(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形して、発生する一対または複数対のステレオ像を発生させることを特徴とする方式および装置。
【請求項２】
観察者の位置情報が自動または手動で入力可能な請求項１記載の方式および装置。
【請求項３】
請求項１記載の平面画像撮影距離またはアニメや３Ｄグラフィックスの様な仮想設定された観察者と被観察物との距離情報に応じて、請求項１記載の曲面と請求項１記載の観察者との距離が変化した請求項１記載のステレオ像を発生させることを特徴とする請求項１ないし２記載の方式および装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面画像を立体画像に変換する方式および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面画像を立体画像に変換する方式は、大きく分けて３通りの方法が行われている。第１の方法は、画像内の動きに合わせて異なったフレームのペアをステレオ像として用いる。第２の方法は、１平面画像内の空間周波数成分分布等により奥行き情報を用いてステレオ像を作る。第３の方法は、単純に１平面画像を左右に少しずらした２画像でステレオ像を作るものである。
しかしながら第１の方法では、動きが無い画像（静止画）ではステレオ像は作れない。第２の方法では前後関係が逆転することがしばしば発生する。第３の方法では立体感に乏しいなど、それぞれ欠点を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みなされたものであって、静止画にも対応でき前後関係が逆転せず立体感のある平面画像を立体画像に変換する方式および装置に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、第一に、平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形して、発生する一対または複数対のステレオ像を発生させる方式および装置とすることによる。
【０００５】
第二に、観察者の位置情報が自動または手動で入力可能な請求項１記載の方式および装置とすることによる。
【０００６】
第三に、請求項１記載の平面画像撮影距離またはアニメや３Ｄグラフィックスの様な仮想設定された観察者と被観察物との距離情報に応じて、請求項１記載の曲面と請求項１記載の観察者との距離が変化した請求項１記載のステレオ像を発生させる請求項１ないし２記載の方式および装置とすることにより、上記目的を達成せんとするものである。
【０００７】
【作用】
本発明では、平面画像が、観察者の右眼および左眼に対し、注視する平面画像内の位置により輻輳角が変化しないまたはおよそ変化しない曲面、結果として観察者の両眼を含む球面に投影されているよう知覚可能な、該平面画像を変形した一対または複数対のステレオ像を発生させることにより、この画像を立体ディスプレイに表示した場合に、観察者の奥行き知覚にとって重要な輻輳の変化が無くなり、さらに観察者にとっての眼の水晶体の調節位置はディスプレイの画面上であり、この調節と輻輳が大きく異なることにより、観察者にとり疲労の少ない立体感を与えることができる。またこの仮想の曲面と観察者との距離をディスプレイと観察者との距離より大きくとることで、知覚的には実際のディスプレイのサイズより画面サイズを大きくすることが可能である。
【０００８】
【実施例】
以下、引き続き、本発明の立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【０００９】
図１は本実施例における立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図であり、観察者の両眼をＬ、Ｒとし、その中点をＮとし、入力平面画像の任意の点をｂとし、直線ｂＮとＬＲを含む半径ｒの球面Ｑとの交点をｄとすると、角ＬｄＲはｂが画像出力面Ｄ上の任意の点であっても、該球面の半径ｒとＬＲ間距離以外には依存せず一定である。入力平面画像の任意の点ｂに対する立体画像出力面でのｄＬ、ｄＲと該画像出力面Ｄとのそれぞれの交点をａ、ｃとすることで、該入力平面画像の任意の点ｂを立体画像出力像のステレオ像のa,cに変換できる。さらに多人数の眼に相当する多眼立体視の場合は図２の如く、入力平面画像の任意の点ｂを立体画像出力像の多眼像のan,an-1,...,a1,c1,...,cn-1,cnに変換できる。
【００１０】
なお、本実施例のｎおよびそれに関係する多眼像数および間隔は任意に変更可能であり、また、出力立体画像群の中の一画像に入力平面画像が含まれても良い。
【００１１】
以下、引き続き、本発明の請求項１に基づく立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【００１２】
図３は立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換装置の概略構成図であり、  ２Ｄ画像入力信号Ｓを入力画像形態に応じて、入力画像前処理部Ｔでディジタル変換やプログレッシブ変換などを行い、２Ｄ−３Ｄ画像変換処理部Ｕで図１の立体画像表示装置用２Ｄ−３Ｄ画像変換方式の幾何学的説明図にあるように、図１の画像出力面Ｄ上の入力平面画像の任意の点ｂ即ち図３の２Ｄ画像入力信号Ｓ上で対応する点ｂを点ａの位置に、次の走査線での上記該点ｂを点ｃの位置に移動して表示する。この動作を走査線上の全ての該点ｂについて、走査線毎に繰り返し該点ａ、ｃに移動し表示させることにより、図１の説明に示す入力平面画像の任意の点ｂを立体画像出力像のステレオ像点ａ、ｃに変換される。ステレオ像に変換された画像を、出力画像後処理部Ｖでは、２Ｄ画像入力信号Ｓの入力画像形態と図１のＤの立体画像表示装置の入力画像形態を一致させるために、補間処理による解像度変換、アナログ変換などの処理を行い、３Ｄ画像出力信号Ｗとして立体画像表示装置に出力する。また、図４に示す観察者の位置情報、図５、６に示す撮影距離信号など対象物観察者間距離情報を観察者位置情報入力信号Ｘから入力されて、その距離情報に応じて２Ｄ−３Ｄ画像変換処理部Ｕで、図４に示す該点ｂを上記説明と同様な動作をさせて、ステレオ像点ａ’、ｃ’に変換させる。
【００１３】
本実施例は、前記立体画像表示装置用２Ｄ−３Ｄ画像変換方式を実現すべく構成された装置の一例にすぎず、同様の効果を奏するものであれば、本実施例に限定されることなくどのような構成をもった装置でもよいことは、言うまでもない。
【００１４】
以下、引き続き、本発明の請求項２に基づく立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【００１５】
図４は立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の幾何学的説明図であり、図１における観察者の両眼の位置Ｌ、ＲがＬ’、Ｒ’に移動した場合、半径ｒ’のＬ’、Ｒ’を含む球面を用いて同様に２Ｄー３Ｄ画像変換できるように観察者の位置を手動または立体画像表示装置に付属または取り付けた観察者ーディスプレイ間距離測定装置のデータを自動入力することにより、観察者が該ディスプレイに対して奥行き方向に移動しても立体感が崩れない立体画像が得られる。
【００１６】
以下、引き続き、本発明の請求項３に基づく立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式および装置の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例の説明をする。
【００１７】
図５は立体画像表示装置、図４は立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の幾何学的説明図であり、入力平面画像が実写の場合、カメラＧがピントを合わせた点Ｏと該カメラとの距離が立体画像観察者と該球面上の点ｄとの距離が一致させることにより、該立体画像観察者の奥行き知覚が正確になる。図１における該球面Ｑの直径２ｒが前記カメラＧがピントを合わせた点Ｏと該カメラＧとの距離に相当する。よってカメラＧのフォーカシングに関する信号（撮影距離信号）Ｆと実写平面画像信号Ｉを図６の如く該立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換装置に入力することにより、該立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換装置の出力立体画像は正しく実写撮影距離を表現できる。ただし、実写画像は通信媒体や画像記憶媒体を通した映像でもよく、対象物観察者間距離情報を持つコンピュータグラフィックスを用いても良い。
【００１８】
なお、本実施例では平面画像から立体画像への変換に球面を用いて説明したが、該球面に近い曲面であれば同様の効果を奏することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図２】請求項１に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の多眼像に関する概念を示す幾何学的説明図である。
【図３】請求項１ないし３に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄ−３Ｄ画像変換装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図４】請求項２に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図５】請求項３に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄー３Ｄ画像変換方式の概念を示す幾何学的説明図である。
【図６】請求項３に基づく発明の立体画像表示装置用２Ｄ−３Ｄ画像変換装置をビデオカメラにつないだ場合の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｑ  半径ｒの球面
ｒ  球面Ｑの半径
Ｌ  左眼
Ｒ  右眼
Ｎ  ＬＲの中点
Ｄ  入力および出力画像面
ｂ  入力平面像の任意の点
ｄ  直線ｂＮと球面Ｑとの交点
ａ  直線ｄＬとＤとの交点
ｃ  直線ｄＲとＤとの交点
ａ１〜ａｎ  入力点ｂに対する多眼像
ｃ１〜ｃｎ  入力点ｂに対する多眼像
Ｓ  ２Ｄ画像入力信号
Ｔ  入力画像前処理部
Ｕ  ２Ｄ−３Ｄ画像変換処理部
Ｖ  出力画像後処理部
Ｗ  ３Ｄ画像出力信号
Ｘ  観察者位置情報入力信号
Ｑ’  半径ｒ’の球面
ｒ’  球面Ｑ’の半径
Ｌ’  左眼
Ｒ’  右眼
Ｎ’  Ｌ’とＲ’の中点
ｄ’  直線ｂ’Ｎ’と球面Ｑ’との交点
ａ’  直線ｄ’Ｌ’とＤとの交点
ｃ’  直線ｄ’Ｒ’とＤとの交点
Ｇ    ビデオカメラ
Ｏ    ビデオカメラＧがピントを合わせた点
Ｉ  実写平面画像信号
Ｆ  撮影距離信号
【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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