JP4829924B2 - Stereoscopic image conversion apparatus and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、レンズアレイや空間フィルタアレイを通して被写体を撮影することで取得した立体情報を、再生像を表示するために用いる画像情報へと変換する立体画像変換装置に係り、特に、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸と同じで像の大きさが変化した再生像となる画像情報へと変換する立体画像変換装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image conversion apparatus that converts stereoscopic information acquired by photographing a subject through a lens array or a spatial filter array into image information used for displaying a reproduced image, and particularly displays as a stereoscopic image. The present invention relates to a three-dimensional image conversion apparatus that converts image information to a reproduced image that is the same as the projections and depressions of a subject when the image size is changed.
従来、レンズアレイ(微小な光学素子アレイ)や空間フィルタ(微小な開口アレイ)を通して被写体の立体情報を取得する手法のうち、微小な光学素子アレイを用いて立体画像を撮像および表示する装置として、インテグラルフォトグラフィ(IP:Integral Photography)方式が知られている。 Conventionally, among methods for acquiring stereoscopic information of a subject through a lens array (micro optical element array) or a spatial filter (micro aperture array), as a device that captures and displays a stereoscopic image using a micro optical element array, An integral photography (IP) method is known.
ここで、図6(a),図6(b)を用いてIP方式に基づく通常の立体画像撮影について説明する。図6(a)に示す立体画像撮影装置は、矢印で示す撮影方向114から、例えば、凸レンズで構成されたレンズ群112を通して被写体111を撮影する。ここで、撮影方向114は、立体画像撮影装置がレンズ群112の前方(図6(a)では左方)に配置された被写体111を撮影する方向である。このとき、レンズ群112の後方(図6(a)では右方)の撮影板113には、レンズ群112を構成する凸レンズの個数と同じ個数だけ被写体111の像、例えば、像115が結像する。ここで、撮影板113は、基板上に配設された複数の撮像素子を備えて構成された情報取得デバイスである。各撮像素子は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)撮像素子である。
Here, normal stereoscopic image shooting based on the IP method will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. The stereoscopic image capturing apparatus illustrated in FIG. 6A captures an object 111 from a capturing
図6(b)は、一平面状に凸レンズを配列したレンズ群122と表示素子123により構成される立体画像表示装置、および立体像121、観察方向124、レンズ群の像125を示す図である。ここで、表示素子123には、図6(a)に示した立体画像撮影装置の撮影板113により撮影された像115に対応する像125を表示する。この表示素子123は、例えば液晶パネル等の情報表示デバイスから構成されている。立体画像表示装置の動作の結果、図6(b)に示すように、被写体111が存在した場所と同じ位置に立体像121が生成される。ただし、立体像121は逆視像として生成される。すなわち、図6(a)に示すように、撮影方向114から見た場合には、被写体111の円柱が角柱に対して手前に存在している。ところが、図6(b)に示すように、被写体111に対応する立体像121では、観察方向124から見て、角柱が円柱の手前に生成されている。つまり、被写体と比較して奥行きが反転した逆視像が生成される。
FIG. 6B is a diagram showing a stereoscopic image display device including a lens group 122 in which convex lenses are arranged in one plane and a display element 123, a stereoscopic image 121, an
なお、図6(a),図6(b)には微小な光学素子アレイとしてレンズ群を表示し、このレンズ群を用いて被写体の立体情報の取得および表示を行うものとして動作を説明したが、微小な光学素子アレイとしては微小開口アレイ(空間フィルタ)を使用してもよい。 In FIGS. 6A and 6B, the lens group is displayed as a minute optical element array, and the operation is described on the assumption that the three-dimensional information of the subject is obtained and displayed using this lens group. As the minute optical element array, a minute aperture array (spatial filter) may be used.
図6(a)において、被写体111の角柱の大きさ(高さ)をxc、レンズ群112から被写体111の角柱までの距離をzc、レンズ群112から像115が撮影される面までの距離をdc、レンズ群112を構成する凸レンズピッチをpc、レンズ群112を構成する凸レンズにより生成される被写体の像の大きさ(高さ)をkcとする。また、図6(b)において、立体像121の角柱の大きさ(高さ)をxr、レンズ群122から立体像121の角柱までの距離をzr、レンズ群122から像125が表示きれる面までの距離をdr、レンズ群122を構成する凸レンズピッチをpr、表示素子123に表示される個々の像の大きさ(高さ)をkrとする。この場合、xcとxrとの関係は、非特許文献1により式(101)で表わされる。
In FIG. 6A, the size (height) of the prism 111 of the subject 111 is x c , the distance from the
前記した式(102a)〜式(102c)の関係から、図6(a)に示した立体画像撮影装置のレンズ群112を構成する凸レンズのピッチpcと、図6(b)に示した立体画像表示装置のレンズ群122を構成する凸レンズのピッチprとを異なるものとすることで、被写体111に対する立体像121の大きさの比率xr/xcを制御できることが導かれる。また、同様に、撮影された被写体の像115の大きさkcと、表示する像125の大きさkrとを変化させることで、被写体111に対する立体像121の大きさの比率xr/xcを制御できることが導かれる。
From the relationship of the above-mentioned formulas (102a) to (102c), the pitch pc of the convex lens constituting the
また、従来、被写体と比較して奥行きが反転した逆視像が生成される問題を解決するために、図6(a)に示した立体画像撮影装置で取得した情報を演算処理し、演算処理した後の情報を、図6(b)に示す立体画像表示装置に入力し、最終的に正しい奥行きの立体像を生成する立体画像奥行き変換装置が開示されている(特許文献1参照)。 Conventionally, in order to solve the problem of generating a reverse-view image in which the depth is inverted compared to the subject, the information acquired by the stereoscopic image capturing apparatus shown in FIG. A stereoscopic image depth conversion device is disclosed that inputs the information after being input to the stereoscopic image display device shown in FIG. 6B and finally generates a stereoscopic image with the correct depth (see Patent Document 1).
特許文献1で開示されている立体画像奥行き変換装置について図7(a)および図7(b)を参照して説明する。図7(a)は、図6(a)で取得した像131、第1の仮想的なレンズアレイ132、仮想的に生成される立体像133、第2の仮想的なレンズアレイ134、第2の仮想的なレンズアレイ134により生成される像135(仮想的に生成された立体像133の像)を示す図である。ここで、像135は、光学的に生成されるものではなく、立体画像奥行き変換装置の演算処理により生成される。
A stereoscopic image depth conversion device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). 7A shows the image 131 acquired in FIG. 6A, the first
図7(b)は、図7(a)で演算処理により生成された像141(つまり図7(a)における像135)、一平面状に凸レンズを配列したレンズ群142、立体像143、観察方向144を示す図である。図7(b)に示すように、例えば図6(b)の立体画像表示装置の動作の結果、観察方向144から見て、円柱が角柱に対して手前に観察されることとなる。立体像143は、図6(a)における被写体の奥行き関係と等価である。
特許文献1に記載された方法に、前記した式(102a)〜式(102c)の関係から導かれる立体像の大きさの比率を制御する方法を組み合わせれば、逆視像が生成される問題を解決しつつ、正しい奥行きの立体像を生成することが可能である。しかしながら、この場合には、被写体111に対する立体像121の大きさの比率xr/xcを変化させようとするときに、比率xr/xcに応じて、レンズ群122(あるいはレンズ群112)を変更する必要が生じてしまう。このように比率xr/xcに応じて光学系の装置を変更しなればならないと、例えば、立体テレビジョン方式において、被写体に対する大きさを所望の大きさに変化させた再生像を表示して演出効果を高める、といったことが困難となってしまう。 If the method described in Patent Document 1 is combined with a method for controlling the ratio of the size of a stereoscopic image derived from the relationship of the above-described formulas (102a) to (102c), a problem of generating a reverse-view image It is possible to generate a stereoscopic image with the correct depth while solving the above. However, in this case, when the ratio x r / x c of the size of the stereoscopic image 121 with respect to the subject 111 is to be changed, the lens group 122 (or the lens group 112) according to the ratio x r / x c. ) Will need to be changed. Thus, if the optical system apparatus must be changed in accordance with the ratio x r / x c , for example, in a stereoscopic television system, a reproduced image in which the size with respect to the subject is changed to a desired size is displayed. It is difficult to improve the production effect.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、被写体の撮影および表示に用いる光学的な装置に依存することなく、演算処理を用いて被写体の凹凸と同じ再生像の大きさの比率を制御できる立体画像変換装置およびそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not depend on an optical device used for photographing and displaying a subject, and uses a calculation process to obtain the same reproduced image size as the unevenness of the subject. An object of the present invention is to provide a stereoscopic image conversion apparatus capable of controlling the ratio and a program thereof.
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載の立体画像変換装置は、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる第1要素画像群の光波を変換し、立体画像として表示されたときに前記被写体の凹凸と同じで像の大きさが変化した再生像となる第2要素画像群を生成する立体画像変換装置であって、分配手段と、第1要素画像変換手段と、加算手段と、再分配手段と、第2要素画像変換手段と、結合手段とを備えることとした。 The present invention was created to achieve the above object, and first, the stereoscopic image conversion apparatus according to claim 1 becomes a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image. A stereoscopic image conversion apparatus that converts a light wave of a first element image group and generates a second element image group that is a reproduced image in which the size of the image is the same as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image. Thus, a distribution unit, a first element image conversion unit, an addition unit, a redistribution unit, a second element image conversion unit, and a combination unit are provided.
かかる構成によれば、立体画像変換装置は、分配手段によって、前記第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する。ここで、光波とは、映像信号を光の波動として扱った場合の振幅と位相を複素数で表わしたものである。そして、立体画像変換装置は、第1要素画像変換手段によって、分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群と開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する。ここで、開口とは、レンズ等の光学素子やピンホール等の空間フィルタのことをいう。そして、立体画像変換装置は、加算手段によって、第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する。したがって、第2の仮想的な開口群の入射面において、第1要素画像群のそれぞれの要素画像が変化を受けた結果として、要素画像群の中間生成段階の状態となる。そして、立体画像変換装置は、再分配手段によって、加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配する。そして、立体画像変換装置は、第2要素画像変換手段によって、再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する。したがって、第2の仮想的な開口群を通過することでそれぞれの要素画像が変化を受けた結果として、いわば再撮影された要素画像の状態となる。そして、立体画像変換装置は、結合手段によって、第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する。したがって、立体画像変換装置は、撮影装置で撮影された要素画像群の光をあたかも光学的に表示して再撮影したかのような演算処理を実行する。このとき、光波は、開口のピッチが互いに異なる2つの仮想的な開口群を通過するので、第1要素画像群の領域の長さと、第2要素画像群の領域の長さとが異なることとなる。そのため、この第2要素画像群が立体画像として表示された場合に、第1要素画像群が立体画像として表示された場合とは像の大きさが異なる再生像を表示することが可能となる。その結果、立体画像変換装置は、第2要素画像群を立体画像として表示する立体画像表示装置の光学系を変化させることなく、2つの仮想的な開口群のピッチの比を変化させることで、被写体の大きさから変化させた自由な大きさの再生像を表示させる第2要素画像群を生成することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image conversion apparatus distributes the light waves of the first element image group for each element image by the distribution unit. Here, the light wave is a complex number representing the amplitude and phase when a video signal is handled as a wave of light. Then, the stereoscopic image conversion apparatus passes the first virtual aperture group through the first virtual aperture group and transmits the light wave of the element image distributed by the distribution unit by the first element image conversion unit. It converts into the light wave which propagates to the 2nd virtual opening group from which the pitch of opening differs. Here, the aperture refers to an optical element such as a lens or a spatial filter such as a pinhole. Then, the stereoscopic image conversion apparatus adds the light waves of the respective element images converted by the first element image conversion means by the adding means at the incident surface of the second virtual aperture group. To do. Therefore, the element image group is in an intermediate generation stage as a result of the change in the element images of the first element image group on the incident surface of the second virtual aperture group. Then, the stereoscopic image conversion apparatus redistributes the light waves added by the adding means by the redistributing means for each element image constituting the second element image group. Then, the stereoscopic image conversion apparatus propagates the light wave of the element image distributed by the redistribution means by the second element image conversion means by a distance until it forms an image through the second virtual aperture group. Converted into light waves. Therefore, as a result of each element image being changed by passing through the second virtual aperture group, the state of the re-photographed element image is obtained. Then, the stereoscopic image conversion apparatus generates the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image conversion unit by the combining unit. Therefore, the three-dimensional image conversion apparatus executes arithmetic processing as if the light of the elemental image group photographed by the photographing apparatus is optically displayed and re-photographed. At this time, since the light wave passes through two virtual aperture groups with different aperture pitches, the length of the region of the first element image group is different from the length of the region of the second element image group. . Therefore, when this second element image group is displayed as a stereoscopic image, it is possible to display a reproduced image having a different image size from the case where the first element image group is displayed as a stereoscopic image. As a result, the stereoscopic image conversion device changes the ratio of the pitches of the two virtual aperture groups without changing the optical system of the stereoscopic image display device that displays the second element image group as a stereoscopic image. It is possible to generate the second element image group for displaying a reproduction image having a free size changed from the size of the subject.
また、請求項2に記載の立体画像変換装置は、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる第1要素画像群の光波を変換し、立体画像として表示されたときに前記被写体の凹凸と同じで像の大きさが変化した再生像となる第2要素画像群を生成する立体画像変換装置であって、反転情報生成手段と、分配手段と、第1要素画像変換手段と、加算手段と、再分配手段と、第2要素画像変換手段と、結合手段とを備えることとした。 The stereoscopic image conversion apparatus according to claim 2 converts the light wave of the first element image group, which is a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image, and displays the stereoscopic image as a stereoscopic image. A stereoscopic image conversion apparatus for generating a second element image group that is a reproduced image having the same size as the projections and depressions of the subject and having a changed image size, the inversion information generation means, the distribution means, and the first element image conversion Means, adding means, redistributing means, second element image converting means, and combining means.
かかる構成によれば、立体画像変換装置は、反転情報生成手段によって、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸と同じ再生像となる要素画像群を構成する個々の要素画像が入力され、前記入力された個々の要素画像をそれぞれ点対称に反転させることで前記第1要素画像群を生成する。そして、立体画像変換装置は、分配手段によって、前記反転情報生成手段で生成された第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する。そして、立体画像変換装置は、第1要素画像変換手段によって、分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群と開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する。そして、立体画像変換装置は、加算手段によって、第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する。そして、立体画像変換装置は、再分配手段によって、加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配する。そして、立体画像変換装置は、第2要素画像変換手段によって、再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する。そして、立体画像変換装置は、結合手段によって、第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する。 According to such a configuration, in the stereoscopic image conversion apparatus, individual element images constituting an element image group that is the same reproduced image as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image are input by the inversion information generation unit , The first element image group is generated by inverting the input individual element images in a point-symmetric manner. Then, the stereoscopic image conversion device distributes the light wave of the first element image group generated by the inversion information generation unit for each element image by the distribution unit. Then, the stereoscopic image conversion apparatus passes the first virtual aperture group through the first virtual aperture group and transmits the light wave of the element image distributed by the distribution unit by the first element image conversion unit. It converts into the light wave which propagates to the 2nd virtual opening group from which the pitch of opening differs. Then, the stereoscopic image conversion apparatus adds the light waves of the respective element images converted by the first element image conversion means by the adding means at the incident surface of the second virtual aperture group. To do. Then, the stereoscopic image conversion apparatus redistributes the light waves added by the adding means by the redistributing means for each element image constituting the second element image group. Then, the stereoscopic image conversion apparatus propagates the light wave of the element image distributed by the redistribution means by the second element image conversion means by a distance until it forms an image through the second virtual aperture group. Converted into light waves. Then, the stereoscopic image conversion apparatus generates the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image conversion unit by the combining unit.
また、請求項3に記載の立体画像変換プログラムは、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる第1要素画像群の光波を変換し、立体画像として表示されたときに前記被写体の凹凸と同じで像の大きさが変化した再生像となる第2要素画像群を生成するために、コンピュータを、分配手段、第1要素画像変換手段、加算手段、再分配手段、第2要素画像変換手段、結合手段として機能させることとした。 The stereoscopic image conversion program according to claim 3 converts the light wave of the first element image group, which is a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image, and displays the stereoscopic image as a stereoscopic image. In order to generate a second element image group that is a reconstructed image having the same image size as the concavo-convex portion of the subject, a computer is provided with a distribution unit, a first element image conversion unit, an addition unit, The second element image converting unit and the combining unit are allowed to function.
かかる構成によれば、立体画像変換プログラムは、分配手段によって、前記第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配し、第1要素画像変換手段によって、分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群とは開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する。そして、立体画像変換プログラムは、加算手段によって、第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する。そして、立体画像変換プログラムは、再分配手段によって、加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配し、第2要素画像変換手段によって、再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する。そして、立体画像変換プログラムは、結合手段によって、第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する。 According to such a configuration, the stereoscopic image conversion program distributes the light wave of the first element image group for each element image by the distribution unit, and the light wave of the element image distributed by the distribution unit by the first element image conversion unit. Is converted into a light wave that passes through the first virtual aperture group and propagates to the second virtual aperture group having a different aperture pitch from that of the first virtual aperture group. Then, the stereoscopic image conversion program adds the light waves of the respective element images converted by the first element image conversion unit by the adding unit by the distributed number on the incident surface of the second virtual aperture group. To do. The stereoscopic image conversion program redistributes the light wave added by the adding means by the redistributing means for each element image constituting the second element image group, and redistributing means by the second element image converting means. The light wave of the element image distributed in (1) is converted into a light wave propagated by a distance until it passes through the second virtual aperture group and forms an image. Then, the stereoscopic image conversion program generates the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image converting means by the combining means.
本発明は、以下に示す効果を奏するものである。
請求項1に記載の発明によれば、立体画像変換装置は、表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となるような第1要素画像群を、その要素画像の光波が、開口ピッチの異なる2つの開口群を仮想的に通過したものとして演算処理することで、被写体の凹凸と同じで像の大きさを所望の大きさに変化させた像を再生するような第2要素画像群へと変換することができる。したがって、被写体の撮影および表示に用いる光学的な装置に依存することなく、被写体の再生像の大きさの比率を制御できる。そのため、立体像の大きさを変化させる際に、レンズやピンホールなどを変更する必要が生じないという利点を有する。
The present invention has the following effects.
According to the first aspect of the present invention, the stereoscopic image conversion apparatus uses the first element image group that forms a reproduced image in which the unevenness of the subject is reversed when displayed, and the light wave of the element image has an opening pitch. A second element image group that reproduces an image in which the size of the image is changed to a desired size by performing arithmetic processing assuming that the two aperture groups differing in size are virtually passed Can be converted to Therefore, it is possible to control the ratio of the size of the reproduced image of the subject without depending on the optical device used for photographing and displaying the subject. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to change a lens, a pinhole, or the like when changing the size of the stereoscopic image.
また、請求項1に記載の発明によれば、立体画像変換装置は、第1要素画像群を、被写体に対する大きさが任意に制御された立体像に対応する第2要素画像群へと変換できるため、被写体に対する大きさが任意に制御された再生像を表示する際に、立体画像の演出効果を高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the stereoscopic image conversion apparatus can convert the first element image group into a second element image group corresponding to a stereoscopic image whose size with respect to the subject is arbitrarily controlled. Therefore, when displaying a reproduced image whose size with respect to the subject is arbitrarily controlled, the effect of rendering a stereoscopic image can be enhanced.
また、請求項2に記載の発明によれば、立体画像変換装置は、変換するために入力される要素画像群が、被写体の凹凸が反転した像を再生するものであっても、被写体の凹凸と同じ像を再生するものであってもどちらでも、被写体の凹凸と同じ像を再生する第2要素画像群へと変換できる。 According to the second aspect of the present invention, the stereoscopic image conversion apparatus is configured such that, even if the element image group input for conversion reproduces an image in which the unevenness of the subject is reversed, the unevenness of the subject Any one of those that reproduces the same image can be converted into a second element image group that reproduces the same image as the unevenness of the subject.
また、請求項3に記載の発明によれば、立体画像変換プログラムをインストールされたコンピュータは、このプログラムに基づいた各機能を実現することで、立体画像変換装置と同等の効果を奏することができる。 According to the invention described in claim 3, the computer in which the stereoscopic image conversion program is installed can achieve the same effects as the stereoscopic image conversion device by realizing each function based on this program. .
以下、図面を参照して本発明の立体画像変換装置を実施するための最良の形態(以下「実施形態」という)について詳細に説明する。
る。
The best mode for carrying out a stereoscopic image conversion apparatus of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail below with reference to the drawings.
The
[立体画像変換装置の構成の概要]
まず、本実施形態の立体画像変換装置の構成の概要について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る立体画像変換装置の一例を模式的に示す構成図である。
[Outline of configuration of stereoscopic image conversion apparatus]
First, an outline of the configuration of the stereoscopic image conversion apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating an example of a stereoscopic image conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
立体画像変換装置10は、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる第1要素画像群の光波を変換し、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸と同じで像の大きさが変化した再生像となる第2要素画像群を生成するものである。この立体画像変換装置10に入力される第1要素画像群は、立体画像撮影装置20において、CCD等の撮像素子によって撮影された映像信号である。この立体画像変換装置10で生成された第2要素画像群は、立体画像表示装置30において、液晶パネル等の情報表示デバイスに表示される。立体画像撮影装置20および立体画像表示装置30としては、例えば、図6(a)および図6(b)に例示した構成を採用することができる。
The stereoscopic image conversion apparatus 10 converts the light wave of the first element image group that is a reproduced image in which the unevenness of the subject is reversed when displayed as a stereoscopic image, and is the same as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image. A second element image group that is a reproduced image in which the size of the image is changed is generated. The first element image group input to the stereoscopic image conversion apparatus 10 is a video signal captured by an imaging element such as a CCD in the stereoscopic image capturing apparatus 20. The second element image group generated by the stereoscopic image conversion apparatus 10 is displayed on an information display device such as a liquid crystal panel in the stereoscopic
立体画像変換装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置と、メモリ、ハードディスク等の記憶装置(記憶手段)と、マウスやキーボード等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うインタフェース装置と、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。この立体画像変換装置10は、ハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、前記したハードウェア資源がプログラムによって制御されることにより、図1に示す分配手段11と、第1要素画像変換手段12と、加算手段13と、再分配手段14と、第2要素画像変換手段15と、結合手段16とが実現される。
The stereoscopic image conversion apparatus 10 includes, for example, a calculation device such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device (storage means) such as a memory and a hard disk, and an input device that detects input of information from the outside such as a mouse and a keyboard. An interface device that transmits and receives various types of information via a communication line such as a LAN (Local Area Network), a computer having a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), and a program installed in the computer Is done. The stereoscopic image conversion apparatus 10 is configured such that the hardware device and software cooperate with each other, and the hardware resources described above are controlled by a program, whereby the
分配手段11は、第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配するものである。ここでは、分配された要素画像をm(−M≦m≦M)で識別することとする。第1要素画像変換手段12は、この分配された例えば(2M+1)個の要素画像毎に機能する。そして、分配された要素画像mは、その後、加算手段13で加算され、再分配手段14で再び分配される。このとき再分配された要素画像をn(−N≦n≦N)で識別することとする。第2要素画像変換手段15は、この再分配された例えば(2N+1)個の要素画像毎に機能する。そして、再分配された要素画像nは、その後、結合手段16で結合され第2要素画像群が生成されることとなる。
The
[立体画像変換装置の演算処理で想定する仮想的な開口群の概要]
次に、本実施形態の立体画像変換装置の演算処理で想定する仮想的な開口群の概要について図2を参照(適宜図1参照)して説明する。図2は、この立体画像変換装置の演算処理で想定する仮想的な開口群の一例を模式的に示す説明図である。図1に示す第1要素画像変換手段12は、分配手段11で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群41(図2参照)を通過して第2の仮想的な開口群42(図2参照)へ伝搬する光波に変換する。ここで、光波とは、映像信号を光の波動として扱った場合の振幅と位相を複素数で表わしたものである。また、開口群を構成する要素(開口)は、レンズ等の光学素子やピンホール等の空間フィルタのことを意味する。以下では、開口を図2に示すように凸レンズ(要素レンズ)で表すこととする。また、図2に示すように、第1の仮想的な開口群41と第2の仮想的な開口群42とは所定距離Lだけ離間している。図2のように第1の仮想的な開口群41が仮想的なレンズアレイであれば、この所定距離Lは、要素レンズの焦点距離とすることができる。なお、第1および第2の仮想的な開口群41,42は実際には存在せず、立体画像変換装置10が演算処理を行うために想定したものである。
[Outline of virtual aperture group assumed in calculation processing of stereoscopic image conversion apparatus]
Next, an outline of a virtual aperture group assumed in the arithmetic processing of the stereoscopic image conversion apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 (refer to FIG. 1 as appropriate). FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating an example of a virtual aperture group assumed in the arithmetic processing of the stereoscopic image conversion apparatus. The first element image conversion means 12 shown in FIG. 1 passes the first virtual aperture group 41 (see FIG. 2) through the first virtual aperture group 41 (see FIG. 2) and transmits the light waves of the element image distributed by the distribution means 11. It converts into the light wave which propagates to the opening group 42 (refer FIG. 2). Here, the light wave is a complex number representing the amplitude and phase when a video signal is handled as a wave of light. In addition, the elements (openings) constituting the aperture group mean optical elements such as lenses and spatial filters such as pinholes. Hereinafter, the aperture is represented by a convex lens (element lens) as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, the first
図2において、第1要素画像群の光波は、第1の要素画像面43から出射して、図2において厚み方向を示した平面状の第1および第2の仮想的な開口群41,42を、左から右へ通過して第2の要素画像面44に入射する。また、k1は第1要素画像群におけるm番目の要素画像の領域を示し、d1は第1要素画像群(第1の要素画像面43)から第1の仮想的な開口群41までの距離を示す。同様に、k2は第2要素画像群におけるn番目の要素画像の領域を示し、d2は第2の仮想的な開口群41から第2要素画像群(第2の要素画像面44)までの距離を示す。
In FIG. 2, the light waves of the first element image group are emitted from the first
また、図2において、p1は第1の仮想的な開口群41を形成する要素レンズのピッチを示し、p2は第2の仮想的な開口群42を形成する要素レンズのピッチを示す。本実施形態では、以下の式(1)で表わされるピッチの比ΦをΦ≠1として設定する。つまり、第1および第2の仮想的な開口群41,42の要素レンズ(開口)のピッチは異なる。なお、図2では、Φ<1の状態が図示されているが、Φ>1と設定してもよい。
In FIG. 2, p 1 indicates the pitch of the element lenses that form the first
[立体画像変換装置の詳細な構成]
<分配手段>
分配手段11は、入力された映像信号(第1要素画像群の光波)を要素画像単位に分割する。入力された映像信号(第1の要素画像面43から出射する光波)は、第1要素画像群を構成する各要素画像の光波の束に相当し、これを第1要素画像群t1と表記することとする。この分配手段11は、入力された映像信号における第1要素画像群t1のm番目の要素画像の光波(gs,m(xs,m,ys,m))を、このm番目の要素画像に予め対応付けられている第1要素画像変換手段12に出力する。ここで、xs,mは、入力画像全体(第1要素画像群)におけるm番目の要素画像の中心を原点とした場合のx座標を示す。同様に、ys,mは、入力画像全体(第1要素画像群)におけるm番目の要素画像の中心を原点とした場合のy座標を示す。
[Detailed Configuration of Stereoscopic Image Conversion Device]
<Distributing means>
The distribution means 11 divides the input video signal (light wave of the first element image group) into element images. The input video signal (the light wave emitted from the first element image plane 43) corresponds to a bundle of light waves of each element image constituting the first element image group, and this is expressed as a first element image group t1. I will do it. The
<第1要素画像変換手段段>
第1要素画像変換手段12は、図1に示すように、光波計算手段12aと、位相シフト手段22bと、光波計算手段12cとを備えている。
<First Element Image Conversion Means>
As shown in FIG. 1, the first element image conversion means 12 includes a light wave calculation means 12a, a phase shift means 22b, and a light wave calculation means 12c.
≪光波計算手段12a≫
光波計算手段12aは、要素画像の光波から、フレネル近似(Fresnel diffraction)に基づいて、第1の仮想的な開口群41(図2参照)を構成する要素レンズに入射する光波を演算するものである。つまり、光波計算手段12aは、第1の仮想的な開口群41のm番目の要素レンズに到達する光波に相当する信号として、一般的なフレネル近似を用いて、以下の式(2)により要素画像毎の光波(Ri,m(xo,m,yo,m))を演算する。
<< Light wave calculation means 12a >>
The light wave calculation means 12a calculates a light wave incident on the element lens constituting the first virtual aperture group 41 (see FIG. 2) from the light wave of the element image based on Fresnel approximation. is there. That is, the light wave calculation means 12a uses a general Fresnel approximation as a signal corresponding to the light wave reaching the m-th element lens of the first
ここで、xo,mは、第1の仮想的な開口群41のm番目の要素レンズの光軸中心を原点とした場合のx座標である。同様に、yo,mは、第1の仮想的な開口群41の要素レンズ群のm番目の開口部の光軸中心を原点とした場合のy座標である。また、f1は、第1の仮想的な開口群41の要素レンズの焦点距離を示す。また、kは、波数2π/λ(λは光波の波長)である。この要素画像毎の光波(Ri,m(xo,m,yo,m))は、位相シフト手段22bに出力される。
Here, x o, m is the x coordinate when the optical axis center of the m-th element lens of the first
≪位相シフト手段22b≫
位相シフト手段22bは、入力された要素画像の光波(Ri,m(xo,m,yo,m))から、位相を、第1の仮想的な開口群41の要素レンズに相当する位相分だけシフトさせた光波を演算するものである。すなわち、位相シフト手段22bは、以下の式(3)に示すように、光波(Ri,m(xo,m,yo,m))を、第1の仮想的な開口群41の要素レンズに相当する位相分だけシフトさせることで、第1の仮想的な開口群41の要素レンズから出射する光波に相当する信号(Ro,m(xo,m,yo,m))を演算する。この光波(Ro,m(xo,m,yo,m))は、光波計算手段12cへ出力される。
<< Phase shift means 22b >>
The phase shift unit 22b corresponds to the element lens of the first
≪光波計算手段12c≫
光波計算手段12cは、第1の仮想的な開口群41の要素レンズから出射する光波、すなわち、位相シフト手段22bから入力された要素画像の光波(Ro,m(xo,m,yo,m))をフレネル近似することで、第2の仮想的な開口群42(図2参照)の要素レンズに入射する光波を演算するものである。つまり、光波計算手段12cは、第2の仮想的な開口群42の要素レンズに到達する光波に相当する信号として、一般的なフレネル近似を用いて、以下の式(4)により要素画像毎の光波(Rd,m(xd,m,yd,m))を演算する。この要素画像毎の光波(Rd,m(xd,m,yd,m))は加算手段13へ出力される。
<< Light wave calculating means 12c >>
Optical wave calculating means 12c are light waves emitted from the first virtual element
式(4)において、xd,mは、第1の仮想的な開口群41のm番目の要素レンズの光軸中心を原点とした場合の、第2の仮想的な開口群42の入射面におけるx座標である。同様に、yd,mは、第1の仮想的な開口群41のm番目の要素レンズの光軸中心を原点とした場合の、第2の仮想的な開口群42の入射面におけるy座標を示す。また、Lは、第1の仮想的な開口群41と第2の仮想的な開口群42との距離である。また、積分計算を実施する範囲は、m番目の要素画像(要素画像(m))の拡がる範囲と等価に設定することとする。第1要素画像群におけるm番目の要素画像が広がる範囲wの一例を図3に示す。この場合、第1要素画像群におけるm番目の要素画像が広がる範囲wは式(5)で表わされる。なお、k1は第1要素画像群におけるm番目の要素画像の領域を示し、d1は第1要素画像群(第1の要素画像面43)から第1の仮想的な開口群41までの距離を示す。
In Expression (4), x d, m is the incident surface of the second
<加算手段>
加算手段13は、第1要素画像変換手段12で変換されたそれぞれの要素画像の光波を、分配手段11で分配された数だけ、第2の仮想的な開口群42の入射面で加算するものである。加算手段13は、第1の仮想的な開口群41の要素レンズの画角に対応する光波を加算する。この加算手段13は、第1の仮想的な開口群42の要素レンズから出射されて第2の仮想的な開口群42の要素レンズの入射面に到達する光波(Rd,m(xd,m,yd,m))を、第2の仮想的な開口群42の領域内で加算する。つまり、第2の仮想的な開口群42の入射面での光波に相当する信号として、以下の式(6)により、第2の仮想的な開口群42の入射面での光波(Rp(xp,yp))を演算する。
<Adding means>
The adding means 13 adds the light waves of the respective element images converted by the first element image converting means 12 by the number distributed by the distributing means 11 at the entrance surface of the second
ここで、xpは、第2の仮想的な開口群42の中心を原点とした場合のx座標であり、同様に、ypは、第2の仮想的な開口群42の中心を原点とした場合のy座標である。この光波(Rp(xp,yp))は再分配手段14へ出力される。
Here, x p is the x coordinate when the center of the second
<再分配手段>
再分配手段14は、加算手段13で加算された光波を、第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配するものである。この再分配手段14は、加算手段13から入力された光波(Rp(xp,yp))を要素画像単位に分割する。光波(Rp(xp,yp))を再分配した要素画像ごとの光波として、第2の仮想的な開口群42を構成するn番目の要素レンズに対応する光波を、(Rp,n(xp,n,yp,n))とする。ここで、再分配手段14は、第2の仮想的な開口群42を構成する各要素レンズに入力された光波(Rp,n(xp,n,yp,n))を、第2の仮想的な開口群42を横成するn番目の要素レンズに予め対応付けられている第2要素画像変換手段15に出力する。
<Redistribution means>
The
<第2要素画像変換手段>
第2要素画像変換手段15は、再分配手段14で分配された要素画像の光波を、第2の仮想的な開口群42を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換するものである。この第2要素画像変換手段15は、再分配手段14から入力された光波を、第2の仮想的な開口群42の要素レンズ(焦点距離f2)の開口領域に再分配した後、その要素レンズ(焦点距離f2)を通過する光波に変換し、さらに、その要素レンズの焦点距離f2だけ光波を伝搬させる。第2要素画像変換手段15は、例えば(2N+1)個の要素画像毎に機能することで、各要素画像の光波の束を伝搬させる。これら伝搬する各要素画像の光波の束から第2要素画像群が構成されることとなる。これを第2要素画像群t2と表記することとする。つまり、第2要素画像変換手段15は、第2要素画像群t2を演算する。第2要素画像変換手段15は、図1に示すように、位相シフト手段15aと、光波計算手段15bとを備えている。
<Second element image conversion means>
The second element image conversion means 15 converts the light wave of the element image distributed by the redistribution means 14 into a light wave propagated by a distance until it passes through the second
≪位相シフト手段15a≫
位相シフト手段15aは、再分配手段14から入力された光波(Rp,n(xp,n,yp,n))から、位相を、第2の仮想的な開口群42の要素レンズに相当する位相分だけシフトさせた光波を演算するものである。すなわち、位相シフト手段15aは、以下の式(7)に示すように、光波(Rp,n(xp,n,yp,n))を、第2の仮想的な開口群42の要素レンズに相当する位相分だけシフトさせることで、第2の仮想的な開口群42の要素レンズから出射する光波に相当する信号(Rr,n(xp,n,yp,n))を演算する。
<< Phase shift means 15a >>
The
ここで、xp,nは、第2の仮想的な開口群42のn番目の要素レンズの光軸中心を原点とした場合のx座標である。同様に、yp,nは、第2の仮想的な開口群42のn番目の要素レンズの光軸中心を原点とした場合のy座標である。また、f2は、第2の仮想的な開口群42の要素レンズの焦点距離である。この要素画像毎の光波(Rr,n(xp,n,yp,n))は、光波計算手段15bへ出力される。
Here, x p, n is the x coordinate when the optical axis center of the nth element lens of the second
≪光波計算手段15b≫
光波計算手段15bは、第2の仮想的な開口群42の要素レンズ毎の光波をフレネル近似することで、第2の仮想的な開口群42の要素レンズから出射し、第2の要素画像面44(図2参照)に到達する光波を演算するものである。すなわち、光波計算手段15bは、以下の式(8)により、第2の仮想的な開口群42のn番目の要素レンズから出射されて第2の要素画像面44に到達する光波(Re,n(xe,n,ye,n))を演算する。
<< Light wave calculating means 15b >>
The light wave calculation means 15b emits the light wave of each element lens of the second
ここで、xe,nは、出力画像全体(第2要素画像群)におけるn番目の要素画像の中心からのx座標である。同様に、ye,nは出力画像全体におけるn番目の要素画像の中心からのy座標である。この光波計算手段15bで演算された光波(Re,n(xe,n,ye,n))は結合手段16へ出力される。 Here, x e, n is the x coordinate from the center of the n-th element image in the entire output image (second element image group). Similarly, y e, n is the y coordinate from the center of the nth element image in the entire output image. The light wave (R e, n (x e, n , y e, n )) calculated by the light wave calculating means 15 b is output to the coupling means 16.
<結合手段>
結合手段16は、第2要素画像変換手段15で変換された光波を、再分配手段14で再分配された数だけ結合することで、第2要素画像群を生成するものである。この結合手段16は、第2要素画像変換手段15から出力された要素画像毎の光波から、その光波の電力の総和を演算することで、立体像の大きさが変換処理された映像信号、すなわち、第2要素画像群t2となる映像信号を生成する。この結合手段16で得られた第2要素画像群t2は、立体画像表示装置30(図1参照)へ出力される。
<Coupling means>
The combining
ここで、第2要素画像変換手段15から出力される第2の要素画像面44に到達する光波(Re,n(xe,n,ye,n))の電力は、光の振幅の2乗で表わすことができる。また、第1要素画像群t1の各要素画像として発せられた光波は、インコヒーレント(波長や位相が一定ではない)であるため、光波の位相は無相関であるとみなすことができる。そこで、結合手段16は、以下の式(9)に示すように、第2の要素画像面44に到達する各要素画像の光波(例えばn番目の要素画像であればその光波は(Re,n(xe,n,ye,n))である)の2乗を計算し、その和をとることで、第2要素画像群t2全体の映像信号を得る。
Here, the power of the light wave (R e, n (x e, n , y e, n )) reaching the second element image plane 44 output from the second element image conversion means 15 is the light amplitude. It can be expressed as a square. Moreover, since the light wave emitted as each element image of the first element image group t1 is incoherent (the wavelength and phase are not constant), the phase of the light wave can be regarded as uncorrelated. Therefore, as shown in the following formula (9), the combining
[再生像の大きさの比率制御]
立体画像変換装置10は、前記のように詳細に説明した構成を備えており、前記した式(1)で表わされるピッチの比Φを予め設定しておくことで、再生像の大きさの比率を所望の値に制御することができる。仮に、本実施形態の立体画像変換装置10の処理を行わない場合、つまり、第1および第2の仮想的な開口群41,42を用いない場合には、被写体の大きさxc(図6(a)参照)と再生される立体像の大きさxr(図6(b)参照)との関係は、前記した式(101)の通りである。このように立体画像変換装置10を用いない場合、前記した式(101)において、α=γとすると、被写体の大きさxc(図6(a)参照)と、再生される立体像の大きさxr(図6(b)参照)との関係は、以下の式(10)で表わされることとなる。
[Reproduction image size ratio control]
The stereoscopic image conversion apparatus 10 has the configuration described in detail as described above, and the ratio of the size of the reproduced image is set in advance by setting the pitch ratio Φ represented by the above-described formula (1). Can be controlled to a desired value. If the processing of the stereoscopic image conversion apparatus 10 of the present embodiment is not performed, that is, if the first and second
つまり、図1において、立体画像変換装置10を無視して、立体画像撮影装置20(図1参照)における要素レンズのピッチpc(図6(a)参照)と、立体画像表示装置30(図1参照)における要素レンズのピッチpr(図6(b)参照)とが等しい場合には、被写体の大きさxc(図6(a)参照)と、再生像される立体像の大きさxr(図6(b)参照)とは等しくなってしまう。一方、本実施形態の立体画像変換装置10を用いた場合には、被写体の大きさxc(図6(a)参照)と、再生される立体像の大きさxr(図6(b)参照)との関係は、以下の式(11)で表わされる。 That is, in FIG. 1, the stereoscopic image conversion apparatus 10 is ignored, and the element lens pitch pc (see FIG. 6A) in the stereoscopic image photographing apparatus 20 (see FIG. 1) and the stereoscopic image display apparatus 30 (see FIG. 1). 1 pitch p r of the element lenses in the reference) when are equal (FIG. 6 (b) reference), the subject of the magnitude x c reference (FIG. 6 (a)), the three-dimensional image to be reproduced image size It becomes equal to x r (see FIG. 6B). On the other hand, when the stereoscopic image conversion apparatus 10 of the present embodiment is used, the size x c of the subject (see FIG. 6A) and the size x r of the reproduced stereoscopic image (see FIG. 6B). The relationship is expressed by the following formula (11).
つまり、図1において、立体画像撮影装置20(図1参照)における要素レンズのピッチpc(図6(a)参照)と、立体画像表示装置30(図1参照)における要素レンズのピッチpr(図6(b)参照)とが仮に等しかったとしても、第1の仮想的な開口群41の要素レンズのピッチp1(図2参照)と、第2の仮想的な開口群42の要素レンズのピッチp2(図2参照)とを制御することで、被写体の大きさxc(図6(a)参照)に対する再生される立体像の大きさxr(図6(b)参照)を変化させることが可能となる。
That is, in FIG. 1, the pitch p c of the element lens in the stereoscopic image capturing device 20 (see FIG. 1) (see FIG. 6A) and the pitch p r of the element lens in the stereoscopic image display device 30 (see FIG. 1). Even if (see FIG. 6B) is equal, the element lens pitch p 1 (see FIG. 2) of the first
なお、説明の都合上、前記した式(10)および式(11)の説明において、前記した式(101)においてαとγとが等しい場合について記述したが、本発明では、前記した式(101)においてα≠γとしてもよい。同様に、立体画像撮影装置20における要素レンズのピッチpcと、立体画像表示装置30における要素レンズのピッチprとが等しい場合について記述したが、pc≠prとしてもよい。
For convenience of explanation, the case where α and γ are equal in the above-described equation (101) has been described in the above-described equations (10) and (11). However, in the present invention, the above-described equation (101) is described. ) May be α ≠ γ. Similarly, the pitch p c of the element lenses in the three-dimensional image photographing apparatus 20, but the pitch p r of the element lenses in the stereoscopic
本実施形態によれば、立体画像変換装置10は、第1要素画像群t1を、各要素画像mの光波が、第1および第2の仮想的な開口群41,42を通過したものとして演算処理することで、被写体の撮影および表示に用いる光学的な装置に依存することなく、被写体の凹凸と同じで像の大きさを所望の大きさに変化させた像を再生するような第2要素画像群t2へと変換することができる。したがって、このように演算処理で立体像の大きさを変化できるので、従来のようにレンズ等の撮影および表示に用いる光学的な装置を変更する必要がない。また、本実施形態によれば、立体画像変換装置10は、演算処理により、被写体を複数の要素画像として撮影した要素画像群としての画像から発せられる光を再度撮影した場合と等価な画像を生成することができる。さらに、被写体に対する大きさが任意に制御された再生像を表示する際に、立体画像の演出効果を高めることが可能となる。
According to the present embodiment, the stereoscopic image conversion apparatus 10 calculates the first element image group t1 as a light wave of each element image m passing through the first and second virtual opening
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、本実施形態では、立体画像変換装置10は、立体画像撮影装置20において撮影されて立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる入力映像信号をそのまま第1要素画像群として扱うこととして説明したが、本発明では、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が同じ再生像となる要素画像群を入力するようにしてもよい。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and can be implemented in various ways without changing the gist thereof. For example, in the present embodiment, the stereoscopic image conversion apparatus 10 uses the first element image as it is as an input video signal that is a reproduced image in which the unevenness of the subject is reversed when the stereoscopic image capturing apparatus 20 captures and displays the stereoscopic image. Although described as handling as a group, in the present invention, an element image group in which the unevenness of the subject becomes the same reproduced image when displayed as a stereoscopic image may be input.
この場合の立体画像変換装置の構成例を図4に示す。図4に示す立体画像変換装置10Aは、図1に示した構成にさらに反転情報生成手段19を備えることとした。ここで、反転情報生成手段19は、立体画像として表示されたときに被写体の凹凸と同じ再生像となる要素画像群を構成する個々の要素画像をそれぞれ点対称に反転させることで前記した第1要素画像群を生成するものである。図4に示す例では、立体画像撮影装置20において撮影されて立体画像として表示されたときに被写体の凹凸が反転した再生像となる入力映像信号を反転情報生成手段19に入力し、反転情報生成手段19で個々の要素画像をそれぞれ点対称に反転させてから分配手段11に出力する。そして、分配手段11は、反転情報生成手段19で生成された第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する。これにより、図1に示した立体画像変換装置10と同等の効果を奏することができる。なお、撮影された立体情報を、立体画像変換装置10Aの図示しない記憶手段に蓄積しておき、この蓄積された立体情報を反転情報生成手段19に入力するようにしてもよい。
A configuration example of the stereoscopic image conversion apparatus in this case is shown in FIG. The stereoscopic image conversion apparatus 10A shown in FIG. 4 is further provided with the inversion information generation means 19 in the configuration shown in FIG. Here, the inversion information generating means 19 inverts the individual element images constituting the element image group that is the same reconstructed image as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image, by inverting each of the element images in a point-symmetric manner. An element image group is generated. In the example shown in FIG. 4, an input video signal that is a reproduced image in which the unevenness of the subject is reversed when captured by the stereoscopic image capturing device 20 and displayed as a stereoscopic image is input to the inversion
また、本実施形態では、前記した式(2)、式(4)および式(8)の演算において、フレネル近似を用いる式を示したが、ホイへンス・フレネル(Huygens-Fresnel)の原理による積分や、フランフォーファ近似(Fraunhofer diffraction)による積分を用いて演算してもよい。 Further, in the present embodiment, the formula using the Fresnel approximation is shown in the calculations of the formulas (2), (4), and (8) described above. The calculation may be performed using integration or integration by Fraunhofer diffraction.
また、本実施形態では、前記した式(2)、式(3)、式(7)および式(8)の演算において、第1の仮想的な開口群41の要素レンズの焦点距離f1、第2の仮想的な開口群42の要素レンズの焦点距離f2をそれぞれ用いたが、これに限定されない。すなわち、焦点距離は、第1の仮想的な開口群41を構成する要素レンズ毎に異なっていてもよいし、第2の仮想的な開口群42を構成する要素レンズ毎に異なっていてもよい。
In the present embodiment, the focal lengths f 1 of the element lenses of the first
また、本実施形態では、第1の仮想的な開口群41を構成する要素レンズの数や密度と、第2の仮想的な開口群42を構成する要素レンズの数や密度との関係について記述していないが、これらの関係は任意である。例えば、図5に示すように、第1の仮想的な開口群51を構成する要素レンズが粗に少ない数で配置され、第2の仮想的な開口群42を構成する要素レンズが密に多数で配置されていてもよい。この場合、第1の仮想的な開口群51を構成する要素レンズのピッチはp3であり、図2に示した第1の仮想的な開口群41を構成する要素レンズのピッチp1とは異なっている。
In this embodiment, the relationship between the number and density of the element lenses constituting the first
また、立体画像変換装置10(10A)は、前記したようにハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、前記したハードウェア資源がプログラムによって制御されることにより実現されるものとした。このプログラム(立体画像変換プログラム)は、通信回線を介して提供することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。また、立体画像変換装置10(10A)は、前記した各手段を演算回路によって実現することも可能である。 In addition, the stereoscopic image conversion apparatus 10 (10A) is realized by controlling the hardware resources described above by the cooperation of the hardware apparatus and software as described above. This program (stereoscopic image conversion program) can be provided via a communication line, or can be written on a recording medium such as a CD-ROM and distributed. In addition, the stereoscopic image conversion apparatus 10 (10A) can also realize each of the above-described means by an arithmetic circuit.
また、本実施形態では、第1および第2の仮想的な開口群41,42を構成する開口を要素レンズとして説明したが、ピンホール等の空間フィルタに置き換えてもよい。この場合、要素レンズの焦点距離f1,f2に対応する距離は任意の距離とすることができる。
In the present embodiment, the apertures constituting the first and second
また、立体画像変換装置10(10A)は、立体画像撮影装置20や立体画像表示装置30に組み込んで構成することもできる。
Further, the stereoscopic image conversion apparatus 10 (10A) can be configured by being incorporated in the stereoscopic image photographing apparatus 20 or the stereoscopic
10(10A) 立体画像変換装置
11 分配手段
12 第1要素画像変換手段
12a 光波計算手段
12b 位相シフト手段
12c 光波計算手段
13 加算手段
14 再分配手段
15 第2要素画像変換手段
15a 位相シフト手段
15b 光波計算手段
16 結合手段
19 反転情報生成手段
20 立体画像撮影装置
30 立体画像表示装置
10 (10A) stereoscopic
Claims (3)
前記第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する分配手段と、
この分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群と開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する第1要素画像変換手段と、
この第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する加算手段と、
この加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配する再分配手段と、
この再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する第2要素画像変換手段と、
この第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する結合手段と、
を備えていることを特徴とする立体画像変換装置。 The light wave of the first element image group, which is a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image, is converted, and the image size changes in the same manner as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image A stereoscopic image conversion apparatus for generating a second element image group to be a reproduced image,
Distributing means for distributing the light wave of the first element image group for each element image;
The light wave of the element image distributed by this distribution means passes through the first virtual aperture group and propagates to the second virtual aperture group having a pitch different from that of the first virtual aperture group. First element image conversion means for converting into a light wave to
Adding means for adding the light waves of the respective element images converted by the first element image conversion means by the distributed number at the entrance surface of the second virtual aperture group;
Redistribution means for redistributing the light waves added by the addition means for each element image constituting the second element image group;
A second element image conversion means for converting the light wave of the element image distributed by the redistribution means into a light wave propagated by a distance until it passes through the second virtual aperture group and forms an image;
A combining unit that generates the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image converting unit;
A stereoscopic image conversion device comprising:
立体画像として表示されたときに被写体の凹凸と同じ再生像となる要素画像群を構成する個々の要素画像が入力され、前記入力された個々の要素画像をそれぞれ点対称に反転させることで前記第1要素画像群を生成する反転情報生成手段と、
前記反転情報生成手段で生成された第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する分配手段と、
この分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群と開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する第1要素画像変換手段と、
この第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する加算手段と、
この加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配する再分配手段と、
この再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する第2要素画像変換手段と、
この第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する結合手段と、
を備えていることを特徴とする立体画像変換装置。 The light wave of the first element image group, which is a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image, is converted, and the image size changes in the same manner as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image A stereoscopic image conversion apparatus for generating a second element image group to be a reproduced image,
Individual element images constituting an element image group that is the same reproduced image as the unevenness of the subject when displayed as a three-dimensional image are input, and the input individual element images are inverted in a point-symmetric manner. Inversion information generation means for generating a one-element image group ;
Distributing means for distributing the light wave of the first element image group generated by the inversion information generating means for each element image ;
The light wave of the element image distributed by this distribution means passes through the first virtual aperture group and propagates to the second virtual aperture group having a pitch different from that of the first virtual aperture group. First element image conversion means for converting into a light wave to
Adding means for adding the light waves of the respective element images converted by the first element image conversion means by the distributed number at the entrance surface of the second virtual aperture group;
Redistribution means for redistributing the light waves added by the addition means for each element image constituting the second element image group;
A second element image conversion means for converting the light wave of the element image distributed by the redistribution means into a light wave propagated by a distance until it passes through the second virtual aperture group and forms an image;
A combining unit that generates the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image converting unit;
Steric image converter, characterized in that it comprises.
前記第1要素画像群の光波を要素画像毎に分配する分配手段、
この分配手段で分配された要素画像の光波を、第1の仮想的な開口群を通過して前記第1の仮想的な開口群とは開口のピッチの異なる第2の仮想的な開口群へ伝搬する光波に変換する第1要素画像変換手段、
この第1要素画像変換手段で変換されたそれぞれの要素画像の光波を前記分配された数だけ、前記第2の仮想的な開口群の入射面で加算する加算手段、
この加算手段で加算された光波を、前記第2要素画像群を構成する要素画像毎に再分配する再分配手段、
この再分配手段で分配された要素画像の光波を、前記第2の仮想的な開口群を通過して結像するまでの距離だけ伝搬した光波に変換する第2要素画像変換手段、
この第2要素画像変換手段で変換された光波を、前記再分配された数だけ結合することで、前記第2要素画像群を生成する結合手段、
として機能させることを特徴とする立体画像変換プログラム。 The light wave of the first element image group, which is a reproduced image in which the unevenness of the subject is inverted when displayed as a stereoscopic image, is converted, and the image size changes in the same manner as the unevenness of the subject when displayed as a stereoscopic image In order to generate a second element image group to be a reproduced image,
Distributing means for distributing the light wave of the first element image group for each element image;
The light wave of the element image distributed by the distributing means passes through the first virtual aperture group to the second virtual aperture group having a pitch of the aperture different from that of the first virtual aperture group. First element image conversion means for converting into a propagating light wave;
Adding means for adding the light waves of the respective element images converted by the first element image converting means by the distributed number at the entrance surface of the second virtual aperture group;
Redistribution means for redistributing the light waves added by the addition means for each element image constituting the second element image group;
Second element image conversion means for converting the light wave of the element image distributed by the redistribution means into a light wave propagated by a distance until it passes through the second virtual aperture group and forms an image;
Combining means for generating the second element image group by combining the redistributed number of light waves converted by the second element image converting means;
3D image conversion program characterized in that it functions as
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