすることがなく、最も前景の画素のみの光量を一意的に加算することが可能となり前景に隠れる背景からの光量の加算を行うことがなく、演算量を抑え高速にホログラムを生成することができる。さらに、本発明によれば、被写体の情報として、被写体画像と奥行画像とを用いることで、カメラで撮影された実写映像からホログラムを生成することができる。
【００３２】
請求項４に記載の発明によれば、被写体の情報として、ボクセルを用いることができるため、コンピュータグラフィックスで生成した被写体から、ファントム現象を防止した高精度のホログラムを一意的かつ高速に生成することができる。
【００３３】
請求項６，７に記載の発明によれば、オクルージョンマップの微小角度範囲ごとにフラグに基づいて被写体光の光量の加算制御を行うため、フラグが設定された微小角度範囲への被写体光は光量の加算対象とはならず、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまうファントム現象を少ないメモリ量で防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［ホログラム生成手法の概要：第１実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
【００３５】
図１に示すように、本発明のホログラム生成手法（以下、本手法という）は、被写体の情報として、被写体画像Ｆと、奥行画像（奥行情報）Ｄとから、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムＨを生成する。
【００３６】
本手法は、生成するホログラムＨの画素Ｐごとに、所定の入射範囲Ｉで画素Ｐに入射される被写体の光を加算して、ホログラムＨを生成する。なお、被写体の光は、画素Ｐに入射される光の方向に対応する被写体画像Ｆの位置（ｘ，ｙ）と奥行画像Ｄの奥行値（Ｚ）とで表される３次元位置における被写体画像Ｆの色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で特定することができる。
【００３７】
このとき、本手法は、被写体の光が画素Ｐに入射する範囲（入射範囲Ｉ）をカバーするサイズのオクルージョンマップＭによって被写体のオクルージョン（重なり）状態を判定し、前景によって隠れている背景の被写体の光量を加算しないようにする。このオクルージョンマップＭは、画素Ｐへの光の入射範囲Ｉを微小な角度範囲（微小角度範囲）で分割したある微小窓Ｗにおいて、すでに前景の光量を加算した場合、加算したときの被写体の奥行値を保持するマップである。本手法は、このオクルージョンマップＭを適宜更新、参照することで、後に同一の微小窓Ｗに対応する加算対象となる背景の光量をホログラムに加算することを防止する。例えば、微小窓Ｗを通過する、画素Ｐに入射される前景の被写体点ＰＦからの光ＬＦと背景の被写体点ＰＢからの光ＬＢとにおいて、前景の光ＬＦの光量を加算した後は、背景の光ＬＢの光量を加算しないようにしている。
【００３８】
なお、本手法は、画素Ｐにおける光量の加算順序を予め定めた順序で行うことで、必ず微小窓Ｗにおいて、前景の被写体の光量から先に加算する。これによって、本手法は、微小窓Ｗ単位で、被写体の前景の光と不要な背景の光とを同時に加算することがなく、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまうファントム現象の発生を防止することができる。以下、このホログラム生成手法を実現するためのホログラム生成装置の構成および動作について、順次説明を行う。
【００３９】
［ホログラム生成装置の構成：第１実施形態］
まず、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４０】
ホログラム生成装置１は、被写体の情報である被写体画像Ｆと奥行画像（奥行情報）Ｄとに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラム（計算機合成ホログラム）Ｈを生成するものである。なお、ここでは、被写体画像Ｆおよび奥行画像Ｄは、外部から入力されるものとする。
【００４１】
被写体画像Ｆは、被写体の３次元空間を２次元座標に投影した画像であって、２次元座標位置（ｘ，ｙ）に対応する画素に色情報（ここでは、一例として、ＲＧＢ値を用いる）を対応付けたものである。例えば、被写体画像Ｆには、カメラで撮影した画像を用いることができる。
【００４２】
奥行画像Ｄは、被写体画像Ｆに対応した被写体の３次元空間の奥行きを示す情報であって、被写体画像Ｆの２次元座標の位置（ｘ、ｙ）に奥行値（Ｚ）を対応付けたものである。例えば、奥行画像Ｄは、被写体画像Ｆを撮影したカメラからの距離を奥行値で表した画像を用いることができる。なお、奥行画像は、カメラから照射する赤外線等が被写体に反射して戻ってくるまでの時間を計測することで求めたり、２台のカメラで撮影した２枚のカメラ画像のずれ量（視差）により求めたりすることができる。
【００４３】
また、被写体画像Ｆや奥行画像Ｄは、カメラにより撮影した実写画像を用いることとしてもよいし、コンピュータグラフィックスにより生成したＣＧ画像を用いることとしてもよい。
【００４４】
ここでは、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップ生成手段１０と、記憶手段２０と、光加算手段３０と、を備えている。
オクルージョンマップ生成手段１０は、ホログラムの生成対象画素から被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、被写体の光量を当該生成対象画素のホログラムの画素値として加算した際の被写体の奥行値を対応付けたオクルージョンマップＭを生成するものである。このオクルージョンマップ生成手段１０で生成されたオクルージョンマップＭは、記憶手段２０に記憶される。また、オクルージョンマップ生成手段１０は、オクルージョンマップＭを生成した段階で、奥行値を、当該奥行値の最も奥側を示す値で初期化しておくこととする。
【００４５】
なお、オクルージョンマップ生成手段１０は、後記する光加算手段３０によって、ホログラムの生成対象画素の画素値が算出された後に、光加算手段３０からの指示（オクルージョンマップ生成指示）により、順次、他の生成対象画素の画素値を算出するためにオクルージョンマップを初期化することとする。
【００４６】
ここで、図３を参照して、オクルージョンマップ生成手段１０が生成するオクルージョンマップＭについて説明する。図３は、オクルージョンマップを模式的に示した図である。図３に示すように、オクルージョンマップＭは、生成するホログラムの中心画素位置から所定の広がり角度の光をカバーするサイズの大きさで、各光の加算時の奥行値を示すマップである。なお、所定の広がり角度θは、例えば、ホログラムの表示を行う表示装置の画面の画素サイズｐと、これから立体像を再生するレーザ光の波長λとで定まる回折限界角度として以下の（１）式で定めることができる。
【００４７】
【数１】
0005219197.tif 000002
【００４８】
すなわち、オクルージョンマップＭは、生成するホログラムの中心画素位置から、−θ〜θまでの水平角度および垂直角度に対応する大きさとする。
そして、ここでは、オクルージョンマップＭを、水平角度θｘと垂直角度θｙとの２次元の軸によって表現し、所定の微小な角度範囲で分割された微小窓（微小角度範囲）ごとに、入射する光の光量を加算した際の被写体の奥行値を記憶する。
【００４９】
具体的には、オクルージョンマップ生成手段１０は、微小窓単位の水平角度および垂直角度をインデックスとする２次元配列を生成する。そして、オクルージョンマップ生成手段１０は、オクルージョンマップを生成した際に、配列要素（微小窓Ｗの値）を、被写体の奥行値として存在しない初期値によって初期化することとする。例えば、奥行値を“０”以上の正数としたとき、初期値として、“−１”等の負数を初期値として設定する。
なお、微小窓（微小角度範囲）の大きさは、ホログラムを表示した際に被写体を構成する画素が識別できる程度の大きさ以上とし、例えば、０．１〜０．２度程度とする。
【００５０】
このようなオクルージョンマップＭを用いることで、ホログラム生成装置１は、ホログラムの生成対象画素において、微小窓Ｗごとに、どの奥行値におけるどの方向からの光量を加算したかを判定することができる。図２に戻って、ホログラム生成装置１の構成について説明を続ける。
【００５１】
記憶手段２０は、オクルージョンマップ生成手段１０で生成されたオクルージョンマップＭや、順次生成されるホログラムＨを記憶するもので、メモリ等の一般的な記憶媒体である。この記憶手段２０に記憶されたオクルージョンマップＭは、光加算手段３０によって、参照され、更新される。また、生成されたホログラムＨは、図示を省略した読み出し手段を介して、外部に出力される。
【００５２】
光加算手段３０は、ホログラムＨの生成対象画素ごとに、当該生成対象画素に仮想的に入射される被写体光の光量（被写体画像の画素ごとの光量）を加算することで、ホログラムＨを生成するものである。なお、光加算手段３０は、図示を省略した入力手段を介して、生成するホログラムＨの大きさ、３次元空間上の位置等が入力されるものとする。
【００５３】
この光加算手段３０は、記憶手段２０に記憶されているオクルージョンマップＭを参照し、ホログラムＨの生成対象画素ごとに、オクルージョンマップＭの微小窓を通過して入射される被写体光の光量を加算することで、当該画素の値を算出し、光量を加算した微小窓については、そのときの被写体の奥行値（奥行画像の奥行値Ｚ）を設定する。
【００５４】
また、光加算手段３０は、生成するホログラムＨの位置（３次元座標位置）が、被写体（被写体画像と奥行画像とで表される３次元空間上の被写体）の前景側（手前側）に位置する場合、被写体画像の中心から周辺に向かって光量の加算を行い、背景側（奥側）に位置する場合、被写体画像の周辺から中心に向かって光量の加算を行うこととする。なお、ここで被写体画像の中心は、ホログラム面に対して生成対象画素から垂直な方向に対応する被写体画像Ｆの画素とする。
【００５５】
ここで、光加算手段３０の詳細な構成について説明する前に、図４〜図６を参照（適宜図２参照）して、光加算手段３０が行う光量の加算順序についてその概念を説明する。図４は、ホログラムの位置が、被写体よりも前景側（手前側）にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図であって、（ａ）はホログラムの画素に垂直に光が入射する被写体画像の画素が周辺の画素よりも前景である状態、（ｂ）はホログラムの画素に垂直に光が入射する被写体画像の画素が周辺の画素よりも背景である状態をそれぞれ示している。
【００５６】
また、図５は、ホログラムの位置が、被写体よりも背景側（奥側）にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図であって、（ａ）はホログラムの画素に垂直に光が入射する被写体画像の画素が周辺の画素よりも前景である状態、（ｂ）はホログラムの画素に垂直に光が入射する被写体画像の画素が周辺の画素よりも背景である状態をそれぞれ示している。
【００５７】
また、図６は、ホログラムの位置が、被写体の前景と背景との間にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図である。以下、それぞれの配置関係における光量の加算順序について説明する。
【００５８】
（ホログラムが被写体の前景側〔手前側〕にある場合）
図４に示したように、ホログラムＨを被写体よりも前景側（手前側）の位置に配置した場合、光加算手段３０は、被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量の加算を行う。
【００５９】
ここで、図４（ａ）に示した配置の場合、被写体画像Ｆの前景は、背景よりもホログラムＨに近い位置に存在するため、被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量の加算を行うと、前景側から被写体の光（光量）が加算されることになり、同一方向から入射される被写体の光ＬＦ，ＬＢが存在する場合であっても、前景の被写体点ＰＦが背景の被写体点ＰＢよりも先に光量の加算対象となる。これによって、光加算手段３０は、前景の被写体点ＰＦの光量を加算した段階で、光ＬＦ，ＬＢの方向に対応するオクルージョンマップに被写体点ＰＦの奥行値を設定し、背景の被写体点ＰＢを光量の加算対象から除外することで、ファントム現象を防止することができる。
【００６０】
また、図４（ｂ）に示した配置の場合、被写体画像Ｆの前景から入射する光の角度は、背景から入射する光の角度よりも常に大きいため、前景からの光と背景からの光とが重なることはなくファントム現象は発生しない。
【００６１】
このように、ホログラムＨが被写体よりも前景側（手前側）にある場合、光加算手段３０は、被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量を加算することで、オクルージョンが発生した背景の被写体について光量を加算することがなく、ファントム現象を防止することができる。
【００６２】
（ホログラムが被写体の背景側〔奥側〕に位置する場合）
図５に示したように、ホログラムＨを被写体よりも背景側（奥側）の位置に配置した場合、光加算手段３０は、被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量の加算を行う。
【００６３】
ここで、図５（ａ）に示した配置の場合、被写体画像Ｆの前景から入射する光の角度は、背景から入射する光の角度よりも常に小さいため、前景からの光と背景からの光とが重なることはなくファントム現象は発生しない。
【００６４】
また、図５（ｂ）に示した配置の場合、被写体画像Ｆの背景は、前景よりもホログラムＨに近い位置に存在するため、被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量の加算を行うと、前景側から被写体の光（光量）が加算されることになり、同一方向から入射される被写体の光ＬＦ，ＬＢが存在する場合であっても、前景の被写体点ＰＦが背景の被写体点ＰＢよりも先に光量の加算対象となる。これによって、光加算手段３０は、前景の被写体点ＰＦの光量を加算した段階で、光ＬＦ，ＬＢの方向に対応するオクルージョンマップに被写体点ＰＦの奥行値を設定し、背景の被写体点ＰＢを光量の加算対象から除外することで、ファントム現象を防止することができる。
【００６５】
このように、ホログラムＨが被写体よりも背景側（奥側）にある場合、光加算手段３０は被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量を加算することで、オクルージョンが発生した背景の被写体について光量を加算することがなく、ファントム現象を防止することができる。
【００６６】
（ホログラムが被写体の前景と背景との間に位置する場合）
図６に示したように、ホログラムＨを被写体の前景と背景との間に配置した場合、光加算手段３０は、先にホログラムＨの前景側に位置する被写体について被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量の加算を行い、その後にホログラムＨの背景側に位置する被写体について被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量の加算を行う。
【００６７】
図６に示した配置の場合、先に被写体画像Ｆの前景について光量を加算するため、前景の被写体点ＰＦから入射される光ＬＦと、背景の被写体点ＰＢから入射される光ＬＢとが同軸の光であっても、前景の被写体点ＰＦが背景の被写体点ＰＢよりも先に光量の加算対象となる。これによって、光加算手段３０は、前景の被写体点ＰＦの光量を加算した段階で、光ＬＦ，ＬＢの方向に対応するオクルージョンマップに被写体点ＰＦの奥行値を設定し、背景の被写体点ＰＢを光量の加算対象から除外することで、ファントム現象を防止することができる。
【００６８】
以上説明したように、光加算手段３０は、先に、生成対象となるホログラムＨよりも前景側に位置する被写体については、被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量を加算し、その後に、背景側に位置する被写体について、被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量を加算することで、オクルージョンマップの微小窓を通過する光を前景の光のみに限定して光量を加算することができる。
【００６９】
（光加算手段の構成）
以下、図２を参照して、光加算手段３０の詳細な構成について説明する。ここでは、光加算手段３０は、光量加算対象画素決定手段３１と、光量算出手段３２と、光方向算出手段３３と、オクルージョン判定手段３４と、光量加算手段３５と、オクルージョンマップ更新手段３６と、を備えている。
【００７０】
光量加算対象画素決定手段３１は、ホログラムＨの生成対象画素に入射される光の範囲に対応する被写体画像Ｆにおいて、予め定めた加算順序に基づいて、光量の加算対象となる被写体画像の画素（加算対象画素）を決定するものである。なお、生成対象画素に入射される光の範囲（入射範囲）は、前記（１）式で示した広がり角度θとする。
【００７１】
この光量加算対象画素決定手段３１は、ホログラムＨの生成対象画素ごとに、光の入射範囲内における被写体画像Ｆの周辺から中心に加算対象となる被写体画像の画素（加算対象画素）を決定し、以下の各手段によって光量の加算が行われた後に、さらに、光の入射範囲内における被写体画像Ｆの中心から周辺に加算対象となる被写体画像Ｆの画素を決定する。
【００７２】
また、このとき、光量加算対象画素決定手段３１は、周辺から中心に加算対象となる画素を決定する場合、当該画素の奥行きが、生成するホログラムの奥行きの位置よりも前景側にある場合にのみ当該画素を加算対象画素として決定する。一方、光量加算対象画素決定手段３１は、中心から周辺に加算対象となる画素を決定する場合、当該画素の奥行きが、生成するホログラムの奥行きの位置よりも背景側にある場合にのみ当該画素を加算対象画素として決定する。
【００７３】
なお、光量加算対象画素決定手段３１は、光の入射範囲内における被写体画像の周辺から中心に被写体画像の画素を決定するには、入射範囲内の最大角度で特定される被写体画像Ｆの周辺画素から中心に向かって螺旋状に決定することとしてもよいし、矩形形状の被写体画像の４つの角からそれぞれ中心の画素に向かってジグザグスキャンすることで決定してもよい。
【００７４】
光量算出手段３２は、ホログラムＨの生成対象画素に入射する光に対応する被写体画像の画素ごとに、被写体の色情報（被写体画像Ｆの画素値）に基づいて、ホログラムＨを生成するための被写体からの光量を算出するものである。なお、ホログラムＨを生成するには、被写体光がホログラムＨの画素に入射するときの位相を含めて、光量を加算する必要がある。そこで、ここでは、光量算出手段３２は、画素ごとに色の波長を考慮して光量を算出する。
【００７５】
ここで、図７を参照（適宜図２参照）して、光量算出手段３２が行うホログラムＨの画素の光量の算出手法について説明する。図７は、被写体とホログラムとの配置関係を示す仮想配置図である。図７では、ホログラムＨの生成対象となる画素Ｐを基準に、被写体画像Ｆを奥行画像Ｄの奥行値Ｚに対応付けて３次元（ｘ，ｙ，ｚ）の仮想空間上に配置することで、被写体とホログラムとの配置関係を示している。
【００７６】
例えば、被写体上の点である被写体点ＰＡからの光ＬＡの量（光量）をホログラムＨ上の画素Ｐの画素値として加算する場合、光の加算を行う範囲の２次元（ｘ，ｙ）座標の中心（０，０）から、加算を行う被写体点ＰＡ、すなわち被写体画像Ｆ上の被写体点ＰＡの水平、垂直方向のずれ量を（ｄＸ，ｄＹ）とし、被写体点ＰＡのホログラムＨからのｚ方向の距離Ｚを奥行画像Ｄの奥行値から得る。
このとき、被写体点ＰＡの明るさをＪ、光の波長をλとすると、画素Ｐに入射する光の値（光量）Ｌは、以下の（２）式で算出することができる。
【００７７】
【数２】
0005219197.tif 000003
【００７８】
なお、光量算出手段３２は、被写体画像Ｆの色がＲＧＢで表される場合、例えば、それぞれの色が、８ビットの値（“０”〜“２５５”）で表される場合、色ごとに光量を加算する。例えば、Ｒ（赤）の光量を加算する場合、光量算出手段３２は、光の明るさＪとしてＲの値を用い、光の波長λとして、例えば、Ｒの波長である６９０ナノメートル（ｎｍ）を用いて、前記（２）式により、ホログラムＨ上の画素Ｐの光量を算出する。また、光量算出手段３２は、Ｇ（緑），Ｂ（青）についても同様に、各色の画素値を光の明るさＪとし、各色の波長（例えば、Ｇの場合は５５０ｎｍ、Ｂの場合は４８０ｎｍ）を用いて光量を算出する。図２に戻って、光加算手段３０の構成について説明を続ける。
【００７９】
光方向算出手段３３は、ホログラムＨの生成対象画素に入射する光に対応する被写体画像の画素ごとに、被写体の情報（被写体画像の画素の２次元座標位置と当該画素に対応する奥行値）に基づいて、被写体からの光の方向（入射角度）を算出するものである。ここでは、光方向算出手段３３は、被写体画像の各画素の奥行値で定められる３次元位置から、ホログラムＨの画素に入射するときの方向（水平角度、垂直角度）を算出する。
【００８０】
ここで、図７を参照（適宜図２参照）して、光方向算出手段３３が行う光の方向の算出手法について説明する。なお、図７の被写体とホログラムとの配置関係は、光量算出手段３２で前記（２）式を説明した際の配置と同様であるため、説明を省略する。
【００８１】
図７に示すように、被写体点ＰＡから、ホログラムＨ上の生成対象となる画素Ｐへの光ＬＡの方向（角度θｘ，ｙ）において、ｘ成分の角度（水平角度）をθｘ、ｙ成分の角度（垂直角度）をθｙとしたとき、それぞれの角度は以下の（３）式で算出することができる。
【００８２】
【数３】
0005219197.tif 000004
【００８３】
なお、現在の電子ホログラフィにおいては、光の拡散角が十分小さいため、θｘ＝ｄＸ／Ｚ、θｙ＝ｄＹ／Ｚとして計算しても問題がなく、光方向の計算を高速に行うことができる。図２に戻って、光加算手段３０の構成について説明を続ける。
【００８４】
オクルージョン判定手段３４は、オクルージョンマップＭに記述されている奥行値に基づいて、光方向算出手段３３で算出された方向に対応するオクルージョンの発生の有無を判定するものである。すなわち、オクルージョン判定手段３４は、記憶手段２０に記憶されているオクルージョンマップＭを参照し、微小窓Ｗ（図３参照）に対応する配列要素に設定されている奥行値の大小に基づいて、同一の微小窓Ｗを介して入射される光に対応する被写体点のオクルージョンの有無、すなわち、入射光が背景側（奥側）の光であるのか、前景側（手前側）の光であるのかを判定する。
【００８５】
光量加算手段３５は、オクルージョン判定手段３４で前景側（手前側）の被写体点からの光であると判定された光について、光方向算出手段３３で算出された方向に対応して、光量算出手段３２で算出された被写体の光量をホログラムＨの生成対象画素の画素値に加算するものである。
【００８６】
オクルージョンマップ更新手段３６は、光量加算手段３５で加算した光量に対応する光方向算出手段３３で算出された方向におけるオクルージョンマップＭの奥行値を、当該方向に対応する被写体の奥行値で更新するものである。このように、オクルージョンマップの奥行値を最前景の奥行値で更新することで、光量加算手段３５で光量を加算する際に、背景側からの光量を加算することを防止することができる。
【００８７】
なお、オクルージョンマップＭは、光の入射角度に対応付けて生成されているため、例えば、図８に示すように、同一の微小窓Ｗに前景の被写体点ＰＦからの被写体光ＬＦが入射された後に、背景の被写体点ＰＢからの被写体光ＬＢが前景のわきを通って入射されることがある。この場合、オクルージョンマップの微小窓Ｗが十分小さければ、背景からの被写体光ＬＢは前景に近接する重ならない光であるため、ファントム現象を発生させる光ではなく、すべて加算してもよい光であることが、それぞれの光が通る微小窓が異なることで分かる。しかし、微小窓Ｗが大きい場合、これらの光をすべて加算すると、同じ窓を通った光であっても、奥行きが大きくずれた位置からの光であることがあるため、背景光がファントム現象を発生させる光として加算されてしまう不都合が生じる。そこで、オクルージョンマップ更新手段３６は、微小窓が比較的大きい場合は、オクルージョンマップＭの奥行値を予め定めた量だけ奥側の値に設定することとする。なお、微小窓が人間の肉眼で識別することができない程度に十分小さい場合は、この予め定めた量を“０”とする。
【００８８】
例えば、図８に示すように、被写体画像Ｆの中心から周辺に向かって光量の加算を行う場合、図８中、ｚ方向を光の方向とし、その原点をホログラム面上に置くと、被写体点ＰＦ、ＰＢのＺ座標値が負数となり、オクルージョンマップ更新手段３６は、実際に光量を加算した際の被写体の奥行値Ｚに“１．１”を乗算した値をオクルージョンマップに設定する。また、逆に、図示は省略するが、被写体画像Ｆの周辺から中心に向かって光量の加算を行う場合、被写体点ＰＦ、ＰＢのＺ座標値が正数となり、オクルージョンマップ更新手段３６は、実際に光量を加算した際の被写体の奥行値Ｚに“０．９”を乗算した値をオクルージョンマップに設定する。なお、ここでは、奥行値に係数を乗算して奥行値を奥側に設定することとしたが、被写体空間の大きさに応じて、予め定めた値を奥行値に対して加減算することとしてもよい。このように、オクルージョンマップ更新手段３６は、実際に光量を加算した際の被写体の奥行値よりも少し奥側に奥行値を設定することで、少し奥側から来る光であっても、ファントム現象を発生させることがない光量を確実に加算することができる。
【００８９】
なお、ホログラム生成装置１は、以上説明した光加算手段３０において、前記した各手段を、順次、ホログラムＨの生成対象画素ごとに動作させることで、ホログラムＨ全体を生成する。
【００９０】
以上のようにホログラム生成装置１を構成することで、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップＭによって、同一方向から入射される被写体光のうちで背景から入射される不要な被写体光については、ホログラムＨの画素値として加算されることがなく、背景が透過して見えてしまうファントム現象の発生を防止することができる。
【００９１】
また、ここでは、ホログラム生成装置１は、被写体に対して任意の位置でホログラムＨを生成することが可能な構成としたが、被写体に対して前景側に固定してホログラムを生成したり、背景側に固定してホログラムを生成したりする構成としてもよい。
【００９２】
例えば、被写体に対して前景側に固定したホログラムＨを生成する場合、ホログラム生成装置１の光加算手段３０（より具体的には光量加算対象画素決定手段３１）は、被写体画像の中心から周辺に向かって被写体の光量を加算し、被写体画像の周辺から中心に向かっての光量の加算動作を行わずに省略する。
【００９３】
また、例えば、被写体に対して背景側に固定したホログラムＨを生成する場合、ホログラム生成装置１の光加算手段３０（より具体的には光量加算対象画素決定手段３１）は、被写体画像の周辺から中心に向かって被写体の光量を加算し、被写体画像の中心から周辺に向かっての光量の加算動作を行わずに省略する。
【００９４】
また、ここでは、ホログラム生成装置１は、光量算出手段３２によって、被写体画像の色情報から光量を算出する構成としたが、被写体画像の情報として輝度情報のみが与えられている場合は、この輝度情報から光量を算出してもよい。
【００９５】
また、ここでは、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップＭに奥行値を設定することとしたが、奥行値の替わりに、オクルージョンマップＭに各方向からの光の光量が加算されたか否かを示すフラグを設定することとしてもよい。
【００９６】
すなわち、オクルージョンマップＭとして各方向に対応付けたフラグを用いる場合、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップ生成手段１０によって、オクルージョンマップＭを生成する際に、初期値として、光量が加算されていないことを示す値（例えば、値“０”）でオクルージョンマップＭを初期化する。そして、光量加算手段３５によって、生成対象のホログラムＨの画素値に光量が加算された段階で、加算した被写体光の方向に対応するオクルージョンマップＭのフラグを設定（例えば、値“１”）する。そして、ホログラム生成装置１は、オクルージョン判定手段３４によって、フラグが設定されているか否かを判定し、フラグが未設定の場合にのみ、光量加算手段３５によって光量を加算する。
【００９７】
このようにオクルージョンマップにフラグを用いる場合、図８に示したように、同一の微小窓に前景の被写体点ＰＦからの光ＬＦが入射された後に、背景の被写体点ＰＢからの光ＬＢが入射され、背景からの光量が加算されないことがあるが、オクルージョンマップが十分細かく設定されていれば、両者の光は非常に接近した光であるため、被写体点ＰＢからの被写体光ＬＢは、加算されなくても、視覚的に無視することができる。
【００９８】
なお、ホログラム生成装置１は、一般的なコンピュータを、前記した各手段として機能させるホログラム生成プログラムによって動作させることができる。また、このホログラム生成プログラムは、通信回線を介して配布したり、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録して配布したりすることも可能である。
【００９９】
［ホログラム生成装置の動作：第１実施形態］
次に、図９および図１０を参照（適宜図２参照）して、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置の動作について説明する。図９および図１０は、本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置において、被写体画像および奥行画像からホログラムを生成する動作を示すフローチャートである。
【０１００】
まず、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップ生成手段１０によって、所定角度範囲ごとに被写体までの距離（奥行値）を示したオクルージョンマップＭを記憶手段２０上に生成する（ステップＳ１）。なお、このとき、オクルージョンマップ生成手段１０は、すべての奥行値を、奥行値としては存在しない値（ここでは、最大の負数）で初期化しておく。そして、ホログラム生成装置１は、光加算手段３０の光量加算対象画素決定手段３１によって、ホログラムの生成対象画素を中心として、当該画素に入射される光の範囲に対応する被写体画像において、周辺から中心の方向に加算対象となる被写体画像の画素（加算対象画素）を決定する（ステップＳ２）。
【０１０１】
そして、ホログラム生成装置１は、このステップＳ２で決定された加算対象画素の奥行値（奥行画像の奥行値Ｚ）が、ホログラムＨの生成対象画素よりも前景側（手前側）を示す値であるか否かを判定し（ステップＳ３）、背景側を示す値である場合（ステップＳ３でＮｏ）は、ステップＳ２に戻って、次の加算対象画素を決定する。
【０１０２】
一方、ステップＳ２で決定された加算対象画素の奥行値が、ホログラムＨの生成対象画素よりも前景側を示す値である場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ホログラム生成装置１は、光方向算出手段３３によって、ステップＳ２で決定された加算対象画素について、被写体光の方向（角度）を算出する（ステップＳ４）。
【０１０３】
そして、ホログラム生成装置１は、オクルージョン判定手段３４によって、ステップＳ４で算出された方向（角度）に対応する被写体の奥行値が、ステップＳ４で算出された方向（角度）に対応するオクルージョンマップＭの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する（ステップＳ５）。そして、オクルージョンマップＭの奥行値よりも背景側を示す値である場合（ステップＳ５でＮｏ）、ホログラム生成装置１は、ステップＳ２に戻って、次の加算対象画素を決定する。
【０１０４】
一方、オクルージョンマップＭの奥行値よりも前景側を示す値である場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、ホログラム生成装置１は、光量算出手段３２によって、加算対象画素の色情報（画素値）から光量を算出し、光量加算手段３５によって、その光量をホログラムＨの生成対象画素の画素値に加算する（ステップＳ６）。
【０１０５】
そして、ホログラム生成装置１は、オクルージョンマップ更新手段３６によって、ステップＳ４で算出された方向（角度）に対応するオクルージョンマップＭに被写体の奥行値を設定することで、オクルージョンマップＭを更新する（ステップＳ７）。なお、このとき、オクルージョンマップ更新手段３６は、被写体の奥行値よりも所定量だけ奥側の値をオクルージョンマップＭに設定する。
【０１０６】
そして、ホログラム生成装置１は、光量加算対象画素決定手段３１によって、被写体光の入射範囲内における被写体画像Ｆのすべての画素について、光量の加算処理を完了したか否かを判定し（ステップＳ８）、まだ、完了していない場合（ステップＳ８でＮｏ）、ステップ２に戻って動作を継続する。
【０１０７】
そして、被写体光の入射範囲内における被写体画像Ｆのすべての画素について、光量の加算処理が完了した場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、ホログラム生成装置１は、図１０に示すステップＳ９以降の動作を実行する。なお、ホログラム生成装置１は、このステップＳ８までの動作によって、ホログラムＨの位置よりも前景側に位置する被写体についてのホログラムＨを生成したことになる。
【０１０８】
次に、ホログラム生成装置１は、光量加算対象画素決定手段３１によって、ホログラムの生成対象画素を中心として、当該画素に入射される光の範囲に対応する被写体画像において、中心から周辺の方向に加算対象となる被写体画像の画素（加算対象画素）を決定する（ステップＳ９）。
【０１０９】
そして、ホログラム生成装置１は、このステップＳ９で決定された加算対象画素の奥行値（奥行画像の奥行値Ｚ）が、ホログラムＨの生成対象画素よりも背景側（奥側）を占めす値であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、前景側を示す値である場合（ステップＳ１０でＮｏ）は、ステップＳ９に戻って、次の加算対象画素を決定する。
【０１１０】
一方、ステップＳ９で決定された加算対象画素の奥行値が、ホログラムＨの生成対象画素よりも背景側を示す値である場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ホログラム生成装置１は、光方向算出手段３３によって、ステップＳ９で決定された加算対象画素について、被写体光の方向（角度）を算出する（ステップＳ１１）。
【０１１１】
なお、以降のステップＳ１２〜Ｓ１５の動作は、図９で説明したステップＳ５〜Ｓ８までの動作と同様であって、戻りのステップ番号が、ステップＳ２かステップＳ９かの違いのみであるため、説明を省略する。
【０１１２】
以上の動作によって、ホログラム生成装置１は、ホログラムＨの生成対象画素について、被写体光を加算してホログラムＨを形成する画素値を求めることができる。なお、本動作は、ホログラムＨの１画素についての生成手順であり、本動作をホログラムＨの全画素について行うことで、ホログラムＨを生成することができる。
【０１１３】
また、ここでは、被写体に対して任意の位置でホログラムを生成することが可能な動作としたが、被写体に対して背景側に固定したホログラムを生成する場合、ホログラム生成装置１は、図９のステップＳ１〜Ｓ８の動作のみを実行すればよい。また、被写体に対して前景側に固定してホログラムを生成する場合、ホログラム生成装置１は、図９のステップＳ２〜Ｓ８までの動作を省略して実行すればよい。
【０１１４】
［ホログラム生成手法の概要：第２実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要について説明する。図１１は、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
【０１１５】
図１１に示すように、本発明のホログラム生成手法（以下、本手法という）は、被写体の情報として、ボクセル空間（被写体空間）ＳＶを表現した要素であるボクセルＶから、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムＨを生成する。
【０１１６】
本手法は、図１で説明した手法と基本的には同じであるが、被写体の情報として、被写体画像Ｆと奥行画像Ｄの替わりにボクセルＶを用いる点が異なっている。すなわち、本手法は、奥行画像Ｄの奥行値の代わりのボクセルＶの奥行方向の座標値（ここではｚ方向の座標値）を用いる。そして、本手法は、ホログラムＨの画素Ｐにおける光量の加算順序を、ボクセル空間ＳＶの最も前景側のボクセルから順に行う。これによって、本手法は、微小窓Ｗ単位で、被写体の前景の光ＬＦと背景の光ＬＢとを同時に加算することがなく、前景の被写体が透けて背景の被写体が見えてしまうファントム現象の発生を防止することができる。以下、このホログラム生成手法を実現するためのホログラム生成装置の構成および動作について、順次説明を行う。
【０１１７】
［ホログラム生成装置の構成：第２実施形態］
まず、図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置の構成について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
【０１１８】
ホログラム生成装置１Ｂは、被写体の情報であるボクセルＶに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラム（計算機合成ホログラム）を生成するものである。なお、ここでは、ボクセルＶは、外部から入力されるものとする。
【０１１９】
ボクセルＶは、３次元の被写体空間を微小な空間に分割し、３次元座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、当該位置における色情報（例えば、ＲＧＢ値）と、透明度（透過率）ｔとを含んだデータである。このボクセルＶは、コンピュータグラフィックスにより仮想的に生成されたデータであってもよいし、被写体を周辺から複数のカメラで撮影した周辺画像に基づいて、被写体周辺の３次元位置における色情報を対応付けて生成されたものであってもよい。
【０１２０】
ここでは、ホログラム生成装置１Ｂは、オクルージョンマップ生成手段１０と、記憶手段２０と、光加算手段３０Ｂと、を備え、光加算手段３０Ｂは、光量加算対象画素決定手段３１Ｂと、光量算出手段３２と、光方向算出手段３３と、オクルージョン判定手段３４と、光量加算手段３５と、オクルージョンマップ更新手段３６と、を備えている。なお、光加算手段３０Ｂの光量加算対象画素決定手段３１Ｂ以外の構成は、図２で説明したホログラム生成装置１と同様の構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２１】
光加算手段３０Ｂは、ホログラムＨの生成対象画素ごとに、当該生成対象画素に仮想的に入射される被写体光の光量（ボクセルごとの光量）を加算することで、ホログラムＨを生成するものである。なお、光加算手段３０Ｂは、図示を省略した入力手段を介して、生成するホログラムＨの大きさ、３次元空間上の位置等が入力されるものとする。
【０１２２】
光量加算対象画素決定手段３１Ｂは、ホログラムＨの生成対象画素を中心として、当該画素に入射される光の範囲に対応するボクセルにおいて、予め定めた加算順序に基づいて、光量の加算対象となるボクセル（加算対象ボクセル）を決定するものである。なお、生成対象画素に入射される光の範囲（入射範囲）は、前記（１）式で示した広がり角度θとする。
【０１２３】
この光量加算対象画素決定手段３１Ｂは、ホログラムＨの生成対象画素ごとに、入射範囲内におけるボクセルＶの最も前景（ボクセル空間ＳＶの最大ｚ座標）のボクセルＶから、順に加算対象となるボクセルＶを決定する。なお、同一ｚ座標のボクセルＶについては、特に順序を定める必要はないが、ここでは、光量加算対象画素決定手段３１Ｂは、例えば、同一ｚ座標のｘｙ平面における中心から周辺に向かってボクセルＶを決定する。また、ここでは、ボクセルＶの透明度によって、ボクセルＶが被写体の情報を含んだデータであるか否かを判定することとする。
【０１２４】
これによって、ホログラム生成装置１Ｂは、前景側のボクセルＶＦの光量が、ホログラムＨの画素Ｐの画素値として加算された場合、同一の微小窓Ｗを通過するボクセルＶＦの背景側のボクセルＶＢの光量が加算されることがなく、ファントム現象を防止することができる。
【０１２５】
なお、ホログラム生成装置１Ｂは、一般的なコンピュータを、前記した各手段として機能させるホログラム生成プログラムによって動作させることができる。また、このホログラム生成プログラムは、通信回線を介して配布したり、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録して配布したりすることも可能である。
【０１２６】
［ホログラム生成装置の動作：第２実施形態］
次に、図１３を参照（適宜図１２参照）して、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置の動作について説明する。図１３は、本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置において、ボクセルからホログラムを生成する動作を示すフローチャートである。
【０１２７】
まず、ホログラム生成装置１Ｂは、オクルージョンマップ生成手段１０によって、所定角度範囲ごとに被写体までの距離（奥行値）を示したオクルージョンマップを記憶手段２０上に生成する（ステップＳ２１）。なお、このとき、オクルージョンマップ生成手段１０は、すべての奥行値を、奥行値としては存在しない値（ここでは、最大の負数）で初期化しておく。
【０１２８】
そして、ホログラム生成装置１Ｂは、光加算手段３０Ｂの光量加算対象画素決定手段３１Ｂによって、ボクセルＶの最も前景（手前）側のｚ座標を、加算対象画素の探索用のｘｙ面のｚ座標（探索ｚ座標）として設定する（ステップＳ２２）。そして、ホログラム生成装置１Ｂは、光量加算対象画素決定手段３１Ｂによって、ホログラムＨの生成対象画素を中心として、当該画素に入射される光の範囲に対応する探索ｚ座標に存在するボクセルＶにおいて、中心から周辺の方向に加算対象となるボクセル（加算対象ボクセル）Ｖを決定する（ステップＳ２３）。なお、このステップＳ２３においては、同一ｚ座標において、探索ｚ座標の周辺から中心の方向に加算対象ボクセルを決定することとしてもよい。
【０１２９】
そして、ホログラム生成装置１Ｂは、このステップＳ２３で決定された加算対象ボクセルの透明度に基づいて、当該ボクセルが透明であるか否かを判定し（ステップＳ２４）、透明である場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）は、ステップＳ２３に戻って、次の加算対象ボクセルを決定する。
【０１３０】
一方、ステップＳ２４で決定された加算対象ボクセルが透明でない場合（ステップＳ２４でＮｏ）、ホログラム生成装置１Ｂは、光方向算出手段３３によって、ステップＳ２３で決定された加算対象ボクセルについて、被写体からの光の方向（角度）を算出する（ステップＳ２５）。
【０１３１】
そして、ホログラム生成装置１Ｂは、オクルージョン判定手段３４によって、ステップＳ２５で算出された方向に対応する被写体の奥行値が、ステップＳ２５で算出された角度に対応するオクルージョンマップＭの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。そして、オクルージョンマップＭの奥行値よりも背景側を示す値である場合（ステップＳ２６でＮｏ）、ホログラム生成装置１は、ステップＳ２３に戻って、次の加算対象ボクセルを決定する。
【０１３２】
一方、オクルージョンマップＭの奥行値よりも前景側を示す値である場合（ステップＳ２６でＹｅｓ）、ホログラム生成装置１Ｂは、光量算出手段３２によって、加算対象ボクセルの色情報（画素値）から光量を算出し、光量加算手段３５によって、その光量をホログラムＨの生成対象画素の画素値に加算する（ステップＳ２７）。
【０１３３】
そして、ホログラム生成装置１Ｂは、オクルージョンマップ更新手段３６によって、ステップＳ２５で算出された方向（角度）に対応するオクルージョンマップＭに被写体の奥行値を設定することで、オクルージョンマップＭを更新する（ステップＳ２８）。なお、このとき、オクルージョンマップ更新手段３６は、被写体の奥行値よりも所定量だけ奥側の値をオクルージョンマップＭに設定する。
【０１３４】
そして、ホログラム生成装置１Ｂは、光量加算対象画素決定手段３１Ｂによって、設定されたｚ座標の入射範囲内におけるすべてのボクセルＶについて、光量の加算処理を完了したか否かを判定し（ステップＳ２９）、まだ、完了していない場合（ステップＳ２９でＮｏ）、ステップ２３に戻って動作を継続する。
【０１３５】
そして、ホログラム生成装置１は、光量加算対象画素決定手段３１Ｂによって、被写体空間（ボクセル空間）のすべてのｚ座標を探索したか否かを判定する（ステップＳ３０）。ここで、まだ、すべてのｚ座標について探索を完了していない場合（ステップＳ３０でＮｏ）、ホログラム生成装置１Ｂは、光量加算対象画素決定手段３１Ｂによって、ｚ座標を背景側（奥側）に座標単位分移動させることで探索ｚ座標を更新し（ステップＳ３１）、ステップ２３に戻って動作を継続する。一方、すべてのｚ座標について探索が完了した場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）、ホログラムＨの生成対象画素の画素値を算出する動作を終了する。
【０１３６】
以上の動作によって、ホログラム生成装置１Ｂは、ボクセルＶから、ホログラムＨの生成対象画素について、前景に重なる背景からの光の加算を行うことなくファントム現象を防止しながら、被写体光を加算してホログラムＨを形成する画素値を求めることができる。なお、本動作は、ホログラムＨの１画素についての生成手順であり、本動作をホログラムＨの全画素について行うことで、ホログラムＨを生成することができる。
なお、オクルージョンマップに書き込む値は、奥行値の代わりに光の加算を行ったことを示すフラグでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】オクルージョンマップを模式的に示した図である。
【図４】ホログラムの位置が、被写体よりも前景側（手前側）にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図である。
【図５】ホログラムの位置が、被写体よりも背景側（奥側）にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図である。
【図６】ホログラムの位置が、被写体の前景と背景との間にある場合のホログラムと被写体との配置関係を示す仮想配置図である。
【図７】光量および光の方向の算出手法を説明するために仮想的に配置した被写体とホログラムとの配置関係を示す仮想配置図である。
【図８】同一微小窓に２つの光が入射する例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置において、被写体画像および奥行画像からホログラムを生成する動作を示すフローチャート（１／２）である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るホログラム生成装置において、被写体画像および奥行画像からホログラムを生成する動作を示すフローチャート（２／２）である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置におけるホログラム生成手法の概要を模式的に示した概念図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るホログラム生成装置において、ボクセルからホログラムを生成する動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来のホログラムの生成手法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１      ホログラム生成装置
１０    オクルージョンマップ生成手段
２０    記憶手段
３０    光加算手段
３１    光量加算画素決定手段
３２    光量算出手段
３３    光方向算出手段
３４    オクルージョン判定手段
３５    光量加算手段
３６    オクルージョンマップ更新手段
Ｆ      被写体画像
Ｄ      奥行画像
Ｖ      ボクセル
Ｍ      オクルージョンマップ
Ｈ      ホログラム
Ｗ      微小窓（微小角度範囲）
【図１】
0005219197.tif 000005
【図２】
0005219197.tif 000006
【図３】
0005219197.tif 000007
【図４】
0005219197.tif 000008
【図５】
0005219197.tif 000009
【図６】
0005219197.tif 000010
【図７】
0005219197.tif 000011
【図８】
0005219197.tif 000012
【図９】
0005219197.tif 000013
【図１０】
0005219197.tif 000014
【図１１】
0005219197.tif 000015
【図１２】
0005219197.tif 000016
【図１３】
0005219197.tif 000017
【図１４】
0005219197.tif 000018