(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面のホログラフィックステレオグラムを作成するための画像データを生成する画像データ生成装置において、
直線上を移動しつつ、光軸が常に被写体に向くように回転して、前記被写体の視差画像を取り込む取込手段と、
前記取込手段により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、前記取込手段の回転角と前記光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングするスケーリング手段と、
前記スケーリング手段によりスケーリングされた視差画像を、前記被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングするマッピング手段と、
前記マッピング手段によりマッピングされた画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成する作成手段と  を備えることを特徴とする画像データ生成装置。
【請求項２】
前記スケーリング手段は、
前記取込手段により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、前記取込手段の回転角と前記光軸からの角度とに対応する拡大縮小率を求める拡大縮小率計算手段と、
前記拡大縮小率計算手段により計算された拡大縮小率を用いて、前記視差画像を、その画素列毎に、前記回転角と前記光軸からの角度とに対応して拡大縮小する拡大縮小手段とをさらに備える ことを特徴とする請求項１に記載の画像データ生成装置。
【請求項３】
前記マッピング手段は、
前記スケーリング手段によりスケーリングされた視差画像の画素列のデータの座標系を変換することにより、前記被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングする ことを特徴とする請求項１に記載の画像データ生成装置。
【請求項４】
再生像をホログラム面に定位させるための視点変換処理を行う変換手段をさらに備える  ことを特徴とする請求項１に記載の画像データ生成装置。
【請求項５】
前記視点変換処理は、取り込まれた複数の視差画像の画素列から新たな画像を生成することで行われる  ことを特徴とする請求項４に記載の画像データ生成装置。
【請求項６】
平面のホログラフィックステレオグラムを作成するための画像データを生成する画像データ生成方法において、
直線上を移動しつつ、光軸が常に被写体に向くように回転して、前記被写体の視差画像を取り込む取込ステップと、
前記取込ステップの処理により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、前記取込手段の回転角と前記光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングするスケーリングステップと、
前記スケーリングステップの処理によりスケーリングされた視差画像を、前記被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングするマッピングステップと、
前記マッピングステップの処理によりマッピングされた画像を表示する表示ステップと、
前記表示ステップの処理により表示された画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成する作成ステップと  を備えることを特徴とする画像データ生成方法。
【請求項７】
前記スケーリングステップの処理は、
前記取込手段により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、前記取込手段の回転角と前記光軸からの角度とに対応する拡大縮小率を求める拡大縮小率計算ステップと、
前記拡大縮小率計算ステップの処理により計算された拡大縮小率を用いて、前記視差画像を、その画素列毎に、前記回転角と前記光軸からの角度とに対応して拡大縮小する拡大縮小ステップとをさらに備える ことを特徴とする請求項６に記載の画像データ生成方法。
【請求項８】
前記マッピングステップの処理は、
前記スケーリング手段によりスケーリングされた視差画像の画素列のデータの座標系を変換することにより、前記被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングする ことを特徴とする請求項６に記載の画像データ生成方法。
【請求項９】
ホログラム面近傍に前記被写体を定位させる視点変換処理を行う変換ステップをさらに備える  ことを特徴とする請求項６に記載の画像データ生成方法。
【請求項１０】
前記視点変換処理は、取り込まれた複数の視差画像の画素列から新たな画像を生成することで行われる  ことを特徴とする請求項９に記載の画像データ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像データ生成装置および方法に関し、特に、比較的小さい画角のレンズを用いて、より効率的に画像を取り込むことができるようにした、画像データ生成装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムプリンタにおいて、ビデオカメラにより被写体を撮影し、ホログラフィックステレオグラムを作成する場合、被写体の視差画像を短時間で多数取り込むことが望まれる。図１４は、このような場合において、視差画像を入力する方法を示している。
【０００３】
同図に示すように、ビデオカメラ２は、その光軸２ａが視点パス３に対して垂直になるように配置されている。そして、ビデオカメラ２は、光軸２ａを視点パス３に対して垂直に保持したまま、視点パス３に沿って直線的に移動される。ビデオカメラ２が、視点パス３に沿って移動する際、ビデオカメラ２が被写体１を撮像して得られる画像が視差画像として取り込まれる。
【０００４】
このようにして取り込まれた画像は、再生画像をホログラム面近傍に定位させるための視点変換処理を施した後、ＬＣＤなどに表示される。そして、この表示画像から物体光を生成し、これを利用してホログラフィックステレオグラムが作成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の画像取り込み方法においては、ビデオカメラ２を、その光軸２ａが視点パス３に対して、常に垂直になるように保持しながら移動するようにしているため、ビデオカメラ２が、被写体１の中心から左または右方向に移動した場合においても、ビデオカメラ２が被写体１を撮像することができるように、比較的広角の撮影レンズを必要としていた。その結果、画像に歪みが発生し易いばかりでなく、視差方向に高解像度の画像を取り込むことが困難となる課題があった。また、被写体１が撮影されていない範囲の画像は必要ないため、無駄な画像データが多くなってしまう課題があった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画角が比較的小さい標準的なレンズを用いたビデオカメラを利用して、画像を取り込むことができるようにし、画像の歪みを抑制し、視差方向により高解像度の画像を効率的に取り込むことができるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像データ生成装置は、直線上を移動しつつ、光軸が常に被写体に向くように回転して、被写体の視差画像を取り込む取込手段と、取込手段により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、取込手段の回転角と光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングするスケーリング手段と、スケーリング手段によりスケーリングされた視差画像を、被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングするマッピング手段と、マッピング手段によりマッピングされた画像を表示する表示手段と、表示手段に表示された画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成する作成手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に記載の画像データ生成方法は、直線上を移動しつつ、光軸が常に被写体に向くように回転して、被写体の視差画像を取り込む取込ステップと、取込ステップの処理により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、取込手段の回転角と光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングするスケーリングステップと、スケーリングステップの処理によりスケーリングされた視差画像を、被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングするマッピングステップと、マッピングステップの処理によりマッピングされた画像を表示する表示ステップと、表示ステップの処理により表示された画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成する作成ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の画像データ生成装置および請求項６に記載の画像データ生成方法においては、被写体の視差画像を取り込む際、光軸が常に被写体を指向するようになされ、取り込まれた視差画像が、その画素列毎に、視差画像を取り込むときの回転角と光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングされ、スケーリングされた視差画像が、被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングされ、マッピングされた画像が表示され、表示された画像からの光が物体光として、ホログラフィックステレオグラムが作成されるので、取り込まれた視差画像のキーストン歪みが補正される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。
【００１１】
請求項１に記載の画像データ生成装置は、直線上を移動しつつ、光軸が常に被写体に向くように回転して、被写体の視差画像を取り込む取込手段（例えば、図３のＣＣＤビデオカメラ６１）と、取込手段により取り込まれた視差画像を、その画素列毎に、前記取込手段の回転角と前記光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングするスケーリング手段（例えば、図９のフローチャートのステップＳ３の処理を行う、図３の視点変換処理ＣＰＵ７２）と、スケーリング手段によりスケーリングされた視差画像を、被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングするマッピング手段（例えば、図９のフローチャートのステップＳ４の処理を行う、図３の視点変換処理ＣＰＵ７２）と、キーストン歪みの補正処理が行われた画像を表示する表示手段（例えば、図３のＬＣＤ３０）と、表示手段に表示された画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成する作成手段（例えば、図３の露光ヘッド制御ＣＰＵ８１、露光ヘッド８２）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の画像データ生成装置は、再生像をホログラム面に定位させるための視点変換処理を行う変換手段（例えば、図１３のフローチャートの処理を行う図３の視点変換処理ＣＰＵ７２）をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
図１と図２は、本発明の画像データ生成装置を適用した、ホログラフィックステレオグラムプリンタの光学系の平面から見た構成と、側面から見た構成をそれぞれ表している。
【００１５】
光源２１は、光Ｌ１を発生する。シャッタ２２は、光源２１より出射された光Ｌ１を、通過または遮断するように制御される。シャッタ２２を通過した光Ｌ２は、ハーフミラー２３に入射され、反射光と透過光に分離される。反射光Ｌ３は、参照光として、シリンドリカルレンズ２４に入射される。シリンドリカルレンズ２４は、入射された光を発散光に変換する。コリメータレンズ２５は、シリンドリカルレンズ２４より入射された発散光を平行光に変換して、全反射ミラー２６に出射する。全反射ミラー２６により反射された光は、参照光として、ホログラム用記録媒体３２に斜め方向から入射されるようになされている。
【００１６】
一方、ハーフミラー２３を透過した物体光としての光Ｌ４は、全反射ミラー２７により反射され、スペーシャルフィルタ２８に入射されている。スペーシャルフィルタ２８は、対物レンズとピンホールとにより構成されており、入射された光を発散光に変換して、コリメータレンズ２９に出射する。コリメータレンズ２９は、入射された発散光を平行光に変換して、ＬＣＤ３０に出射する。
【００１７】
ＬＣＤ３０を透過した光は、シリンドリカルレンズ３１により、横方向に収束され、ホログラム用記録媒体３２に露光角θｅで入射されるようになされている。記録媒体送り機構３３は、ホログラム用記録媒体３２を所定のタイミングで移送する。
【００１８】
図３は、ホログラフィックステレオグラムプリンタの電気系の構成例を示している。同図に示すように、この電気系は、基本的に、視差画像入力部５１、視点変換処理部５２、およびホログラム露光部５３により構成されている。視差画像入力部５１は、被写体を撮像し、ＮＴＳＣ方式で視差画像を取り込むＣＣＤビデオカメラ６１を有している。
【００１９】
視点変換処理部５２は、ＣＣＤビデオカメラ６１より供給された画像信号をＪＰＥＧ方式で圧縮、伸長する処理を行うＪＰＥＧ圧縮ボード７１、キーストン(Keystone)歪みの補正処理と視点変換処理を行う視点変換処理ＣＰＵ７２、および画像データを一時的に記憶するＲＡＭ７３を有している。
【００２０】
ホログラム露光部５３は、ＪＰＥＧ圧縮ボード７１より、キーストン歪みの補正処理と視点変換処理が行われた後の画像データが供給されるＬＣＤドライバ８３と、このＬＣＤドライバ８３により駆動され、画像を表示するＬＣＤ３０を有している。ホログラム露光部５３はまた、視点変換処理部５２の視点変換処理ＣＰＵ７２より、タイミング信号が供給される露光ヘッド制御ＣＰＵ８１と、この露光ヘッド制御ＣＰＵ８１により制御される露光ヘッド８２とを有している。露光ヘッド８２は、図１に示した、光源２１とシャッタ２２を有している。
【００２１】
次に、その基本的な動作について説明する。ホログラフィックステレオグラムを作成する際、ＣＣＤビデオカメラ６１により被写体が撮像され、その画像信号（ＮＴＳＣ方式の画像信号）が、視差画像信号として、ＪＰＥＧ圧縮ボード７１に入力される。ＪＰＥＧ圧縮ボード７１は、入力された画像信号を２値化した後、ＪＰＥＧ方式で圧縮し、さらに、ＶＧＡ(Video Graphics Array（商標）)方式のフォーマットのデータに変換する。そして、このデータは、視点変換処理ＣＰＵ７２を介してＲＡＭ７３に記憶される。後述するように、ＣＣＤビデオカメラ６１は、視点パス１１１（図５）に沿って、一定の速度で移動される。これにより、ＲＡＭ７３には、１枚が横４８０画素、縦６４０画素で構成される複数枚の画像が圧縮されて、記憶される。
【００２２】
ここで、縦方向に６４０［pixel］、横方向に４８０［pixel］を設定した理由は、水平視差のみのホログラフィックステレオグラムにおいて、視差方向に較べて情報量が少なくなる傾向にある非視差方向にできるだけの情報を付加することと、コンピュータのＲＡＭ上における画像データの扱いが画像の左上を原点として走査方向に順次にpixelが配置されているため、視点変換処理を行うときに画像の横ラインを単位として連続したデータを視差画像間で入れ替えることにより処理の高速化を図れる点にある。
【００２３】
視点変換処理ＣＰＵ７２は、ＲＡＭ７３に記憶された画像データを読み出し、ＪＰＥＧ圧縮ボード７１に供給し、伸長させる。そして、この伸長された画像データを、再びＲＡＭ７３に記憶させる。そして、伸長された画像データを再び読み出して、キーストン歪み補正処理と視点変換処理（その詳細については後述する）を行う。視点変換処理後の画像は、ＪＰＥＧ圧縮ボード７１からホログラム露光部５３のＬＣＤドライバ８３を介してＬＣＤ３０に出力され、表示される。
【００２４】
視点変換処理ＣＰＵ７２は、ＬＣＤ３０に表示する画像に同期したタイミング信号を発生し、ＲＳ−２３２Ｃ、またはEthernetなどを介してホログラム露光部５３の露光ヘッド制御ＣＰＵ８１に供給する。露光ヘッドＣＰＵ８１は、このタイミング信号に同期して、露光ヘッド８２を制御し、露光動作を実行させる。
【００２５】
露光ヘッド８２の光源２１の発生する光Ｌ１は、露光期間開放されるシャッタ２２を介してハーフミラー２３に入射される。ハーフミラー２３で反射された参照光としての光Ｌ３は、シリンドリカルレンズ２４に入射され、発散光に変換された後、コリメータレンズ２５に入射され、平行光に変換される。コリメータレンズ２５より出射された光は、全反射ミラー２６で反射され、ホログラム用記録媒体３２の一方の面に入射される。
【００２６】
一方、ハーフミラー２３を透過した物体光としての光Ｌ４は、全反射ミラー２７で反射された後、スペーシャルフィルタ２８に入射され、発散光に変換される。この発散光は、コリメータレンズ２９に入射され、平行光に変換された後、ＬＣＤ３０に照射される。上述したように、ＬＣＤ３０には、ＣＣＤビデオカメラ６１で取り込み、キーストン歪み補正処理と視点変換処理を施した画像が表示されている。従って、ＬＣＤ３０に表示された画像に対応する光が、シリンドリカルレンズ３１を介して、露光角θｅでホログラム用記録媒体３２の他方の面に、ほぼ垂直に入射される。その結果、参照光と物体光とがホログラム用記録媒体３２上において干渉し、この干渉によって生じる干渉縞がホログラム用記録媒体３２上に、屈折率の変化として記録される。
【００２７】
記録媒体送り機構３３は、露光ヘッド制御ＣＰＵ８１により制御され、１枚の画像に対応する短冊状の１つの要素ホログラム（図４）が形成される毎に、ホログラム用記録媒体３２を所定の方向に、順次移送する。これにより、ホログラム用記録媒体３２が、３次元ホログラムを再生可能なホログラフィックステレオグラムとして形成される。
【００２８】
図４は、このようにして形成されたホログラフィックステレオグラム１０１の模式的な構成を表している。同図に示すように、ホログラフィックステレオグラム１０１には、短冊状の要素ホログラム１０２が多数（ｍ個）形成されている。各要素ホログラム１０２には、横４８０画素、縦６４０画素の画像に対応するホログラムが形成されている。
【００２９】
図５に示すように、ＣＣＤビデオカメラ６１は、視点パス１１１に沿って直線的に移動される。このとき、ＣＣＤビデオカメラ６１は、その光軸６１ａが、常に被写体１１２を指向するように、視点パス１１１上の位置に対応して、光軸６１ａが角度θだけ回転される。なお、ＣＣＤビデオカメラ６１が、被写体１１２を撮影する場合のカメラの画角θｖは、図２に示した露光角θｅに対応させる必要はない。
【００３０】
このように、ＣＣＤビデオカメラ６１は、視点パス１１１上の位置に拘らず、その光軸６１ａが、常に被写体１１２を指向するように制御されるので、ＣＣＤビデオカメラ６１の撮影レンズを広角にする必要がなく、比較的小さな画角で、常に、被写体の視差画像を撮影することができる。その結果、ＣＣＤビデオカメラ６１として、家庭用のビデオカメラなど、汎用のものを用いることが可能となる。比較的小さな画角のレンズを用いることができるので、画像歪みも抑制され、広角レンズを用いる場合に較べて、視差方向の解像度も向上させることができる。
【００３１】
ＣＣＤビデオカメラ６１の移動距離ｄCは、次式により表される。
ｄC＝２ｄV・tan（θｅ／２）＋ＷH  ・・・（１）
【００３２】
ここで、ｄVは、ＣＣＤビデオカメラ６１と被写体１１２の撮影距離（最短距離）を表し、この距離は、ホログラム観察時における視点距離に対応している。すなわち、被写体１１２の位置にホログラム面１１３を配置したとき、ホログラム面１１３上の画像を観察する視点が、ＣＣＤビデオカメラ６１を配置している位置（視点位置）となる。従って、ＣＣＤビデオカメラ６１が移動する直線（視点パス１１１）上に視点が位置することになる。
【００３３】
また、上記（１）式におけるＷHは、作成するホログラフィックステレオグラムの横方向の長さを表す。
【００３４】
ＣＣＤビデオカメラ６１の画角θｖは次式で表される。
θｖ＝θｃ−θｅ  ・・・（２）
【００３５】
ここで、θｅはホログラムの露光角を示し、θｃは、カメラ移動距離ｄCを被写体１１２から見た場合の角度、すなわち、図５において、点Ｐ1と点Ｐ3を結ぶ直線と、点Ｐ2と点3を結ぶ直線とのなす角度であり、次式で表される。
θｃ＝２tan-1（tan（θｅ／２）＋ＷH／２）  ・・・（３）
【００３６】
これらの式によって決定される画角を用いて撮影を行うことにより、最小の画角で視差画像を撮影することができ、撮影された視差画像から視点変換により露光用の画像を再構成することが補償される。
【００３７】
ところで、図５に示したように、ＣＣＤビデオカメラ６１の光軸６１ａを、常に被写体１１２の方向に指向させると、キーストン歪みが発生する。なお、簡単のため、ここでは、奥行き方向に厚みのない直方形の被写体を考える。すなわち、図６（Ａ）に示すように、ＣＣＤビデオカメラ６１（そのＣＣＤ６１Ａ）と、被写体１１２が平行である場合、図６（Ｂ）に示すように、被写体１１２の左側と右側の対応する垂直方向の長さは、同一の長さで表される。しかしながら、図７（Ａ）に示すように、ＣＣＤビデオカメラ６１（そのＣＣＤ６１Ａ）と、被写体１１２が平行でない場合、図７（Ｂ）に示すように、被写体１１２の左側と右側の対応する縦方向の長さは一致しないことになる。そこで、露光用の画像を再構成する前に（ＣＣＤビデオカメラ６１で取り込んだ画像をＬＣＤ３０に表示する前に）、このキーストン歪みを補正する処理が必要となる。
【００３８】
図８は、このキーストン歪みを補正する原理を表している。同図に示すように、いま、ＣＣＤビデオカメラ６１が、点Ｐ2上に位置し、その回転角（点Ｐ4と点Ｐ3を結んだ直線と、点Ｐ2と点Ｐ3を結んだ直線とのなす角度）θは次式で表される。
θ＝tan-1（ΔｄC／ｄV）  ・・・（４）
【００３９】
ここで、ΔｄCは、カメラ移動距離ｄC上の中央の点Ｐ4と、ＣＣＤビデオカメラ６１がそのとき位置する点Ｐ2との距離を表している。
【００４０】
そして、点Ｐ2上に位置するＣＣＤビデオカメラ６１により取り込まれる画像の水平方向の画素の位置を表す光軸６１ａからの角度をαとすると、キーストン歪み補正のための拡大縮小率ratioは次式により表される。
ratio＝１＋tanα・tanθ  ・・・（５）
但し、−θｖ／２≦α≦θｖ／２（θｖ：カメラの画角）
【００４１】
従って、この角度αで規定される画素列の画素を縦方向（画素列の方向）に拡大縮小（スケーリング）処理することで、ＣＣＤビデオカメラ６１が、点Ｐ4から右方向に移動した場合、または左方向に移動した場合に発生する画像の左と右の対応する縦方向の長さの差を補正することができる。
【００４２】
また、キーストン歪みを補正するには、回転角θにおいて、ＣＣＤビデオカメラ６１の投影面（ＣＣＤ６１Ａの面）と、被写体１１２（ホログラム面１１３）の方向が平行ではないので、これを平行にするためのマッピング処理が必要となる。このため、図８に示すように、ホログラム面１１３と平行な方向にｘ軸をとり、ｘ軸と点Ｐ3で交差するように、ＣＣＤビデオカメラ６１の投影面と平行な方向にｘ’軸をとり、ｘ’軸座標で表されているＣＣＤビデオカメラ６１の画素列のデータをｘ軸座標に変換するように、画素列データをマッピングする。この場合におけるｘ，ｘ’，α，θの関係は、次のようになる。
α＝tan-1［ｘ／｛ｄV（sinθ・tanθ＋cosθ）−ｘ・tanθ｝］
・・・（６）
ｘ’＝ｄV・tanα  ・・・（７）
【００４３】
すなわち、上記（６）式と（７）式を利用して、座標変換処理を行うことができる。
【００４４】
以上の原理に従って、視点変換処理ＣＰＵ７２が実行するキーストン歪みの補正処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。最初にステップＳ１において、処理対象とされる画素列に対応する角度αが求められる。次に、ステップＳ２において、上記した式（５）に示す拡大縮小率ratioが演算される。
【００４５】
次にステップＳ３に進み、ステップＳ２で求めた拡大縮小率ratioを用いて、処理対象画素列のスケーリング処理が実行される。
【００４６】
さらにステップＳ４に進み、上記した式（６）と式（７）を利用して、ｘ’座標で表されている画素列データをｘ座標で表される座標に変換する処理（マッピング処理）が行われる。
【００４７】
次にステップＳ５において、すべての画素列についての処理を終了したか否かが判定される。まだ処理していない画素列が存在する場合においては、ステップＳ１に戻り、同様の処理が繰り返し実行される。
【００４８】
ステップＳ５において、すべての画素率についての処理が終了したと判定された場合、ステップＳ６に進み、すべての入力画像についての処理が終了したか否かが判定される。まだ処理していない入力画像が存在する場合には、ステップＳ１に戻り、同様の処理が繰り返し実行される。すべての入力画像についての処理が終了したとき、キーストン歪みの補正処理が完了したことになる。
【００４９】
以上の処理を行うことで、平面のホログラフィックステレオグラムを作成でき、かつ、観察時の視点もホログラム面と平行にとることが可能となる。
【００５０】
ところで、図１の光源２１として白色光を用いる場合、ホログラム面近傍から再生像が遠ざかるほど、再生像がぼける性質がある。そこで、再生像が、ホログラム面近傍に定位するような視点変換処理を施す必要がある。撮影時のカメラの視点と被写体との位置関係は、露光後の再生像に対しても保存されるので、視点変換処理が行われない状態においては、観察時に観察者の目をホログラム面に置かない限り、歪みのない再生像を得ることはできない。また、理論的に、ビデオカメラと被写体の距離に対応する距離だけ、再生像はホログラム面より奥に結像することになるため、上述した性質に基づき、再生像がぼやけた像となってしまう。そこで、再生像をホログラム面近傍に定位させ、ホログラム観察時の視点を、ホログラム面よりも手前に設定するような視点変換処理が必要となる。次に、この視点変換処理について説明する。
【００５１】
図１０は、入力画像とホログラム露光用画像（視点変換により再構成する画像）の位置関係を表している。ホログラム露光用画像１３１は、その画角をホログラム露光角θｅに一致させる必要がある。視点変換処理は、複数枚の入力画像から、新たに１枚のホログラム露光用画像１３１を生成する（再構成する）ことにより実現される。
【００５２】
ここで、簡単のために、図１０に示す視点パス１１１を軸にして、入力画像を回転すると、入力画像とホログラム露光用画像は、図１１に示すような位置関係となる。
【００５３】
図１１に示すように、ホログラム面１１３上には、ｎ個の要素ホログラム１０２に対応して、露光点ｅｐ1乃至ｅｐnが存在する。各露光点ｅｐiのホログラム露光用画像１３１−ｉは、それぞれ４８０本の画素列（視差情報）１３１−ｉ−１乃至１３１−ｉ−４８０により構成される。各画素列（視差情報）は、横１画素、縦６４０画素により構成される。
【００５４】
このうちの、例えば露光点ｅｐ1について注目してみると、図１２に示すように、この露光点ｅｐ1の画像は、ホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１乃至１３１−１−４８０の合計４８０本の画素列により構成される。
【００５５】
このうち、例えばホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１には、視点パス１１１上の、図中、最も左側の視点ｖＰ1において取り込まれた入力画像１４１−１の４８０個の画素列の中から１つの画素列が選択され、対応される。但し、上述したように、入力画像１４１−１は、キーストン歪みを補正する処理が行われ、ホログラム面１１３と平行にマッピングされているため、歪み補正後の入力画像１４１Ａ−１を構成するＮ1本（この実施の形態の場合、Ｎ1＝４８０）の中から、１つの画素列（図１２の例の場合、図中、最も右側の画素列ＰＣ1）が選択され、対応される。
【００５６】
ホログラム露光用画像の画素列１３１−１−２は、視点ｖＰ2において取り込まれた入力画像１４１−２の画素列データであって、歪み補正後のＮ2（この実施の形態の場合、Ｎ2＝４８０）本の画素列の中から、所定の１つの画素列（この実施の形態の場合、左側からＮ21個目の画素列ＰＣ21）が選択され、対応される。
【００５７】
以上のようにして、露光点ｅｐ1の４８０本のホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１乃至１３１−１−４８０が求められる処理が行われる。
【００５８】
次に、図１３のフローチャートを参照して、視点変換処理ＣＰＵ７２が行う、視点変換処理の詳細について、さらに説明する。
【００５９】
最初にステップＳ２１とＳ２２において、変数ｊとｉに１が初期設定され、ステップＳ２３で、ホログラム面１１３上のｎ個の露光点ｅｐ1乃至ｅｐnのうち、１つの露光点が選択される。例えば、露光点ｅｐj（ｊ＝１乃至ｎ）のうち、露光点ｅｐ1が選択される。そして、この露光点ｅｐ1を構成する４８０本のホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１乃至１３１−１−４８０のうち、１つの画素列がサンプリング点ｒi（ｉ＝１乃至４８０）として選択される。例えば、画素列１３１−１−１が、サンプリング点ｒ1として選択される。
【００６０】
このように選択された露光点ｅｐ1とサンプリング点ｒ1（画素列１３１−１−１）とを結ぶ仮想線ＬＮ１が定義される。以下、同様にして、サンプリング点ｒ2乃至ｒ480として、画素列１３１−１−２乃至１３１−１−４８０が選択され、これらのサンプリング点ｒiと、露光点ｅｐ1とを結ぶ仮想線ＬＮ１が定義される。これにより、合計４８０本の仮想線ＬＮ１が定義されることになる。
【００６１】
次に、ステップＳ２４に進み、ステップＳ２３で定義した仮想線ＬＮ１と、視点パス１１１の交点が算出される。これにより、視点パス１１１上にｎ個の交点が求められることになる。
【００６２】
さらに、ステップＳ２５に進み、視点パス１１１上のｍ個の視点ｖＰ1乃至ｖＰm（ＣＣＤビデオカメラ６１で被写体１１２を撮影した点）の中から、ステップＳ２４で求めた交点に最も近い視点ｖＰkが探索される。これにより、ｍ個の視点ｖＰ1乃至ｖＰmの中から、最大ｎ個の視点が探索される。２以上の視点が重複して、異なるサンプリング点に対応して探索された場合においては、視点の数はｎ個以下となる。
【００６３】
ステップＳ２６では、ステップＳ２５で探索された視点ｖＰkで取り込まれた入力画像１４１−ｋが選択される。これにより、最大ｎ個の入力画像１４１が選択されることになる。
【００６４】
次に、ステップＳ２７に進み、ステップＳ２６で求められた視点ｖＰkと露光点ｅｐ1とを結ぶ仮想線ＬＮ２が定義される。これにより、最大ｎ本の仮想線ＬＮ２が定義される。
【００６５】
さらにステップＳ２８においては、ステップＳ２７で求めた仮想線ＬＮ２とキーストン歪みの補正後の入力画像との交点が求められる。そしてステップＳ２９において、ステップＳ２８で求めた交点に位置する入力画像の画素列を、対応するサンプリング点のホログラム露光用画像の画素列としてマッピングする。
【００６６】
例えば、図１２に示すように、露光点ｅｐ1のサンプリング点ｒ1としてのホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１に対応して、視点ｖＰ1と露光点ｅｐ1を通る直線が、仮想線ＬＮ２のうちの１本とされたとき、この直線上に位置する歪み補正後の入力画像１４１Ａ−１の画素列ＰＣ1が選択され、これが画素列１３１−１−１に対応しする画素列として、ＲＡＭ７３上でマッピングされる。
【００６７】
また、ホログラム露光用画像の画素列１３１−１−２に対応する視点として、視点ｖＰ2が選択され、視点ｖＰ2と露光点ｅｐ1とを結ぶ仮想線ＬＮ２が定義される。そして、この仮想線ＬＮ２上に位置する画素列として、歪み補正後の入力画像１４１Ａ−２の左端からＮ21番目の画素列ＰＣ2が求められる。そして、この画素列ＰＣ2が、ホログラム用画像の画素列１３１−１−２の画素列としてマッピングされる。
【００６８】
以上のようにして、露光点ｅｐ1のホログラム露光用画像の画素列１３１−１−１乃至１３１−１−４８０の画素列がマッピングされる。
【００６９】
次にステップＳ３０に進み、露光用画像のすべてのサンプリング点におけるマッピングが完了したか否か（ｉ＝４８０であるか否か）が判定される。いまの場合、露光点ｅｐ1のマッピングが完了しただけである。そこで、ステップＳ３１に進み、ｉが１だけインクリメントされ、ステップＳ２３に戻る。そして、露光点ｅｐ1の次の露光点ｅｐ2について、同様の処理が実行される。以上のような処理が、露光点ｅｐ1乃至ｅｐnについて行われると、ステップＳ３０において、露光用画像のすべてのサンプリング点におけるマッピングが完了したと判定され、ステップＳ３２に進む。
【００７０】
ステップＳ３２では、すべての露光点におけるマッピングが終了したか否か（ｊ＝ｎであるか否か）が判定され、ＮＯであれば、ステップＳ３３に進み、ｊが１だけインクリメントされた後、ステップＳ２２に戻り、それ以降の処理が実行される。ステップＳ３２でＹＥＳの判定が行われたとき、処理は終了する。
【００７１】
視点変換処理を行う上において必要な被写体の位置、画角、視点の位置などの各種のパラメータは、１度設定すれば、変更する必要性は殆どない。視点変換処理は、処理する視差画像が水平視差のみの画像のため、対応する視差情報（横１画素、縦６４０画素により構成されるスリット状の画像）が計算できれば、最終的には、このスリット状の画像の入れ替えによって実行することができる。従って、初回の計算時に、すべての露光用画像のスリット状画像と、もとの視差画像のスリット状画像との対応関係をテーブルにして、ハードディスク等の記憶媒体に、予め記憶しておくようにすれば、次回からの視点変換処理は、このテーブルを参照して、高速に行うことが可能となる。
【００７２】
なお、上記実施の形態においては、ＣＣＤビデオカメラ６１として、ＮＴＳＣ方式のものを用いるようにしたが、ＰＡＬ方式、その他の方式のものを用いることも可能である。また、視点変換処理ＣＰＵ７２において処理するフォーマットは、ＶＧＡに限らず、その他のフォーマットの画像とすることも可能である。さらに光源として、白色光源ではなく、レーザ光源を用いることも可能である。
【００７３】
また、上記実施の形態においては、平面のホログラフィックステレオグラムを作成するホログラフィックステレオグラムプリンタを、基本的に視差画像入力部５１、視点変換処理部５２、ホログラム露光部５３の３つにより、一体的に形成するようにしたが、これらを適宜、分離して、別体の構成とすることも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上のごとく、請求項１に記載の画像データ生成装置および請求項６に記載の画像データ生成方法によれば、光軸が、常に被写体に向くようにしながら、直線的に移動しつつ、取り込んだ視差画像を、その画素列毎に、視差画像を取り込むときの回転角と光軸からの角度とに対応して、画素列方向にスケーリングし、スケーリングした視差画像を、被写体と平行な方向の面上の画像としてマッピングし、マッピングした画像を表示し、表示した画像からの光を物体光として、ホログラフィックステレオグラムを作成するようにしたので、撮影時における画角を、比較的小さくすることができ、家庭用ビデオカメラなどを利用することが可能となる。また、画角を小さくすることで、広角レンズを用いる場合に較べ、画像の歪みを抑制し、解像度を向上させることができる。さらに、常に被写体の視差画像を得ることができるので、無駄な画像を取り込むことが抑制される。また、平面ホログラム面と平行な観察視点を有する平面ホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像データ生成装置を適用したホログラフィックステレオグラムプリンタの光学系の平面の構成を示す図である。
【図２】図１に示す光学系の一部の側面の構成を示す図である。
【図３】本発明の画像データ生成装置を適用したホログラフィックステレオグラムプリンタの電気系の構成例を示すブロック図である。
【図４】ホログラフィックステレオグラムを説明する斜視図である。
【図５】視差画像入力方法を説明する図である。
【図６】キーストン歪みを説明する図である。
【図７】キーストン歪みを補正する図である。
【図８】キーストン歪み補正の処理を説明する図である。
【図９】キーストン歪みの補正処理を説明するフローチャートである。
【図１０】入力画像とホログラム露光用画像の位置関係を説明する図である。
【図１１】視点変換処理を説明する図である。
【図１２】視点変換処理を説明する他の図である。
【図１３】視点変換処理を説明するフローチャートである。
【図１４】従来の視差画像入力方法を説明する図である。
【符号の説明】
２１  光源，  ２２  シャッタ，  ３０  ＬＣＤ，  ２４，３１  シリンドリカルレンズ，  ３２  ホログラム用記録媒体，  ３３  記録媒体送り機構，  ５１  視差画像入力部，  ５２  視点変換処理部，  ５３  ホログラム露光部，  ６１  ＣＣＤビデオカメラ，  ７１  ＪＰＥＧ圧縮ボード，  ７２  視点変換処理ＣＰＵ，  ７３  ＲＡＭ，  ８１  露光ヘッド制御ＣＰＵ，  ８２  露光ヘッド，  ８３  ＬＣＤドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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