JP3746380B2 - Spatial representation device using video images - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動きのある空間を撮影したビデオ映像を用いて、その動きを再現する空間を仮想的な映像として提示するビデオ映像による空間表現装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の空間表現装置としては、特開平9−16772号公報、特開平9−220308号公報などに開示された技術があるが、図32は、このような従来の空間表現装置を示すブロック図である。図32において、1はビデオ映像データおよびビデオ映像データの各フレームの撮影視点位置と光軸方向を記憶する記憶装置、2は表示する視点位置を入力する視点入力装置、3は視点入力装置2によって指定された視点に対しビデオ映像データの画像フレームを1つ選択するフレーム選択装置、4は選択された画像フレームを表示する画像表示装置である。
【0003】
また、図33、図34、図35および図36は前記従来の空間表現装置の動作を示す説明図である。図において、5はビデオカメラ、6はビデオカメラ5の撮影経路、7はビデオカメラ5により撮影されたビデオ映像データ、8はユーザが指定する指定視点位置、9はビデオ映像データ7の中の撮影視点位置10で撮影された画像フレーム、10は撮影経路6上での各フレーム撮影時の撮影視点位置、11は撮影視点位置10の中で指定視点位置8に最も近い近接撮影視点、12はビデオ映像データ7中の近接撮影視点11で撮影された画像フレーム、13は提示画像、14は提示画像13を指定視点位置8の変更に応じて随時更新することによって表現される生成映像、15は空間内に存在する動きのある対象物の一例である木々である。
【0004】
次に動作について説明する。
この従来の空間表現装置は、ビデオカメラ5で対象となる空間内の撮影経路6上で撮影されたビデオ映像データ7から、ユーザが指定した指定視点位置8での情景画像を随時生成することにより、ビデオ映像データ7を用いて対象空間を表現しようとするものである。
【0005】
また、この空間表現装置では、図33に示すように、撮影されたビデオ映像データ7が記憶装置1に蓄えられている。図34に示すように、視点入力装置2により指定視点位置8を指定すると、フレーム選択装置3によって、記憶装置1に記憶された撮影視点位置10の位置情報を参照し、撮影視点位置10の中から指定視点位置8に一致する撮影視点位置があればそれを、また一致する撮影視点位置がなければ指定視点位置8に最も近い近接撮影視点11を検出する。そして、例えば近接撮影視点11において撮影されたビデオ映像データ7中の1フレームである画像フレーム12を記憶装置1から読み出す。読み出された画像フレーム12は画像表示装置4によりユーザに提示画像13として提示される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のビデオ映像による空間表現装置は以上のように構成されているので、ユーザの指定した指定視点位置8と撮影視点位置10の位置関係のみによって画像フレーム12を選択し、選択した画像フレームを提示画像13としていたので、ビデオ映像データ7のフレーム順序、すなわち、撮影時刻は考慮されず、画像フレーム12が撮影時刻に無関係に選択され、提示画像13として提示されることになる。
一方、撮影した対象空間が、街並みや自然の景勝など現実の環境である場合、その中には動きのある対象物が存在するが、このような場合、従来のビデオ映像による空間表現装置においては、その動きを忠実に再現することができず、生成映像14によって表現される空間に現実感が伴わないという課題があった。
【0007】
これについてさらに詳説すると、図35に示すように、指定視点位置8が図中8a,8b,8cと移動した場合、近接撮影視点11a,11b,11cが順次選択され、画像フレーム12a,12b,12cが提示画像13a,13b,13cとして生成映像14を構成する。このため、撮影経路6上を撮影時より高速に指定視点位置8を移動させた場合、ビデオ映像データ7中でフレームが間引かれて生成映像14が生成されることになり、空間中の対象物、例えば風にそよぐ木々15の動きが実際の動きよりも速いものになってしまう。
【0008】
また、逆に、図36に示すように、撮影経路6上を撮影時より低速で指定視点位置8が図中8a,8b,8cのように移動した場合、近接撮影視点11は同一のものが選択され、画像フレーム12が連続して提示画像13a,13b,13cとなるため、生成映像14では木々15が静止してしまう。このように、現実の環境を忠実に再現できないという課題があった。
【0009】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、対象の空間を撮影したビデオ映像データを用いて、ビデオの各画像フレームの撮影順序を考慮することで、空間中に存在する事物の動きを仮想的な映像として正しく再現した映像を生成できるビデオ映像による空間表現装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データおよびビデオ映像データの各画像フレームの撮影視点位置、光軸方向、画角を記憶する記憶手段と、ビデオ映像データの撮影経路に対し指定される指定視点の移動量を入力する速度調整手段と、前記記憶手段に記憶したビデオ映像データ中から所定のフレーム数ごとに順次提示する画像フレームを選択するフレーム選択手段と、該フレーム選択手段により選択された画像フレームを順次その時点での前記指定視点における提示画像に画像変換する画像変換手段と、該画像変換手段により画像変換された前記提示画像を所定の単位時間当たりの表示数で順次表示し、前記指定視点の移動に合致した情景を示す提示画像により映像空間を表現する画像表示手段とを備えるようにしたものである。
【0011】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データから連続する画像フレームを順に1フレームずつ選択するフレーム選択手段と、画像変換手段より順次得られる提示画像をビデオ映像データの単位時間当たりの撮影フレーム数と一致する単位時間当たりの表示フレーム数にて順次表示する画像表示手段とを備えるようにしたものである。
【0012】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、速度調整手段によって与えられる指定視点の移動量によって更新される指定視点位置と、選択されている画像フレームの撮影視点位置との間の距離が所定の距離以上離れていると、前記指定視点位置に近い撮影視点位置の画像フレームを再選択するフレーム選択手段を備えるようにしたものである。
【0013】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、フレーム選択手段が選択する画像フレームに対応する移行点をあらかじめ設定する移行点設定手段と、前記指定視点位置に近い撮影視点位置の画像フレームを、前記移行点設定手段によりあらかじめ設定した移行点の画像フレーム間で再選択するフレーム選択手段を備えるようにしたものである。
【0014】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、フレーム選択手段がすでに選択した画像フレームと再選択した画像フレームを共に画像変換する画像変換手段と、該画像変換手段が画像変換した変換画像を合成し、提示画像を補間し、補間における割合を徐々に前記再選択された画像フレームに関して大きくする画像合成手段を備えるようにしたものである。
【0015】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データが撮影された空間内にスタート視点と光軸方向、画角を初期設定する視点位置設定手段を備え、前記視点位置設定手段により設定された前記スタート視点に最適な画像フレームをフレーム選択手段が選択し、前記フレーム選択手段により選択された画像フレームを、前記視点位置設定手段により設定されたスタート視点と光軸方向、画角をもとに画像変換手段が提示画像へ画像変換するようにしたものである。
【0016】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、提示画像の光軸上一定距離にある被写体が提示画像上で正しく描画されるように、選択された画像フレームを画像変換手段が変換するようにしたものである。
【0017】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、選択された画像フレームの平行移動と拡大または縮小により画像変換手段が画像変換を行うようにしたものである。
【0018】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データの撮影視点位置は直線上に並び、光軸はその直線上、撮影視点位置の進行方向に向かっており、指定視点位置と選択された画像フレームの前記撮影視点位置との距離によって決まる、画像フレームの拡大または縮小により画像変換手段が画像変換を行うようにしたものである。
【0019】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データの撮影視点位置は直線上に並び、光軸はその直線と直交しており、指定視点位置と選択された画像フレームの前記撮影視点位置との距離によって決まる、画像フレームの平行移動により画像変換手段が画像変換を行うようにしたものである。
【0020】
この発明に係るビデオ映像による空間表現装置は、ビデオ映像データの画像フレームより小さいサイズで画像変換手段より得られる提示画像の中心部を表示する画像表示手段を備えるようにしたものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図であり、図1において、16はビデオ映像データおよびビデオ映像データの各フレームのフレーム番号と撮影視点位置、光軸方向、画角を記憶する記憶装置(記憶手段)、17は視点の移動速度を入力する速度調整装置(速度調整手段)、18はビデオ映像データの次に提示するフレームを順次選択するフレーム選択装置(フレーム選択手段)、19は選択された画像フレームに変換を施す画像変換装置(画像変換手段)、20は変換された画像フレームを提示画像として表示する画像表示装置(画像表示手段)である。
【0022】
また、図2から図14はこの発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。図において、5はビデオカメラ、6はビデオカメラ5の撮影経路、7はビデオカメラ5により撮影されたビデオ映像データ、8はユーザが指定する指定視点位置、9はビデオ映像データ7の中の例えば撮影視点位置10で撮影された画像フレーム、10は撮影経路6上での各フレーム撮影時の撮影視点位置、11は撮影視点位置10の中で指定視点位置8に最も近い近接撮影視点、12はビデオ映像データ7中の近接撮影視点11で撮影された画像フレーム、13は提示画像、15は空間内に存在する動きのある対象物の一例である木々である。
【0023】
21は撮影経路6の始点、22は指定視点位置8の前回の位置、23は前回提示に用いられた画像フレーム、24はフレーム選択装置18により選択された画像フレーム、25は画像フレーム24を変換した変換画像、26は提示画像13における注視点、27は光軸、28は選択された画像フレーム24の視点位置、29は画像面である。
【0024】
このように構成されたビデオ映像による空間表現装置においては、対象の動きを忠実に再現するため、ビデオ映像データ7の画像フレーム9をその撮影順序に従って提示画像13とすることで映像を生成する。このため、対象物の動きはビデオ映像データ7に記憶されたものと同一の速度で再現され、これにより、前記生成された映像では空間の現実感が希薄にならない。
【0025】
次に動作について説明する。
図2に示すように、N枚の画像フレーム9で構成されるビデオ映像データ7をIn (n=0,1,2,・・・N)とし、Ii はそのi番目の画像フレームを表す。このビデオ映像データ7は、ビデオカメラ5を撮影経路6上を移動させながら撮影されたものである。
ここで、撮影経路6の始点21から、撮影経路6に沿って測定した距離をtで表し、始点21から距離tとなる点をC(t)とする。水平面をxy平面とし、図3に示すように、光軸方向θ、画角φともにxy平面内で定義する。また、ビデオ映像データ7は光軸をxy平面に平行とし、その水平軸をxy平面に平行に撮影されるとして考える。また、提示画像13をJとする。
【0026】
さらに、図35で示したように提示画像13からなる生成映像14は、ビデオ映像データ7とフレーム速度(単位時間当たりに撮影あるいは提示される画像フレーム枚数)を同一に生成するものとする。
そして、指定視点位置8を、撮影経路6上、撮影時とは異なる速度で移動させ、その際の映像をビデオ映像データ7から生成する。また、指定視点位置8をqとして、画像フレームの撮影視点位置10をpi で表す。
【0027】
以上の定義を行った後、先ず、qで示される指定視点位置8を撮影経路6上の画像フレームの撮影視点pi から移動させる。
この場合、提示画像Jとしてはpi を撮影視点とする画像フレームIi が選択され、それが提示画像13となる。これ以降、画像フレームIi に続く画像フレームを次の提示画像Jとして順次選択、提示していく。
【0028】
ただし、視点の移動速度は可変であるので、提示画像Jを提示する際の指定視点位置8は必ずしもその時点で選択されている画像フレームIi の撮影視点pi とは一致しない。これらを補正し、画像フレームIi が指定視点位置8での情景にできるだけ合致するように画像フレームIi に変換を施し、これを提示画像Jとする。
これにより、対象物の動きの速度を保ち、なおかつ移動速度可変な生成映像14を合成する。
【0029】
図15は、以上説明した映像生成の手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って説明を行う。
先ず、初期状態として、ビデオ映像データ7と図5に示すフレーム数Nと撮影時の各画像フレームの撮影視点の位置pi と撮影光軸方向θ、撮影画角φのデータが記憶装置16に記憶されている。ビデオ映像データ7はビデオカメラ5によって撮影される。
撮影視点位置と光軸方向は、例えば、GPS装置やジャイロセンサによって計測して入力、あるいは、先に入力したビデオ映像データ7の映像内容から、既知の点の画像中の位置から計算によって求めてもよい。
また、あらかじめ決められた経路上を一定の速度で移動したとみなせるときは、その経路を撮影した画像フレーム数で等分して撮影視点位置としてもよい。画角についても、あらかじめ既存パターンを写すなどして求めておく。画角を一定として行えば後の処理が容易になる。
【0030】
先ず、ステップST1では、提示に用いる画像フレームの番号を示す変数iを初期設定する。これは処理開始時の提示映像と視点位置を指示するもので、例えば最初のフレーム1と設定する。同時に、撮影経路6上の指定視点位置qをpi に初期設定し、さらに撮影経路の始点21からの距離を示す変数tをC(t)=qなるt、すなわち、始点21から指定視点位置qまでの撮影経路6上の距離に初期設定する。
【0031】
ステップST2では、フレーム選択装置18により記憶装置16に格納されたビデオ映像データ7からi番目の画像フレームIi を読み出す。また、その視点位置pi 、光軸方向θi 、画角φi を読み出す。
【0032】
ステップST3では、画像変換装置19により画像フレームIi に対し画像変換を施し、指定視点位置qからの情景に合致する変換画像Kを生成する。
なお、この詳細については後述する。
【0033】
ステップST4では、変換画像Kを提示画像Jとして画像表示装置20により表示する。ただし、ここでは映像のフレーム描画速度を同一にするため、所定のタイミングで前回描画時の画像から、今回の画像に描画を切り替える。すなわち、1秒間に30フレームというフレーム描画速度のビデオ映像データを用いている場合、1/30秒ごとに新たな画像を描画することになる。ここでは、ステップST2からステップST7までの処理サイクルが、充分、この1/30秒内に実行できるものとする。
【0034】
ステップST5では、速度調整装置17により、指定視点位置8の撮影経路6上の移動距離dを入力し、新たな指定視点を設定する。これは、例えば、マウスやキーボードなどの入力デバイスによって実行される。ステップST5へ到達した時点で、例えば、dのデフォルト値を定め、特定のキー入力があればdを大きく、あるいは小さく変更するというように構成し、dの入力待ちにはならないようにする。
【0035】
ステップST6では、iに“1”加算する。すなわち、次の提示画像の生成には使用した画像フレームに連続する画像フレームを用いるようにする。
【0036】
ステップST7では、処理を続行するかどうかを判定する。これには、あらかじめ指定した終了を示すキーボード入力等がなされているかどうかをチェックし、なされていれば終了、そうでなければステップST2に戻るというように構成する。また、iがNより大きくなった場合も処理を終了する。
【0037】
以上のように処理を行うため、図4に示すように、最初、視点位置22で撮影された画像フレーム23を用いた場合、ステップST6のiの“1”加算処理により、次のステップST2では画像フレーム23に連続して撮影された画像フレーム24が読み出される。これは、指定視点位置8の配置が図4に示すものである場合に、従来の空間表現装置で用いられる画像フレーム12とは異なる。画像フレーム23に続けて画像フレーム24を提示することにより、木々15など対象物の正しい動きを表現することが可能である。
【0038】
ここで、ステップST3の画像変換について説明する。
読み出された画像フレームIi は、その視点位置pi における、光軸方向θi 、画角φi での情景を表す。一方、生成したいのは、同空間の同時刻における指定視点位置qでの情景となる。なお、光軸と画角は、ここではそれぞれθi 、φi と同一とする。
情景の生成には種々の方法が考えられるが、ここでは、簡便に行うため提示画像Jの中心に、図6に示すように、光軸27上の所定の距離Dにある被写体位置が適切な大きさで描かれるように変換する。
この所定の距離Dは例えば10メートルというように設定する。このとき、提示画像の注視点26が提示画像の中心に正しい大きさで描かれるようにする。なお、ここでpi (pix,piy,piz)、q(qx ,qy ,qz )、a=D(cosθi ,sinθi ,0)+q=(ax ,ay ,az )とする。注視点26が正しく描かれるようにするため、画像フレーム24に対し、以下に示す、左右方向の移動rh (画像の右方向への移動を正)、上下方向の移動rv (画像の上方向への移動を正)と倍率rz の拡大縮小を施す。
図7に示すように、xy平面において、rh とfとの比は、注視点26の画像フレーム24の光軸27aからの距離と、注視点26の光軸27aへの垂線の足の視点位置28からの距離との比に等しくなるから、
【0039】
【数1】
【0040】
となる。×はベクトルの外積、・はベクトルの内積を示す。なお、Mx は画像フレーム24の水平方向の画素数である。fは焦点距離でありf=Mx /{2tan(φi /2)}となる。
これより、
【0041】
【数2】
【0042】
を得る。
また、z方向については、視点位置28から注視点26に向かう視線が画像面29を交差する点について、その視点位置28からのxy平面上での距離は焦点距離fと異なる。これをfv とおくと、
【0043】
【数3】
【0044】
である。
これより、
【0045】
【数4】
【0046】
であるので、
【0047】
【数5】
【0048】
を得る。
ここで、My は画像フレーム24の水平方向の画素数である。
次に、rz は、視点位置から注視点26までの距離の比とにより、
【0049】
【数6】
【0050】
とする。
これにより図8に示すように、画像フレーム24にrh とrv の平行移動を行い、倍率rz の拡大あるいは縮小を施すことにより、中心26bが画像中心にきて、注視点26にある対象被写体の大きさが正しく描かれる変換画像25を生成する。
【0051】
また、特に、図9のように撮影経路が直線で、光軸が直線前方に向かう場合、の直線経路上、進行方向にx軸をとれば、ax =qx +D、ay =piy=0であるから、倍率rz は、
【0052】
【数7】
【0053】
となり、図10のように拡大または縮小のみで扱うことができる。
【0054】
さらに、図11のように撮影経路6が直線で、光軸27がその直線に直交する場合、やはり、この直線上で進行方向にx軸をとれば、ax =qx 、qy =piy=0であるから、画像の変換は、図12に示すように、
【0055】
【数8】
【0056】
の水平平行移動となる。このような場合、視点位置間の距離の差によりどのくらいの倍率、あるいは平行移動量が適当かをあらかじめビデオ映像データ7を用いて確認しておけば、より画質のよい映像を得ることができる。もちろん、被写体の詳細な形状や位置が既知の場合は、より精密に合致するよう変換することもできる。
【0057】
なお、画像フレーム24の平行移動や縮小においては、変換画像25の周辺部に対応のつかない領域が発生することになる。これに対処するため、図13に示すように、提示画像13においてはその中心部のみを表示する。その適切なサイズはビデオ映像データ7によって異なってくるが、例えば、全体の90%を表示する。
【0058】
以上、説明したように、この実施の形態1によれば、視点位置の移動速度を変更した場合も、用いる画像フレームの順序およびフレーム速度を変えずに生成映像を合成するので、ビデオ映像データ7に示された対象物の微妙な動き、例えば木の葉の揺れ具合などが不自然でない状態で生成映像に再現できるビデオ映像による空間表現装置が得られる効果がある。
【0059】
なお、生成映像14の一例を図14に示すが、これは図35に示す例と対応させたものである。図35に示す生成映像14と比べ図14に示す生成映像14は対象物の微妙な動き、例えば木の葉の揺れ具合などが不自然でない状態で再現されるのがわかる。
この結果、例えば、木々に囲まれた環境内を歩調を変えて散策する場合などの感覚を不自然さなく与えることができるビデオ映像による空間表現装置が得られる効果がある。
【0060】
実施の形態2.
図16は、この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。図16において図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図16において、30はビデオ映像データの次に提示するフレームを1つ選択するフレーム選択装置(フレーム選択手段)であるが、視点位置間の距離の差が所定の値を越えると、指定地点位置に最も近い視点位置をもつ画像フレームを選択する。
【0061】
図17は、この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図であり、図4と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、31は新たに選択された視点位置、32は視点位置31で撮影された画像フレームである。
【0062】
この実施の形態2では、前記実施の形態1と同様にビデオ映像データ7をIn (n=0,1,2,・・・N)、提示画像13をJとする。また、指定視点位置8は撮影経路6上にあり、この撮影経路上を移動するものとして考える。このとき、映像生成の過程で、指定視点位置qが現在選択されている画像フレームの撮影視点位置pi と大きく離れた場合、変換後においても歪みが大きくなり、情景が正しく表現されなくなる可能性が出てくる。そこで、ビデオ映像データ撮影時の視点移動速度と大きく異なる速度で指定視点を移動させても対処できるように適切な画像フレームに選択し直す機構を付加して構成する。
【0063】
この結果、指定視点位置と選択しているビデオ映像データ7の画像フレームの撮影視点位置の差が大きくなった場合、新たに適切な画像フレームを選択し直すことにより、生成映像の画質を維持することが可能になる。
【0064】
次に動作について説明する。
図18は、この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。このフローチャートでは、前記実施の形態1で説明した図15に示したフローチャートにステップST201、ステップST202が追加されており、図15と同一または相当のステップについては同一の符号を付し説明を省略する。
【0065】
ステップST201では、視点位置間の距離の差|q−pi |が所定の閾値L以下かどうかを判定する。この閾値Lは適宜設定してもよいが、例えばビデオ映像データ撮影時の撮影経路上1秒間の移動距離の平均値、というように設定する。L以下であればステップST2に戻り、そうでなければステップST202に進む。
【0066】
ステップST202では、フレーム選択装置30において新たな画像フレームを設定する。これはpi とqとの距離|q−pi |を最小とするような画像フレームである。変数iをこの新しい画像フレームの番号に置き換え、ステップST2に進む。
【0067】
すなわち、図17に示す画像フレーム23が表示に用いられた後、ステップST201で「NO」となりステップST202に進んだ場合、フレーム選択装置30は指定視点位置8に最も近い視点位置31をもつ画像フレーム32を選択する。
従って、次のステップST2では、画像フレーム23に連続する画像フレーム24ではなく、画像フレーム32が読み出され、以下、この画像フレーム32を起点に連続的に画像フレームが選択されていく。
【0068】
以上、説明したように、この実施の形態2においては、指定視点位置と画像フレームの撮影視点位置との距離が大きく離れた場合、再度適切な画像フレームを選択し、その画像フレームからの映像に移行するように構成したので、大きく歩調を変えても情景の歪みが大きくならず、情景が正しく表現されなくなるのを回避できる空間表現装置が得られる効果がある。
【0069】
実施の形態3.
図19は、この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。図19において図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図19において、33はビデオ映像データについて使用画像フレームを切り替える際の移行点をあらかじめ定める移行点設定装置(移行点設定手段)、34は移行点において次回用いる画像フレームを選択する機能を付加したフレーム選択装置(フレーム選択手段)である。
【0070】
図20、図21、図22はこの発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図であり、図4と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、35は移行点での視点位置、36は視点位置35での画像フレーム、37は移行先の視点位置、38は視点位置37での画像フレーム、39は移行点に関連する画像フレーム、40はビデオ映像データ7の前方への移行を判定するための距離、41はビデオ映像データ7の後方への移行を判定するための距離である。
【0071】
この実施の形態3でも前記実施の形態1と同様に、ビデオ映像データ7をIn (n=0,1,2,・・・N)、提示画像13をJとする。また、指定視点位置8は撮影経路6上にあり、この撮影経路6上を移動するものとして考える。前記実施の形態2でも説明したように、映像生成の過程で、指定視点位置qが現在選択されている画像フレームの撮影視点位置pi と大きく離れた場合、変換後においても歪みが大きくなり、情景が正しく表現されなくなる可能性が出てくる。
そこで、この実施の形態3においては、ビデオ映像データ撮影時の視点移動速度と大きく異なる速度で指定視点を移動させても対処できるよう、チェックポイントである移行点を設け、適宜適切な画像フレームに移行するように構成する。
【0072】
この結果、指定視点位置と選択しているビデオ映像データ7の画像フレームの撮影視点位置の差が大きくなった場合、画像フレームをあらかじめ設定してある画像フレーム間で選択し直すことにより、生成映像の画質を維持することが可能になる。
【0073】
次に動作について説明する。
先ず、移行点設定装置33による移行点の設定方法について説明する。図23は、この移行点の設定方法を示すフローチャートである。
初期状態として前記実施の形態1に示した各数値が求まっている他、各pi について、その撮影経路上の始点21からの距離が配列X[i]により求まっているとする。これは例えば、隣接する画像フレームについての視点位置の差|pi −p(i-1) |を積算して求めることができる。
【0074】
ステップST301では、ビデオ映像データの画像フレームを示す変数iを“1”に初期化する。また、仮の移行点の画像フレームを示す変数hをHminに初期化する。
このHminは、移行点間の最小のフレーム差を表し、あらかじめ例えば1秒当たりのフレーム数30というように設定する。また、移行点フレームを示す変数HもHminに初期化する。また、移行点の数を示す変数nを“1”に初期化し、それを格納する配列Tの第1の撮影経路上の始点21からの距離として格納する。
さらに、誤差を示す変数Eを十分大きな値(例えば、画素値の取り得る値の二乗に画素数を乗じた値)に初期化する。
【0075】
ステップST302では、i番目の画像フレームとh番目の画像フレームとの不一致度を計算する。これは、i番目の画像フレームを撮影視点ph からの情景に変換し、その変換画像KとIh との画素値の誤差の二乗和をとることで行う。
この値をeとする。なお、このとき用いる画像の変換は、前記実施の形態1において説明した変換である。
【0076】
ステップST303では、E>eかどうかを判定する。「YES」であるならステップST304へ進み、「NO」であればステップST305に進む。
【0077】
ステップST304では、移行点を示す変数Hをhに、誤差Eをeに更新する。ステップST305では、hに“1”加算する。
【0078】
ステップST306では、hがN以下であるか否かを判定し、「NO」であればステップST307でnを“1”加算し、最後の移行点HをT[n]に設定し、移行点設定処理を終了する。
この結果、ビデオ映像データ内でn個の移行点が設定され、それらのフレーム番号が配列Tに格納されることになる。
【0079】
ステップST308では、h−iがHmax以下であるか否かを判定する。Hmaxは移行点間の最大のフレーム差を表し、あらかじめ、例えば5秒当たりのフレーム数5×30=150というように設定する。ステップST308で「YES」であればステップST302に戻り、「NO」であればステップST309に進む。
【0080】
ステップST309では、移行点Hについて、その数を示す変数nを“1”増加させ配列Tに格納する。この移行点Hは、1つ前の移行点からフレーム幅Hmin以上、Hmax以下の範囲の中で、その1つ前の移行点の画像フレームとの不一致度が最も小さくなる画像フレームである。
【0081】
ステップST310では、移行点Hを新たなiに、そのiにHminを加算したものを新たなhに設定し、またEとHとの再初期化を行う。
【0082】
ステップST311ではhがフレーム数N以下であるか否かを判定し、「YES」であればステップST302に戻り、「NO」であれば移行点設定処理を終了する。
【0083】
以上の処理により、最小Hmin、最大Hmaxの間隔をもつn個の移行点が設定される。この例を図20に示す。ビデオ映像データ7上に移行点となる視点位置21,35b,35c,35dと、その画像フレーム39a、39b,39c,39dが設定される。これにより、隣接の移行点間で画像フレームを切り替えた場合、誤差が小さくなるため顕著な不連続が生じないように生成映像を構成することが可能になる。
【0084】
次に、この実施の形態3による映像生成の動作について説明する。
図24は、この映像生成の動作を示すフローチャートである。図24において図15と同一または相当のステップについては同一の符号を付し説明を省略する。
ステップST351では、移行点の番号を示すmを1に設定し、その移行点をhとする。
ステップST352では、hがiより大きいか否かを判断し、「NO」であれば「YES」になるまで、ステップST353で移行点を順次変更していく。
ステップST354では、iが移行点hかどうかを判定する。この結果「YES」であればステップST355へ進み、「NO」であればステップST2へ戻る。
【0085】
ステップST355では、視点位置間についてt−X[T[m+1]]≧0であるか否かを判定する。この結果、「YES」であればステップST356に進み、「NO」であればステップST357へ進む。
ただし、m+1がnより大きくなるときは、T[m+1]に対する移行点は存在しないのでステップST357へ進む。
【0086】
ステップST356では、画像フレームiが移行点でありpi からみて、指定視点qは撮影経路上、次の移行点T[m+1]以遠にあることになる。そこで、T[m+1]で示される次の移行点におけるフレームを用いて画像を生成した方が歪みが小さくなると期待できる。したがって、T[m+1]をiと置き直す。さらに、T[m+2]をhとし、m+2を新たにmとする。ただし、m+2がnより大きくなるときは、hとmの更新は行わない。
これを図21に示す。判定に用いた距離40が正または“0”であれば、前回表示に用いた画像フレーム23に対して、それに続く画像フレーム36(視点位置35)を取りやめ、指定視点位置8に近い画像フレーム38(視点位置37)を表示に用いる。画像フレーム36、画像フレーム38は移行点の画像フレームであるため滑らかな置き換え、移行が可能になる。
【0087】
ステップST357では、視点位置間について、X[T[m−1]]−t≧0であるか否かを判定する。この結果、「YES」であればステップST358に進む。ただし、mが“1”のときは、T[m−1]に対する移行点は存在しないので「NO」の場合と同様にステップST359へ進む。
ステップST359では移行点を更新する。ただし、m+1がnより大きくなるときは、更新を行わない。
【0088】
ステップST358では、画像フレームiが移行点であり、pi からみて指定視点qは撮影経路上、前の移行点T[m−1]以遠にあることになる。そこで、T[m−1]で示される前の移行点におけるフレームを用いて画像を生成した方が歪みが小さくなると期待できる。したがって、T[m−1]をiと置き直す。
これを図22に示す。判定に用いた距離41が正または“0”であれば前回表示に用いた画像フレーム23に対して、それに続く画像フレーム36(視点位置35)を取りやめ、指定視点位置8に近い画像フレーム38(視点位置37)を表示に用いる。画像フレーム36、画像フレーム38は移行点の画像フレームであるため滑らかな置き換え、移行が可能になる。
【0089】
以上、説明したように、この実施の形態3によれば、映像を切り替える移行点を、映像に不連続を生じないようにあらかじめ設定し、設定した移行点間のみで映像を切り替えるように構成したので、例えば対象環境内を人や車などが横切っていくような場面が発生しても、その間には移行点が設定されず移行時にいきなり車が現れたり消えたりはしない。従って、移動する事物を含むビデオ映像データを用いる場合でも時間的に不連続性のない空間を表現できる空間表現装置が得られる効果がある。
【0090】
実施の形態4.
図25は、この発明の実施の形態4のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。図25において図16と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図25において、42は2つの画像フレームから提示画像を合成するとともに補間し、補間における割合を徐々に再選択された画像フレームに関して大きく設定し、再選択された画像フレームへ徐々に変化させ提示画像の不連続を顕著にさせないための画像合成装置(画像合成手段)である。
【0091】
図26は、このビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図であり、図において、43は画像フレームを変換して得られる第2の変換画像である。
【0092】
この空間表現装置では、生成映像における移行点において所定のフレーム幅で徐々に映像を変化させるように移行させる。しかしながらビデオ映像データの移行点においては必ずしも情景を一致させられるとは限らない。そこで、この実施の形態では不連続を顕著にさせないため一方から他方の映像に徐々に変化させて映像生成を行う。
【0093】
次に動作について説明する。
図27は、この発明の実施の形態4のビデオ映像による空間表現装置による映像生成動作を示すフローチャートである。なお、図27において図18と同一または相当のステップについては同一の符号を付し説明を省略する。
ステップST401では、移行領域か否かを示す変数Fを“0”に初期化する。この変数Fが“0”のときは通常の画像生成を行い、正のときは移行領域とみて2つの画像フレームを合成して提示画像を得る。
【0094】
ステップST2からステップST7の処理の後、ステップST402では、変数Fが“0”であるか否かを判定する。「YES」であればステップST201に進み、映像を移行するかどうかを判定する。また、変数Fが“0”でなければ、すでに移行領域であるのでステップST404以下の移行領域の処理を行う。
【0095】
ステップST201へ進んで映像を移行すると判定した場合、すなわち「NO」の場合でありステップST403へ進む。ステップST403では画像フレーム番号iをjに格納し、変数FをWとする。Wは正の整数であり、2つの画像フレームを合成して生成する提示画像のフレーム数、すなわち、移行領域の幅である。この値はあらかじめ定め、例えば0.5秒分の15フレームというようにする。
ステップST202終了後、移行先の画像フレーム32が新たにiで表される。ステップST202からステップST404へ進み、ステップST404以下では、前記新たな画像フレーム32と、前回表示した画像フレーム23に連続する画像フレーム24(j)とを混合し、徐々に移行先の映像に変化させていくように生成映像を合成していく。移行領域の処理であるステップST404では、通常のi番目の画像フレーム32および変数に加え、j番目の画像フレーム24および変数を記憶装置から読み出す。
【0096】
ステップST405では、i番目の画像フレーム32およびj番目の画像フレーム24をそれぞれ変換し、図26に示す変換画像25(K)および第2の変換画像43(K’)を生成する。この変換は上述のものと同一である。
【0097】
ステップST406では、画像合成装置42において、変換されたそれぞれの映像フレームを式(9)に示すように、
【数9】
のように合成して図26に示す提示画像13(J)を得る。これは、前記変数Fに従って徐々に移行後の映像フレームの比率を高めていくもので、Wフレーム目以後で完全に移行後の映像に切り替わる。なお、ここでK,K’に対する係数は、画像の画素値に係数を乗算することを表す。
【0098】
ステップST407では、Jを画像表示装置20により表示する。この場合もフレーム速度を撮影時の値に一致させる。ステップST408では、変数Fを“1”減じるとともに、jに“1”加算する。ここまでが移行領域の処理で、この後、ステップST5に進む。
【0099】
以上、説明したように、この実施の形態4によれば、映像を切り替える移行点において幅Wフレームの移行領域を設定し、その領域で移行前後の映像を滑らかに徐々に変化させるようにしたため、移行部が顕著に表れない生成映像を合成できる空間表現装置が得られる効果がある。
【0100】
実施の形態5.
図28は、この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。図28において図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図28において、61はスタート指定視点位置qに対し最も適切な画像フレームを選択するフレーム選択装置(フレーム選択手段)、62はスタート指定視点位置qと光軸方向、画角を初期設定する視点位置設定装置(視点位置設定手段)である。
【0101】
図29および図30は、この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図であり、図4および図7と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、47はフレーム選択装置61により初期段階で選択された画像フレーム、48は画像フレーム47の視点位置である。
【0102】
この実施の形態5では、指定視点位置qは撮影経路上に限らず自由に指定できる。
【0103】
次に動作について説明する。
図31は、この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置による映像生成動作を示すフローチャートである。なお、図31において図15と同一または相当のステップについては同一の符号を付し説明を省略する。
先ず、ステップST501では、視点位置設定装置62により撮影経路上のスタート指定視点位置qと光軸方向Θ、画角Φを初期設定する。この場合、スタート指定視点位置qは撮影経路上には限定しない。続くステップST502では、フレーム選択装置61によりスタート指定視点位置qに対し最も適切な画像フレーム47(Ii )を選択する。この場合、例えば、光軸方向のなす角が所定の閾値、例えば15度以下であって、視点位置48について視点間の差|q−pi |が最小となる画像フレームIi というように選択する。この画像フレーム47の番号を変数iに格納する。
【0104】
なお、ステップST2からステップST4までの動作は、前記実施の形態1で説明した動作と同一である。
ステップST503では、視点位置設定装置62により視点の移動vと光軸方向の移動u、画角の変化sを指定する。
続くステップST6,ステップST7は前記実施の形態1で説明した動作と同一である。
【0105】
ここで、この実施の形態のステップST3における画像変換について説明する。
前記実施の形態1と同様に、この実施の形態でも提示画像13の注視点26が正しく中心に描かれるようにする。このためには、図30に示すように符号26で示す注視点a=D(cosΘ,sinΘ,0)+q=(ax ,ay ,az )として、
【0106】
【数10】
【0107】
となるから、
【0108】
【数11】
【0109】
を得る。rv に関しては前記実施の形態1と同様である。倍率rz は、視点位置から注視点26までの距離の比と画角の差により、
【0110】
【数12】
【0111】
となる。
【0112】
以上、説明したように、この実施の形態5によれば、ビデオ映像データの撮影時の撮影経路、および撮影経路上の指定視点位置によらず、動きのある環境内で歩調を変えて散策する場合などの感覚を与えることができる空間表現装置が得られる効果がある。
特に、指定視点位置8を撮影経路6に沿って移動させ、提示画像13の光軸方向を画像フレーム47の光軸方向の近傍で変化させたならば、ビデオ映像データ7に撮影された動きのある空間内を、左右を見渡しつつ、自由な歩調で散策する映像を生成できる。
【0113】
なお、以上説明した各実施の形態における記憶装置16は、計算機の主記憶装置あるいは磁気ディスク装置あるいはビデオテープ装置およびビデオテープである。
【0114】
実施の形態6.
以上説明した各実施の形態において、前記実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置では速度調整装置17、フレーム選択装置18、画像変換装置19を構成要素として備え、また前記実施の形態2では特徴的な構成要素としてフレーム選択装置30を備え、また前記実施の形態3では特徴的な構成要素として移行点設定装置33、フレーム選択装置34を備え、また前記実施の形態4では特徴的な構成要素として画像合成装置42を備え、また前記実施の形態5では特徴的な構成要素としてフレーム選択装置61、視点位置設定装置62を備える構成であったが、これら各構成要素の動作を計算機によりソフトウェアで実現するようにしてもよい。
【0115】
実施の形態7.
前記各実施の形態では、生成映像14のフレーム速度をビデオ映像データ7と同じとしたが、これを異なるように構成してもよい。この場合、仮に生成映像14のフレーム速度がビデオ映像データ7の1/n(単位時間に提示するフレームが1/n)とすれば、ステップST6の動作はi←i+nとなる。
逆に、生成映像14のフレーム速度がビデオ映像データ7のn倍(単位時間に提示するフレームがn倍)とすれば、ステップST6の動作は、ステップST6がn回実行される毎にiが“1”加算されるような動作となる。
【0116】
実施の形態8.
前記実施の形態5では、連続したビデオ映像データ7を用いたが、複数に分けて撮影された複数のビデオ映像データ7を用いて構成してもよい。
【0117】
実施の形態9.
前記各実施の形態では、水平面をxy平面内として説明したが、鉛直面など他の平面に設定してもよく、同一の動作となり、同一の効果が期待できる。
【0118】
実施の形態10.
前記各実施の形態では、ビデオ画像データと提示画像の光軸をxy平面に平行として説明したが、これに限るものではなく、ビデオ画像データと提示画像の光軸がxy平面に平行でない場合でも、簡単な画像の変換によって対処できる。
【0119】
実施の形態11.
前記各実施の形態では、ビデオ画像データと提示画像の水平軸をxy平面に平行として説明したが、これに限るものではなく、ビデオ画像データと提示画像の水平軸がxy平面に平行でない場合でも、簡単な画像の変換によって対処できる。
【0120】
実施の形態12.
前記実施の形態4では、画像合成装置42の行う演算を式(9)に示す画素値の補間混合として説明したが、合成する2つの変換画像間で被写体中の同一点を表す特徴点の対応付けを行い、それらが同一画素に置かれるように、互いを移動、変形させてから画素値を混合する、いわゆるモーフィングにより行うように構成してもよい。
【0121】
実施の形態13.
前記各実施の形態では、画像フレームを順に1フレームずつ選択して提示したが、対象物の動く速度が定まっていない場合、指定視点位置の移動が速いときは、例えば、最大1フレームまでは画像フレームを間引いて選択する。また、指定視点位置の移動が遅いときは、例えば、同一画像フレームを最大2回までは続けて提示するというように構成してもよい。
【0122】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ビデオ映像データから選択された画像フレームを、撮影経路に対し指定された指定視点位置での情景に合致するよう画像変換する構成を備えるようにしたので、視点位置が異なるが被写体の動きを正しく示す画像フレームを選択することができ、被写体の動きを正しく再現する映像を生成できる効果がある。
【0123】
この発明によれば、ビデオ映像データから連続する画像フレームを順に1フレームずつフレーム選択手段が選択する構成を備えるようにしたので、視点位置は異なるが被写体の正しい動きを示す画像フレームを順に1フレームずつ選択し、被写体の動きを正しく再現する映像を生成できる効果がある。
【0124】
この発明によれば、速度調整手段により与えられる指定視点の移動量によって更新される指定視点位置と、選択されている画像フレームの撮影視点位置との間の距離が所定の距離以上離れていると、前記指定視点位置に近い撮影視点位置の画像フレームを再選択するフレーム選択手段を備えるように構成したので、再現する情景が実際のものと大きく異なることなく、映像空間を再現できる効果がある。
【0125】
この発明によれば、フレーム選択手段が選択する画像フレームに対応する移行点をあらかじめ設定する移行点設定手段を備え、指定視点位置に近い撮影視点位置の画像フレームを、前記移行点設定手段によりあらかじめ設定した移行点の画像フレーム間でフレーム選択手段が選択するように構成したので、移行点での再現される映像空間の不連続が顕著に現われない映像を生成できる効果がある。
【0126】
この発明によれば、フレーム選択手段がすでに選択した画像フレームと再選択した画像フレームを共に画像変換手段が画像変換し、前記画像変換手段が画像変換した変換画像を合成し、提示画像を補間し、補間における割合を徐々に前記再選択された画像フレームに関して大きくする画像合成手段を備えるように構成したので、映像を滑らかに移行することができ、不連続が顕著にならない映像を生成できる効果がある。
【0127】
この発明によれば、ビデオ映像データが撮影された空間内にスタート視点と光軸方向、画角を初期設定する視点位置設定手段を備え、前記視点位置設定手段により設定された前記スタート視点に最適な画像フレームをフレーム選択手段が選択し、前記フレーム選択手段により選択された画像フレームを、前記視点位置設定手段により設定されたスタート視点と光軸方向、画角をもとに画像変換手段が提示画像へ画像変換するように構成したので、ビデオ映像データの撮影時の撮影経路、および撮影経路上の指定視点位置によらず、ビデオ映像データに撮影された動きのある空間内で、前記初期設定されたスタート視点と光軸方向、画角に応じた映像を生成できる効果がある。
【0128】
この発明によれば、提示画像の光軸上一定距離にある被写体が提示画像上で正しく描画されるように、選択された画像フレームを画像変換手段が変換するように構成したので、注視する中心付近が正しく描かれる提示画像を生成できる効果がある。
【0129】
この発明によれば、選択された画像フレームの平行移動と拡大または縮小により画像変換手段が画像変換を行うように構成したので、簡単な演算で被写体の動きを正しく再現する提示画像を生成できる効果がある。
【0130】
この発明によれば、ビデオ映像データの撮影視点位置は直線上に並び、光軸はその直線上、撮影視点位置の進行方向に向かっており、指定視点位置と選択された画像フレームの前記撮影視点位置との距離によって決まる、画像フレームの拡大または縮小により画像変換手段が画像変換を行うように構成したので、簡単な演算で前進速度を任意に変えた映像を生成できる効果がある。
【0131】
この発明によれば、直線上の撮影経路上でその直線に直交する方向に向けて撮影されたビデオ映像データを用いる処理にあたり、画像フレームの変換を画像の平行移動で行うようにしたので、簡単な演算で並進速度を任意に変えた映像を生成できる効果がある。
【0132】
この発明によれば、ビデオ映像データの画像フレームより小さい変換画像を画像変換手段が生成するように構成したので、画像フレームの変換において発生する変換画像の周辺部の対応付けることができない領域が影響しない映像を生成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作におけるカメラ配置を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の記憶装置に記憶されるデータを示す説明図である。
【図6】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図7】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動における視点配置を示す説明図である。
【図8】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作における画像変換を示す説明図である。
【図9】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図10】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作における画像変換の一例を示す説明図である。
【図11】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図12】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作における画像変換の一例を示す説明図である。
【図13】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の動作における画像変換の一例を示す説明図である。
【図14】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置における生成映像の一例を示す説明図である。
【図15】 この発明の実施の形態1のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。
【図16】 この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図17】 この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の動作における画像変換の一例を示す説明図である。
【図18】 この発明の実施の形態2のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。
【図19】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図20】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図21】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図22】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図23】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の移行点の設定手順を示すフローチャートである。
【図24】 この発明の実施の形態3のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。
【図25】 この発明の実施の形態4のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図26】 この発明の実施の形態4のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図27】 この発明の実施の形態4のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。
【図28】 この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図29】 この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図30】 この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の動作における視点配置を示す説明図である。
【図31】 この発明の実施の形態5のビデオ映像による空間表現装置の映像生成動作を示すフローチャートである。
【図32】 従来の空間表現装置の構成を示すブロック図である。
【図33】 従来の空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図34】 従来の空間表現装置の動作を示す説明図である。
【図35】 従来の空間表現装置による生成映像の一例を示す説明図である。
【図36】 従来の空間表現装置による生成映像の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
16 記憶装置(記憶手段)、17 速度調整装置(速度調整手段)、18,30,34,61 フレーム選択装置(フレーム選択手段)、19 画像変換装置(画像変換手段)、20 画像表示装置(画像表示手段)、33 移行点設定装置(移行点設定手段)、42 画像合成装置(画像合成手段)、62 視点位置設定装置(視点位置設定手段)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a space expression apparatus using video images that presents a space for reproducing the motion as a virtual image using a video image obtained by photographing a space with movement.
[0002]
[Prior art]
As a conventional space expression device, there are techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-16772 and 9-220308. FIG. 32 is a block diagram showing such a conventional space expression device. is there. 32,
[0003]
FIG. 33, FIG. 34, FIG. 35, and FIG. 36 are explanatory diagrams showing the operation of the conventional space expression device. In the figure, 5 is a video camera, 6 is a shooting path of the
[0004]
Next, the operation will be described.
This conventional space expression apparatus generates a scene image at a designated
[0005]
Further, in this spatial expression device, as shown in FIG. 33, captured
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional spatial image representation apparatus using video images is configured as described above, the
On the other hand, when the captured target space is a real environment such as a cityscape or natural scenery, there are moving objects in such a situation. However, the movement cannot be faithfully reproduced, and there is a problem that the space expressed by the generated
[0007]
More specifically, as shown in FIG. 35, when the designated
[0008]
On the other hand, as shown in FIG. 36, when the designated
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is present in space by considering the shooting order of each image frame of video using video image data obtained by shooting the target space. An object of the present invention is to obtain a spatial expression device using video images that can generate an image that accurately reproduces the movement of an object as a virtual image.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a video image spatial expression device that stores video image data and storage means for storing a shooting viewpoint position, an optical axis direction, and an angle of view of each image frame of the video image data, and specifies a video image data shooting path. Speed adjustment means for inputting the amount of movement of the designated viewpoint to be performed, and from the video image data stored in the storage means Sequentially every predetermined number of frames Frame selecting means for selecting an image frame to be presented, and an image frame selected by the frame selecting means Sequentially at that time Image conversion means for converting the image into a presentation image at the designated viewpoint, and the presentation image converted by the image conversion means Sequentially with the number of displays per unit time And an image display means for displaying a video space by a presentation image that displays a scene that matches the movement of the designated viewpoint.
[0011]
According to the present invention, there is provided a video image spatial expression device for selecting a sequence of image frames one by one from video image data in sequence. And image display means for sequentially displaying the presentation images sequentially obtained from the image conversion means at the number of display frames per unit time that matches the number of frames taken per unit time of the video image data. Is provided.
[0012]
According to the video image spatial expression device of the present invention, the distance between the designated viewpoint position updated by the movement amount of the designated viewpoint given by the speed adjusting unit and the photographing viewpoint position of the selected image frame is predetermined. A frame selection unit is provided that re-selects an image frame at a photographing viewpoint position close to the specified viewpoint position when the distance is more than a distance.
[0013]
The spatial representation apparatus using video images according to the present invention includes a transition point setting unit that presets a transition point corresponding to an image frame selected by a frame selection unit, and an image frame at a shooting viewpoint position close to the specified viewpoint position. Frame selection means for re-selecting between image frames at transition points preset by the transition point setting means is provided.
[0014]
According to the video image spatial representation apparatus of the present invention, an image conversion unit that converts both an image frame that has already been selected by the frame selection unit and a reselected image frame, and a converted image that has been converted by the image conversion unit are synthesized. The present invention further includes image synthesizing means for interpolating the presented image and gradually increasing the ratio of the interpolation with respect to the reselected image frame.
[0015]
According to the present invention, there is provided a video image spatial expression apparatus including a viewpoint position setting unit that initially sets a start viewpoint, an optical axis direction, and an angle of view in a space where video image data is captured, and is set by the viewpoint position setting unit. The frame selecting means selects an image frame optimal for the start viewpoint, and the image frame selected by the frame selecting means is selected based on the start viewpoint, the optical axis direction, and the angle of view set by the viewpoint position setting means. The image conversion means converts the image into a presentation image.
[0016]
According to the video image spatial expression device of the present invention, the image conversion means converts the selected image frame so that the subject at a fixed distance on the optical axis of the presentation image is correctly drawn on the presentation image. Is.
[0017]
In the video image spatial expression device according to the present invention, the image conversion means performs image conversion by translation and enlargement or reduction of the selected image frame.
[0018]
In the spatial image representation apparatus using video images according to the present invention, the shooting viewpoint positions of the video image data are arranged on a straight line, the optical axis is on the straight line toward the traveling direction of the shooting viewpoint position, and the selected viewpoint position is selected. The image conversion means performs image conversion by enlarging or reducing the image frame, which is determined by the distance of the image frame to the shooting viewpoint position.
[0019]
In the spatial image representation apparatus using video images according to the present invention, the shooting viewpoint positions of the video image data are arranged on a straight line, the optical axis is orthogonal to the straight line, and the specified viewpoint position and the shooting viewpoint position of the selected image frame The image conversion means performs image conversion by parallel movement of the image frame determined by the distance between
[0020]
A spatial expression device using video images according to the present invention, Image display means for displaying the center of the presentation image obtained from the image conversion means in a size smaller than the image frame of the video video data. It is what I did.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video image spatial expression apparatus according to
[0022]
FIGS. 2 to 14 are explanatory diagrams showing the operation of the space representation apparatus using video images according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 5 is a video camera, 6 is a shooting route of the
[0023]
21 is the starting point of the
[0024]
In the spatial representation apparatus using video images configured as described above, in order to faithfully reproduce the motion of the object, the
[0025]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 2,
Here, the distance measured along the
[0026]
Furthermore, as shown in FIG. 35, the generated
Then, the designated
[0027]
After performing the above definition, first, the designated
In this case, the presentation image J is p i Image frame I with the shooting viewpoint i Is selected and becomes the
[0028]
However, since the viewpoint moving speed is variable, the designated
As a result, the generated
[0029]
FIG. 15 is a flowchart showing the above-described video generation procedure, which will be described below according to this flowchart.
First, as an initial state, the
The photographing viewpoint position and the optical axis direction are measured and input by, for example, a GPS device or a gyro sensor, or are calculated from the image content of the previously input
Further, when it can be considered that the robot has moved at a constant speed on a predetermined route, the shooting viewpoint position may be divided equally by the number of image frames taken. The angle of view is also obtained in advance by copying an existing pattern. If the angle of view is kept constant, subsequent processing becomes easy.
[0030]
First, in step ST1, a variable i indicating the number of an image frame used for presentation is initialized. This indicates the presentation video and viewpoint position at the start of processing, and is set to the
[0031]
In step ST2, the i-th image frame I from the
[0032]
In step ST3, the
Details of this will be described later.
[0033]
In step ST4, the converted image K is displayed as a presentation image J by the
[0034]
In step ST5, the moving distance d of the designated
[0035]
In step ST6, “1” is added to i. That is, an image frame that is continuous with the used image frame is used to generate the next presentation image.
[0036]
In step ST7, it is determined whether or not to continue the process. For this, it is checked whether or not a keyboard input or the like indicating an end designated in advance has been made. If it has been done, the process ends. If not, the process returns to step ST2. The process is also terminated when i becomes larger than N.
[0037]
In order to perform the processing as described above, as shown in FIG. 4, when the
[0038]
Here, the image conversion in step ST3 will be described.
Read image frame I i Is the viewpoint position p i In the optical axis direction θ i , Angle of view φ i Represents the scene at On the other hand, what is desired to be generated is a scene at the designated viewpoint position q at the same time in the same space. The optical axis and angle of view are i , Φ i Same as
Various methods are conceivable for the generation of the scene. Here, for the sake of simplicity, the subject position at a predetermined distance D on the
The predetermined distance D is set to 10 meters, for example. At this time, the
As shown in FIG. 7, in the xy plane, r h And the ratio of f is equal to the ratio of the distance from the optical axis 27a of the
[0039]
[Expression 1]
[0040]
It becomes. X indicates an outer product of vectors, and · indicates an inner product of vectors. M x Is the number of pixels in the horizontal direction of the
Than this,
[0041]
[Expression 2]
[0042]
Get.
In the z direction, the distance on the xy plane from the
[0043]
[Equation 3]
[0044]
It is.
Than this,
[0045]
[Expression 4]
[0046]
So
[0047]
[Equation 5]
[0048]
Get.
Where M y Is the number of pixels in the horizontal direction of the
Next, r z Is based on the ratio of the distance from the viewpoint position to the
[0049]
[Formula 6]
[0050]
And
As a result, as shown in FIG. h And r v , And the magnification r z Is applied to generate a converted
[0051]
In particular, as shown in FIG. 9, when the shooting path is a straight line and the optical axis is directed forward in the straight line, if the x axis is taken in the traveling direction on the straight path, a x = Q x + D, a y = P iy = 0, so magnification r z Is
[0052]
[Expression 7]
[0053]
Thus, it can be handled only by enlargement or reduction as shown in FIG.
[0054]
Furthermore, when the
[0055]
[Equation 8]
[0056]
Horizontal translation of In such a case, if the
[0057]
Note that in the parallel movement or reduction of the
[0058]
As described above, according to the first embodiment, even when the moving speed of the viewpoint position is changed, the generated video is synthesized without changing the order and the frame speed of the image frames to be used. As a result, it is possible to obtain a space expression device using a video image that can be reproduced in a generated image in a state in which the subtle movements of the object shown in FIG.
[0059]
An example of the generated
As a result, for example, there is an effect that it is possible to obtain a space expression device using video images that can give a sense of unnaturalness when walking in an environment surrounded by trees while changing the pace.
[0060]
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a spatial expression apparatus using video images according to
[0061]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the operation of the video image spatial expression apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same or corresponding parts as in FIG. In the figure, 31 is a newly selected viewpoint position, and 32 is an image frame taken at the
[0062]
In the second embodiment, the
[0063]
As a result, when the difference between the designated viewpoint position and the shooting viewpoint position of the image frame of the selected
[0064]
Next, the operation will be described.
FIG. 18 is a flowchart showing an image generation operation of the spatial expression apparatus using video images according to the second embodiment of the present invention. In this flowchart, step ST201 and step ST202 are added to the flowchart shown in FIG. 15 described in the first embodiment, and the same or equivalent steps as in FIG. .
[0065]
In step ST201, the difference in distance between the viewpoint positions | q−p i It is determined whether or not | is equal to or less than a predetermined threshold value L. The threshold value L may be set as appropriate. For example, the threshold value L is set as an average value of the moving distance for one second on the shooting path when shooting video image data. If L or less, the process returns to step ST2, and if not, the process proceeds to step ST202.
[0066]
In step ST202, the
[0067]
That is, after the
Therefore, in the next step ST2, the
[0068]
As described above, in the second embodiment, when the distance between the designated viewpoint position and the photographing viewpoint position of the image frame is greatly separated, an appropriate image frame is selected again, and the image from the image frame is displayed. Since it is configured to shift, there is an effect that a spatial expression device can be obtained in which the distortion of the scene does not increase even if the pace is greatly changed, and the scene is prevented from being correctly expressed.
[0069]
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a spatial expression apparatus using video images according to
In FIG. 19, 33 is a transition point setting device (transition point setting means) that predetermines a transition point when switching the used image frame for video image data, and 34 is a frame with a function of selecting an image frame to be used next time at the transition point. A selection device (frame selection means).
[0070]
20, FIG. 21, and FIG. 22 are explanatory diagrams showing the operation of the space representation apparatus using video images according to the third embodiment of the present invention. The same or corresponding parts as those in FIG. Omitted. In the figure, 35 is the viewpoint position at the transition point, 36 is the image frame at the
[0071]
In this third embodiment, as in the first embodiment, the
Therefore, in the third embodiment, a transition point as a check point is provided so that it can be dealt with even when the designated viewpoint is moved at a speed greatly different from the viewpoint moving speed at the time of video image data shooting, and an appropriate image frame is appropriately set. Configure to migrate.
[0072]
As a result, when the difference between the designated viewpoint position and the shooting viewpoint position of the image frame of the selected
[0073]
Next, the operation will be described.
First, the transition point setting method by the transition point setting device 33 will be described. FIG. 23 is a flowchart showing a method for setting the transition point.
Each numerical value shown in the first embodiment is obtained as an initial state, and each p i , It is assumed that the distance from the
[0074]
In step ST301, a variable i indicating an image frame of video image data is initialized to “1”. Also, the variable h indicating the image frame at the temporary transition point is initialized to Hmin.
This Hmin represents the minimum frame difference between the transition points, and is set in advance, for example, 30 frames per second. Also, the variable H indicating the transition point frame is initialized to Hmin. Further, a variable n indicating the number of transition points is initialized to “1”, and stored as a distance from the
Further, the variable E indicating the error is initialized to a sufficiently large value (for example, a value obtained by multiplying the square of a value that the pixel value can take by the number of pixels).
[0075]
In step ST302, the degree of mismatch between the i-th image frame and the h-th image frame is calculated. This is because the i-th image frame is taken from the shooting viewpoint p. h Converted into a scene from the image, and the converted images K and I h This is done by taking the square sum of the error of the pixel value.
Let this value be e. The image conversion used at this time is the conversion described in the first embodiment.
[0076]
In step ST303, it is determined whether E> e. If “YES”, the process proceeds to step ST304, and if “NO”, the process proceeds to step ST305.
[0077]
In step ST304, the variable H indicating the transition point is updated to h, and the error E is updated to e. In step ST305, “1” is added to h.
[0078]
In step ST306, it is determined whether or not h is N or less. If “NO”, n is incremented by “1” in step ST307, and the last transition point H is set to T [n]. The setting process ends.
As a result, n transition points are set in the video image data, and their frame numbers are stored in the array T.
[0079]
In step ST308, it is determined whether hi is equal to or less than Hmax. Hmax represents the maximum frame difference between transition points, and is set in advance, for example, the number of frames per 5
[0080]
In step ST309, the variable n indicating the number of transition points H is increased by “1” and stored in the array T. This transition point H is an image frame that has the smallest discrepancy with the image frame at the previous transition point in the range of the frame width Hmin to Hmax from the previous transition point.
[0081]
In step ST310, the transition point H is set to a new i, the value obtained by adding Hmin to the i is set to a new h, and E and H are reinitialized.
[0082]
In step ST311, it is determined whether or not h is the number of frames N or less. If “YES”, the process returns to step ST302, and if “NO”, the transition point setting process is terminated.
[0083]
Through the above processing, n transition points having the minimum Hmin and maximum Hmax intervals are set. An example of this is shown in FIG. On the
[0084]
Next, the video generation operation according to the third embodiment will be described.
FIG. 24 is a flowchart showing this video generation operation. In FIG. 24, steps that are the same as or equivalent to those in FIG.
In step ST351, m indicating the transition point number is set to 1, and the transition point is set to h.
In step ST352, it is determined whether or not h is greater than i. If “NO”, the transition point is sequentially changed in step ST353 until “YES”.
In step ST354, it is determined whether i is the transition point h. If the result is “YES”, the process proceeds to step ST355, and if “NO”, the process returns to step ST2.
[0085]
In step ST355, it is determined whether or not t−X [T [m + 1]] ≧ 0 between the viewpoint positions. As a result, if “YES”, the process proceeds to step ST356, and if “NO”, the process proceeds to step ST357.
However, when m + 1 is larger than n, there is no transition point for T [m + 1], and the process proceeds to step ST357.
[0086]
In step ST356, the image frame i is the transition point and p i Accordingly, the designated viewpoint q is located beyond the next transition point T [m + 1] on the photographing route. Therefore, it can be expected that distortion is reduced by generating an image using a frame at the next transition point indicated by T [m + 1]. Therefore, T [m + 1] is replaced with i. Furthermore, T [m + 2] is set as h, and m + 2 is set as m newly. However, when m + 2 becomes larger than n, h and m are not updated.
This is shown in FIG. If the distance 40 used for the determination is positive or “0”, the subsequent image frame 36 (viewpoint position 35) is canceled with respect to the
[0087]
In Step ST357, it is determined whether or not X [T [m-1]]-t ≧ 0 between the viewpoint positions. As a result, if “YES”, the process proceeds to step ST358. However, when m is “1”, since there is no transition point for T [m−1], the process proceeds to step ST359 as in the case of “NO”.
In step ST359, the transition point is updated. However, no update is performed when m + 1 is greater than n.
[0088]
In step ST358, the image frame i is the transition point, and p i Accordingly, the designated viewpoint q is located beyond the previous transition point T [m−1] on the photographing path. Therefore, it can be expected that distortion is reduced by generating an image using a frame at the previous transition point indicated by T [m−1]. Therefore, T [m−1] is replaced with i.
This is shown in FIG. If the distance 41 used for the determination is positive or “0”, the subsequent image frame 36 (viewpoint position 35) is canceled with respect to the
[0089]
As described above, according to the third embodiment, the transition point for switching the video is set in advance so as not to cause discontinuity in the video, and the video is switched only between the set transition points. Therefore, for example, even if a scene where a person or a car crosses the target environment, a transition point is not set between them, and the car does not appear or disappear suddenly during the transition. Therefore, even when using video image data including moving objects, there is an effect that a space expression device capable of expressing a space without time discontinuity can be obtained.
[0090]
FIG. 25 is a block diagram showing the configuration of a spatial expression apparatus using video images according to
[0091]
FIG. 26 is an explanatory diagram showing the operation of the space expression apparatus using video images. In FIG. 26, reference numeral 43 denotes a second converted image obtained by converting an image frame.
[0092]
In this spatial expression device, the transition is made so that the video is gradually changed with a predetermined frame width at the transition point in the generated video. However, scenes are not always matched at the transition point of video image data. Therefore, in this embodiment, in order not to make discontinuity conspicuous, video is generated by gradually changing from one video to the other.
[0093]
Next, the operation will be described.
FIG. 27 is a flowchart showing a video generation operation by the space video rendering apparatus according to
In step ST401, a variable F indicating whether or not it is a transition area is initialized to “0”. When the variable F is “0”, normal image generation is performed. When the variable F is positive, the transition image is regarded as a transition area and two image frames are combined to obtain a presentation image.
[0094]
After the processing from step ST2 to step ST7, in step ST402, it is determined whether or not the variable F is “0”. If “YES”, the process proceeds to step ST201 to determine whether or not to transfer the video. If the variable F is not “0”, since it is already a transition area, the transition area processing from step ST404 is performed.
[0095]
When the process proceeds to step ST201 and it is determined that the video is to be transferred, that is, “NO”, the process proceeds to step ST403. In step ST403, the image frame number i is stored in j, and the variable F is set to W. W is a positive integer, and is the number of frames of the presentation image generated by combining two image frames, that is, the width of the transition area. This value is predetermined, for example, 15 frames for 0.5 seconds.
After step ST202, the transfer
[0096]
In step ST405, the i-
[0097]
In step ST406, in the image composition device 42, as shown in Expression (9), each converted video frame is expressed as follows:
[Equation 9]
As a result, the presentation image 13 (J) shown in FIG. 26 is obtained. This gradually increases the ratio of the video frame after the transition according to the variable F, and after the Wth frame, the video is completely switched to the video after the transition. Here, the coefficients for K and K ′ indicate that the pixel value of the image is multiplied by the coefficient.
[0098]
In step ST407, J is displayed by the
[0099]
As described above, according to the fourth embodiment, the transition area of the width W frame is set at the transition point for switching the video, and the video before and after the transition is smoothly and gradually changed in that area. There is an effect that a spatial expression device capable of synthesizing the generated video in which the transition part does not appear remarkably is obtained.
[0100]
FIG. 28 is a block diagram showing the configuration of a spatial expression apparatus using video images according to
[0101]
FIGS. 29 and 30 are explanatory diagrams showing the operation of the video image spatial expression device according to the fifth embodiment of the present invention. The same or corresponding parts as those in FIGS. Is omitted. In the figure, 47 is an image frame selected at the initial stage by the frame selection device 61, and 48 is the viewpoint position of the
[0102]
In the fifth embodiment, the designated viewpoint position q can be freely designated not only on the shooting route.
[0103]
Next, the operation will be described.
FIG. 31 is a flowchart showing an image generation operation by the space expression apparatus for video images according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 31, steps that are the same as or corresponding to those in FIG.
First, in step ST501, the viewpoint position setting device 62 initializes the start designated viewpoint position q, the optical axis direction Θ, and the angle of view Φ on the photographing path. In this case, the start designated viewpoint position q is not limited to the shooting route. In the subsequent step ST502, the most suitable image frame 47 (I i ) Is selected. In this case, for example, the angle formed by the optical axis direction is a predetermined threshold, for example, 15 degrees or less, and the difference between viewpoints for the viewpoint position 48 | q−p i Image frame I with minimum | i Select as follows. The number of the
[0104]
The operation from step ST2 to step ST4 is the same as the operation described in the first embodiment.
In step ST503, the viewpoint position setting device 62 designates the viewpoint movement v, the optical axis direction movement u, and the angle of view change s.
Subsequent steps ST6 and ST7 are the same as the operations described in the first embodiment.
[0105]
Here, the image conversion in step ST3 of this embodiment will be described.
Similar to the first embodiment, in this embodiment, the
[0106]
[Expression 10]
[0107]
So,
[0108]
## EQU11 ##
[0109]
Get. r v This is the same as in the first embodiment. Magnification r z Is the ratio of the distance from the viewpoint position to the
[0110]
[Expression 12]
[0111]
It becomes.
[0112]
As described above, according to the fifth embodiment, the user walks while changing the pace in a moving environment regardless of the shooting route at the time of shooting the video image data and the designated viewpoint position on the shooting route. There is an effect that a space expression device capable of giving a sense of the case can be obtained.
In particular, if the designated
[0113]
The
[0114]
In each of the embodiments described above, the video image spatial representation device of the first embodiment includes the
[0115]
In each of the above embodiments, the frame speed of the generated
Conversely, if the frame rate of the generated
[0116]
In the fifth embodiment, continuous
[0117]
In each of the above embodiments, the horizontal plane is described as being in the xy plane. However, it may be set to another plane such as a vertical plane, and the same operation can be expected.
[0118]
In each of the embodiments described above, the optical axis of the video image data and the presentation image is described as being parallel to the xy plane. However, the present invention is not limited to this, and the video image data and the optical axis of the presentation image are not parallel to the xy plane. Can be dealt with by simple image conversion.
[0119]
In each of the embodiments, the horizontal axis of the video image data and the presentation image is described as being parallel to the xy plane. However, the present invention is not limited to this, and the horizontal axis of the video image data and the presentation image is not parallel to the xy plane. Can be dealt with by simple image conversion.
[0120]
In the fourth embodiment, the calculation performed by the image synthesizing device 42 has been described as the interpolated mixture of pixel values shown in Expression (9). However, the correspondence of feature points representing the same point in the subject between two converted images to be synthesized It is also possible to perform so-called morphing, in which pixel values are mixed after being moved and deformed so that they are placed on the same pixel.
[0121]
In each of the above-described embodiments, the image frames are selected and presented one by one in order. However, when the movement speed of the target object is not fixed and the designated viewpoint position moves quickly, for example, the image is displayed up to one frame. Select by thinning out the frame. Further, when the movement of the designated viewpoint position is slow, for example, the same image frame may be continuously presented up to twice.
[0122]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the image frame selected from the video image data is provided with a configuration for image conversion so as to match the scene at the designated viewpoint position designated with respect to the shooting path. Although the viewpoint position is different, an image frame that correctly shows the movement of the subject can be selected, and an image that correctly reproduces the movement of the subject can be generated.
[0123]
According to the present invention, since the frame selection means sequentially selects the successive image frames from the video image data one frame at a time, the image frames showing the correct movement of the subject with different viewpoint positions are sequentially ordered by one frame. It is possible to select images one by one and generate an image that correctly reproduces the movement of the subject.
[0124]
According to this invention, when the distance between the designated viewpoint position updated by the movement amount of the designated viewpoint given by the speed adjusting unit and the photographing viewpoint position of the selected image frame is more than a predetermined distance. Since the frame selection means for reselecting the image frame at the photographing viewpoint position close to the designated viewpoint position is provided, there is an effect that the video space can be reproduced without the scene to be reproduced being significantly different from the actual scene.
[0125]
According to this invention, the transition point setting means for setting in advance the transition point corresponding to the image frame selected by the frame selection means is provided, and the image frame at the photographing viewpoint position close to the designated viewpoint position is preliminarily set by the transition point setting means. Since the frame selection means selects between image frames at the set transition point, there is an effect that it is possible to generate a video in which the discontinuity of the video space reproduced at the transition point does not appear remarkably.
[0126]
According to the present invention, the image conversion unit converts the image frame already selected by the frame selection unit and the reselected image frame, the synthesized image is converted by the image conversion unit, and the presentation image is interpolated. Since the image synthesizing means for gradually increasing the ratio in the interpolation with respect to the reselected image frame is provided, it is possible to smoothly shift the image and generate an image in which the discontinuity is not remarkable. is there.
[0127]
According to the present invention, it is provided with the viewpoint position setting means for initially setting the start viewpoint, the optical axis direction, and the angle of view in the space where the video image data is photographed, and is optimal for the start viewpoint set by the viewpoint position setting means. The image selection means presents the image frame selected by the frame selection means based on the start viewpoint, the optical axis direction, and the angle of view set by the viewpoint position setting means. Since it is configured to convert the image into an image, the initial setting is performed in a moving space captured in the video image data regardless of the shooting path when shooting the video image data and the designated viewpoint position on the shooting path. It is possible to generate an image according to the start viewpoint, the optical axis direction, and the angle of view.
[0128]
According to the present invention, the image conversion means converts the selected image frame so that the subject at a fixed distance on the optical axis of the presentation image is correctly drawn on the presentation image. There is an effect that a presentation image in which the vicinity is correctly drawn can be generated.
[0129]
According to the present invention, since the image conversion means performs image conversion by translation and enlargement or reduction of the selected image frame, it is possible to generate a presentation image that correctly reproduces the movement of the subject with a simple calculation. There is.
[0130]
According to the present invention, the shooting viewpoint positions of the video image data are arranged on a straight line, the optical axis is on the straight line toward the traveling direction of the shooting viewpoint position, and the specified viewpoint position and the shooting viewpoint of the selected image frame are set. Since the image conversion means performs the image conversion by enlarging or reducing the image frame, which is determined by the distance from the position, there is an effect that it is possible to generate a video in which the forward speed is arbitrarily changed by a simple calculation.
[0131]
According to the present invention, in the processing using the video image data photographed in the direction orthogonal to the straight line on the straight photographing route, the image frame conversion is performed by the parallel movement of the image. It is possible to generate an image in which the translation speed is arbitrarily changed by simple calculation.
[0132]
According to the present invention, since the image conversion means generates the converted image smaller than the image frame of the video image data, the region that cannot be associated with the peripheral portion of the converted image generated in the conversion of the image frame is not affected. This has the effect of generating video.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a spatial expression device using video images according to
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a camera arrangement in the operation of the space representation apparatus for video images according to
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing data stored in the storage device of the space representation device for video images according to
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a viewpoint arrangement in the movement of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing image conversion in the operation of the space representation apparatus using video images according to
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an operation of the spatial expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of image conversion in the operation of the spatial expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of image conversion in the operation of the spatial expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of image conversion in the operation of the spatial expression device using video images according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of a generated image in the video image space representation device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart showing an image generation operation of the space expression device using video images according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a space representation apparatus using video images according to
FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of image conversion in the operation of the space representation device using video images according to
FIG. 18 is a flowchart showing an image generation operation of the space expression device using video images according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a space representation apparatus for video images according to
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression apparatus using video images according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression apparatus using video images according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression apparatus using video images according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing a procedure for setting a transition point of the space representation device using video images according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a flowchart showing an image generation operation of the space expression device using video images according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a space expression device using video images according to
FIG. 26 is an explanatory diagram showing the operation of the space expression device based on video images according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a flowchart showing an image generation operation of the space expression device using video images according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a block diagram showing a configuration of a video space spatial expression device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an operation of the space expression device based on video images according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is an explanatory diagram showing viewpoint arrangement in the operation of the space representation device based on video images according to
FIG. 31 is a flowchart showing an image generation operation of the space expression device using video images according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 32 is a block diagram showing a configuration of a conventional space expression device.
FIG. 33 is an explanatory diagram showing an operation of a conventional space expression device.
FIG. 34 is an explanatory diagram showing an operation of a conventional space expression device.
FIG. 35 is an explanatory diagram showing an example of a generated image by a conventional space expression device.
FIG. 36 is an explanatory diagram showing an example of a generated image by a conventional space expression device.
[Explanation of symbols]
16 storage device (storage means), 17 speed adjustment device (speed adjustment means), 18, 30, 34, 61 frame selection device (frame selection means), 19 image conversion device (image conversion means), 20 image display device (image Display means), 33 transition point setting device (transition point setting means), 42 image composition device (image composition means), 62 viewpoint position setting device (viewpoint position setting means).
Claims (11)
ビデオ映像データの撮影経路に対し指定される指定視点の移動量を入力する速度調整手段と、
前記記憶手段に記憶したビデオ映像データ中から所定のフレーム数ごとに順次提示する画像フレームを選択するフレーム選択手段と、
該フレーム選択手段により選択された画像フレームを順次その時点での前記指定視点における提示画像に画像変換する画像変換手段と、
該画像変換手段により画像変換された前記提示画像を所定の単位時間当たりの表示数で順次表示し、前記指定視点の移動に合致した情景を示す提示画像により映像空間を表現する画像表示手段とを備えたビデオ映像による空間表現装置。Storage means for storing the shooting viewpoint position, the optical axis direction, and the angle of view of each image frame of the video image data and video image data;
A speed adjusting means for inputting a movement amount of a designated viewpoint designated for a shooting route of video image data;
Frame selecting means for selecting image frames to be sequentially presented every predetermined number of frames from the video image data stored in the storage means;
Image conversion means for sequentially converting the image frames selected by the frame selection means into a presentation image at the specified viewpoint at that time ;
Image display means for sequentially displaying the presentation images converted by the image conversion means at a predetermined number of display times per unit time and expressing a video space by a presentation image showing a scene that matches the movement of the designated viewpoint; Spatial expression device using video images.
画像表示手段は画像変換手段より順次得られる提示画像をビデオ映像データの単位時間当たりの撮影フレーム数と一致する単位時間当たりの表示フレーム数にて順次表示することを特徴とする請求項1記載のビデオ映像による空間表現装置。The frame selection means selects consecutive image frames from the video image data one by one in order ,
The image display means sequentially displays the presentation images sequentially obtained from the image conversion means at a display frame number per unit time that matches the number of frames taken per unit time of the video image data . Spatial expression device using video images.
フレーム選択手段は、
指定視点位置に近い撮影視点位置の画像フレームを、前記移行点設定手段によりあらかじめ設定した移行点の画像フレーム間で選択することを特徴とする請求項3記載のビデオ映像による空間表現装置。A transition point setting means for presetting a transition point corresponding to an image frame selected by the frame selection means;
Frame selection means
4. The apparatus according to claim 3, wherein an image frame at a photographing viewpoint position close to a designated viewpoint position is selected between image frames at transition points preset by the transition point setting means.
フレーム選択手段がすでに選択した画像フレームと再選択した画像フレームを共に画像変換し、
前記画像変換手段が画像変換した変換画像を合成し、提示画像を補間し、補間における割合を徐々に前記再選択された画像フレームに関して大きくする画像合成手段を備えていることを特徴とする請求項3または請求項4記載のビデオ映像による空間表現装置。Image conversion means
The frame selection means converts both the image frame already selected and the reselected image frame,
The image conversion means comprises image synthesis means for synthesizing the converted images obtained by image conversion, interpolating the presented image, and gradually increasing the ratio in the interpolation with respect to the reselected image frame. 5. A space representation apparatus for video images according to claim 3 or claim 4.
フレーム選択手段は、
前記視点位置設定手段により設定された前記スタート視点に最適な画像フレームを選択し、
画像変換手段は、
前記フレーム選択手段により選択された画像フレームを、前記視点位置設定手段により設定されたスタート視点と光軸方向、画角をもとに提示画像へ画像変換することを特徴とする請求項1記載のビデオ映像による空間表現装置。Provided with a viewpoint position setting means for initially setting the start viewpoint, the optical axis direction, and the angle of view in the space where the video image data was shot,
Frame selection means
Selecting an optimal image frame for the start viewpoint set by the viewpoint position setting means;
Image conversion means
The image frame selected by the frame selection unit is converted into a presentation image based on a start viewpoint, an optical axis direction, and an angle of view set by the viewpoint position setting unit. Spatial expression device using video images.
指示画像の光軸上一定距離にある被写体が提示画像上で正しく描画されるように、選択された画像フレームを変換することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のビデオ映像による空間表現装置。Image conversion means
The selected image frame is converted so that a subject at a certain distance on the optical axis of the instruction image is correctly drawn on the presented image. A spatial expression device using the described video image.
選択された画像フレームの平行移動と拡大または縮小により画像変換を行うことを特徴とする請求項7記載のビデオ映像による空間表現装置。Image conversion means
8. The apparatus according to claim 7, wherein image conversion is performed by parallel movement and enlargement or reduction of the selected image frame.
画像変換手段は、
指定視点位置と選択された画像フレームの前記撮影視点位置との距離によって決まる画像フレームの拡大または縮小により画像変換を行うことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のビデオ映像による空間表現装置。The shooting viewpoint positions of the video image data are arranged on a straight line, and the optical axis is on the straight line toward the traveling direction of the shooting viewpoint position.
Image conversion means
The image conversion is performed by enlarging or reducing the image frame determined by a distance between the designated viewpoint position and the photographing viewpoint position of the selected image frame. Spatial expression device using video images.
画像変換手段は、
指定視点位置と選択された画像フレームの前記撮影視点位置との距離によって決まる画像フレームの平行移動により画像変換を行うことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のビデオ映像による空間表現装置。The shooting viewpoint positions of the video image data are arranged on a straight line, and the optical axis is orthogonal to the straight line.
Image conversion means
7. The image conversion according to claim 1, wherein image conversion is performed by parallel movement of an image frame determined by a distance between a designated viewpoint position and the shooting viewpoint position of a selected image frame. Spatial expression device using video images.
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