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JP7613040B2 - Image processing system, image processing method, and program - Google Patents
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JP7613040B2 - Image processing system, image processing method, and program - Google Patents

Image processing system, image processing method, and program Download PDF

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Description

本発明は、画像処理システム、画像処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing system, an image processing method, and a program.

従来、実際の撮像装置(実撮像装置)により撮像した実空間の画像に対して、仮想オブジェクトの画像を重ね合わせて、当該仮想オブジェクトが上記実空間に実際に存在するように視認できる画像を生成して、表示装置に表示する技術がある。
例えば、特許文献1に記載された画像処理システムにおいては、実空間を撮像した実画像から、仮想空間における仮想光源の色と明るさに関するパラメータを算出する。
そして、算出した仮想光源パラメータを設定した仮想空間において、仮想オブジェクトである三次元モデルを仮想撮像装置(仮想カメラ)で撮像し、当該撮像した画像を実撮像装置で撮像した画像に重畳して表示させる。
Conventionally, there is a technology that overlays an image of a virtual object on an image of a real space captured by an actual imaging device (real imaging device), generates an image in which the virtual object can be viewed as if it actually exists in the real space, and displays the image on a display device.
For example, in the image processing system described in Patent Document 1, parameters relating to the color and brightness of a virtual light source in a virtual space are calculated from a real image captured in a real space.
Then, in the virtual space in which the calculated virtual light source parameters have been set, a three-dimensional model, which is a virtual object, is captured by a virtual imaging device (virtual camera), and the captured image is displayed superimposed on an image captured by a real imaging device.

また、特許文献2に記載の画像処理システムにおいては、被写体と背景との各々の撮像画像と、撮像した際の撮像情報それぞれを取得し、撮像情報に基づいてデータベース上から上記被写体の形状を示す三次元データ、及び背景を示す二次元データを取得する。
そして、取得した三次元データ及び二次元データの各々に基づいて、二次元データの背景に三次元データの被写体を配置したシミュレーション画像を生成する。
In addition, in the image processing system described in Patent Document 2, captured images of the subject and background and imaging information at the time of capturing the images are acquired, and three-dimensional data indicating the shape of the subject and two-dimensional data indicating the background are acquired from a database based on the imaging information.
Then, based on each of the acquired three-dimensional data and two-dimensional data, a simulation image is generated in which a subject of the three-dimensional data is placed against the background of the two-dimensional data.

その後、被写体及び背景の各々の撮像画像と、シミュレーション画像における三次元データ及び二次元データとの差分から、シミュレーション画像の濃度、色味、ぼけ具合、カメラ露出を補正する。
これにより、撮像画像とシミュレーション画像とを拡大比率に応じて、シミュレーション画像における各画素の画素値の加重平均を行うことにより、ユーザの操作に対応させてシミュレーション画像の加工を行っている。
Thereafter, the density, color, blur, and camera exposure of the simulation image are corrected based on the differences between the captured images of the subject and background and the three-dimensional data and two-dimensional data of the simulation image.
In this way, the weighted average of the pixel values of each pixel in the simulation image is calculated according to the enlargement ratio of the captured image and the simulation image, thereby processing the simulation image in response to the user's operation.

特許第5646263号公報Patent No. 5646263 特許第4829269号公報Patent No. 4829269

しかしながら、特許文献1においては、撮影装置のピント位置によらず、仮想オブジェクトの画像である仮想オブジェクト画像の精細度が一定である。
このため、実空間に重畳させた仮想オブジェクト画像が、当該実空間において不自然に視認される場合がある。例えば、実空間を撮像した画像において、撮像装置のピントが合っていない範囲はぼけるが、そのピントの合っていない範囲に重畳される仮想オブジェクト画像はぼけていない。
これにより、仮想オブジェクト画像の部分のみが、実空間の画像に比較して高精細に表示され、当該仮想オブジェクト画像が周囲から浮いて視認され、不自然な合成画像として表示される。
However, in Patent Document 1, the definition of a virtual object image, which is an image of a virtual object, is constant regardless of the focus position of the imaging device.
For this reason, the virtual object image superimposed on the real space may be viewed unnaturally in the real space. For example, in an image captured of the real space, the out-of-focus range of the imaging device is blurred, but the virtual object image superimposed on the out-of-focus range is not blurred.
As a result, only the virtual object image is displayed with higher resolution than the image in real space, and the virtual object image is perceived as floating from its surroundings, and is displayed as an unnatural composite image.

また、特許文献2においては、データベース上から取得する被写体の三次元データおよび背景の二次元データに基づいてシミュレーション画像を生成している。
このため、データベース上に三次元データ及び二次元データの各々がない被写体、背景それぞれには、適用できない画像処理システムである。
また、実空間にある被写体のシミュレーション画像を生成することを想定している。このため、実空間の任意の位置において、実際に存在することがない被写体の仮想オブジェクトが、あたかも当該実空間に存在するかのようなシミュレーション画像を生成することができない。
In addition, in Patent Document 2, a simulation image is generated based on three-dimensional data of a subject and two-dimensional data of a background obtained from a database.
For this reason, this image processing system cannot be applied to subjects and backgrounds for which there is no three-dimensional data or two-dimensional data in the database.
In addition, since it is assumed that a simulation image of a subject in a real space is to be generated, it is not possible to generate a simulation image in which a virtual object of a subject that does not actually exist at an arbitrary position in the real space appears to exist in the real space.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、実空間の撮像画像に仮想オブジェクトの画像を重ね合わせて表示する場合に、撮像シーンや撮影装置の状態に依存することなく、仮想オブジェクト画像を実空間の撮像画像の任意の位置に重畳して合成した合成画像がより自然な表示として視認できる合成画像を生成する画像処理システム、画像処理方法及びプログラムを提供する。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides an image processing system, image processing method, and program that, when superimposing an image of a virtual object on a captured image of real space, generates a composite image that can be viewed as a more natural display by superimposing an image of a virtual object at an arbitrary position on a captured image of real space, regardless of the state of the captured scene or the image capture device.

本発明の画像処理システムは、撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定部と、前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG(computer graphics)画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画部と、前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得部と、前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記撮像装置により前記対象撮像画像を撮像した際の対象撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出部とを備えることを特徴とする。 The image processing system of the present invention includes a subject information estimation unit that estimates subject information including the position and orientation of the subject relative to the imaging device based on a subject image of the subject in a reference image captured by the imaging device, and a computer graphics (CG) unit that generates a CG image of the subject based on the subject information. The image processing apparatus is characterized in that it includes a subject CG image drawing unit that draws a subject CG image, which is a virtual object image (graphics) image; a virtual object placement position acquisition unit that acquires a placement position for arranging a virtual object image in a target captured image captured by the imaging device; and a resolution calculation unit that compares the subject image with the subject CG image to acquire a subject image resolution that is the resolution of the subject image, and also acquires the virtual object image resolution that corresponds to the second distance by using a correspondence relationship that determines the virtual object image resolution that is the resolution of the virtual object image to be synthesized into the target captured image from the subject image resolution, reference captured image capture parameters when the reference captured image is captured by the imaging device, target captured image capture parameters when the target captured image is captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance that is the virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is synthesized into the target captured image.

本発明の画像処理システムは、前記仮想オブジェクト画像精細度に基づいて前記仮想オブジェクト画像の精細度を調整し、精細度を調整した仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像における前記第2距離に対応させて、所定の位置に配置して合成した合成オブジェクト画像を生成する合成画像生成部をさらに備えることを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized by further comprising a composite image generation unit that adjusts the resolution of the virtual object image based on the virtual object image resolution, and generates a composite object image by arranging the resolution-adjusted virtual object image at a predetermined position in correspondence with the second distance in the target captured image.

本発明の画像処理システムは、前記対応関係が、前記第1距離と前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1ピント位置との差分の絶対値である第1差分により、前記第2距離と前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2ピント位置との差分の絶対値である第2差分を除算して第1数値を求め、前記第1距離により前記第2距離を除算して第2数値を求め、前記第1数値及び前記第2数値の各々を前記被写体画像精細度に対して乗算する第1演算を少なくとも含み、前記被写体画像精細度から前記仮想オブジェクト画像精細度を求める関係式であることを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the correspondence includes at least a first calculation of dividing a second difference, which is an absolute value of a difference between the second distance and a second focus position in the target captured image imaging parameters, by a first difference, which is an absolute value of a difference between the first distance and a first focus position in the reference captured image imaging parameters, to obtain a first numerical value, dividing the second distance by the first distance to obtain a second numerical value, and multiplying each of the first numerical value and the second numerical value by the subject image resolution, and is a relational equation for obtaining the virtual object image resolution from the subject image resolution.

本発明の画像処理システムは、前記関係式が、前記第1ピント位置と前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1焦点距離との差分である第3差分を、前記第2ピント位置と前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2焦点距離との差分である第4差分により除算して第3数値を求め、前記第2焦点距離の二乗を前記第1焦点距離の二乗により除算して第4数値を求め、前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1F値を前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2F値により除算して第5数値を求め、前記第3数値、前記第4数値及び前記第5数値の各々を乗算する第2演算を、前記第1演算に乗算して前記仮想オブジェクト画像精細度を求めることを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the relational expression obtains a third numerical value by dividing a third difference, which is a difference between the first focus position and a first focal length in the reference captured image imaging parameters, by a fourth difference, which is a difference between the second focus position and a second focal length in the target captured image imaging parameters, obtains a fourth numerical value by dividing the square of the second focal length by the square of the first focal length, obtains a fifth numerical value by dividing a first F value in the reference captured image imaging parameters by a second F value in the target captured image imaging parameters, and obtains the virtual object image definition by multiplying the first numerical value by a second numerical value that multiplies each of the third numerical value, the fourth numerical value, and the fifth numerical value.

本発明の画像処理システムは、複数の被写体が撮像された前記参照撮像画像における当該被写体の各々の前記第1距離と、前記被写体画像精細度との各々から、前記参照撮像画像における前記第1焦点距離、前記第1F値、前記第1ピント位置を推定する被写体撮像情報推定部をさらに備えることを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized by further comprising a subject imaging information estimation unit that estimates the first focal length, the first F-number, and the first focus position in the reference captured image from the first distance and the subject image resolution of each of the subjects in the reference captured image in which multiple subjects are captured.

本発明の画像処理システムは、前記第2ピント位置が前記第1ピント位置と等しく、かつ対象撮像画像撮像パラメータにおける第2焦点距離及び第2F値の各々が前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1焦点距離、第1F値それぞれと等しいことを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the second focus position is equal to the first focus position, and the second focal length and the second F-number in the target captured image imaging parameters are equal to the first focal length and the first F-number in the reference captured image imaging parameters.

本発明の画像処理システムは、前記精細度算出部が、前記撮像装置の種類毎に、前記被写体画像精細度及び前記参照撮像画像撮像パラメータの各々が書き込まれて記憶された記憶部を備えることを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the resolution calculation unit includes a storage unit in which the subject image resolution and the reference captured image imaging parameters are written and stored for each type of imaging device.

本発明の画像処理システムは、前記精細度算出部が、前記被写体画像と、前記被写体CG画像を加重平均フィルタによりフィルタ処理を行った調整被写体CG画像とを比較し、前記被写体画像と当該調整被写体CG画像との差分が等しくなる前記加重平均フィルタの第1フィルタ半径を前記被写体画像精細度として算出することを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the resolution calculation unit compares the subject image with an adjusted subject CG image obtained by filtering the subject CG image with a weighted average filter, and calculates, as the subject image resolution, the first filter radius of the weighted average filter that equalizes the difference between the subject image and the adjusted subject CG image.

本発明の画像処理システムは、前記精細度算出部が、前記第1フィルタ半径から前記対応関係に対応して前記仮想オブジェクト画像精細度である第2フィルタ半径を求め、前記仮想オブジェクト画像の精細度を調整することを特徴とする。 The image processing system of the present invention is characterized in that the resolution calculation unit calculates a second filter radius, which is the virtual object image resolution, from the first filter radius in accordance with the correspondence relationship, and adjusts the resolution of the virtual object image.

本発明の画像処理方法は、被写体情報推定部が、撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定過程と、被写体CG画像描画部が、前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画過程と、仮想オブジェクト配置位置取得部が、前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得過程と、精細度算出部が、前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出過程とを含むことを特徴とする。 The image processing method of the present invention includes a subject information estimation process in which a subject information estimation unit estimates subject information including a position and orientation of the subject relative to an imaging device based on a subject image of the subject in a reference imaging image captured by the imaging device, a subject CG image drawing process in which a subject CG image drawing unit draws a subject CG image that is a CG image of the subject based on the subject information, a virtual object placement position acquisition process in which a virtual object placement position acquisition unit acquires a placement position for placing a virtual object image in a target imaging image captured by the imaging device, and a resolution calculation process in which a resolution calculation unit calculates the resolution of the subject by comparing the subject image with the subject CG image. The method includes a process of acquiring a subject image resolution, which is the resolution of an image, and using a correspondence relationship to obtain a virtual object image resolution, which is the resolution of a virtual object image to be composited into the target captured image, from the subject image resolution, reference captured image capture parameters when the reference captured image is captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance, which is the virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is composited into the target captured image, to acquire the virtual object image resolution corresponding to the second distance.

本発明のプログラムは、コンピュータを、撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定手段、前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画手段、前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得手段、前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出手段として機能させるプログラムである。 The program of the present invention causes a computer to function as a subject information estimation means for estimating subject information including the position and orientation of the subject relative to the imaging device based on a subject image of the subject in a reference imaging image captured by the imaging device, a subject CG image drawing means for drawing a subject CG image, which is a CG image of the subject, based on the subject information, a virtual object placement position acquisition means for acquiring a placement position for placing a virtual object image in a target imaging image captured by the imaging device, and a resolution calculation means for comparing the subject image with the subject CG image to acquire a subject image resolution, which is the resolution of the subject image, and acquiring the virtual object image resolution corresponding to the second distance using a correspondence relationship between the subject image resolution, reference imaging image capture parameters when the reference imaging image was captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance, which is the virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is composited into the target imaging image.

以上説明したように、本発明によれば、実空間の撮像画像に仮想オブジェクトの画像を重ね合わせて表示する場合に、撮像シーンや撮影装置の状態に依存することなく、仮想オブジェクト画像を実空間の撮像画像の任意の位置に重畳して合成した合成画像がより自然な表示として視認できる合成画像を生成する画像処理システム、画像処理方法及びプログラムを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, when an image of a virtual object is superimposed on a captured image of real space, it is possible to provide an image processing system, image processing method, and program that generate a composite image that can be viewed as a more natural display, obtained by superimposing an image of a virtual object on an arbitrary position of a captured image of real space, regardless of the state of the captured scene or the image capture device.

本発明の第1の実施形態による画像処理システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of an image processing system according to a first embodiment of the present invention. マーカー情報記憶部108におけるマーカーテーブルの構成例を示す図である。10 is a diagram showing an example of the configuration of a marker table in a marker information storage unit 108. FIG. 被写体画像情報記憶部109における被写体画像テーブルの構成例を示す図である。4 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image table in a subject image information storage unit 109. FIG. 被写体画像情報記憶部109における被写体推定情報テーブルの構成例を示している。2 shows an example of the configuration of a subject estimation information table in the subject image information storage unit 109. 被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。2 shows an example of the configuration of a subject image definition information table in a subject image definition information storage unit 110. 撮像画像情報記憶部111における撮像画像情報テーブルの構成例を示している。2 shows an example of the configuration of a captured image information table in a captured image information storage unit 111. 本実施形態による画像処理システムにおいて、対象撮像画像のユーザが設定した位置に、ピント位置に対応してぼやけた仮想オブジェクトを合成する処理の動作例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of the operation of a process of synthesizing a blurred virtual object corresponding to a focus position at a position set by a user in a target captured image in the image processing system according to the present embodiment. 撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像情報記憶部109における被写体画像テーブルの構成例を示す図である。13 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image table in a subject image information storage unit 109 when a plurality of types of imaging devices are present. FIG. 撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像情報記憶部109における被写体推定情報テーブルの構成例を示している。13 shows an example of the configuration of a subject estimation information table in the subject image information storage unit 109 when multiple types of imaging devices are present. 撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。1 shows an example of the configuration of a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 when multiple types of imaging devices are present. 撮像装置が複数種類存在する場合の撮像画像情報記憶部111における撮像画像情報テーブルの構成例を示している。1 shows an example of the configuration of a captured image information table in the captured image information storage unit 111 when multiple types of imaging devices are present. 第2の実施形態における被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度テーブルの構成例を示す図である。13 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image definition table of a subject image definition information storage unit 110 according to the second embodiment. FIG. 撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。1 shows an example of the configuration of a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 when multiple types of imaging devices are present. 本発明の第3の実施形態による画像処理システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of an image processing system according to a third embodiment of the present invention.

<第1の実施形態>
以下、図1における画像処理システムの構成例について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による画像処理システムの構成例を示すブロック図である。図1において、画像処理システム100は、データ入出力部101、被写体情報推定部102、被写体CG画像生成部103、精細度算出部104、仮想オブジェクト配置位置取得部105、合成画像生成部106、表示部107、マーカー情報記憶部108、被写体画像情報記憶部109、被写体画像精細度情報記憶部110、撮像画像情報記憶部111及び仮想オブジェクト記憶部112の各々を備えている。
First Embodiment
An example of the configuration of the image processing system in FIG. 1 will be described below with reference to the drawings.
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an image processing system according to a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, the image processing system 100 includes a data input/output unit 101, a subject information estimation unit 102, a subject CG image generation unit 103, a resolution calculation unit 104, a virtual object arrangement position acquisition unit 105, a composite image generation unit 106, a display unit 107, a marker information storage unit 108, a subject image information storage unit 109, a subject image resolution information storage unit 110, a captured image information storage unit 111, and a virtual object storage unit 112.

データ入出力部101は、撮像装置などの外部装置からの撮像画像のデータや、ユーザからの操作・制御情報などのデータを入力する。
データ入出力部101は、例えば、ユーザが撮像装置200で被写体(マーカー)の背景とした撮像された実空間の撮像画像(参照撮像画像)のデータを、被写体画像情報記憶部109に書き込んで記憶させる。また、データ入出力部101は、仮想オブジェクトを配置する実画像としての背景の撮像画像のデータを撮像画像情報記憶部111に書き込んで記憶させる。
The data input/output unit 101 inputs data such as captured image data from an external device such as an imaging device, and operation/control information from a user.
The data input/output unit 101 writes and stores, for example, data of a captured image (reference captured image) of a real space captured by a user using the imaging device 200 as the background of a subject (marker) in the subject image information storage unit 109. In addition, the data input/output unit 101 writes and stores data of a captured image of the background as a real image in which a virtual object is to be placed in the captured image information storage unit 111.

上記被写体は、形状及び表面のテクスチャが既知の標準マーカーである。被写体とする標準マーカーは、マーカー情報記憶部108に予め書き込んで記憶されている。
図2は、マーカー情報記憶部108におけるマーカーテーブルの構成例を示す図である。図2において、マーカーテーブルは、レコード毎に、マーカー識別情報、マーカー形状データインデックス及びテクスチャデータインデックスの各々の欄が設けられている。
The subject is a standard marker whose shape and surface texture are known. The standard marker to be the subject is written and stored in the marker information storage unit 108 in advance.
Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a marker table in the marker information storage unit 108. In Fig. 2, the marker table has columns for marker identification information, a marker shape data index, and a texture data index for each record.

マーカー識別情報は、標準マーカーの各々を個々に識別する情報である。マーカー形状データインデックスは、標準マーカーの形状を示す形状データ(実寸の2次元データあるいは3次元データ)が記憶されている、マーカー情報記憶部108における記憶領域のアドレスなどである。テクスチャデータインデックスは、標準マーカーのテクスチャを示す画像データが記憶されている、マーカー情報記憶部108における記憶領域のアドレスなどである。
ここで、標準マーカーは、後述する傾きなどの姿勢を正しく検出するため、テクスチャが上下左右において非対称の模様などが用いられている。
The marker identification information is information for individually identifying each standard marker. The marker shape data index is, for example, an address of a storage area in the marker information storage unit 108 where shape data (actual size two-dimensional data or three-dimensional data) indicating the shape of the standard marker is stored. The texture data index is, for example, an address of a storage area in the marker information storage unit 108 where image data indicating the texture of the standard marker is stored.
Here, the standard marker has a texture having an asymmetric pattern in the vertical and horizontal directions in order to correctly detect the orientation, such as the inclination, which will be described later.

図1に戻り、データ入出力部101は、参照撮像画像のデータとともに、当該参照撮像画像を撮像した際の撮像パラメータである参照画像撮像パラメータを、被写体画像情報記憶部109へ書き込んで記憶させる。
図3は、被写体画像情報記憶部109における被写体画像テーブルの構成例を示す図である。図3において、被写体画像テーブルは、レコード毎に、参照撮像画像撮像パラメータとして焦点距離(f)、ピント位置(S)、F値(N)及び解像度と、参照撮像画像データインデックスの各々の欄が設けられている。
Returning to FIG. 1, the data input/output unit 101 writes and stores in the subject image information storage unit 109 reference image capturing parameters, which are the capturing parameters when the reference image was captured, together with the data of the reference captured image.
Fig. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image table in the subject image information storage unit 109. In Fig. 3, the subject image table has columns for each record, which are reference captured image imaging parameters, such as focal length (f), focus position (S), F-number (N), and resolution, and a reference captured image data index.

焦点距離は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された焦点距離fを示している。ピント位置は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたピント位置Sを示している。F値は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたF値Nを示している。解像度は、照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された解像度を示している。参照撮像画像データインデックスは、被写体画像情報記憶部109における参照撮像画像のデータが記憶されている領域を示すアドレスなどである。 The focal length indicates the focal length f set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The focus position indicates the focus position S set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The F-number indicates the F-number N set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The resolution indicates the resolution set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The reference captured image data index is, for example, an address indicating the area in the subject image information storage unit 109 where the data of the reference captured image is stored.

図1に戻り、データ入出力部101は、参照撮像画像撮像パラメータとともに、被写体として用いた標準マーカー300のマーカー識別情報が入力された場合、マーカー識別情報を被写体情報推定部102へ出力する。
被写体情報推定部102は、データ入出力部101から供給されるマーカー識別情報に対応する被写体(標準マーカー)300の形状300C及びテクスチャ300Tの画像データを、マーカー情報記憶部108から読み出す。
Returning to FIG. 1, when the marker identification information of the standard marker 300 used as the subject is input together with the reference captured image imaging parameters, the data input/output unit 101 outputs the marker identification information to the subject information estimation unit 102 .
The subject information estimation unit 102 reads out, from the marker information storage unit 108, image data of the shape 300C and texture 300T of the subject (standard marker) 300 corresponding to the marker identification information supplied from the data input/output unit 101.

そして、被写体情報推定部102は、参照撮像画像においてマーカー画像に対応する被写体画像の領域を、一般的なパターンマッチングにより抽出する。
また、被写体情報推定部102は、マーカー画像のデータ(形状の実寸のデータやテクスチャの実寸のデータの各々)と、このマーカー画像により抽出した被写体画像とにより、上記パターンマッチングの処理において、参照撮像画像における被写体300と撮像装置200との距離情報、及び被写体の姿勢情報の各々を配置情報として取得する。
Then, the subject information estimation unit 102 extracts a region of the subject image corresponding to the marker image in the reference captured image by using general pattern matching.
Furthermore, the subject information estimation unit 102 acquires, in the above-mentioned pattern matching process, distance information between the subject 300 and the imaging device 200 in the reference captured image, and posture information of the subject, as positioning information, using the marker image data (each of the actual size data of the shape and each of the actual size data of the texture) and the subject image extracted by this marker image.

被写体情報推定部102は、マーカー識別情報と、取得した被写体の配置情報とを被写体画像情報記憶部109に書き込んで記憶させる。
図4は、被写体画像情報記憶部109における被写体推定情報テーブルの構成例を示している。図4において、被写体推定情報テーブルは、レコード毎に、マーカー識別情報と、配置情報としての距離情報、姿勢情報及び位置情報との各々の欄が設けられている。
マーカー識別情報は、配置情報を取得する際に用いた被写体(標準マーカー)300の識別情報である。距離情報は、参照撮像画像を撮像した撮像装置と被写体300との距離を示す情報である。姿勢情報は、参照撮像画像における被写体300の被写体画像の標準の向きからの傾き(例えば、マーカー情報記憶部108に記憶されている標準の向きにおける基準線と、参照撮像画像における被写体画像の基準線との成す角度)などの姿勢を示す情報である。位置情報は、参照撮像画像における二次元座標上の座標値を示す情報である。
The subject information estimation unit 102 writes and stores the marker identification information and the acquired subject arrangement information in the subject image information storage unit 109 .
Fig. 4 shows an example of the configuration of a subject estimation information table in the subject image information storage unit 109. In Fig. 4, the subject estimation information table has columns for each record, including marker identification information, and distance information, orientation information, and position information as arrangement information.
The marker identification information is identification information of the subject (standard marker) 300 used when acquiring the placement information. The distance information is information indicating the distance between the imaging device that captured the reference captured image and the subject 300. The orientation information is information indicating the orientation of the subject 300 in the reference captured image, such as the inclination from the standard orientation of the subject image in the reference captured image (for example, the angle between the reference line in the standard orientation stored in the marker information storage unit 108 and the reference line of the subject image in the reference captured image). The position information is information indicating coordinate values on a two-dimensional coordinate system in the reference captured image.

図1に戻り、被写体CG画像生成部103は、参照撮像画像の解像度を被写体画像情報記憶部109の被写体画像テーブルから、また、距離情報、姿勢情報及び位置情報を被写体推定情報テーブルから読み出す。
また、被写体CG画像生成部103は、マーカー情報記憶部108から、標準マーカーの形状300C及びテクスチャ300Tのデータを読み出す。
そして、被写体CG画像生成部103は、標準マーカーの形状300C及びテクスチャ300Tの各々を用いて、参照撮像画像における被写体画像と同一の画像サイズ及び解像度のCG画像として、距離情報及び姿勢情報に対応した標準マーカーのCG画像(被写体CG画像)を生成する。
Returning to FIG. 1, the subject CG image generating unit 103 reads the resolution of the reference captured image from the subject image table in the subject image information storage unit 109, and also reads the distance information, orientation information, and position information from the subject estimation information table.
Furthermore, the subject CG image generating unit 103 reads data on the shape 300C and texture 300T of the standard marker from the marker information storage unit 108.
Then, the subject CG image generation unit 103 uses each of the shape 300C and texture 300T of the standard marker to generate a CG image (subject CG image) of the standard marker corresponding to the distance information and posture information as a CG image of the same image size and resolution as the subject image in the reference captured image.

精細度算出部104は、参照撮像画像から抽出された被写体画像と、生成された被写体CG画像との各画素の画素値を用いて、精細度としての加重平均フィルタのフィルタ半径を求める。本実施形態においては、例えば、加重平均フィルタの一種であるガウシアンフィルタを用いている。本実施形態において、フィルタ半径は、所謂、フィルタサイズの一例であり、フィルタ処理の対象となる対象画素を中心として、フィルタ処理に用いる画素範囲を示す画素数である。 The resolution calculation unit 104 uses the pixel values of each pixel in the subject image extracted from the reference captured image and the generated subject CG image to calculate the filter radius of the weighted average filter as the resolution. In this embodiment, for example, a Gaussian filter, which is a type of weighted average filter, is used. In this embodiment, the filter radius is an example of a so-called filter size, and is the number of pixels that indicates the pixel range used in the filter process, centered on the target pixel that is the subject of the filter process.

ここで、精細度算出部104は、被写体CG画像の各画素をフィルタ半径を変化させて、加重平均処理を行い、処理結果の被写体CG画像と被写体画像との各々の画素の画素値の比較を行う。
そして、精細度算出部104は、被写体CG画像と被写体画像との各々の画素の画素値の差分(例えば、二乗誤差)の合計が最も小さくなるフィルタ半径Rを、被写体画像の精細度である被写体画像精細度とする。
Here, the definition calculation unit 104 performs weighted average processing by changing the filter radius of each pixel of the subject CG image, and compares the pixel values of each pixel of the subject CG image resulting from the processing with the subject image.
The definition calculation unit 104 then determines the filter radius R that minimizes the sum of the differences (e.g., squared errors) between the pixel values of each pixel in the subject CG image and the subject image as the subject image definition, which is the definition of the subject image.

次に、精細度算出部104は、被写体画像情報記憶部109から焦点距離f、ピント位置S及びF値Nの各々を読み出す。
また、精細度算出部104は、被写体画像情報記憶部109から距離情報として距離D(第1距離)を読み出す。
そして、精細度算出部104は、撮像装置200により参照画像を撮像した際における、焦点距離f(第1焦点距離)、ピント位置S(第1ピント位置)及びF値N(第1F値)と、距離Dとを以下の(1)式に代入して被写体ぼけ量Bを求める。
B=|D-S|*f/((D*N)*(S-f) …(1)
(1)式において、|D-S|は距離Dからピント位置Sを減算した差分の絶対値(第1差分)であり、(S-f)はピント位置Sから焦点距離fを減算した差分(第3差分)である。
Next, the definition calculation unit 104 reads out the focal length f, the focus position S, and the F-number N from the subject image information storage unit 109 .
Furthermore, the definition calculation unit 104 reads out the distance D (first distance) from the subject image information storage unit 109 as distance information.
Then, the definition calculation unit 104 calculates the subject blur B by substituting the focal length f (first focal length), focus position S (first focus position), F-number N (first F-number), and distance D when the reference image is captured by the imaging device 200 into the following equation (1).
B=|D−S|*f 2 /((D*N)*(Sf)…(1)
In equation (1), |D-S| is the absolute value of the difference (first difference) obtained by subtracting the focal position S from the distance D, and (S-f) is the difference (third difference) obtained by subtracting the focal length f from the focal position S.

そして、精細度算出部104は、以下の錯乱円の半径を求める(2)式により、求めたフィルタ半径Rを錯乱円の半径としてぼけ量Bで除算し、フィルタ半径Rと被写体ぼけ量Bとの比である、関係係数kを求める。
k=R/B=R*((D*N)*(S-f)/(|D-S|*f) …(2)
精細度算出部104は、求めた被写体ぼけ量B、フィルタ半径R及び関係係数の各々を、被写体画像精細度情報記憶部110に書き込んで記憶させる。
Then, the definition calculation unit 104 divides the calculated filter radius R by the amount of blur B as the radius of the circle of confusion using the following equation (2) to calculate the radius of the circle of confusion, and calculates a relationship coefficient k, which is the ratio between the filter radius R and the amount of blur B of the subject.
k=R/B=R*((D*N)*(S-f)/(|D-S|*f 2 )...(2)
The definition calculation unit 104 writes and stores the calculated subject blur amount B, filter radius R, and relation coefficient in the subject image definition information storage unit 110 .

図5は、被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。図5において、被写体画像精細度情報テーブルは、レコード毎に、被写体ぼけ量B、被写体画像精細度(フィルタ半径R)及び関係係数kの各々の欄が設けられている。
被写体ぼけ量(B)は、上述した(1)式に対して、撮像装置200により参照撮像画像を撮像した際における、焦点距離f、ピント位置S及びF値Nと、距離Dとを代入して算出した数値である。被写体画像精細度は、参照撮像画像における被写体画像から推定したフィルタ半径Rである。関係係数(k)は、上述した(2)式において、被写体画像精細度(フィルタ半径R)を被写体ぼけ量Bで除算した数値である。
Fig. 5 shows an example of the configuration of a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110. In Fig. 5, the subject image definition information table has columns for each record, for the subject blur amount B, the subject image definition (filter radius R), and the relationship coefficient k.
The subject blur (B) is a numerical value calculated by substituting the focal length f, the focus position S, the F-number N, and the distance D when the reference captured image is captured by the imaging device 200 into the above-mentioned formula (1). The subject image resolution is the filter radius R estimated from the subject image in the reference captured image. The relation coefficient (k) is a numerical value calculated by dividing the subject image resolution (filter radius R) by the subject blur B in the above-mentioned formula (2).

図1に戻り、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、データ入出力部101を介して供給される、ユーザが入力する対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置するオブジェクト配置情報を取得する。
ここで、オブジェクト配置情報は、例えば、ユーザが選択して表示部107に表示された対象撮像画像(参照撮像画像も含む撮像画像)において、ユーザが仮想オブジェクト画像を配置する位置情報、姿勢情報及び距離情報である。この距離情報は、対象撮像画像を撮像した撮像装置200から、配置する仮想オブジェクトまでの仮想的な距離(仮想距離)として設定される。例えば、仮想三次元空間に置かれた仮想撮像装置から、仮想オブジェクトの位置までの距離であり、仮想撮像装置は実空間において対象撮像画像を撮像した撮像装置200に三次元空間における位置として対応している。
Returning to FIG. 1 , the virtual object arrangement position acquisition unit 105 acquires object arrangement information, supplied via the data input/output unit 101, for arranging a virtual object image in a target captured image input by a user.
Here, the object placement information is, for example, position information, orientation information, and distance information in which the user places a virtual object image in a target captured image (a captured image including a reference captured image) selected by the user and displayed on the display unit 107. This distance information is set as a virtual distance (virtual distance) from the imaging device 200 that captured the target captured image to the virtual object to be placed. For example, it is the distance from a virtual imaging device placed in a virtual three-dimensional space to the position of the virtual object, and the virtual imaging device corresponds to the imaging device 200 that captured the target captured image in the real space as a position in the three-dimensional space.

オブジェクト配置情報をキーボードなどの数値で入力しても、表示部107に表示される対象撮像画像においてカーソル移動により位置を選択してもよい。
例えば、表示部107に表示される場合、対象撮像画像に対応する仮想三次元空間において、三次元形状の仮想オブジェクトを配置し、配置した状態にてリアルタイムで、当該対象撮像画像における仮想オブジェクトの配置情報を、仮想オブジェクト画像に対するオブジェクト配置情報として取得するように構成してもよい。
The object placement information may be inputted numerically from a keyboard or the like, or the position may be selected by moving a cursor in the target captured image displayed on the display unit 107 .
For example, when displayed on the display unit 107, a three-dimensional virtual object may be placed in a virtual three-dimensional space corresponding to the target captured image, and the placement information of the virtual object in the target captured image in the placed state may be acquired in real time as object placement information for the virtual object image.

また、精細度算出部104は、撮像装置200により対象撮像画像を撮像した際の対象撮像画像撮像パラメータを、仮想オブジェクト画像を重畳して合成する対象の対象撮像画像に対応して撮像画像情報記憶部111から読み込む。
図6は、撮像画像情報記憶部111における撮像画像情報テーブルの構成例を示している。図6において、撮像画像情報テーブルは、レコード毎に、対象撮像画像識別情報と、対象撮像画像撮像パラメータであるレンズの焦点距離(f)、ピント位置(S)、F値(N)及び解像度と、対象撮像画像インデックスとの各々の欄が設けられている。
In addition, the resolution calculation unit 104 reads the target captured image imaging parameters when the target captured image was captured by the imaging device 200 from the captured image information storage unit 111 in correspondence with the target captured image to be superimposed and synthesized with the virtual object image.
Fig. 6 shows an example of the configuration of a captured image information table in the captured image information storage unit 111. In Fig. 6, the captured image information table has columns for each record, including target captured image identification information, target captured image imaging parameters such as lens focal length (f a ), focus position (S a ), F-number (N a ) and resolution, and a target captured image index.

対象撮像画像識別情報は、配置情報を取得する際に用いた被写体(標準マーカー)300の識別情報である。 焦点距離は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された焦点距離fを示している。ピント位置は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたピント位置Sを示している。F値は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたF値Nを示している。解像度は、照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された解像度を示している。対象撮像画像データインデックスは、撮像画像情報記憶部111における対象撮像画像のデータが記憶されている領域を示すアドレスなどである。 The target captured image identification information is identification information of the subject (standard marker) 300 used when acquiring the placement information. The focal length indicates the focal length f a set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The focus position indicates the focus position S a set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The F-number indicates the F-number N a set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The resolution indicates the resolution set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The target captured image data index is, for example, an address indicating an area in the captured image information storage unit 111 where the data of the target captured image is stored.

図1に戻り、精細度算出部104は、オブジェクト配置情報が供給された場合、撮像画像情報記憶部111の撮像画像情報テーブルから対象撮像画像撮像パラメータの各々を読み出す。また、精細度算出部104は、被写体画像精細度情報記憶部110から、関係係数kを読み出す。
そして、精細度算出部104は、以下の(3)式に対して、焦点距離f、ピント位置S及びF値Nの各々と、関係係数k、距離dとを代入して、仮想オブジェクト画像精細度(フィルタ半径r)を算出する。ここで、距離dは、オブジェクト配置情報における位置情報、すなわち、撮像装置200に対応する仮想撮像装置(仮想カメラ)と仮想オブジェクトとの距離である。
r=k*f |d-S|/(d*N*(S-f)) …(3)
(3)式(対応関係)において、|d-S|は距離d(第2距離)からピント位置S(第2ピント位置)を減算した差分の絶対値(第2差分)であり、(S-f)はピント位置Sから焦点距離f(第2焦点距離)を減算した差分の絶対値(第4差分)である。
1 , when the object arrangement information is supplied, the definition calculation unit 104 reads out each of the target captured image imaging parameters from the captured image information table in the captured image information storage unit 111. In addition, the definition calculation unit 104 reads out the relationship coefficient k from the subject image definition information storage unit 110.
Then, the definition calculation unit 104 calculates the virtual object image definition (filter radius r) by substituting the focal length f a , the focus position S a and the F-number N a , the relation coefficient k and the distance d into the following formula (3): where the distance d is the position information in the object arrangement information, i.e., the distance between the virtual imaging device (virtual camera) corresponding to the imaging device 200 and the virtual object.
r=k*f a 2 |d-S a |/(d*N a *(S a -f a ))...(3)
In equation (3) (correspondence), |d-S a | is the absolute value (second difference) of the difference obtained by subtracting the focal position S a (second focal position) from the distance d (second distance), and (S a - f a ) is the absolute value (fourth difference) of the difference obtained by subtracting the focal length f a (second focal length) from the focal position S a .

上記(3)式は、距離D(第1距離)とピント位置S(第1ピント位置)との差分の絶対値(第1差分)により、距離d(第2距離)とピント位置S(第2ピント位置)との差分の絶対値(第2差分)を除算した数値(第1数値)を求め、距離D(第1距離)により距離d(第2距離)を除算した数値(第2数値)を求め、第1数値及び第2数値の各々をフィルタ半径R(被写体画像精細度)に対して乗算する(5)式(第1演算、後述)を少なくとも含んでおり、フィルタ半径R(被写体画像精細度)からフィルタ半径r(仮想オブジェクト画像精細度)を求める関係式である。 The above formula (3) at least includes formula (5) (first calculation, described later) which obtains a numerical value (first numerical value) by dividing the absolute value (second difference) of the difference between the distance d (second distance) and the focal position S a (second focal position) by the absolute value (first difference) of the difference between the distance D (first distance) and the focal position S (first focal position), obtains a numerical value (second numerical value) by dividing the distance d (second distance) by the distance D (first distance), and multiplies each of the first numerical value and the second numerical value by the filter radius R (subject image resolution), and is a relational formula for obtaining the filter radius r (virtual object image resolution) from the filter radius R (subject image resolution).

また、上記(3)式は、ピント位置S(第1ピント位置)と焦点距離f(第1焦点距離)との差分(第3差分)を、ピント位置S(第2ピント位置)と焦点距離f(第2焦点距離)との差分(第4差分)により除算した数値(第3数値)を求め、焦点距離f(第2焦点距離)の二乗を焦点距離f(第1焦点距離)の二乗により除算した数値(第4数値)を求め、F値N(第1F値)をF値N(第2F値)により除算した数値(第5数値)を求め、第3数値、第4数値及び第5数値の各々を乗算する第2演算を、第1演算に乗算して、フィルタ半径r(仮想オブジェクト画像精細度)を求める。 Moreover, the above formula (3) obtains a numerical value (third numerical value) by dividing the difference (third difference) between the focus position S (first focus position) and the focal length f (first focal length) by the difference (fourth difference) between the focus position S a (second focus position) and the focal length f a (second focal length), obtains a numerical value (fourth numerical value) by dividing the square of the focal length f (first focal length), obtains a numerical value (fifth numerical value) by dividing the F-number N (first F-number) by the F-number N a (second F-number), and multiplies the first calculation by a second calculation that multiplies each of the third numerical value, the fourth numerical value, and the fifth numerical value to obtain the filter radius r (virtual object image resolution).

合成画像生成部106は、精細度算出部104から仮想オブジェクト画像精細度が供給された場合、対象撮像画像のデータを撮像画像情報記憶部111から読み出す。
そして、合成画像生成部106は、仮想オブジェクト画像の画像データを仮想オブジェクト記憶部112から読み出し、当該仮想オブジェクト画像の画像サイズを撮像装置からの距離dに対応したサイズに修正したオブジェクトCG画像を生成する。
When the synthetic image generation unit 106 receives the virtual object image definition from the definition calculation unit 104 , the synthetic image generation unit 106 reads out data of the target captured image from the captured image information storage unit 111 .
Then, the composite image generating unit 106 reads out image data of the virtual object image from the virtual object storage unit 112, and generates an object CG image in which the image size of the virtual object image is corrected to a size corresponding to the distance d from the imaging device.

また、合成画像生成部106は、オブジェクトCG画像を、対象撮像画像の解像度に変更する処理を行う。
合成画像生成部106は、解像度を変更したオブジェクトCG画像に対して、仮想オブジェクト画像精細度のフィルタ半径rにより加重平均フィルタ処理を行う。
これにより、オブジェクトCG画像は、距離dに対応して視認される、ぼやけた画像状態とされる。
そして、合成画像生成部106は、オブジェクト配置情報における位置情報及び姿勢情報に対応して、オブジェクトCG画像を対象撮像画像に重畳することにより合成し、合成オブジェクト画像を生成する。
Furthermore, the composite image generating unit 106 performs a process of changing the resolution of the object CG image to match the resolution of the target captured image.
The composite image generating unit 106 performs weighted average filtering on the object CG image with the changed resolution using a filter radius r of the virtual object image definition.
As a result, the object CG image is rendered into a blurred image state that is visually recognized corresponding to the distance d.
Then, the composite image generating unit 106 superimposes the object CG image on the target captured image in accordance with the position information and orientation information in the object placement information to generate a composite object image.

表示部107は、例えば、液晶ディスプレイなどである。
表示部107は、合成画像生成部106が生成した合成オブジェクト画像を、表示画面に表示する。
また、表示部107は、すでに述べたように、オブジェクト配置情報における位置情報、姿勢情報及び距離情報を取得する際、仮想三次元空間を所定の位置から撮像した画像として、対象マウスにより仮想オブジェクトをユーザが仮想三次元空間において移動させ、姿勢を制御することにより、配置情報における位置情報、姿勢情報及び距離情報の各々を取得する。
The display unit 107 is, for example, a liquid crystal display.
The display unit 107 displays the composite object image generated by the composite image generating unit 106 on the display screen.
Furthermore, as already mentioned, when acquiring the position information, posture information, and distance information in the object placement information, the display unit 107 acquires each of the position information, posture information, and distance information in the placement information by capturing an image of the virtual three-dimensional space from a predetermined position, and having the user move the virtual object in the virtual three-dimensional space with the target mouse and control the posture.

図7は、本実施形態による画像処理システムにおいて、対象撮像画像のユーザが設定した位置に、ピント位置に対応してぼやけた仮想オブジェクトを合成する処理の動作例を示すフローチャートである。
以下の説明において、対象撮像画像のデータは、予め複数枚が取得されて撮像画像情報記憶部111に書き込まれて記憶されている。また、対象撮像画像は、参照撮像画像と同一の撮像装置200により撮像されている。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the image processing system according to this embodiment, which synthesizes a blurred virtual object corresponding to the focus position at a position set by the user in a target captured image.
In the following description, data of a plurality of target captured images is acquired in advance and written and stored in the captured image information storage unit 111. The target captured images are captured by the same imaging device 200 as the reference captured image.

ステップS101:
ユーザは、背景となる参照空間の所定の位置及び距離に、被写体300(標準マーカー)を所定の姿勢にて配置する。
Step S101:
The user places the subject 300 (standard marker) in a predetermined posture at a predetermined position and distance in the background reference space.

ステップS102:
ユーザは、参照空間に配置した被写体300が含まれるように、参照撮像画像を撮像する。
Step S102:
The user captures a reference captured image so that the subject 300 placed in the reference space is included.

ステップS103:
ユーザは、参照撮像画像のデータと、参照撮像画像を撮像した際の被写体撮像パラメータとを、画像処理システム100に対して入力する。
データ入出力部101は、参照撮像画像を被写体画像情報記憶部109に書き込み、参照撮像画像を撮像した際の被写体撮像パラメータと、参照撮像画像データインデックスを、被写体撮像画像テーブルに対して書き込んで記憶させる。
Step S103:
A user inputs to the image processing system 100 data of a reference captured image and subject imaging parameters used when the reference captured image was captured.
The data input/output unit 101 writes the reference captured image into the subject image information storage unit 109, and writes and stores the subject imaging parameters used when the reference captured image was captured and the reference captured image data index in the subject captured image table.

ステップS104:
ユーザは、被写体300の標準マーカーのマーカー識別情報を、画像処理システム100に対して入力する。
被写体情報推定部102は、データ入出力部101を介して上記マーカー識別情報を入力した場合、当該マーカー識別情報に対応した形状及びテクスチャの画像データを、マーカー情報記憶部108から読み出し、マーカー画像を取得する。
Step S104:
The user inputs the marker identification information of the standard marker of the subject 300 to the image processing system 100 .
When the subject information estimation unit 102 receives the above-mentioned marker identification information via the data input/output unit 101, it reads image data of the shape and texture corresponding to the marker identification information from the marker information storage unit 108 and acquires the marker image.

被写体情報推定部102は、被写体画像情報記憶部109の被写体撮像画像情報テーブルから、参照撮像画像撮像パラメータにおける解像度を読み出す。
また、被写体情報推定部102は、参照撮像画像のデータを被写体画像情報記憶部109から読み出す。
そして、被写体情報推定部102は、参照撮像画像に対して、マーカー画像を用いたマッチング処理を行い、当該参照撮像画像から被写体画像を抽出する。
このとき、被写体情報推定部102は、参照撮像画像における被写体画像の位置情報及び姿勢情報の各々と、撮像装置200及び被写体300間の距離Dとを距離情報として抽出する。
The subject information estimation unit 102 reads out the resolution in the reference captured image imaging parameters from the subject captured image information table in the subject image information storage unit 109 .
Furthermore, the subject information estimation unit 102 reads out data of the reference captured image from the subject image information storage unit 109 .
Then, the subject information estimation unit 102 performs a matching process using the marker image on the reference captured image, and extracts a subject image from the reference captured image.
At this time, the subject information estimation unit 102 extracts each of the position information and orientation information of the subject image in the reference captured image, and the distance D between the imaging device 200 and the subject 300 as distance information.

被写体CG画像生成部103は、マーカー情報記憶部108から、被写体300に用いられた標準マーカーのマーカー識別情報に対応し、マーカー情報記憶部108から形状300C及びテクスチャ300Tのデータを読み出し、マーカー画像を取得する。
そして、被写体CG画像生成部103は、取得したマーカー画像を、参照撮像画像における被写体画像と同一の画像サイズ及び解像度のCG画像として、距離情報及び姿勢情報に対応した標準マーカーの被写体CG画像を生成する。
The subject CG image generating unit 103 reads data of the shape 300C and the texture 300T from the marker information storage unit 108 corresponding to the marker identification information of the standard marker used on the subject 300, and acquires a marker image.
Then, the subject CG image generating unit 103 generates a subject CG image of the standard marker corresponding to the distance information and posture information from the acquired marker image as a CG image having the same image size and resolution as the subject image in the reference captured image.

ステップS105:
精細度算出部104は、被写体CG画像生成部103の生成した被写体CG画像が供給された場合、当該被写体CG画像における各画素をフィルタ半径を変化させつつ、加重平均処理を行い、画素の画素値を調整する。
精細度算出部104は、被写体CG画像における画素値を調整した画素の各々と、被写体画像の画素それぞれとの画素値の比較を行う。
そして、精細度算出部104は、被写体CG画像と被写体画像との各々の画素の画素値の差分の合計が最も小さくなるフィルタ半径Rを、被写体画像の精細度である被写体画像精細度とする。
精細度算出部104は、求めた被写体画像精細度を、被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度情報テーブルに書き込んで記憶させる。
Step S105:
When the definition calculation unit 104 is supplied with a subject CG image generated by the subject CG image generation unit 103, the definition calculation unit 104 performs weighted averaging processing on each pixel in the subject CG image while changing the filter radius, thereby adjusting the pixel value of the pixel.
The definition calculation unit 104 compares the pixel values of the pixels in the subject CG image whose pixel values have been adjusted with the pixel values of the pixels in the subject image.
The definition calculation unit 104 then determines the filter radius R that minimizes the sum of the differences in pixel values of the pixels between the subject CG image and the subject image as the subject image definition, which is the definition of the subject image.
The definition calculation unit 104 writes and stores the obtained subject image definition in a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 .

ステップS106:
次に、精細度算出部104は、被写体画像情報記憶部109における被写体撮像画像情報テーブルから、被写体画像を撮像した際の焦点距離f、ピント位置S及びF値Nの各々を読み出す。
Step S106:
Next, the definition calculation unit 104 reads out the focal length f, the focus position S, and the F-number N when the subject image was captured from the subject captured image information table in the subject image information storage unit 109 .

ステップS107:
精細度算出部104は、被写体画像情報記憶部109における被写体推定情報テーブルから、撮像装置から被写体までの距離情報として距離Dを読み出す。
そして、精細度算出部104は、読み出した焦点距離f、ピント位置S及びF値Nと、距離Dとを上記(1)式に代入して被写体ぼけ量Bを求める。
また、精細度算出部104は、錯乱円の半径を求める上記(2)式により、求めたフィルタ半径Rをぼけ量Bで除算して関係係数kを算出する。
精細度算出部104は、求めた被写体ぼけ量B及び関係係数kの各々を、それぞれ被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度情報テーブルに書き込んで記憶させる。
Step S107:
The definition calculation unit 104 reads out the distance D from the subject estimation information table in the subject image information storage unit 109 as information about the distance from the imaging device to the subject.
The definition calculation unit 104 then substitutes the read focal length f, focus position S, F-number N, and distance D into the above equation (1) to obtain the amount of subject blur B.
Furthermore, the definition calculation unit 104 calculates the relationship coefficient k by dividing the calculated filter radius R by the amount of blur B using the above formula (2) for calculating the radius of the circle of confusion.
The definition calculation unit 104 writes and stores the calculated subject blur amount B and relation coefficient k in a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 .

ステップS108:
仮想オブジェクト配置位置取得部105は、対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置するオブジェクト配置情報を、データ入出力部101を介して取得する。
このとき、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、合成画像の生成に用いる対象撮像画像の対象撮像画像識別情報、及び仮想オブジェクトを示す仮想オブジェクト識別情報の各々をユーザの入力操作により取得している。
ここで、表示部107に表示される場合、対象撮像画像に対応する仮想三次元空間において、ユーザが表示部107の表示画面から視認する仮想三次元空間に、三次元形状の仮想オブジェクトを任意の座標点に配置する操作を行う。
そして、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、配置した座標点をリアルタイムに、対象撮像画像における仮想オブジェクト配置情報(位置情報、姿勢情報及び距離情報)として取得する。
Step S108:
The virtual object arrangement position acquisition unit 105 acquires, via the data input/output unit 101, object arrangement information for arranging a virtual object image in a target captured image.
At this time, the virtual object arrangement position acquisition unit 105 acquires, through an input operation by the user, target captured image identification information of the target captured image used to generate the composite image, and virtual object identification information indicating the virtual object.
Here, when the image is displayed on the display unit 107, an operation is performed to place a three-dimensional virtual object at any coordinate point in the virtual three-dimensional space corresponding to the target captured image that the user views from the display screen of the display unit 107.
Then, the virtual object arrangement position acquisition unit 105 acquires the coordinate points of the arrangement in real time as virtual object arrangement information (position information, orientation information, and distance information) in the target captured image.

ステップS109:
仮想オブジェクト配置位置取得部105は、取得した仮想オブジェクト配置情報と、当該仮想オブジェクトを合成する対象撮像画像の対象撮像画像識別情報と、仮想オブジェクト識別情報との各々を、精細度算出部104に出力する。
精細度算出部104は、対象撮像画像識別情報に対応する対象撮像画像撮像パラメータを、撮像画像情報記憶部111の撮像画像情報テーブルから読み出す。
Step S109:
The virtual object placement position acquisition unit 105 outputs the acquired virtual object placement information, the target captured image identification information of the target captured image into which the virtual object is to be combined, and the virtual object identification information to the definition calculation unit 104.
The definition calculation unit 104 reads out the target captured image shooting parameters corresponding to the target captured image identification information from the captured image information table in the captured image information storage unit 111 .

また、精細度算出部104は、被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度情報テーブルから関係係数kを読み出す。
そして、精細度算出部104は、仮想オブジェクト配置情報における距離情報(距離d)と、対象撮像画像撮像パラメータである焦点距離fa、ピント位置Sa及びF値Naの各々と、関係係数kとを、上記(3)式に代入して、仮想オブジェクト画像精細度(フィルタ半径r)を算出する。
精細度算出部104は、算出した仮想オブジェクト画像精細度と、対象撮像画像識別情報と、仮想オブジェクト識別情報との各々を、合成画像生成部106に対して出力する。
Furthermore, the definition calculation unit 104 reads out the relationship coefficient k from the subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 .
Then, the resolution calculation unit 104 substitutes the distance information (distance d) in the virtual object placement information, the target captured image imaging parameters of focal length fa, focus position Sa, and F-number Na, and the relationship coefficient k into the above equation (3) to calculate the virtual object image resolution (filter radius r).
The definition calculation unit 104 outputs the calculated virtual object image definition, the target captured image identification information, and the virtual object identification information to the synthetic image generation unit 106.

ステップS110:
合成画像生成部106は、精細度算出部104から対象撮像画像識別情報が供給された場合、当該対象撮像画像識別情報に対応する対象撮像画像のデータを撮像画像情報記憶部111から読み出す。
また、合成画像生成部106は、仮想オブジェクト識別情報に対応する仮想オブジェクト画像のデータを、仮想オブジェクト記憶部112から読み出す。
そして、合成画像生成部106は、読み出した仮想オブジェクトの画像サイズを撮像装置からの距離dに対応したサイズに修正したオブジェクトCG画像を生成する。
Step S110:
When the composite image generating unit 106 receives target captured image identification information from the definition calculating unit 104 , the composite image generating unit 106 reads out data of the target captured image corresponding to the target captured image identification information from the captured image information storing unit 111 .
Furthermore, the composite image generating unit 106 reads out data of a virtual object image corresponding to the virtual object identification information from the virtual object storage unit 112 .
The composite image generating unit 106 then generates an object CG image by correcting the image size of the read virtual object to a size corresponding to the distance d from the imaging device.

また、合成画像生成部106は、対象撮像画像識別情報により、撮像画像情報記憶部111の撮像画像情報テーブルから、合成に用いる対象撮像画像の解像度を読み出す。
合成画像生成部106は、オブジェクトCG画像を、対象撮像画像の解像度に変更する処理を行う。
合成画像生成部106は、解像度を変更したオブジェクトCG画像に対して、仮想オブジェクト画像精細度のフィルタ半径rにより加重平均フィルタ処理を行う。
そして、合成画像生成部106は、オブジェクト配置情報における位置情報及び姿勢情報に対応して、オブジェクトCG画像を対象撮像画像に合成して合成オブジェクト画像を生成する。
Furthermore, the composite image generating unit 106 reads out the resolution of the target captured image used for composition from the captured image information table in the captured image information storage unit 111 based on the target captured image identification information.
The composite image generating unit 106 performs processing to change the resolution of the object CG image to that of the target captured image.
The composite image generating unit 106 performs weighted average filtering on the object CG image with the changed resolution using a filter radius r of the virtual object image definition.
Then, the composite image generating unit 106 generates a composite object image by combining the object CG image with the target captured image in accordance with the position information and orientation information in the object placement information.

ステップS111:
仮想オブジェクト配置位置取得部105は、ユーザから仮想オブジェクトの配置位置を固定する制御情報が入力されたか否か、すなわち対象撮像画像における仮想オブジェクトの位置を決定するか否かの判定を行う。
このとき、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、ユーザが仮想オブジェクトの位置を決定した場合に、処理をステップS112へ進める。
一方、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、ユーザが仮想オブジェクトの位置を決定していない場合に、処理をステップS108へ進める。
Step S111:
The virtual object arrangement position acquisition unit 105 determines whether or not control information for fixing the arrangement position of the virtual object has been input by the user, that is, whether or not to determine the position of the virtual object in the target captured image.
At this time, if the user has determined the position of the virtual object, the virtual object placement position acquisition unit 105 advances the process to step S112.
On the other hand, if the user has not determined the position of the virtual object, the virtual object placement position acquisition unit 105 advances the process to step S108.

ステップS112:
合成画像生成部106は、合成オブジェクト画像を仮想オブジェクト記憶部112に書き込んで記憶させる。
Step S112:
The composite image generating unit 106 writes the composite object image into the virtual object storage unit 112 for storage.

上述したように、本実施形態によれば、現実空間に配置された被写体が撮影された際の被写体画像精細度に基づいて、関係係数kを算出しておき、現実空間を撮像した対象撮像画像に対して重畳する仮想オブジェクトの仮想オブジェクト画像精細度を、上記関係係数kから決定するため、対象撮像画像に仮想オブジェクトを合成した際、対象撮像画像の背景とのぼけ具合が異なる違和感を低減させることができる。 As described above, according to this embodiment, the relationship coefficient k is calculated based on the subject image resolution when a subject placed in real space is photographed, and the virtual object image resolution of the virtual object to be superimposed on the target captured image obtained by photographing the real space is determined from the relationship coefficient k. Therefore, when a virtual object is composited with the target captured image, the sense of incongruity caused by the difference in the degree of blur between the virtual object and the background of the target captured image can be reduced.

また、本実施形態によれば、被写体を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータに対応する関係係数kをテーブルとして記録するため、参照撮像画像撮像パラメータと、対象撮像画像の撮像画像撮像パラメータが異なっている場合であっても、リアルタイムに仮想オブジェクトの精細度を調整することができる。 In addition, according to this embodiment, the relationship coefficient k corresponding to the reference captured image imaging parameters when the subject is captured is recorded as a table, so that the resolution of the virtual object can be adjusted in real time even if the reference captured image imaging parameters and the captured image imaging parameters of the target captured image are different.

また、本実施形態において、他の構成例として撮像装置200が一台でなく異なる種類が複数ある場合、関係係数kを撮像装置200の種類のそれぞれに対応して求めておく必要がある。
この場合、図3の被写体画像テーブル、図4の被写体推定情報テーブル、及び図5の被写体画像精細度テーブルの各々が、それぞれ撮像装置の識別情報である撮像装置識別情報のそれぞれに対応して設けられる。
In addition, in this embodiment, as another configuration example, if there is not one image capture device 200 but a plurality of different types, it is necessary to obtain the relationship coefficient k corresponding to each type of image capture device 200.
In this case, the subject image table in FIG. 3, the subject estimation information table in FIG. 4, and the subject image definition table in FIG. 5 are provided corresponding to the imaging device identification information, which is identification information of the imaging device.

図8は、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像情報記憶部109における被写体画像テーブルの構成例を示す図である。
図8において、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像テーブルは、レコード毎に、撮像装置識別情報と、参照撮像画像撮像パラメータとして焦点距離(f)、ピント位置(S)、F値(N)及び解像度と、参照撮像画像データインデックスの各々の欄が設けられている。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image table in the subject image information storage unit 109 when multiple types of imaging devices are present.
In Figure 8, when there are multiple types of imaging devices, the subject image table has columns for each record: imaging device identification information, reference imaging image imaging parameters such as focal length (f), focus position (S), F-number (N) and resolution, and a reference imaging image data index.

撮像装置識別情報は、参照撮像画像を撮像した撮像装置200を個々に識別する情報である。焦点距離は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された焦点距離fを示している。ピント位置は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたピント位置Sを示している。F値は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたF値Nを示している。解像度は、照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定された解像度を示している。参照撮像画像データインデックスは、被写体画像情報記憶部109における参照撮像画像のデータが記憶されている領域を示すアドレスなどである。 The imaging device identification information is information for individually identifying the imaging device 200 that captured the reference image. The focal length indicates the focal length f that was set in the imaging device 200 when the reference image was captured. The focus position indicates the focus position S that was set in the imaging device 200 when the reference image was captured. The F-number indicates the F-number N that was set in the imaging device 200 when the reference image was captured. The resolution indicates the resolution that was set in the imaging device 200 when the reference image was captured. The reference captured image data index is, for example, an address that indicates the area in the subject image information storage unit 109 where the data of the reference image is stored.

図9は、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像情報記憶部109における被写体推定情報テーブルの構成例を示している。
図9において、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体推定情報テーブルは、レコード毎に、撮像装置識別情報と、マーカー識別情報と、配置情報としての距離情報、姿勢情報及び位置情報との各々の欄が設けられている。
FIG. 9 shows an example of the configuration of a subject estimation information table in the subject image information storage unit 109 when multiple types of imaging devices are present.
In FIG. 9, the subject estimation information table in the case where there are multiple types of imaging devices has columns for imaging device identification information, marker identification information, and distance information, attitude information, and position information as arrangement information for each record.

撮像装置識別情報は、参照撮像画像を撮像した撮像装置200を個々に識別する情報である。マーカー識別情報は、配置情報を取得する際に用いた被写体(標準マーカー)300の識別情報である。距離情報は、参照撮像画像を撮像した撮像装置と被写体300との距離を示す情報である。姿勢情報は、参照撮像画像における被写体300の被写体画像の標準の向きからの傾きなどの姿勢を示す情報である。位置情報は、参照撮像画像における二次元座標上の座標値を示す情報である。 The imaging device identification information is information that individually identifies the imaging device 200 that captured the reference image. The marker identification information is identification information of the subject (standard marker) 300 used when acquiring the placement information. The distance information is information that indicates the distance between the imaging device that captured the reference image and the subject 300. The orientation information is information that indicates the orientation, such as the inclination from the standard orientation of the subject image of the subject 300 in the reference image. The position information is information that indicates the coordinate values on the two-dimensional coordinate system in the reference image.

図10は、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。図10において、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像精細度情報テーブルは、レコード毎に、被写体ぼけ量B、被写体画像精細度(フィルタ半径R)及び関係係数kの各々の欄が設けられている。 Figure 10 shows an example of the configuration of a subject image resolution information table in the subject image resolution information storage unit 110 when multiple types of imaging devices exist. In Figure 10, the subject image resolution information table when multiple types of imaging devices exist has columns for the subject blur amount B, subject image resolution (filter radius R), and relationship coefficient k for each record.

撮像装置識別情報は、参照撮像画像を撮像した撮像装置200を個々に識別する情報である。被写体ぼけ量(B)は、上述した(1)式に対して、撮像装置200により参照撮像画像を撮像した際における、焦点距離f、ピント位置S及びF値Nと、距離Dとを代入して算出した数値である。被写体画像精細度は、参照撮像画像における被写体画像から推定したフィルタ半径Rである。関係係数(k)は、上述した(2)式において、被写体画像精細度(フィルタ半径R)を被写体ぼけ量Bで除算した数値である。 The imaging device identification information is information that individually identifies the imaging device 200 that captured the reference captured image. The subject blur (B) is a value calculated by substituting the focal length f, focus position S, F-number N, and distance D when the reference captured image was captured by the imaging device 200 into the above formula (1). The subject image resolution is the filter radius R estimated from the subject image in the reference captured image. The relationship coefficient (k) is a value obtained by dividing the subject image resolution (filter radius R) by the subject blur B in the above formula (2).

また、撮像装置200が一台でなく異なる種類が複数ある場合、対象撮像画像も上記複数の撮像装置200により撮像されている。
このため、図6に示す撮像画像情報記憶部111の撮像画像情報テーブルも、撮像装置200の種類のそれぞれに対応して生成しておく必要がある。
Furthermore, when there is not one but a plurality of different types of imaging devices 200, the target captured image is also captured by the plurality of imaging devices 200.
For this reason, the captured image information table of the captured image information storage unit 111 shown in FIG. 6 also needs to be generated in advance in correspondence with each type of imaging device 200.

図11は、撮像装置が複数種類存在する場合の撮像画像情報記憶部111における撮像画像情報テーブルの構成例を示している。図11において、撮像画像情報テーブルは、撮像装置識別情報が付加されて、撮像装置の種類の単位で設けられている。そして、撮像画像情報テーブルの各々は、それぞれレコード毎に、対象撮像画像識別情報と、対象撮像画像撮像パラメータであるレンズの焦点距離(f)、ピント位置(S)、F値(N)及び解像度と、対象撮像画像インデックスとの各々の欄が設けられている。 Fig. 11 shows an example of the configuration of a captured image information table in the captured image information storage unit 111 when there are multiple types of imaging devices. In Fig. 11, the captured image information table is provided for each type of imaging device with imaging device identification information added. Each captured image information table has columns for target captured image identification information, target captured image imaging parameters such as lens focal length (f a ), focus position (S a ), F-number (N a ) and resolution, and target captured image index for each record.

撮像装置200が複数種類ある場合、撮像装置200の各々により、被写体(標準マーカー300)を実空間の背景に配置した、参照撮像画像をユーザが撮像する。
そして、データ入出力部101は、外部装置から供給される、種類の異なる撮像装置200の撮像装置識別情報、参照撮像画像及び被写体撮像パラメータの各々を、それぞれ撮像装置識別情報に対応させて、図8に示す被写体画像情報記憶部109の被写体画像テーブルに書き込んで記憶させる。
When there are multiple types of imaging devices 200, the user uses each of the imaging devices 200 to capture a reference captured image in which a subject (standard marker 300) is placed against the background of the real space.
Then, the data input/output unit 101 writes and stores the imaging device identification information, reference imaging image, and subject imaging parameters of different types of imaging devices 200 supplied from an external device in the subject image table of the subject image information storage unit 109 shown in Figure 8, corresponding to the imaging device identification information.

また、被写体情報推定部102は、すでに述べた標準マーカー300と、参照撮像画像における被写体画像とのマッチング処理を、種類の異なる撮像装置200毎に行う。
そして、被写体情報推定部102は、被写体に用いた標準マーカー300のマーカー識別情報と、このマーカー情報から推定した配置情報とを、被写体画像情報記憶部109の被写体推定情報テーブルに、種類の異なる撮像装置200それぞれに対応させて書き込んで記憶させる。
Furthermore, the subject information estimation unit 102 performs the matching process between the standard markers 300 and the subject images in the reference captured images, as described above, for each of the different types of imaging devices 200 .
Then, the subject information estimation unit 102 writes and stores the marker identification information of the standard marker 300 used on the subject and the placement information estimated from this marker information in the subject estimation information table of the subject image information storage unit 109, corresponding to each of the different types of imaging devices 200.

被写体CG画像生成部103は、種類の異なる撮像装置毎の撮像した参照撮像画像の各々から、それぞれ被写体画像を抽出した際に用いたマーカー画像の被写体CG画像を生成する。
そして、精細度算出部104は、種類の異なる撮像装置200の各々の参照撮像画像における被写体画像と、当該参照撮像画像から生成した被写体撮像画像とを比較し、被写体画像精細度(フィルタ半径R)を求める。
The subject CG image generating unit 103 generates a subject CG image of the marker image used when extracting the subject image from each of the reference captured images captured by the different types of imaging devices.
The definition calculation unit 104 then compares the subject images in the reference captured images of the different types of imaging devices 200 with the subject captured image generated from the reference captured images, and calculates the subject image definition (filter radius R).

また、精細度算出部104は、参照撮像画像撮像パラメータから(1)式により被写体ぼけ量Bを算出する。
さらに、精細度算出部104は、被写体ぼけ量B及びフィルタ半径Rから(2)式により関係係数kを算出する。
そして、精細度算出部104は、求めた被写体ぼけ量B、被写体画像精細度及び関係係数kの各々を、撮像装置識別情報それぞれに対応させて、被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度情報テーブルに書き込んで記憶させる。
Moreover, the definition calculation unit 104 calculates the subject blur amount B from the reference captured image capture parameters according to equation (1).
Furthermore, the definition calculation unit 104 calculates a relationship coefficient k from the subject blur amount B and the filter radius R using equation (2).
Then, the definition calculation unit 104 writes and stores the calculated subject blur B, subject image definition, and relationship coefficient k in a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110, corresponding to each piece of imaging device identification information.

仮想オブジェクト配置位置取得部105は、仮想オブジェクトを配置する際、撮像画像情報記憶部111の撮像画像情報テーブルから撮像画像を選択する際、選択した撮像画像に対応する撮像装置識別情報をユーザから取得する。
そして、仮想オブジェクト配置位置取得部105は、取得した撮像装置識別情報と、選択した撮像画像の対象撮像画像識別情報との各々を、精細度算出部104に対して出力する。
When arranging a virtual object, the virtual object arrangement position acquisition unit 105 selects a captured image from the captured image information table of the captured image information storage unit 111, and acquires imaging device identification information corresponding to the selected captured image from the user.
Then, the virtual object arrangement position acquisition unit 105 outputs the acquired imaging device identification information and the target captured image identification information of the selected captured image to the definition calculation unit 104.

精細度算出部104は、仮想オブジェクト配置位置取得部105から供給される撮像装置識別情報に対応した撮像画像情報テーブルを撮像画像情報記憶部111において参照する。
そして、精細度算出部104は、上記撮像画像情報テーブルから、対象撮像画像識別情報のレコードの対象撮像画像撮像パラメータを読み出す。
また、精細度算出部104は、被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度情報テーブルを参照して、撮像装置識別情報に対応する関係係数kを読み出す。
これにより、精細度算出部104は、撮像装置から仮想オブジェクトまでの距離dと、関係係数kとにより、(3)式から仮想オブジェクト画像精細度(フィルタ半径r)を算出する。
精細度算出部104は、求めた仮想オブジェクト画像精細度と、撮像装置識別情報と、対象撮像画像識別情報とを合成画像生成部106に対して出力する。
The definition calculation unit 104 refers to the captured image information table in the captured image information storage unit 111 that corresponds to the imaging device identification information supplied from the virtual object arrangement position acquisition unit 105 .
Then, the definition calculation unit 104 reads out the target captured image capturing parameters of the record of the target captured image identification information from the captured image information table.
Furthermore, the definition calculation unit 104 refers to the subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 and reads out the relationship coefficient k corresponding to the imaging device identification information.
As a result, the definition calculation unit 104 calculates the virtual object image definition (filter radius r) from equation (3) using the distance d from the imaging device to the virtual object and the relation coefficient k.
The definition calculation unit 104 outputs the calculated virtual object image definition, the imaging device identification information, and the target captured image identification information to the composite image generation unit 106 .

合成画像生成部106は、撮像装置識別情報に対応した撮像画像情報テーブルを撮像画像情報記憶部111において参照し、対象撮像画像識別情報に対応する解像度を読み出す。
そして、合成画像生成部106は、ユーザが選択した仮想オブジェクトの仮想オブジェクト識別情報に対応させ、仮想オブジェクト記憶部112から仮想オブジェクトの画像データを読み出す。
The composite image generating unit 106 refers to the captured image information table corresponding to the imaging device identification information in the captured image information storage unit 111, and reads out the resolution corresponding to the target captured image identification information.
Then, the composite image generating unit 106 reads image data of the virtual object from the virtual object storage unit 112 in association with the virtual object identification information of the virtual object selected by the user.

合成画像生成部106は、上記画像データを距離dに対応したサイズに変更し、かつ解像度を対象撮像画像と同一となるように調整して仮想オブジェクト画像を生成する。
また、合成画像生成部106は、精細度算出部104から供給される仮想オブジェクト画像精細度により、仮想オブジェクト画像のフィルタ処理を行なう。
そして、合成画像生成部106は、フィルタ処理を行なった仮想オブジェクト画像を、対象撮像画像において指定された位置、かつ設定された姿勢に対応して配置して合成して、合成オブジェクト画像を生成する。
The composite image generating unit 106 changes the size of the image data to correspond to the distance d, and adjusts the resolution to be the same as that of the target captured image, thereby generating a virtual object image.
Furthermore, the composite image generating unit 106 performs filtering processing on the virtual object image using the virtual object image definition supplied from the definition calculating unit 104 .
The composite image generating unit 106 then arranges and composites the filtered virtual object image at a specified position in the target captured image in accordance with the set orientation, thereby generating a composite object image.

<第2の実施形態>
本発明の第1の実施形態による画像処理システムの構成例を図面を参照して説明する。第2の実施形態の画像処理システムは、図1に示す第1の実施形態と同様の構成である。
以下、第2の実施形態による画像処理システムについて、第1の実施形態と異なる構成及び動作のみを説明する。
Second Embodiment
An example of the configuration of an image processing system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The image processing system according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
Hereinafter, the image processing system according to the second embodiment will be described only in terms of the configuration and operation that differ from the first embodiment.

精細度算出部104は、推定した被写体画像精細度(フィルタ半径R)と、ピント位置Sと、推定した距離Dとから、以下の(4)式により関係係数qを求める。
q=R*D/(|D-S|) …(4)
すなわち、関係係数qは、フィルタ半径Rに距離Dを乗じた結果を、距離Dからピント位置Sを減算した絶対値で除算した、フィルタ半径R及び距離Dの乗算結果と、距離Dからピント位置Sを減算した絶対値との比として求められる。
The definition calculation unit 104 calculates a relationship coefficient q from the estimated subject image definition (filter radius R), the focal position S, and the estimated distance D according to the following equation (4).
q=R*D/(|D-S|)...(4)
In other words, the relationship coefficient q is calculated as the ratio of the product of the filter radius R and the distance D, obtained by multiplying the filter radius R by the distance D and dividing the product by the absolute value obtained by subtracting the focal position S from the distance D.

そして、精細度算出部104は、求めた関係係数q及び被写体画像精細度と、ピント位置Sとを、被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度テーブルに書き込んで記憶させる。
図12は、第2の実施形態における被写体画像精細度情報記憶部110の被写体画像精細度テーブルの構成例を示す図である。図12において、被写体画像精細度情報テーブルは、レコード毎に、ピント位置S、焦点距離f、F値N、被写体画像精細度(フィルタ半径R)及び関係係数qの各々の欄が設けられている。
The definition calculation unit 104 then writes and stores the obtained relationship coefficient q, subject image definition, and focus position S in a subject image definition table in the subject image definition information storage unit 110 .
Fig. 12 is a diagram showing an example of the configuration of a subject image resolution table in the subject image resolution information storage unit 110 in the second embodiment. In Fig. 12, the subject image resolution information table has columns for each record, including the focus position S, the focal length f, the F-number N, the subject image resolution (filter radius R), and the relationship coefficient q.

また、後述するように、本実施形態においては、所定のピント位置Sで求められた関係係数qが、当該ピント位置Sがほぼ同一の(等しい)対象撮像画像における仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト画像精細度を求めるために限定される。
このため求める仮想オブジェクト画像精細度がピント位置Sで固定されるため、異なる複数のピント位置Sに対応した、参照撮像画像を撮像して関係係数qを生成しておく必要がある。
Also, as described later, in this embodiment, the relationship coefficient q calculated at a specified focus position S is limited to calculate the virtual object image resolution of a virtual object image in a target captured image having approximately the same (equal) focus position S.
For this reason, since the desired virtual object image definition is fixed at the focus position S, it is necessary to capture reference captured images corresponding to a plurality of different focus positions S and generate the relation coefficient q.

ピント位置(S)は、参照撮像画像を撮像した際の撮像装置200において設定されたピント位置Sを示している。被写体画像精細度は、参照撮像画像における被写体画像から推定したフィルタ半径Rである。関係係数(q)は、被写体画像精細度(フィルタ半径R)と、被写体情報推定部102が推定した距離Dと、ピント位置Sとを用い、上述した(4)式により算出した数値である。 The focal position (S) indicates the focal position S set in the imaging device 200 when the reference captured image was captured. The subject image resolution is the filter radius R estimated from the subject image in the reference captured image. The relationship coefficient (q) is a numerical value calculated by the above-mentioned formula (4) using the subject image resolution (filter radius R), the distance D estimated by the subject information estimation unit 102, and the focal position S.

また、精細度算出部104は、関係係数qと、参照撮像画像を撮像した際における撮像装置200のピント位置Sと、ユーザが設定した距離dとを用い、以下の(5)式から仮想オブジェクト画像精細度(フィルタ半径r)を算出する。
r=(|d-S|/d)*q
=(|d-S|/d)*(R*D/|D-S|) …(5)
In addition, the resolution calculation unit 104 calculates the virtual object image resolution (filter radius r) from the following equation (5) using the relationship coefficient q, the focus position S of the imaging device 200 when the reference captured image was captured, and the distance d set by the user.
r=(|d−S|/d)*q
=(|d-S|/d)*(R*D/|D-S|)...(5)

上述した関係係数qは、関係係数kの場合と異なり、参照撮像画像撮像パラメータにおけるピント位置Sと、対象撮像画像撮像パラメータにおけるピント位置Sとは同一である必要がある。また、本実施形態の場合、対象撮像画像パラメータにおける焦点距離f及びF値Nの各々も、参照撮像画像パラメータにおける焦点距離f、F値Nそれぞれと同一である必要がある。
このため、オブジェクト合成画像を生成するために用いる対象撮像画像を撮像画像情報記憶部111から選択する場合、関係係数qを算出する際に用いたピント位置Sと、焦点距離f及びF値Nの各々とが同一の撮像画像を検索し、検索された撮像画像のなかから選択する必要がある。
また、対象撮像画像の解像度に調整し、関係係数qを用いて算出した仮想オブジェクト画像精細度を用いて、オブジェクトCG画像を生成して、対象撮像画像に合成して合成オブジェクト画像を生成するアルゴリズムは、第1の実施形態と同様である。
Unlike the case of the relationship coefficient k, the above-mentioned relationship coefficient q requires that the focus position S in the reference captured image imaging parameters and the focus position S in the target captured image imaging parameters are the same. In addition, in the present embodiment, the focal length f and the F-number N in the target captured image parameters also need to be the same as the focal length f and the F-number N in the reference captured image parameters, respectively.
Therefore, when selecting a target captured image to be used to generate an object composite image from the captured image information storage unit 111, it is necessary to search for captured images that have the same focus position S, focal length f, and F-number N as those used when calculating the relationship coefficient q, and then select from among the captured images found.
In addition, the algorithm for generating an object CG image using the virtual object image resolution adjusted to the resolution of the target captured image and calculated using the relationship coefficient q, and then synthesizing the object CG image with the target captured image to generate a composite object image is the same as in the first embodiment.

また、第2の実施形態においては、第1の実施形態と同様に、複数の異なる種類の撮像装置200を用いる場合がある。複数の異なる種類の撮像装置を使用する場合、図12の被写体画像精細度情報テーブルを、撮像画像毎に備える必要がある。
図13は、撮像装置が複数種類存在する場合の被写体画像精細度情報記憶部110における被写体画像精細度情報テーブルの構成例を示している。
図13において、撮像画像情報テーブルは、撮像装置識別情報が付加されて、撮像装置の種類の単位で設けられている。そして、撮像画像情報テーブルの各々は、それぞれレコード毎に、ピント位置S、焦点距離f、F値N、被写体画像精細度(フィルタ半径R)及び関係係数qの各々の欄が設けられている。
Also, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, a plurality of different types of image capturing devices 200 may be used. When a plurality of different types of image capturing devices are used, it is necessary to provide the subject image resolution information table of Fig. 12 for each captured image.
FIG. 13 shows an example of the configuration of a subject image definition information table in the subject image definition information storage unit 110 when multiple types of imaging devices are present.
13, the captured image information table is provided for each type of imaging device, with imaging device identification information added, and each captured image information table has columns for the focus position S, focal length f, F-number N, subject image resolution (filter radius R), and relationship coefficient q for each record.

上述したように、本実施形態によれば、現実空間に配置された被写体が撮影された際の被写体画像精細度に基づいて、関係係数qを算出しておき、現実空間を撮像した対象撮像画像に対して重畳する仮想オブジェクトの仮想オブジェクト画像精細度を、上記関係係数qから決定するため、対象撮像画像に仮想オブジェクトを合成した際、対象撮像画像の背景とのぼけ具合が異なる違和感を低減させることができる。 As described above, according to this embodiment, the relationship coefficient q is calculated based on the subject image resolution when a subject placed in real space is photographed, and the virtual object image resolution of the virtual object to be superimposed on the target captured image obtained by photographing the real space is determined from the relationship coefficient q. Therefore, when a virtual object is composited with a target captured image, the sense of incongruity caused by the difference in the degree of blur between the target captured image and the background can be reduced.

また、本実施形態によれば、被写体を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータに対応する関係係数kをテーブルとして記録するため、参照撮像画像撮像パラメータと、対象撮像画像の撮像画像撮像パラメータが異なっている場合であっても、リアルタイムに仮想オブジェクトの精細度を調整することができる。 In addition, according to this embodiment, the relationship coefficient k corresponding to the reference captured image imaging parameters when the subject is captured is recorded as a table, so that the resolution of the virtual object can be adjusted in real time even if the reference captured image imaging parameters and the captured image imaging parameters of the target captured image are different.

<第3の実施形態>
以下、図14における画像処理システムの構成例について、図面を参照して説明する。
図14は、本発明の第3の実施形態による画像処理システムの構成例を示すブロック図である。図14において、画像処理システム100は、データ入出力部101、被写体情報推定部102、被写体CG画像生成部103、精細度算出部104、仮想オブジェクト配置位置取得部105、合成画像生成部106、表示部107、マーカー情報記憶部108、被写体画像情報記憶部109、被写体画像精細度情報記憶部110、撮像画像情報記憶部111、仮想オブジェクト記憶部112及び被写体撮像情報推定部113の各々を備えている。以下、第3の実施形態による画像処理システム100Aについて、第1の実施形態と異なる構成及び動作のみを説明する。
Third Embodiment
An example of the configuration of the image processing system in FIG. 14 will be described below with reference to the drawings.
Fig. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of an image processing system according to the third embodiment of the present invention. In Fig. 14, the image processing system 100 includes a data input/output unit 101, a subject information estimation unit 102, a subject CG image generation unit 103, a resolution calculation unit 104, a virtual object arrangement position acquisition unit 105, a composite image generation unit 106, a display unit 107, a marker information storage unit 108, a subject image information storage unit 109, a subject image resolution information storage unit 110, a captured image information storage unit 111, a virtual object storage unit 112, and a subject captured image information estimation unit 113. Hereinafter, only the configuration and operation of the image processing system 100A according to the third embodiment that are different from those of the first embodiment will be described.

データ入出力部101は、例えば、ユーザが撮像装置200で撮像した、被写体(マーカー)の背景とした実空間の撮像画像(参照撮像画像)のデータを、被写体画像情報記憶部109に書き込んで記憶させる。本実施形態においては、複数の標準マーカー(例えば、標準マーカー301、302、303及び304の各々となる標準マーカー)が用いられるため、一枚の参照撮像画像に複数の標準マーカーそれぞれが異なる距離に配置されて撮像される。 The data input/output unit 101 writes and stores data of a captured image (reference captured image) of a real space with a subject (marker) as the background, captured by a user using the imaging device 200, in the subject image information storage unit 109. In this embodiment, multiple standard markers (e.g., standard markers 301, 302, 303, and 304) are used, and therefore the multiple standard markers are positioned at different distances in one reference captured image and captured.

ここで、複数の標準マーカーの各々は、同一の標準マーカーでも異なる標準マーカーのいずれでも良い。また、同一のピント位置S、焦点距離f及びF値Sで、複数の標準マーカーを異なる距離に配置して、異なる距離毎の参照撮像画像を撮像して、複数の参照撮像画像の各々を用いて後述する連立一次方程式を生成する構成としてもよい。
被写体情報推定部102は、データ入出力部101から供給されるマーカー識別情報に対応する被写体(標準マーカー)301、302、303及び304の各々の形状301C、302C、303C及び303Cと、テクスチャ301、302T、303T及び304Tとの画像データを、マーカー情報記憶部108から読み出す。
Here, each of the multiple standard markers may be either the same or different standard markers. Also, a configuration may be adopted in which multiple standard markers are arranged at different distances with the same focus position S, focal length f, and F-number S, reference captured images are captured for each different distance, and simultaneous linear equations (described later) are generated using each of the multiple reference captured images.
The subject information estimation unit 102 reads out from the marker information storage unit 108 image data of the shapes 301C, 302C, 303C, and 303C of the subjects (standard markers) 301, 302, 303, and 304, respectively, and the textures 301, 302T, 303T, and 304T, which correspond to the marker identification information supplied from the data input/output unit 101.

そして、被写体情報推定部102は、参照撮像画像において標準マーカー301、302、303及び304の各々のマーカー画像に対応する被写体画像の領域を、一般的なパターンマッチングにより抽出する。
また、被写体情報推定部102は、マーカー画像のデータ(形状の実寸のデータやテクスチャの実寸のデータの各々)と、このマーカー画像により抽出した被写体画像とにより、上記パターンマッチングの処理において、参照撮像画像における標準マーカー301、302、303及び304の各々と撮像装置200とのそれぞれの距離情報d1、d2、d3及び被写体の姿勢情報の各々を配置情報として取得する。
被写体情報推定部102は、距離情報d1、d2、d3及び被写体の姿勢情報の各々を、被写体画像情報記憶部109の被写体推定情報テーブルに書き込んで記憶させる。
Then, the subject information estimation unit 102 extracts areas of the subject image corresponding to the marker images of the standard markers 301, 302, 303, and 304 in the reference captured image by using general pattern matching.
Furthermore, in the above-mentioned pattern matching process, the subject information estimation unit 102 acquires, as positioning information, distance information d1, d2, d3 between each of the standard markers 301, 302, 303, and 304 in the reference captured image and the imaging device 200, as well as posture information of the subject, using the marker image data (each of the actual size data of the shape and each of the actual size data of the texture) and the subject image extracted from this marker image.
The subject information estimation unit 102 writes and stores each of the distance information d1, d2, and d3 and the subject's posture information in a subject estimation information table in the subject image information storage unit 109.

次に、被写体CG画像生成部103は、参照撮像画像の解像度を被写体画像情報記憶部109の被写体画像テーブルから、また、距離情報、姿勢情報及び位置情報を被写体推定情報テーブルから読み出す。
また、被写体CG画像生成部103は、マーカー情報記憶部108から、標準マーカー301、302、303及び304の各々のマーカー識別情報に対応して、標準マーカーの形状301C、302C、303C及び304Cと、テクスチャ301T、302T、303T及び304Tとのデータを読み出す。
そして、被写体CG画像生成部103は、標準マーカーの形状301C、302C、303C及び303Cと、テクスチャ301T、302T,303T,304Tとの各々を用いて、参照撮像画像における被写体画像と同一の画像サイズ及び解像度のCG画像として、距離情報及び姿勢情報に対応した標準マーカー301、302、303及び304の各々のCG画像(被写体CG画像)それぞれを生成する。
Next, the subject CG image generating unit 103 reads out the resolution of the reference captured image from the subject image table in the subject image information storage unit 109, and also reads out the distance information, orientation information, and position information from the subject estimation information table.
Furthermore, the subject CG image generating unit 103 reads data on the standard marker shapes 301C, 302C, 303C, and 304C and textures 301T, 302T, 303T, and 304T corresponding to the marker identification information of each of the standard markers 301, 302, 303, and 304 from the marker information storage unit 108.
Then, the subject CG image generation unit 103 uses the standard marker shapes 301C, 302C, 303C, and 303C and the textures 301T, 302T, 303T, and 304T to generate CG images (subject CG images) of the standard markers 301, 302, 303, and 304 corresponding to the distance information and posture information as CG images having the same image size and resolution as the subject image in the reference captured image.

精細度算出部104は、参照撮像画像から抽出された被写体画像と、生成された標準マーカー301、302、303及び304の各々の被写体CG画像のそれぞれとの各画素の画素値を用いて、精細度としての加重平均フィルタのフィルタ半径を求める。
そして、精細度算出部104は、被写体CG画像と被写体画像との各々の画素の画素値の差分(例えば、二乗誤差)の合計が最も小さくなるフィルタ半径Rを、標準マーカー301、302、303及び304の各々に対応して求め、被写体画像の精細度である被写体画像精細度とする。
The resolution calculation unit 104 calculates the filter radius of a weighted average filter as the resolution using the pixel values of each pixel in the subject image extracted from the reference captured image and each of the generated subject CG images of the standard markers 301, 302, 303, and 304.
Then, the resolution calculation unit 104 determines the filter radius R that minimizes the sum of the differences (e.g., squared errors) between the pixel values of each pixel in the subject CG image and the subject image, for each of the standard markers 301, 302, 303, and 304, and determines this as the subject image resolution, which is the resolution of the subject image.

そして、被写体撮像情報推定部113は、以下の(6)式を用いて、撮像装置200が参照撮像画像を撮像した際における焦点距離f、ピント位置S、F値N、関係係数kを推定する連立一次方程式を生成する。
=k*f|d-S|/(d*N*(S-f)) …(6)
上記(6)式において、Rは標準マーカーiの被写体精細度であり、dは標準マーカーiと撮像装置200との距離である。本実施形態の場合、標準マーカー301、302、303及び304を用いている。
Then, the subject imaging information estimation unit 113 uses the following equation (6) to generate simultaneous linear equations that estimate the focal length f, focus position S, F-number N, and relationship coefficient k when the imaging device 200 captured the reference captured image.
R i =k*f 2 |d i -S|/(d i *N*(S-f))...(6)
In the above formula (6), R i is the subject definition of the standard marker i, and d i is the distance between the standard marker i and the image capturing device 200. In the case of this embodiment, standard markers 301, 302, 303, and 304 are used.

そのため、被写体撮像情報推定部113は、標準マーカー301、302、303及び304をそれぞれi、すなわち301≦i≦304として、被写体精細度R301、R302、R303及びR304と、距離d301、d302、d303及びd304との各々により、以下の連立一次方程式を生成する。
301=k*f|d301-S|/(d301*N*(S-f))
302=k*f|d302-S|/(d302*N*(S-f))
303=k*f|d303-S|/(d303*N*(S-f))
304=k*f|d304-S|/(d304*N*(S-f))
Therefore, the subject imaging information estimation unit 113 generates the following simultaneous linear equations using the subject definitions R 301 , R 302 , R 303 and R 304 and the distances d 301 , d 302 , d 303 and d 304 , where i is 301≦i≦304.
R 301 =k*f 2 |d 301 -S|/(d 301 *N*(S-f))
R 302 =k*f 2 |d 302 -S|/(d 302 *N*(S-f))
R 303 =k*f 2 |d 303 -S|/(d 303 *N*(S-f))
R 304 =k*f 2 |d 304 -S|/(d 304 *N*(S-f))

また、被写体撮像情報推定部113は、上記連立一次方程式を解く演算処理を行うことにより、焦点距離f、ピント位置S、F値N、関係係数kを推定する。
そして、合成画像生成部106は、焦点距離f、ピント位置S、F値N、関係係数kを用いて、(3)式により、第1の実施形態と同様に、仮想オブジェクト画像の画像データを仮想オブジェクト記憶部112から読み出し、当該仮想オブジェクト画像の画像サイズを撮像装置からの距離dに対応したサイズに修正したオブジェクトCG画像を生成する。
Moreover, the subject imaging information estimation unit 113 estimates the focal length f, the focus position S, the F-number N, and the relationship coefficient k by performing a calculation process to solve the simultaneous linear equations.
Then, the composite image generation unit 106 uses the focal length f, the focus position S, the F-number N, and the relationship coefficient k to read out image data of the virtual object image from the virtual object storage unit 112 according to equation (3), as in the first embodiment, and generates an object CG image in which the image size of the virtual object image is corrected to a size corresponding to the distance d from the imaging device.

上述したように、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、現実空間に配置された被写体が撮影された際の被写体画像精細度に基づいて、関係係数kを算出しておき、現実空間を撮像した対象撮像画像に対して重畳する仮想オブジェクトの仮想オブジェクト画像精細度を、上記関係係数kから決定するため、対象撮像画像に仮想オブジェクトを合成した際、対象撮像画像の背景とのぼけ具合が異なる違和感を低減させることができる。 As described above, according to this embodiment, as in the first embodiment, the relationship coefficient k is calculated based on the subject image resolution when a subject placed in real space is photographed, and the virtual object image resolution of the virtual object to be superimposed on the target captured image obtained by photographing the real space is determined from the relationship coefficient k. Therefore, when a virtual object is composited with a target captured image, it is possible to reduce the sense of incongruity caused by the difference in the degree of blur between the target captured image and the background.

また、本実施形態によれば、被写体撮像情報推定部113が複数の標準マーカーのマーカー画像から焦点距離f、ピント位置S、F値N、関係係数kを推定するため、ユーザが撮像装置で参照撮像画像を撮像する際に、一々、焦点距離f、ピント位置S、F値Nを確認する必要がなくなり、参照撮像画像の撮像処理における手間を低減させることができる。 In addition, according to this embodiment, the subject imaging information estimation unit 113 estimates the focal length f, the focus position S, the F-number N, and the relationship coefficient k from the marker images of multiple standard markers, so that the user does not need to check the focal length f, the focus position S, and the F-number N each time he or she captures a reference captured image with an imaging device, thereby reducing the effort required for the imaging process of the reference captured image.

以上、本発明の実施形態を図面を参照し説明してきたが、具体的な構成はこの形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this form and includes designs that do not deviate from the gist of the invention.

なお、本発明における図1の画像処理システム100の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより仮想オブジェクトを現実空間を撮像した撮像画像に、撮像画像のぼけ具合に対応したフィルタ処理を行った後に合成する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Note that a program for implementing the functions of the image processing system 100 of FIG. 1 of the present invention may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed to composite a virtual object with an image of real space after performing a filter process corresponding to the degree of blur in the captured image. Note that the term "computer system" here includes hardware such as an OS and peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 "Computer system" also includes a WWW system equipped with a homepage provision environment (or display environment). "Computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. "Computer-readable recording medium" also includes devices that hold a program for a certain period of time, such as volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The above program may also be transmitted from a computer system in which the program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium, or by transmission waves in the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium that has the function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The above program may also be one that realizes part of the above-mentioned functions. Furthermore, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

100…画像処理システム
101…データ入出力部
102…被写体情報推定部
103…被写体CG画像生成部
104…精細度算出部
105…仮想オブジェクト配置位置取得部
106…合成画像生成部
107…表示部
108…マーカー情報記憶部
109…被写体画像情報記憶部
110…被写体画像精細度情報記憶部
111…撮像画像情報記憶部
112…仮想オブジェクト記憶部
113…被写体撮像情報推定部113
200…撮像装置
300…標準マーカー
300C…形状
300T…テクスチャ
Reference Signs List 100 Image processing system 101 Data input/output unit 102 Subject information estimation unit 103 Subject CG image generation unit 104 Resolution calculation unit 105 Virtual object placement position acquisition unit 106 Composite image generation unit 107 Display unit 108 Marker information storage unit 109 Subject image information storage unit 110 Subject image resolution information storage unit 111 Captured image information storage unit 112 Virtual object storage unit 113 Subject captured image information estimation unit 113
200: Imaging device 300: Standard marker 300C: Shape 300T: Texture

Claims (11)

撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定部と、
前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG(computer graphics)画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画部と、
前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得部と、
前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記撮像装置により前記対象撮像画像を撮像した際の対象撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出部と
を備えることを特徴とする画像処理システム。
a subject information estimation unit that estimates subject information including a position and an orientation of the subject relative to an imaging device based on a subject image of the subject in a reference captured image captured by the imaging device;
a subject CG image drawing unit that draws a subject CG image, which is a CG (computer graphics) image of the subject, based on the subject information;
a virtual object position acquisition unit that acquires a position at which a virtual object image is to be arranged in a target captured image captured by the imaging device;
and a resolution calculation unit that compares the subject image with the subject CG image to acquire a subject image resolution, which is the resolution of the subject image, and also acquires the virtual object image resolution corresponding to the second distance using a correspondence relationship to obtain a virtual object image resolution, which is the resolution of a virtual object image to be synthesized with the target captured image, from the subject image resolution, reference captured image capture parameters when the reference captured image was captured by the imaging device, target captured image capture parameters when the target captured image was captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance, which is a virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is synthesized with the target captured image.
前記仮想オブジェクト画像精細度に基づいて前記仮想オブジェクト画像の精細度を調整し、精細度を調整した仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像における前記第2距離に対応させて、所定の位置に配置して合成した合成オブジェクト画像を生成する合成画像生成部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
2. The image processing system according to claim 1, further comprising a composite image generation unit that adjusts the resolution of the virtual object image based on the virtual object image resolution, and generates a composite object image by placing the resolution-adjusted virtual object image at a predetermined position corresponding to the second distance in the target captured image.
前記対応関係が、
前記第1距離と前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1ピント位置との差分の絶対値である第1差分により、前記第2距離と前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2ピント位置との差分の絶対値である第2差分を除算して第1数値を求め、前記第1距離により前記第2距離を除算して第2数値を求め、前記第1数値及び前記第2数値の各々を前記被写体画像精細度に対して乗算する第1演算を少なくとも含み、前記被写体画像精細度から前記仮想オブジェクト画像精細度を求める関係式である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理システム。
The correspondence relationship is
The image processing system according to claim 1 or claim 2, further comprising at least a first calculation of: dividing a second difference, which is an absolute value of a difference between the second distance and a second focus position in the target captured image imaging parameters, by a first difference, which is an absolute value of a difference between the first distance and a first focus position in the reference captured image imaging parameters, to obtain a first numerical value; dividing the second distance by the first distance to obtain a second numerical value; and multiplying each of the first numerical value and the second numerical value by the subject image resolution, wherein the image processing system is a relational equation for obtaining the virtual object image resolution from the subject image resolution.
前記関係式が、
前記第1ピント位置と前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1焦点距離との差分である第3差分を、前記第2ピント位置と前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2焦点距離との差分である第4差分により除算して第3数値を求め、前記第2焦点距離の二乗を前記第1焦点距離の二乗により除算して第4数値を求め、前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1F値を前記対象撮像画像撮像パラメータにおける第2F値により除算して第5数値を求め、前記第3数値、前記第4数値及び前記第5数値の各々を乗算する第2演算を、前記第1演算に乗算して前記仮想オブジェクト画像精細度を求める
ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理システム。
The above-mentioned relational expression is
4. The image processing system according to claim 3, further comprising: a third difference, which is a difference between the first focus position and a first focal length in the reference captured image imaging parameters, divided by a fourth difference, which is a difference between the second focus position and a second focal length in the target captured image imaging parameters, to obtain a third numerical value; a square of the second focal length divided by the square of the first focal length to obtain a fourth numerical value; a first F-value in the reference captured image imaging parameters divided by a second F-value in the target captured image imaging parameters to obtain a fifth numerical value; and a second operation, which multiplies each of the third numerical value, the fourth numerical value, and the fifth numerical value, by the first operation to obtain the virtual object image resolution.
複数の被写体が撮像された前記参照撮像画像における当該被写体の各々の前記第1距離と、前記被写体画像精細度との各々から、前記参照撮像画像における前記第1焦点距離、前記第1F値、前記第1ピント位置を推定する被写体撮像情報推定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理システム。
5. The image processing system according to claim 4, further comprising a subject imaging information estimation unit configured to estimate the first focal length, the first F-number, and the first focus position in the reference captured image from the first distance and the subject image resolution of each of the subjects in the reference captured image in which a plurality of subjects are captured.
前記第2ピント位置が前記第1ピント位置と等しく、かつ対象撮像画像撮像パラメータにおける第2焦点距離及び第2F値の各々が前記参照撮像画像撮像パラメータにおける第1焦点距離、第1F値それぞれと等しい
ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理システム。
The image processing system of claim 3, characterized in that the second focus position is equal to the first focus position, and the second focal length and the second F-number in the target image capturing parameters are equal to the first focal length and the first F-number in the reference image capturing parameters.
前記精細度算出部が、
前記撮像装置の種類毎に、前記被写体画像精細度及び前記参照撮像画像撮像パラメータの各々が書き込まれて記憶された記憶部を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の画像処理システム。
The definition calculation unit,
7. The image processing system according to claim 1, further comprising a storage unit in which the subject image resolution and the reference captured image imaging parameters are written and stored for each type of the imaging device.
前記精細度算出部が、
前記被写体画像と、前記被写体CG画像を加重平均フィルタによりフィルタ処理を行った調整被写体CG画像とを比較し、前記被写体画像と当該調整被写体CG画像との差分が等しくなる前記加重平均フィルタの第1フィルタ半径を前記被写体画像精細度として算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の画像処理システム。
The definition calculation unit,
The image processing system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the subject image is compared with an adjusted subject CG image obtained by filtering the subject CG image with a weighted average filter, and a first filter radius of the weighted average filter that equalizes the difference between the subject image and the adjusted subject CG image is calculated as the subject image resolution.
前記精細度算出部が、
前記第1フィルタ半径から前記対応関係に対応して前記仮想オブジェクト画像精細度である第2フィルタ半径を求め、前記仮想オブジェクト画像の精細度を調整する
ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理システム。
The definition calculation unit,
The image processing system according to claim 8 , further comprising: determining a second filter radius, which is the virtual object image definition, from the first filter radius in accordance with the correspondence relationship, and adjusting the definition of the virtual object image.
被写体情報推定部が、撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定過程と、
被写体CG画像描画部が、前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画過程と、
仮想オブジェクト配置位置取得部が、前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得過程と、
精細度算出部が、前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出過程と
を含むことを特徴とする画像処理方法。
a subject information estimation step in which a subject information estimation unit estimates subject information including a position and an orientation of the subject relative to an imaging device based on a subject image of the subject in a reference captured image captured by the imaging device;
a subject CG image drawing step in which a subject CG image drawing unit draws a subject CG image that is a CG image of the subject based on the subject information;
a virtual object placement position acquisition step in which a virtual object placement position acquisition unit acquires a placement position at which a virtual object image is to be placed in a target captured image captured by the imaging device;
a resolution calculation process in which a resolution calculation unit compares the subject image with the subject CG image to acquire a subject image resolution, which is the resolution of the subject image, and also uses a correspondence relationship to obtain a virtual object image resolution, which is the resolution of a virtual object image to be synthesized with the target captured image, from the subject image resolution, reference captured image imaging parameters when the reference captured image was captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance, which is a virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is synthesized with the target captured image, to acquire the virtual object image resolution corresponding to the second distance.
コンピュータを、
撮像装置で撮像した参照撮像画像における被写体の被写体画像に基づいて、前記撮像装置に対する前記被写体の位置及び姿勢を含む被写体情報を推定する被写体情報推定手段、
前記被写体情報に基づいて前記被写体のCG画像である被写体CG画像を描画する被写体CG画像描画手段、
前記撮像装置の撮像した対象撮像画像における仮想オブジェクト画像を配置する配置位置を取得する仮想オブジェクト配置位置取得手段、
前記被写体画像と前記被写体CG画像とを比較して、当該被写体画像の精細度である被写体画像精細度を取得し、また、当該被写体画像精細度と、前記撮像装置により前記参照撮像画像を撮像した際の参照撮像画像撮像パラメータと、前記被写体及び前記撮像装置間の第1距離と、前記仮想オブジェクト画像を前記対象撮像画像に合成した際における前記撮像装置及び当該仮想オブジェクト画像の仮想オブジェクト間の仮想距離である第2距離とから、前記対象撮像画像に合成する仮想オブジェクト画像の精細度である仮想オブジェクト画像精細度を求める対応関係を用い、前記第2距離に対応した前記仮想オブジェクト画像精細度を取得する精細度算出手段
として機能させるプログラム。
Computer,
a subject information estimating means for estimating subject information including a position and an orientation of the subject relative to an imaging device based on a subject image of the subject in a reference captured image captured by the imaging device;
a subject CG image drawing means for drawing a subject CG image which is a CG image of the subject based on the subject information;
a virtual object placement position acquisition means for acquiring a placement position for arranging a virtual object image in a target captured image captured by the imaging device;
a program that functions as a resolution calculation means for comparing the subject image with the subject CG image to acquire a subject image resolution that is the resolution of the subject image, and also for using a correspondence relationship to obtain a virtual object image resolution that is the resolution of a virtual object image to be composited into the target captured image from the subject image resolution, reference captured image imaging parameters when the reference captured image was captured by the imaging device, a first distance between the subject and the imaging device, and a second distance that is a virtual distance between the imaging device and the virtual object of the virtual object image when the virtual object image is composited into the target captured image, to acquire the virtual object image resolution that corresponds to the second distance.
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