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JP2001195582A - 画像検出装置、画像検出方法、立体表示装置、表示コントローラ、立体表示システムおよびプログラム記憶媒体 - Google Patents

画像検出装置、画像検出方法、立体表示装置、表示コントローラ、立体表示システムおよびプログラム記憶媒体

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Publication number
JP2001195582A
JP2001195582A JP2000004069A JP2000004069A JP2001195582A JP 2001195582 A JP2001195582 A JP 2001195582A JP 2000004069 A JP2000004069 A JP 2000004069A JP 2000004069 A JP2000004069 A JP 2000004069A JP 2001195582 A JP2001195582 A JP 2001195582A
Authority
JP
Japan
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Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000004069A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Suzuki
雅博 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Original Assignee
Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mixed Reality Systems Laboratory Inc filed Critical Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority to JP2000004069A priority Critical patent/JP2001195582A/ja
Publication of JP2001195582A publication Critical patent/JP2001195582A/ja
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テンプレートマッチングに際して、設定する
探索範囲内に顔面部位が存在する確率を高め、顔面部位
の検出速度を高める。 【解決手段】 テンプレートマッチングに成功している
際には、探索範囲の位置をそれまでの顔面部位の移動方
向に略一致させ、更に、移動速度に応じた離間位置に探
索範囲を設定する。テンプレートマッチングに失敗した
場合には、次の探索範囲の大きさを、それまでの移動速
度に応じた大きさに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、例えば視点等の所
定の顔面部位等の特定部位の位置を検出する画像検出装
置及び画像検出方法に関し、特に高速処理と高検出精度
とを両立した視点検出装置及び視点検出方法に関するも
のである。
【従来の技術】従来、裸眼による立体視が可能ないわゆ
る立体画像表示装置がある。立体画像表示装置には種々
の方式があるが、例えば特開平０９−３１１２９４号公
報には、リアクロスレンチキュラ方式のものが開示され
ている。第１図はリアクロスレンチキュラ方式の立体画
像表示装置の例を示す要部斜視図である。図中、６は画
像表示用のディスプレイデバイスであり、例えば液晶素
子（ＬＣＤ）で構成する。図は、偏光板、カラーフィル
ター、電極、ブラックマトリクス、反射防止膜などは省
略してある。１０は照明光源となるバックライト（面光
源）である。ディスプレイデバイス６とバックライト１
０の間には、市松状の開口８を備えたマスクパターンを
形成したマスク基板（マスク）７を配置している。マス
クパターンはガラスまたは樹脂からなるマスク基板７上
にクロムなどの金属蒸着膜または光吸収材等をパターニ
ングして製作している。バックライト１０、マスク基板
７等は光源の一要素を構成している。
【０００２】マスク基板７とディスプレイデバイス６の
間には、透明樹脂またはガラス製の第１のレンチキュラ
レンズ３及び第２のレンチキュラレンズ４を配置してい
る。第１のレンチキュラレンズ３は垂直方向に長い縦シ
リンドリカルレンズを左右方向に並べて構成した縦シリ
ンドリカルレンズアレイであり、第２のレンチキュラレ
ンズ４は水平方向に長い横シリンドリカルレンズを上下
方向に並べて構成した横シリンドリカルレンズアレイで
ある。
【０００３】ディスプレイデバイス６に表示する画像は
図示するように左右の視差画像Ｒ及びＬを夫々上下方向
に多数の横ストライプ状の横ストライプ画素Ｒ，Ｌに分
割し、それらを例えば画面上からＬＲＬＲＬＲ・・・・
と交互に並べて１つの画像に構成した横ストライプ画像
である。
【０００４】バックライト１０からの光はマスク基板７
の各開口８を透過してディスプレイデバイス６を照明
し、観察者の両眼に左右のストライプ画素Ｒ，Ｌが分離
して観察される。
【０００５】すなわち、マスク基板７はバックライト１
０により照明され、開口８から光が出射する。マスク基
板７の観察者側には第１のレンチキュラレンズ３を配置
しており、その各シリンドリカルレンズのほぼ焦点位置
にマスク基板７がくるようにレンズ曲率を設計してい
る。この断面においては第２のレンチキュラレンズ４は
光学的に何の作用もしないので、開口８上の１点から射
出する光束はこの断面内では略平行光束に変換される。
【０００６】マスクパターンの一対の開口部と遮光部は
略第１のレンチキュラレンズ３の１ピッチに対応するよ
うに設定している。
【０００７】また、観察者の所定の位置から第１のレン
チキュラレンズ３までの光学的距離と第１のレンチキュ
ラレンズ３からマスクパターンまでの光学的距離の関係
を元に、第１のレンチキュラレンズ３のピッチとマスク
パターンの一対の開口部と遮光部のピッチを定めること
によって、画面の全幅にわたって、開口部８からの光が
一様に左眼又は右眼に集まるようにすることができる。
このようにしてディスプレイデバイス６上の左右のスト
ライプ画素が水平方向に左眼、右眼の領域に分離して観
察される。
【０００８】第２のレンチキュラーレンズ４は、マスク
７の開口８上の各点から発する光束を、すべてディスプ
レイデバイス６の右目又は左目用ストライプ画素上に集
光して、これを照明、透過して上下方向にのみ集光時の
ＮＡに応じて発散し、観察者の所定の眼の高さから画面
の上下方向の全幅にわたって左右のストライプ画素を一
様に分離して見える観察領域を与えている。
【０００９】しかしながら、このような立体画像表示装
置の視野角は狭く、観察者の視点が視野角からはずれる
と立体表示が認識されなくなる。そのため、観察者の視
点位置を検出して、視点位置の移動に応答して画像表示
を制御することにより、立体視が可能な領域を拡大する
技術が提案されている。例えば、特開平１０−２３２３
６７号公報には、マスクパターン又はレンチキュラレン
ズを表示面に平行移動させて、立体視可能な領域を拡大
する技術が開示されている。
【００１０】第２図は、特開平１０−２３２３６７号公
報に開示される立体画像表示装置の図である。第２図に
おいて、第１図と同じ構成要素には同じ参照数字を付
し、説明は省略する。第２図の立体画像表示装置はレン
チキュラーレンズが１枚の構成を有するので、第１図に
おける第２のレンチキュラーレンズ４を有していない。
【００１１】このような構成の立体画像表示装置におい
て、観察者５４の移動に応じた制御は以下のように行わ
れる。まず、位置センサー５１が、予め設定された基準
の位置からの観察者５４の水平方向のずれを検出し、そ
の情報を制御ユニット５２へ送り、このずれ情報に応じ
て制御ユニット５２がディスプレイ駆動回路５０へ画像
制御信号を出力すると、ディスプレイ駆動回路５０が第
１又は第２の横ストライプ画像をディスプレイ６に表示
する。同時に制御ユニット５２はずれ情報に基づくアク
チュエータ駆動信号を発生し、マスクパターン７を水平
方向に移動させるアクチュエータ５３を駆動することに
より、マスクパターン７を観察者５４が左右のストライ
プ画像をもっともよく分離できる位置に移動させる。こ
の結果、観察者５４の視点位置が変化しても、立体視可
能な範囲が拡大することになる。
【００１２】このように、観察者の視点位置に応じて表
示を制御する場合、検出精度が低くても、検出のための
処理時間が長くても、観察者の視点に適した画像表示が
行えない。そのため、観察者の視点位置をいかに精度よ
く、しかも短時間で検出するかは表示装置の性能におい
て非常に重要である。
【００１３】観察者（被測定者）の視点位置検出方法と
しては、 １）赤外光を観察者に照射し、網膜の反射を検出する方
法（例えば、伴野 「視点検出のための瞳孔撮影光学系
の設計法」、電子情報通信学会論文誌D-II, Vol. J74-D
-II, No.6, pp.736-747, 1991年6月に記載）
【００１４】２）可視画像を画像処理して観察者の目を
検出する方法（例えば、坂口ら 「画像の２次元離散コ
サイン変換を利用した実時間顔表情認識」、電子情報通
信学会論文誌 D-II, Vol. J80-D-II, No.6, pp. 1547-1
554 1997年6月に記載）
【００１５】３）赤外画像と可視画像を利用し、画像処
理により観察者の目を検出する方法（例えば、特開平８
−２８７２１６号公報に記載）などがある。
【００１６】１）の方法は、人間の瞳孔が近赤外光を再
帰反射する（入射方向と同一方向に光を戻す）性質を有
することを利用したものである。瞳孔反射光は鋭い反射
ピークとして得られ、通常、顔面などよりも高い反射率
を示すため、光源と光軸を同軸とした赤外線撮像装置を
用いて観察者を撮影することにより、瞳孔部分のみを明
るく撮像することができる。この撮影画像を適当な閾値
で二値化処理すれば、抽出された瞳孔位置から正確な視
点位置が検出できる。
【００１７】また、２）の方法では、撮影範囲の中の観
察者位置を予め限定し、その状態で観察者に瞬きをさせ
て、その可視画視画像のフレーム間画像によって目の領
域を抽出している。この抽出された目の領域をもとに作
成したテンプレートを用いて、テンプレートマッチング
による視点位置検出を行う。
【００１８】また、３）の方法では、赤外画像と可視カ
ラー画像を同時に撮影し、これら画像から顔領域を抽出
したのちテンプレートマッチングを利用して目などの特
徴領域を検出する。赤外画像は人物候補領域の抽出と、
カラー画像から肌色領域を抽出する際に用いる温度閾値
の決定に用いられる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１）の
方法においては、比較的強い赤外光を連続的に観察者に
対して照射する必要があるため、赤外光による観察者へ
の影響が懸念されるという問題があるほか、網膜による
反射を利用するため、観察者が瞬きした場合などは検出
が行えないという問題がある。また、環境の照度による
瞳孔の拡大縮小や、被測定者の視線の方向によっては、
瞳孔反射像の追従が困難となるという問題もある。
【００２０】また、２）の方法においては、観察位置の
調節や瞬きを行うなどの動作を観察者に要求することに
なり、観察者からみると面倒であること、テンプレート
を作成するために、観察位置の調節や瞬きを行うなどの
動作にかかる時間が必要となり、実用的でないことなど
の問題がある。
【００２１】さらに、３）の方法では、１）の方法に比
べて低い赤外光の照射強度でよいが、赤外画像の中間処
理結果を求めた後、その処理結果を利用して可視画像を
処理し、赤外画像の処理結果と可視画像の処理結果を用
いて顔領域を検出してからさらにパターンマッチングを
行うため、非常に処理が複雑である。また、パターンマ
ッチングに用いるテンプレートの作成も容易でないとい
った問題がある。また、パターンマッチング用のテンプ
レートを作成するために必要な顔の部位位置を可視画像
のみから検出しているため、位置精度があまり良くない
という問題もある。
【００２２】上記の問題を解決するために、出願人は、
平成１１年３月２５日に特願平１１−８２４５５号とし
て、視点位置の検出に、テンプレートマッチングを用い
るものの、テンプレートマッチングを適用する顔面画像
中の探索領域を、初期的に決定する場合と、或いは、テ
ンプレートマッチングが失敗して探索領域を変更する際
の新たな探索領域位置を決定する場合とにおいて、近赤
外光による瞳孔からの反射像を用いて大まかに決定した
瞳孔位置を中心に探索領域を決定するという手法を提案
した。
【００２３】しかしながら、この方法は赤外光を瞳孔に
照射することを必要とし、従って、赤外線照射装置など
のために装置が大型化する。このために、装置を小型化
するためには、探索領域の更新位置の決定を赤外光照射
機構無しで行わねばならない。
【００２４】探索領域の更新を行う従来技術として、上
述の特開平８−２８７２１６号がある。この従来技術で
は、それまでの探索領域中に視点を検出できずに探索領
域を移動する場合において、探索領域の大きさを段階的
に拡大するということが行われている。即ち、探索領域
を拡大しても、視点が検出できなかった場合には、更に
探索領域を拡大し、検出できた場合には、探索領域の大
きさを縮小するというものである。
【００２５】しかしながら、この特開平８−２８７２１
６号の方法は、ユーザの顔面の移動速度や移動方向を考
慮せずに探索領域を決定しているために、決定された探
索領域が必ずしも最適とはいえず、そのために、拡大し
た探索領域において視点が検出できる確率が減ってしま
い、顔面の移動速度が比較的高い場合には、探索領域の
大きさを再度拡大せねばならない事態に陥る可能性が高
い。この探索領域の再拡大のために、それに伴って発生
する計算量の増大が、探索速度を更に低下させて、再々
度の検出の失敗に帰結するという悪循環を起こしやすか
った。
【００２６】したがって、本発明の目的は、簡易な構成
でありながら、移動する顔面部位（例えば視点位置）の
追跡を、確実且つ高精度に行うことのできる顔面部位検
出装置及び方法を、更には、これらを用いた立体表示装
置、更には、表示コントローラ、表示システムなどを提
供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の顔面部位検出装置は、撮像手段と、前記撮
像手段によって撮像された所定画像内に設定された任意
探索領域とテンプレートとのマッチングをとることによ
り、前記所定画像内において所定の特定部位の位置を検
出するテンプレートマッチング手段と、前記特定部位の
位置変化速度を検出する速度検出手段と、前記テンプレ
ートマッチング手段が前記特定部位を前記探索領域内に
検出できなかった場合に前記探索領域の大きさを変更す
る変更手段を具備し、前記変更手段は、前記特定部位に
ついて検出された位置変化速度が大きいほど、より大き
な探索領域を設定することにより、この探索領域内にお
ける特定部位の検出速度を向上させることを特徴とす
る。
【００２８】特定部位の位置変化速度が大きいというこ
とは、それだけより大きな範囲内の領域にその部位が移
動している可能性が高いのであるから、より大きな探索
領域を設定することにより、テンプレートマッチングの
失敗の可能性が減り、結果的に、特定部位位置の検出速
度を向上させることができる。
【００２９】本発明の好適な一態様である請求項２に拠
れば、前記特定部位は顔面画像中の顔面部位であり、前
記速度検出手段は、前記テンプレートマッチング手段に
より検出された顔面部位位置の変化に基づいて位置変化
速度を検出する。速度検出のために、テンプレートマッ
チングの結果を流用することにより、速度検出のための
ハードウエアが不要となる。
【００３０】本発明の好適な一態様である請求項３に拠
れば、前記特定部位は前記顔面部位の視点位置である。
【００３１】テンプレートマッチング失敗後に顔面部位
の追跡に成功した場合には、探索を大きく設定しておく
必要性はないので、本発明の好適な一態様である請求項
４に拠れば、前記変更手段は、前記テンプレートマッチ
ング手段が、前記変更手段により変更された探索範囲内
に前記特定部位が検出された場合に、探索範囲の大きさ
を小さくする。特定部位の追跡の再開後における探索速
度が向上する。
【００３２】特に、請求項５の装置の前記変更手段は、
探索範囲を単に小さくするのではなく、探索範囲の大き
さを初期値に戻すことを特徴とする。
【００３３】本発明の好適な一態様である請求項６に拠
れば探索範囲は、最小値サイズから画面サイズまで変更
可能である。最大サイズを画面サイズとしたことで、顔
面部位が表示画面から出た後に再び入ってきたときに極
めて有効である。
【００３４】テンプレートマッチングに成功している限
りは、現在の探索範囲が有効に作用しているはずであ
る。そこで、請求項７によれば、そのような場合には、
探索範囲は前記最小値サイズに維持される。
【００３５】テンプレートマッチングに成功している限
りは、探索範囲の大きさを変えずに、探索範囲を移動さ
せた方が効率的である。そこで、請求項８によれば、前
記変更手段は、探索範囲の位置を移動する移動手段を有
し、
【００３６】前記移動手段は、探索範囲の位置を、前記
テンプレートマッチング手段が検出したマッチング位置
に移動させる。例えば、請求項９のように、テンプレー
トマッチング手段が検出したマッチング位置に一致させ
る。
【００３７】探索範囲を移動させる場合には移動量はそ
れまでの特定部位の移動速度に依存させた方が、そのよ
うな探索範囲に顔面部位が存在する確率は高い。そこ
で、請求項１０によれば、更に、前記テンプレートマッ
チング手段が検出したマッチング位置の変化に基づいて
視点位置の変化を検出する手段を有し、
【００３８】前記移動手段は、前回検出されたマッチン
グ位置から、今回検出された視点位置の変化量に応じた
位置に次の探索範囲を設定することにより、探索範囲を
移動する。
【００３９】本発明の好適な一態様である請求項１１に
拠れば、前記変更手段は、テンプレートマッチング手段
によるテンプレートマッチングが成功している限りは、
探索範囲の大きさを最小初期値に維持する維持手段と、
テンプレートマッチングに初めて失敗したときは、探索
範囲の大きさを、前記速度検出手段により検出された位
置変化速度に応じた速度相当サイズに設定する手段と、
テンプレートマッチングに繰り返し失敗したときは、探
索範囲の大きさを、前記速度相当サイズよりも更に所定
値だけサイズを大きくする手段とを具備する。即ち、テ
ンプレートマッチングに失敗した当初は、探索範囲を特
定部位の移動速度に相応させて大きくし、その後におい
てテンプレートマッチングが失敗し続ける場合には、探
索範囲の大きさを所定値ずつ大きくする。
【００４０】逆に、テンプレートマッチングに失敗した
当初は、探索範囲を特定部位の移動速度に相応させて大
きくし、その後においてもテンプレートマッチングが失
敗し続ける場合には、請求項１２のように、探索範囲の
大きさを、前記速度相当サイズよりも更に、前記速度検
出手段により検出された移動速度に応じた速度相応増分
だけサイズを大きくするようにしてもよい。
【００４１】テンプレートマッチングにおいて探索範囲
を大きくすることは誤判定の増加につながる懼れが高ま
る。そこで、誤判定を防ぐために、前記テンプレートマ
ッチング手段においてマッチング成功判断のための閾値
を可変とし、前記変更手段が探索範囲の大きさを大きく
したときは、マッチング成功判断のための閾値を高くす
る。
【００４２】請求項１乃至請求項１３の装置に適用され
ている方法（例えば請求項１４乃至２６）は、そのまま
上記課題を達成することになる。
【００４３】上述の特定部位を高速に検出するという課
題は、以下の構成を有する請求項２７の装置によっても
達成することができる。即ち、請求項２７の画像検出装
置は、撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された所
定画像内に設定された任意探索領域とテンプレートとの
マッチングをとることにより、前記所定画像内において
所定の特定部位の位置を検出するテンプレートマッチン
グ手段と、前記特定部位の検出位置の変化から前記特定
部位の移動方向を検出する方向検出手段と、次回のテン
プレートマッチングのための探索範囲の位置を、前記方
向検出手段により検出された特定部位の移動方向に設定
する設定手段を設けたことを特徴とする。それまでの移
動方向に合致させて探索範囲の位置を設定すれば、その
ように設定された探索範囲内に特定部位が含まれる確率
が高まる。
【００４４】本発明の好適な一態様である請求項２８に
拠れば、更に、前記特定部位の位置変化速度を検出する
速度検出手段を具備し、前記設定手段は、次回のテンプ
レートマッチングのための探索範囲を、前記方向検出手
段により検出された特定部位の移動方向であって、前記
速度検出手段により検出された特定部位の位置変化速度
に相応の距離だけ離間した位置に設定する。即ち、次の
探索範囲の位置を、特定部位の移動方向の延長上の、特
定部位の位置変化速度に相応の距離だけ離間した位置に
設定する。
【００４５】本発明の好適な一態様である請求項２９に
拠れば、前記方向検出手段は、前記テンプレートマッチ
ング手段により検出された特定部位位置の変化に基づい
て移動方向を検出する。テンプレートマッチングの出力
結果を移動方向の検出に流用することができ、装置の小
型化に寄与する。
【００４６】本発明の好適な一態様である請求項３０に
拠れば、前記速度検出手段は、前記テンプレートマッチ
ング手段により検出された特定部位位置の変化に基づい
て位置変化速度を検出する。テンプレートマッチングの
出力結果を移動速度の検出に流用することができ、移動
速度の検出にハードウエアが不要となる。
【００４７】本発明の好適な一態様である請求項３１に
拠れば、前記特定部位は顔面部位の視点位置である。
【００４８】探索範囲の位置を変更させる発明に、探索
範囲の大きさを変更させる機能を追加すると、更に、特
定部位の検出速度は向上する。そこで、請求項３２のよ
うに、前記テンプレートマッチング手段が前記特定部位
を前記探索領域内に検出できなかった場合に前記探索領
域の大きさを変更する変更手段を更に具備し、
【００４９】前記設定手段は、次回のテンプレートマッ
チングのための探索範囲の位置を前記方向検出手段によ
り検出された特定部位の移動方向に、前記変更手段によ
り拡大された大きさに従って設定する。
【００５０】本発明の好適な一態様である請求項３３に
拠れば、前記テンプレートマッチング手段がテンプレー
トマッチングに成功している限りは、前記設定手段は、
探索範囲を固定サイズに維持する。
【００５１】請求項２７乃至３３の装置に適用されてい
る方法（例えば、請求項３４乃至４０）は、そのまま上
記課題を達成することができる。
【００５２】上記課題は、例えば、請求項４１のよう
に、更に視線方向を検出する手段を具備し、
【００５３】前記テンプレートマッチング手段は、検出
された視線方向に応じてテンプレート画像を変形補正す
るようにすれば、テンプレートマッチングの精度をより
向上させることができる。
【００５４】上記課題は、上記の画像検出方法を実現す
るコンピュータプログラムを記憶するプログラム記憶媒
体によっても達成できる。
【００５５】更には、請求項１乃至１３のいずれかまた
は２７乃至３３のいずれかに記載の画像検出装置が検出
した視点位置は、立体表示装置に応用することが好まし
い。
【００５６】更には、請求項１乃至１３のいずれかまた
は２７乃至３３のいずれかに記載の画像検出装置が検出
した視点位置は、立体表示装置を制御するためのコント
ローラに応用することが好ましい。
【００５７】また、請求項１乃至１３のいずれかまたは
２７乃至３３のいずれかに記載の画像検出装置が検出し
た視点位置は、立体表示システムに応用することが好ま
しい。
【００５８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の特
定部位検出を顔面部位検出、特に視点位置検出に応用し
た実施形態を詳細に説明する。尚、以下の説明において
は、実施形態の視点位置検出装置を立体画像表示装置に
接続した立体画像表示システムについて説明するが、本
発明の顔面部位検出の用途は立体画像表示装置システム
に限定されるものではない。
【００５９】また、以下では立体表示装置としてリアク
ロスレンチキュラ方式のものについて説明しているが、
本発明の顔面部位検出の用途は、リアクロスレンチキュ
ラ方式の立体表示装置に限定されるものではなく、例え
ば、パララックスバリア方式の立体表示装置に適用して
もよい。
【００６０】また、本発明において、顔面部位とは視点
位置とは限られない。更に、その視点位置とは観察者の
目の位置を示すある一点の座標を意味するが、本発明の
視点位置検出装置の出力する視点位置情報は必ずしも一
点の座標値でなくともよく、ある領域を示す情報であっ
ても良い。用途によっては眼全体の位置がおおよそわか
ればよい場合もあり、その用途によって適宜選択すれば
よい。
【００６１】まず、実施形態の視点位置検出が適用され
たリアクロスレンチキュラ方式の立体表示装置について
説明する。
【００６２】〈リアクロスレンチキュラ方式〉以下、図
面を用いてクロスレンチキュラ方式の立体表示原理を説
明する。第３図は本実施形態に用いられるクロスレンチ
キュラ方式の原理説明の図であると共に、その立体表示
装置１０００の構成を示す斜視図である。
【００６３】６０は視差画像を表示するための液晶表示
装置で、６１は液晶層などからなる表示画素部でガラス
基板６２の間に形成されている。図中では、偏光板、カ
ラーフィルタ、電極、ブラックマトリクス、反射防止膜
などは図示を省略してある。９０は照明光源となるバッ
クライトである。その前方には、空間変調装置として機
能するバリア用液晶表示装置８０がおかれ、立体画像表
示を行う場合には図示のように市松状のパターン（黒の
部分がバックライト項を通過させず、白の部分がバック
ライトを通過させるように機能する）が表示装置８０の
表示画面に表示され、通常の２次元画像を表示する場合
には、対応する領域を白く表示する。バリア用液晶表示
装置８０はコントローラ１００によりメモリ１０１を介
して制御される。
【００６４】そのバリア用液晶表示装置８０と視差画像
表示用液晶表示装置６０の間には、マイクロレンズとし
て透明樹脂またはガラス製の互いに直行する２つのレン
チキュラ７１，７２が配置されている。視差画像表示用
液晶表示装置６０には、図示（６１Ｒが右眼用画像、６
１Ｌが左眼用画像）のように左右の視差画像が上下方向
に交互に横ストライプ状に配列して表示されている。バ
ックライト９０からの光はバリア用液晶表示装置８０の
各々の光透過部８１を透過し、レンチキュラ７２と７１
を通して画像用液晶表示装置６０を照明し、ユーザの両
眼に左右の視差画像が分離して観察される。
【００６５】第４図はユーザの両眼に左右の視差画像が
水平方向に分離して観察される原理を説明する図であ
る。同図は、第３図で説明した立体画像表示装置を上か
ら見た断面を示している。バックライト９０によってバ
リア用液晶表示装置８０が照明されると、光透過部８１
から光が出射する。バリア用液晶表示装置８０のユーザ
側にはレンチキュラ７２が配置され、その各々のシリン
ドリカルレンズのほぼ焦点位置に、バリア用液晶表示装
置８０上のマスクパターンがくるようにレンズ曲率が設
計されている。
【００６６】第４図中に示した、マスクパターンの光透
過部と遮光部は、視差画像表示用液晶表示装置６０に表
示された上下交互に配列した横ストライプ状の左右画像
のうち左画像が対応している。よって、光透過部８１か
ら出射した光はレンチキュラ７２を通って視差画像表示
用液晶表示装置６０の左画像を図中の実線で示すような
範囲に指向性をもって照明する。図中のELはユーザの左
眼をERは右眼を示しており、画像の全幅にわたって、光
透過部８１からの光が一様に左眼に集まるように、レン
チキュラ７２のピッチはマスクパターンの光透過部と遮
光部で構成される各対の間のピッチよりも僅かに小さく
してある。この結果、視差画像表示用液晶表示装置に表
示された横ストライプ状の左画像は左眼EL付近の範囲の
みで観察される。また、右眼ERに関しては、表示装置８
０のパターンの光透過部と遮光部のパターンは第４図と
は逆になる。すなわち、視差画像表示用液晶表示装置６
０に表示された上下交互に配列した横ストライプ状の左
右画像のうち右画像のストライプに対応するようにな
り、レンチキュラ７２を通して右画像は右眼ER付近の範
囲に指向性をもって照明される。これにより、視差画像
表示用液晶表示装置に表示された横ストライプ状の右画
像は右眼ER付近の範囲のみで観察される。このように視
差画像表示用液晶表示装置上の左右の画像が水平方向に
左眼、右眼に分離して観察される。
【００６７】次に、上下方向の観察領域の説明を行う。
第５図は第３図で示したクロスレンチキュラ方式による
立体画像表示装置の上下方向の断面の側面略図を示す図
である。なお、第５図では、この断面については光学作
用を持たないレンチキュラ７２及び光学作用に直接関係
しない平面ガラスによる基板は省略されており、レンチ
キュラ７１についても概念的に表現されている。バリア
用液晶表示装置８０のマスクパターンの開口は第３図に
ように市松状になっており、上下方向には視差画像表示
用液晶表示装置６０に表示された上下交互に配列した横
ストライプ状の左右画像に対応している。
【００６８】第５図において、光透過部８１の開口パタ
ーンはユーザのどちらか片方の眼用の画像ラインを照明
するものとする。
【００６９】ここで、上下方向のマスクパターンのピッ
チをVm、レンチキュラ７１のピッチをVL、レンチキュラ
７１を構成する個々のシリンドリカルレンズの第５図の
紙面内の方向の焦点距離をfVとし、視差画像表示用液晶
表示装置の上下方向の画素ピッチをVd、視差画像表示用
液晶表示装置の表示面からレンチキュラ７１までの距離
をL1、レンチキュラ７１からマスクパターンまでの距離
をL2とするとき、
【００７０】 Vd：Vm＝L1：L2 …（１）
【００７１】 Vd：VL＝（L1＋L2）／２：L2 …（２）
【００７２】 １／fV＝１／L1＋１／L2 …（３）
【００７３】の関係を満たすように設定されている。こ
のときマスクパターンの光透過部はそれぞれ対応する画
素ラインに第５図紙面に垂直な焦線として集光してい
る。市松開口の１つの開口に注目すると、中央の光透過
部８１−１の中心の点Ａから発せられ、レンチキュラ７
１の対応するシリンドリカルレンズ７１−１に入射する
光束は、液晶表示装置の対応する画素列６１−１の中央
の点Ａ’上の焦線に集光される。中央の光透過部８１−
１の中心の点Ａから発せられた７１−１以外のレンチキ
ュラ７１を構成するシリンドリカルレンズに入射する光
束は液晶表示装置の左眼用画像を表示する画素ラインの
中心に焦線として集光される。
【００７４】また光透過部８１−１の端の点Ｂ，Ｃから
発せられレンチキュラ７１の対応するシリンドリカルレ
ンズに７１−１に入射する光束は画素列６１−１の端の
点Ｂ’，Ｃ’上の焦線に夫々集光される。同様に光透過
部８１−１のその他の点から発せられシリンドリカルレ
ンズ７１−１に入射した光束は液晶表示装置の画素列６
１−１上に焦線として集光される。また光透過部８１−
１を発して７１−１以外のシリンドリカルレンズに入射
した光束もすべて液晶表示装置６０の左眼用画像を表示
する画素ライン上に集光される。
【００７５】第５図に示された、市松パターンの光透過
部８１−１以外の光透過部から発せられる光束も、同様
にすべて液晶表示装置６０の左眼用画像を表示する画素
ライン上に集光されて液晶表示装置６０の左眼用の画素
ラインを照明、透過して上下方向にのみ集光時の開口数
に応じて発散し、ユーザの所定の眼の高さからの画面の
上下方向の全幅にわたって左眼用画像が一様に分離して
見えるような観察領域が得られるようになっている。こ
こではユーザの左眼用画像について説明したがユーザ右
眼用の画像についても同様の働きがある。
【００７６】第６図は第３図で示した立体画像表示装置
の上下方向の断面の側面図である。同図では、第５図で
は省略した部材も図示してある。ここで、上下方向のマ
スクパターンの開口のピッチをVm、レンチキュラ７１の
ピッチをVL、視差画像表示用液晶表示装置の上下方向の
画素ピッチをVd、視差画像表示用液晶表示装置の表示面
からレンチキュラ７１のユーザ側の主平面までの距離を
L1、レンチキュラ７１のマスク基板側の主平面からマス
クパターンまでの距離をL2、レンチキュラ７１を構成す
る個々のシリンドリカルレンズの第６図の紙面内の方向
の焦点距離fVとするとき、上記（１），（２），（３）
式の関係を満たすようにVd＝Vm＝VL、L1＝L2、fV＝L1／
２と設定されている。すなわち、既に第５図を使って説
明したように、ユーザの所定の眼の高さから画面の上下
方向の全幅にわたって左右画像が一様に分離して見える
ような観察領域が得られるようになっている。
【００７７】なお、上記説明では、ユーザ側から見て、
液晶表示装置６０、レンチキュラ７１、レンチキュラ７
２、市松状光透過部８１の順に配置して立体画像表示装
置を構成したが、レンチキュラ７２とレンチキュラ７１
の順番を入れ替えてもよい。この場合、レンチキュラ７
２、レンチキュラ７１のピッチと焦点距離及び市松開口
の縦横のピッチを上述した条件をすべて満たすように設
定し直すことにより、上述の構成と同様に立体画像表示
装置を構成することが可能となる。
【００７８】次に、空間光変調装置８０による立体画像
の表示方法について説明する。第７図は第３図で示した
立体表示装置による立体画像表示方法を説明する図であ
る。第７図の（Ａ）は空間光変調装置８０の透光部・遮
光部のパターンを示しており、（Ｂ），（Ｃ）は画面表
示用の液晶表示装置６０の表示画素部を示す。上述の立
体画像表示と同様に、液晶表示装置６０には左右の視差
画像が横ストライプ状に交互に合成されて表示されてい
る。
【００７９】第７図の（Ａ）で、空間光変調素子８０の
透光部が実線で示す矩形部６５の各々に形成され、矩形
部６６が遮光部として形成されている場合には、第７図
の（Ｂ）のように第１走査線に右視差画像R1、第２走査
線には左視差画像L2、第３走査線には右視差画像R3、…
となるよう合成された第１の合成ストライプ画像が対応
し、左右の視差画像は各々ユーザの左右眼に分離して観
察される。一方、第７図の（Ａ）において、透光部が点
線で示す矩形部６６の各々に形成され、矩形部６５が遮
光部であるときには第７図の（Ｃ）のように第１走査線
に左視差画像L1、第２走査線には右視差画像R2、第３走
査線には左視差画像L3、…となるよう合成された第２の
合成ストライプ画像が対応し、左右の視差画像は各々ユ
ーザの左右眼に分離して観察される。
【００８０】ここで、この状態を時分割で交互に表示す
ることにより、左右視差画像の解像度がストライプ合成
により半分に落ちていたものが、解像度を落とすことな
く高解像度で表示することもできる。
【００８１】また、そのとき、画像表示用の液晶表示装
置６０の表示画素部と空間光変調素子の書き換えスピー
ドに違いがある場合、画像の書き換えと開口パターンの
書き換えのタイミングを一致させてユーザにその境が見
えないようにするために、画像表示コントローラと空間
光変調素子コントローラを追加して同期を取ることも可
能である。その際、視差画像表示用液晶表示装置の表示
画素部と空間光変調素子の対応する走査線上で１画素ご
とに同期させて書き換えても良いし、対応する走査線ご
とに同期を取って書き換えてもよい。
【００８２】右眼画像と左眼画像の２枚の視差画像を画
面ごとに時分割で表示する通常の立体表示方式では、フ
リッカを防止するために、フレーム周波数を１２０Ｈz
に上げる必要がある。しかしながら、本実施形態の方式
では、左右の視差画像が横ストライプ状に合成表示され
た画面なので、フレーム周波数６０Ｈzであってもフリ
ッカーを感ずることなく高解像度で観察できる。
【００８３】本実施形態では上下方向のマスクパターン
の開口ピッチをVm、レンチキュラ７１のピッチをVL、レ
ンチキュラ７１を構成する個々のシリンドリカルレンズ
の第５図の紙面内の方向の焦点距離fV、視差画像表示用
液晶表示装置の上下方向の画素ピッチをVd、視差画像表
示用液晶表示装置の表示面からレンチキュラ７１までの
距離をL1、レンチキュラ７１からマスクパターンまでの
距離をL2、に対し、Vd＝Vm＝VL、L1＝L2、fV＝L1／２の
関係を満たすように構成されている。ここで、Vd＝Vmで
あるため、空間光変調素子として視差画像表示用液晶表
示装置と同様の画素ピッチからなる液晶表示装置を用い
ることができる。
【００８４】次に、本構成での２次元表示と３次元表示
の切り替え混在表示手段について述べる。透過型液晶素
子などの透過型の空間光変調素子８０を用いた上記の構
成において、開口パターンを制御することにより所定の
領域を立体画像表示とし、その他の部分は２次元画像を
表示することができる。これを第８図を用いて説明す
る。第８図は第３図で示した立体表示装置による３次元
画像と２次元画像の混在表示方法を説明する図である。
同図において、（Ａ）は空間光変調装置８０の透光部・
遮光部のパターンを示しており、（Ｂ）は視差画像表示
用液晶表示装置６０の表示部の画像パターンを示してい
る。（Ｂ）に示されるように、液晶表示装置６０の立体
画像を表示する領域６７の中は左右の視差画像Ｒ，Ｌ，
Ｒ，…を交互に合成した横ストライプ画像が表示され、
その他の領域には通常の２次元画像Ｓが表示される。
【００８５】第８図の（Ｂ）に対応する空間光変調装置
８０の透光部・遮光部のパターンは、第８図の（Ａ）の
ようになる。立体画像を表示する液晶表示装置６０の領
域６７に対応する空間光変調装置８０の領域８７の中
は、市松状の開口パターンにする。この結果、領域６
７、８７に対応する部分では、透過光に指向性を持たせ
た左右の視差画像が各々左右の眼に分離して到達するよ
うになる。また、その他の領域では開口をすべて透光状
態にし、左右両眼に２次元画像Ｓが到達するようにす
る。これにより、領域６７にのみ立体画像を表示するこ
とができる。さらに前述のように第１の合成ストライプ
画像と第２の合成ストライプ画像を交互に表示させ、そ
れに同期して開口パターンを変える方法を用いるように
すれば、立体画像の解像度を高めることができる。
【００８６】〈表示システム〉第３図の立体表示装置１
０００を用い、視点位置を追跡した最適な立体視を実現
する立体表示システムの構成を第９図に示す。本実施形
態における視点位置検出装置は、撮影部３００と、視点
位置検出部４００とから構成され、視点位置検出部４０
０に接続されたコントローラ１００は、検出部４００に
より検出された視点位置に応じて最適なバリアマスクを
生成して、表示装置１０００のバリアマスク表示装置８
０に表示する。以下、視点位置検出装置４００とコント
ローラ１００と表示装置１０００とを併せて立体画像表
示システムと言うことがある。
【００８７】撮影部３００は、観察者の可視画像を撮影
するために、例えばビデオカメラによって構成されてい
る。
【００８８】視点位置検出部４００は、画像記憶部４０
１と、テンプレートマッチング判定部４０２と、テンプ
レート作成部４０６と、移動速度検出部４０３と、探索
範囲決定部４０４と、探索基点決定部４０５とから構成
されている。視点位置検出部４００はたとえば撮影部３
００が出力する画像信号を記憶可能な、汎用パーソナル
コンピュータから構成することができる。
【００８９】画像記憶部４０１は撮影部３００が撮影し
た画像データを記憶する手段として用いられ、ＲＡＭの
ような半導体メモリで構成しても、磁気ディスクや光デ
ィスクなどの記憶装置を用いて構成してもよい。
【００９０】テンプレートマッチング判定部４０２は、
テンプレート作成部４０６から供給されるテンプレート
を用いて、画像記憶部４０１に記憶された画像のうちテ
ンプレートとの相関が最も高い領域の位置情報を表示コ
ントローラ１００へ出力する。コントローラ１００はこ
の位置情報を用いて最適なバリアマスクを生成する。判
定部４０２は、検出した位置情報を、移動速度検出部４
０３と探索基点決定部４０５にも出力する。これは、テ
ンプレートマッチング失敗時において、テンプレートマ
ッチングのための探索範囲を変更させるための契機を、
移動速度検出部４０３と探索基点決定部４０５とに与え
るためである。
【００９１】テンプレート作成部４０６は、画像記憶部
４０１に記憶された画像データから、テンプレートマッ
チング判定部４０２で用いるパターンマッチング用のテ
ンプレートを作成するもので、このテンプレートは予め
決められたパターンであってもよい。
【００９２】テンプレート作成部におけるテンプレート
の作成について説明する。ここで用いるテンプレートマ
ッチング用のテンプレートを、例えば２つの子テンプレ
ートと１つの親テンプレートとする。それぞれの種類の
テンプレートについて第１０図の（ａ）及び（ｂ）を用
いてさらに説明する。
【００９３】第１０図（ａ）及び第１０図（ｂ）は、本
実施形態で用いる子テンプレート及び親テンプレートを
それぞれ説明する図である。図に示すように、２つの子
テンプレートはそれぞれ右眼、左眼の視点位置を基点
（図中×で示す）とするテンプレート、親テンプレート
は右眼左眼の視点位置を含み、視点位置の中点を基点と
する１つのテンプレートである。ここで、テンプレート
における視点位置は、画像内座標の１点を指す座標であ
る。
【００９４】本実施形態において、テンプレートの作成
処理は子テンプレートの作成から行う。テンプレート作
成部４０６は、画像記憶部４０１に記憶された可視画像
から、右眼視点位置を基点とした子テンプレート１と、
左眼視点位置を基点とした子テンプレート２を作成す
る。子テンプレートの大きさは、右眼左眼視点位置間の
距離によって次式から決定する。
【００９５】平均的な人間の右眼左眼視点位置間の距
離：測定された右眼左眼視点位置間の距離＝平均的な人
間の眼と眉が入る程度の大きさ：子テンプレートの大き
さ
【００９６】ここで、視点位置間距離及び眼と眉が入る
大きさの平均値は、たとえば統計的に求めた値を用いる
ことができる。ここで、テンプレート作成部４０６は、
テンプレート作成の基点となる左眼視点位置と右眼視点
位置をデフォルト値で記憶するものとする。即ち、テン
プレートを決定するためのユーザの顔面像を撮影部３０
０が正確に捉えるように、テンプレート作成時点では、
ユーザは所定の位置に自己の顔をおいて、所定の範囲の
右目と左目の画像が撮影部３００によって撮影されるよ
うにする。これにより、テンプレート作成の基となる撮
影部３００が撮影し、記憶部４０１に記憶された画像
は、ユーザの左右眼の画像を正確に含むものとなる。
【００９７】一旦テンプレートが作成されると、ユーザ
が視点位置を移動させても、テンプレートマッチング判
定部４０２が視点位置を追跡し、或いはテンプレートマ
ッチングに失敗しても、左右眼があるであろう位置に探
索範囲が移動されるように、探索範囲決定部４０４と探
索基点決定部４０５とが動作する。
【００９８】尚、テンプレートを作成するときは、視点
位置を正確に測定する必要があるが、このために、以下
のように変形してもよい。即ち、第１１図のように、撮
影部３００が撮影したユーザ顔面の画像を表示装置１０
００に表示する。一方、作成部４０６は、コントローラ
１００を介して、テンプレート画像の枠４５０を同じく
表示装置１０００の所定位置に表示する。ユーザは、そ
の表示された枠内に、自己の左右眼がこの枠４５０内に
入るように顔位置を移動する。その枠内に左右眼が入っ
たことを確認したら、キーボード若しくはマウスなどを
用いて、OKアイコン４５１を操作することによって、そ
の旨をテンプレート作成部４０６に知らせる。テンプレ
ート作成部４０６は、その時点の記憶部４０１内の画像
データに従ってテンプレート画像を生成する。
【００９９】テンプレート画像についての説明を続ける
と、親テンプレートは右眼左眼２つの視点位置の中点を
基点として、２つの視点位置を含むテンプレートであ
る。親テンプレートの大ききは、右眼左眼視点位置間の
距離によって次式から決定する。平均的な人間の右眼左
眼視点位置間の距離：測定された右眼左眼視点位置間の
距離＝平均的な人間の顔が入る程度の大きさ：親テンプ
レートの大きさ
【０１００】子テンプレート作成時と同様に、平均値に
は統計的に求めた値を用いることができる。テンプレー
ト作成部４０６が作成したテンプレートは、パターンマ
ッチング判定部４０２へ供給される。以上のようにし
て、テンプレート作成部４０６はテンプレートを作成す
る。
【０１０１】第１２図は、実施形態に採用されているテ
ンプレートマッチングの手法を説明する。同図におい
て、テンプレート４１０は、作成部４０６が生成したテ
ンプレートである。ユーザ（観察者）は、位置４１３か
ら位置４１４に移動したとする。探索範囲決定部４０４
は、探索範囲４１１の大きさを決定する。探索基点決定
部４１４は、探索範囲の基点４１２を決定する。テンプ
レートマッチング判定部４０２は、基点位置４１２を基
点とする探索範囲４１１内を、テンプレート４１０を移
動させながら、テンプレートマッチングを行う。
【０１０２】本実施形態では、探索基点を先に決定し、
決定された探索基点が中央に位置するように探索範囲を
配置する。第１２図では、親テンプレートによるテンプ
レートマッチングを示したが、子テンプレートについて
も同様に行う。
【０１０３】テンプレートマッチングはたとえば正規化
相関関数を用いて行うことができる。正規化相関関数を
用いたパターンマッチングについては例えば、「マトロ
ックスイメージングライブラリ バージョン５．１ ユ
ーザガイド（Matrox ImagingLibrary Version 5.1 User
Guide）」 第１５４〜１５５ページに記載されてい
る。正規化相関関数によって得られる値は０〜１００
（％）として表され、１００％が完全一致を意味する。
【０１０４】本実施形態においては、例えば８５％を超
える相関度が得られれば、パターンマッチングが成功し
たと見なす。テンプレート作成直後のパターンマッチン
グは、テンプレートの元になった画像とパターンマッチ
ングを行う画像データが同一であるため、基本的にほぼ
１００％の相関度が得られるはずである。
【０１０５】〈視点位置の追従〉第１３図は、本実施形
態に採用されている探索範囲の基点の決定方法を説明す
る。同図において、４２０，４２１，４２２は、夫々、
過去の時点でテンプレートマッチングが成功したテンプ
レートの基点位置を表す。即ち、n-3回目のテンプレー
トマッチングでは点４２０においてマッチングが取れた
こととなり、n-2回目のテンプレートマッチングでは点
４２１においてマッチングが取れたこととなり、n-1回
目のテンプレートマッチングでは点４２０においてマッ
チングが取れたこととなり、n回目のテンプレートマッ
チングのための探索範囲の基点をどこに設定するかを説
明する。この実施形態では、テンプレートマッチングが
取れた点を「マッチング点」と呼ぶ。第１３図の例で
は、マッチング点４２１から４２２に移動した時点で、
速度ベクトルVn-1が求められる。すると、これから行お
うとする第ｎ回目のテンプレートマッチングのための探
索範囲（便宜上、「基本探索範囲」と呼ぶ）の探索基点
４２３を、マッチング点４２２から、ベクトルVn-1と同
じ方向に、
【０１０６】［数1］距離k.Vn-1 だけ離間した点位置に設定する。ここで、ｋは所定の定
数である。
【０１０７】通常、ユーザの視点位置は動かないことが
多い。もし、視点位置が点４２１から移動していなかっ
た（即ち、点４２１と４２２が一致）ならば、第ｎ回目
のテンプレートマッチングにおける視点位置も移動して
いないことが予想される。この場合には、Vn-1=0である
ので、探索基点４２３はマッチング点４２１に重なって
設定される。従って、視点位置は、移動されていない基
本探索範囲内に確実に把握されることになる。
【０１０８】第１３図の例で、この基本探索範囲内にお
いてマッチングが取れたならば、その位置を第ｎ回目の
マッチング点４２４とする。
【０１０９】第１４図は、基本探索範囲内にマッチング
が得られなかった場合における、探索範囲の拡大の手法
を説明する。本実施形態では、基本探索範囲においてマ
ッチングが取れなかったばあいには、基本探索範囲より
も大きな探索範囲を設定する。拡大された探索範囲内で
マッチングが取れなかったならば更に大きな探索範囲を
設定する。第１４図の例では、基本探索範囲（E0）を除
いて、全部でｐ個の拡大探索範囲（E1, E2, E3, E4,
...，Ep-1, Ep）が設定されている。一般的に、拡大探
索範囲Epは、マッチングが取れていた間に測定されてい
た最新の視点位置移動速度Vpの値に関連づけられて設定
されている。即ち、移動速度Vの色々な値が、
【０１１０】 V1 ＜ V 2 ＜ V 3 ＜ V 4 ＜...＜ V p-1 ＜ V p という順序であるならば、その速度値に対して、夫々、 E1 ＜ E2 ＜ E3 ＜ E4 ＜...＜ Ep-1 ＜ Ep という大きさの順序の拡大探索範囲が設定されている。
もし、テンプレートマッチングに失敗する直前までに測
定されていた移動速度の値がV3であったならば、拡大探
索範囲として最初に設定される探索範囲はE4である。も
しこの拡大探索範囲E4内でテンプレートマッチングに失
敗すれば、次の拡大探索範囲はE5に設定される。一般
に、テンプレートマッチングに失敗する直前までに測定
されていた移動速度の値がVkであったならば、拡大探索
範囲として最初に設定される探索範囲はEkであり、次の
拡大探索範囲はEk+1である。
【０１１１】第１６図は、第１４図の例で、基本探索範
囲においてテンプレートマッチングに失敗したために、
探索範囲が拡大され、その拡大探索範囲内でテンプレー
トマッチングに成功して、マッチング点４２４が得られ
たことを示している。
【０１１２】第１７図，第１８図は、第９図の探索範囲
決定部４０４及び探索基点決定部４０５の動作を示すフ
ローチャートである。まず、ステップＳ１００で、撮影
部３００、視点位置検出部４００及びコントローラ１０
０の電源投入、初期化など、各部の起動を行う。次に、
ステップＳ１０２で、テンプレート作成部４０６は第１
０図に示したようなテンプレートを作成する。前述した
ように、テンプレート画像の作成は、ユーザ頭部を所定
位置においた場合における顔面中の所定位置の画像をテ
ンプレート画像とする手法（以下、「第１の方法」と呼
ぶ）と、ユーザが表示装置１０００に表示される自分の
顔面の像が表示画面中の所定の枠内に収まるように、ユ
ーザ頭部を移動させてその時点で得られた画像をテンプ
レート画像とする方法（以下、「第２の方法」と呼ぶ）
がある。
【０１１３】ステップＳ１０４では探索基点を設定す
る。上記第１の方法では、探索基点はデフォルトの座標
位置である。一方、第２の方法では、上記枠の中心位置
に設定される。ステップＳ１０４で設定された探索基点
は初期探索基点であるから、S0とする。
【０１１４】ステップＳ１０６では、カウンタｉを０に
初期化し、ステップＳ１０８では、探索範囲をE0（即
ち、基本探索範囲）に設定する。ステップＳ１１０で
は、ステップＳ１０４で設定した探索基点を基点とし、
ステップＳ１０８で設定した基本探索範囲E0を探索範囲
として、テンプレートマッチングを行う。ステップＳ１
１２では、このように設定した探索範囲内に目的のテン
プレート画像が発見されたかを判断する。
【０１１５】テンプレート画像が発見された位置をP0と
すると、ステップＳ１１４では、次の探索基点S1を決定
する。ステップＳ１０６からステップＳ１１４に到るま
での経過時間をΔｔとすると、視点位置がS0からP0に移
動する速度ベクトルV0は、
【０１１６】［数2］ であり、第１３図に従って、次の探索基点S1を、
【０１１７】［数3］
【０１１８】に従って決定する。即ち、新たな探索基点
は、最後に認識されたマッチング位置から、更に、それ
までにテンプレートマッチングが成功して認識されたマ
ッチング位置の変化に基づいて計算された視点位置の移
動ベクトルVに平行な方向で、移動速度Vに比例する距離
だけずれた位置に設定される。ずらす理由は、それまで
に視点位置がずれているのであれば、次の視点位置位置
もずれた位置に発見されるであろうとの推測に基づいて
いる。反対に、移動がないときには、Vはゼロなので、
新たな探索基点はもとの探索基点に設定される。
【０１１９】更にステップＳ１１６からステップＳ１０
６に戻って、カウンタｉを初期化し（このカウンタｉは
テンプレートマッチングに失敗したときに用いる）、ス
テップＳ１０８で、探索範囲E0を用いる。即ち、テンプ
レートマッチングに失敗がない限りは、探索範囲として
E0が用いられる。そしてステップＳ１１０でテンプレー
トマッチングが行われて、その新たな探索基点位置での
探索範囲E0内にテンプレート画像を見つけたか否かを判
断する。
【０１２０】ステップＳ１０６乃至ステップＳ１１６の
操作を繰り返して、第１６図に示すように、点４２２に
マッチング位置が見つかった場合を想定する。この場合
には移動速度Vn-1であるから、第１６図のように、
【０１２１】［数4］
【０１２２】という探索基点に大きさE0を設定する。第
１６図の例では、実際の視点位置は点４２４にあること
になるので、基本探索範囲におけるテンプレートマッチ
ングに失敗するから、ステップＳ１１２からステップＳ
２００に進む。ステップＳ２００乃至ステップＳ３００
は、移動速度Vn-1を第１５図の閾値速度と比較して、夫
々の速度閾値に合った探索範囲の大きさを決定する。即
ち、例えば、移動速度Vn-1が最大速度Vpを超えれば、ス
テップＳ２０２でカウンタｉに引数ｐを格納して第１８
図のステップＳ５００に進む。移動速度Vn-1が閾値速度
Vp-1を超えればカウンタｉに引数ｐ-1を格納して第１８
図のステップＳ５００に進み、...、移動速度Vn-1が閾
値速度V2を超えれば、ステップＳ３０２で、カウンタｉ
に引数2を格納して第１８図のステップＳ５００に進
み、移動速度Vn-1が閾値速度V2未満であれば、ステップ
Ｓ４００で、カウンタｉに引数１を格納して第１８図の
ステップＳ５００に進む。
【０１２３】第１８図のステップＳ５００では、カウン
タｉの値を用いて探索範囲EIを決定する。ステップＳ５
０２ではステップＳ５００で決定した探索範囲EI内をテ
ンプレートマッチングする。この探索範囲EIでのテンプ
レートマッチングに成功すれば、ステップＳ１０６に戻
って、探索範囲の大きさを基本探索範囲に戻すために、
カウンタｉを“０”に戻す。
【０１２４】一方、ステップＳ５０４でテンプレートマ
ッチングに失敗していることが分かったならば、ステッ
プＳ５００乃至ステップＳ５０２の操作を、拡大探索範
囲がEpを超えるまで繰り返す。
【０１２５】拡大探索範囲Epは表示装置６０の画面の大
きさに設定されている。このために、ステップＳ５０６
でＹＥＳ、即ち、拡大探索範囲が画面の大きさに一致し
た場合には、ステップＳ５０６からステップＳ５００に
戻ることにより、拡大探索範囲はそのEpの大きさ、即
ち、画面の大きさに維持される。画面の大きさに維持す
ることにより、視点位置が画面外に出た場合において再
度画面内に戻ってきた時点で直ちに追跡を再開すること
ができる。
【０１２６】〈視点位置の追従方向〉第１４図に示した
拡大探索範囲の生成順序は、視点位置の移動方向が上下
左右斜めのいずれの方向にあっても対処できるものであ
る。第１４図の拡大探索範囲は、ユーザが画面上におい
て大きな範囲で移動しない場合に対処しやすい。
【０１２７】拡大探索範囲の順序は第１４図に限定され
るものではなく、例えば、第１９図のようであってもよ
い。斜め方向に高速で移動する場合に追従性が高い。ま
た、異なる第２０図と第２１図のパターンを使い分けて
もよい。即ち、視点位置の移動方向が右方向（例えば移
動速度ベクトルVの符号が正）のときには、第２０図の
探索範囲拡大パターンを用い、視点位置の移動方向が左
方向（例えば移動速度ベクトルVの符号が負）のときに
は、第２１図の探索範囲拡大パターンを用いる。このよ
うにすると、視点位置が左右に往復移動するような場合
に、最も高速に視点位置を追従することができる。
【０１２８】〈視点位置の追従〉上記第１実施例（第９
図）は、探索範囲を移動速度から、探索基点を、［数
4］に従ってテンプレートマッチングによるマッチング
位置に基づいて、夫々決定した。
【０１２９】第２２図に示した第２実施例は、探索基点
を、テンプレートマッチングによるマッチング位置に基
づいて決定するものである。即ち、第２３図に示した第
２実施例に係る探索基点の決定は、最後に発見されたマ
ッチング位置（第２３図の例では４２２）を基点にし
て、その周囲に、基本探索範囲、更には拡大探索範囲を
設定するものである。
【０１３０】〈マッチングレベルの考慮〉第１実施例で
説明したように、テンプレートマッチング判定は、マッ
チング度を出力することができる。一方、第１実施例で
は、一旦、テンプレートマッチングに失敗すると探索範
囲を拡大するようにしていた。一般に、探索範囲を拡大
すると、誤判定の確率が高くなる。そこで、この第１実
施例の変形例では、第２４図に示すように、受理レベル
決定部４１０を設け、設定した拡大探索範囲の大きさに
応じて受理レベルを変更するようにする。ここで受理レ
ベルとは、テンプレートマッチング判定部においてマッ
チングが取れたと判定する際の基準となる一致度合いで
あり、上記正規化相関関数を用いた例であれば、％で表
される。即ち、例えば、探索範囲決定部４０４が、最大
の大きさEPの探索範囲を設定しようとする場合には、受
理レベル決定部４１０は、テンプレートマッチング判定
部４０２に対して例えば８５％より大きい９０％を出力
する。これを受けた判定部４０２は、相関度が９０％以
上の場合にのみマッチングが取れたと判定する。第２５
図は、第２実施例に対する、上記受理レベル決定部を設
けた変形例を示す。
【０１３１】〈探索範囲の設定方法に関する変形例〉第
１実施例の第１７図，第１８図に示した制御手順は、拡
大探索範囲の大きさを、テンプレートマッチングに失敗
する毎に１段ずつ上げていくものであった。この変形例
は、直前に検出された視点位置の移動速度が大きければ
大きいほど、拡大速度もより大きくするというものであ
る。
【０１３２】第２６図，第２７図はこの変形例に対応す
る制御手順を示し、第１実施例の第１７図，第１８図に
対応する。第２６図の制御手順は、第１７図の制御手順
に比して、後者のステップＳ２０２，ステップＳ３０
２，ステップＳ４００が、前者のステップＳ２０２’，
ステップＳ３０２’，ステップＳ４００’において、夫
々、 i = p, j = p, i = 2, j = 2, i = 1, j = 1, で異なっているに過ぎない。このように設定して、第２
７図のステップＳ５０４でテンプレートマッチングに失
敗したことが検出されると、ｉがｐを超えないうちは、
ステップＳ５１２において、 i = i + j を行い、このｉを用いて、ステップＳ５００で探索範囲
Eiを探索するものである。
【０１３３】例えば、ステップＳ２００，ステップＳ３
００などで、視点位置の移動速度がV5以上V6未満であれ
ば、i=5, j=5が設定され、ステップＳ５１２では、 ｉ=5+5=10 が設定されて、E10が探索範囲となる。次に失敗してス
テップＳ５１２に戻ってきたときは、 ｉ= 10 + 5=15 となるように、５段階飛びで拡大探索範囲を拡げてい
く。
【０１３４】かくして、この変形例によれば、移動速度
がVkとして検出されれば、探索範囲の大きさは、ｋ段階
ずつ大きくされていく。このような処理により、探索範
囲の拡大速度が、移動速度に応じて設定されるので、探
索範囲の追従性が高まる。
【０１３５】
【その他の実施形態】上述の実施形態においては、いず
れも探索範囲の再設定は視点位置検出のためのテンプレ
ートマッチングが失敗した場合に限られていたが、例え
ば画像表示部６０を付加した立体画像表示システムとし
て使用する場合には、画像表示部６０またはリモートコ
ントローラ（不図示）にユーザが操作できるボタン等を
設け、ユーザが立体表示を認識しにくくなった場合にこ
のボタンを押すことにより、探索範囲の基点位置や大き
さの再設定のための動作をやり直すように構成すること
もできる。このような構成とすることにより、的確なタ
イミングでテンプレートの更新が行われ、より高精度の
視点位置検出が可能となり、結果として立体視可能な範
囲が広い立体画像表示システムを実現することができ
る。前記第１実施例乃至第２実施例、及び変形例では、
次の探索基点位置は、［数3]または［数4］によって決
定された。この場合、ｋの値は探索基点位置に大きな影
響を与える。そこで、ｋの値をユーザが例えばキーボー
ドなどを通じて設定できる変形例を提案する。
【０１３６】ｋの値を小さな値に設定すれば、そのよう
な設定は、ユーザの頭部が余り動かないようなアプリケ
ーションに適する。逆に、ｋの値を大きな値に設定すれ
ば、そのような設定は、ユーザの頭部が動くことが多い
アプリケーションに適する。
【０１３７】また、上述の実施形態では本発明による視
点位置検出装置の検出結果を立体画像表示装置に供給す
る場合を例にして説明したが、本発明による視点位置検
出装置は、任意の用途に用いることができる。
【０１３８】また、上述の実施形態において説明した具
体的な手法、例えばパターンマッチングの方法、テンプ
レート作成の方法等は、実施形態において説明したもの
に限定されるものではなく、同等に適用可能な方法を用
いても良いことはいうまでもない。
【０１３９】上述の実施形態においては、ピンポイント
の座標である視点位置を出力するように構成されていた
が、例えば上述の実施形態のように最終的に得られる視
点位置を立体画像表示装置の制御に用いる場合であれ
ば、右眼と左眼の視点位置の中心位置がわかれば最低限
の制御は可能であるため、右眼用テンプレートと左眼用
テンプレートの中心位置を出力するようにしても良い。
【０１４０】更に上記実施例では、視点位置の移動速度
を検出する手段として、それまでにテンプレートマッチ
ングにより検出された視点位置の変化によって演算して
いたが、外部の頭部位置姿勢計測センサを用いて検出し
た視点位置の移動速度によって置き換えることも可能で
ある。
【０１４１】上記実施形態若しくは実施例では、テンプ
レート画像は一旦取得されると固定的であった。しか
し、ユーザの視線方向が変われば、撮影装置３００が撮
像する顔面像は、テンプレート画像を生成した時点と変
化する。そこで、この変形例では、第２８図のように、
視線検出センサ４６１を設け、視点位置検出部４００内
にテンプレートメモリ４６１を具備し、テンプレート作
成部をテンプレート演算作成部４６０に変更する。この
変形例では、初期的に作成するテンプレート画像は前記
実施形態若しくは実施例と変わるところはない。即ち、
そのテンプレート画像はメモリ４６１に格納されて、そ
の画像はテンプレートマッチング判定部４０２に送られ
る。
【０１４２】その後に視線方向が変わると、その変化
は、カメラパラメータの変化として演算作成部４６０に
送られ、演算作成部４６０は、テンプレートメモリ４６
１内のテンプレート画像を視線方向変化分だけ、カメラ
パラメータを用いて逆透視変換を行って補正（例えば第
２９図）し、補正画像をメモリ４６１に格納する。この
ようにすると、視線方向が変化してもマッチング精度が
低下することはない。
【０１４３】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。
【０１４４】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。
【０１４５】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体
は本発明を構成することになる。また、コンピュータが
読み出したプログラムコードを実行することにより、前
述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプ
ログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働
しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処
理の一部または全部を行い、その処理によって前述した
実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言う
までもない。
【０１４６】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
【０１４７】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードが格納されることになる。
【０１４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テンプレートマッチングに失敗した後で、次の探索範囲
を決定するに際して、それまでの移動速度に応じた大き
さに設定することにより、その探索範囲内に顔面部位が
存在する確率を高めることができる。即ち、顔面部位の
検出速度を高めることができる。また、テンプレートマ
ッチングに失敗したときのみならず、テンプレートマッ
チングに成功している際にも、探索範囲の位置をそれま
での顔面部位の移動方向に略一致させることにより、そ
の探索範囲内に顔面部位が存在する確率を高めることが
できる。即ち、顔面部位の検出速度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の立体画像表示装置の基本構成図である。
【図２】従来の立体画像表示装置の基本構成図である。
【図３】実施形態の視点位置検出装置が適用されるべき
立体表示装置の構成図である。
【図４】ユーザの両眼に左右の視差画像が水平方向に分
離して観察される原理を説明する図である。
【図５】クロスレンチキュラ方式による立体画像表示装
置の上下方向の断面の側面略図を示す図である。
【図６】実施形態の立体画像表示装置の上下方向の断面
の側面図である。
【図７】図３で示した立体表示装置による立体画像表示
方法を説明する図である。
【図８】図３で示した立体表示装置による３次元画像と
２次元画像の混在表示方法を説明する図である。
【図９】実施形態の視点位置検出装置の第１実施例の構
成を示すブロック図。
【図１０】実施例の視点位置検出に用いられるテンプレ
ート画像の取得方法を説明する図。
【図１１】実施例の視点位置検出に用いられるテンプレ
ート画像の取得方法の他の例を説明する図。
【図１２】本実施形態装置に採用されているテンプレー
トマッチングの原理を説明する図。
【図１３】実施例装置において、基本探索範囲を生成す
る原理を説明する図。
【図１４】実施例装置において、拡大探索範囲を生成方
法の一例を説明する図。
【図１５】図１４の拡大探索範囲を生成方法の一例にお
いて、視点位置の移動速度と探索範囲の大きさとの関係
を説明する図
【図１６】実施例装置において、拡大探索範囲を生成方
法の一例を説明する図。
【図１７】第１実施例装置の制御手順を示すフローチャ
ート。
【図１８】第１実施例装置の制御手順を示すフローチャ
ート。
【図１９】実施例装置において、拡大探索範囲を生成方
法の他の例を説明する図。
【図２０】実施例装置において、拡大探索範囲を生成方
法の更に他の例を説明する図。
【図２１】実施例装置において、拡大探索範囲を生成方
法の更に他の例を説明する図。
【図２２】第２実施例に係る装置の構成を示すブロック
図。
【図２３】第２実施例に関わる探索基点の決定方法を説
明する図。
【図２４】第１実施例の変形例装置の構成を示すブロッ
ク図。
【図２５】第２実施例の変形例装置の構成を示すブロッ
ク図。
【図２６】変形例の制御手順を示すフローチャート。
【図２７】変形例の制御手順を示すフローチャート。
【図２８】視線方向を考慮した変形例装置の構成を示す
ブロック図。
【図２９】視線方向が変化したときに、補正前後におけ
るテンプレート画像の変化を示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月７日（２００１．２．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の顔面部位検出装置は、撮像手段と、前記撮
像手段によって撮像された所定画像内に設定された任意
探索範囲とテンプレートとのマッチングをとることによ
り、前記所定画像内において所定の特定部位の位置を検
出するテンプレートマッチング手段と、前記特定部位の
位置変化速度を検出する速度検出手段と、前記テンプレ
ートマッチング手段が前記特定部位を前記探索範囲内に
検出できなかった場合に前記探索範囲の大きさを変更す
る変更手段を具備し、前記変更手段は、前記特定部位に
ついて検出された位置変化速度が大きいほど、より大き
な探索範囲を設定することにより、この探索範囲内にお
ける特定部位の検出速度を向上させることを特徴とす
る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】特定部位の位置変化速度が大きいというこ
とは、それだけより大きな範囲内の領域にその部位が移
動している可能性が高いのであるから、より大きな探索
範囲を設定することにより、テンプレートマッチングの
失敗の可能性が減り、結果的に、特定部位位置の検出速
度を向上させることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】上述の特定部位を高速に検出するという課
題は、以下の構成を有する請求項２７の装置によっても
達成することができる。即ち、請求項２７の画像検出装
置は、撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された所
定画像内に設定された任意探索範囲とテンプレートとの
マッチングをとることにより、前記所定画像内において
所定の特定部位の位置を検出するテンプレートマッチン
グ手段と、前記特定部位の検出位置の変化から前記特定
部位の移動方向を検出する方向検出手段と、次回のテン
プレートマッチングのための探索範囲の位置を、前記方
向検出手段により検出された特定部位の移動方向に設定
する設定手段を設けたことを特徴とする。それまでの移
動方向に合致させて探索範囲の位置を設定すれば、その
ように設定された探索範囲内に特定部位が含まれる確率
が高まる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】探索範囲の位置を変更させる発明に、探索
範囲の大きさを変更させる機能を追加すると、更に、特
定部位の検出速度は向上する。そこで、請求項３２のよ
うに、前記テンプレートマッチング手段が前記特定部位
を前記探索範囲内に検出できなかった場合に前記探索範
囲の大きさを変更する変更手段を更に具備し、
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA20 BA02 CA12 CA16 DA06 DB02 DC32 5C061 AA07 AB12 AB14 5L096 BA18 GA08 HA03 HA08 JA09 KA03 9A001 HH21 HH34 KK31

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された所定画像内に設定され
    た任意探索領域とテンプレートとのマッチングをとるこ
    とにより、前記所定画像内において所定の特定部位の位
    置を検出するテンプレートマッチング手段と、 前記特定部位の位置変化速度を検出する速度検出手段
    と、 前記テンプレートマッチング手段が前記特定部位を前記
    探索領域内に検出できなかった場合に前記探索領域の大
    きさを変更する変更手段を具備し、 前記変更手段は、前記特定部位について検出された位置
    変化速度が大きいほど、より大きな探索領域を設定する
    ことにより、この探索領域内における特定部位の検出速
    度を向上させることを特徴とする画像検出装置。
  2. 【請求項２】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位で
    あり、前記速度検出手段は、前記テンプレートマッチン
    グ手段により検出された顔面部位位置の変化に基づいて
    位置変化速度を検出することを特徴とする請求項１に記
    載の画像検出装置。
  3. 【請求項３】 前記特定部位は前記顔面部位の視点位置
    であることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれ
    かに記載の画像検出装置。
  4. 【請求項４】 前記変更手段は、前記テンプレートマッ
    チング手段が、前記変更手段により変更された探索範囲
    内に前記特定部位が検出された場合に、探索範囲の大き
    さを小さくすることを特徴とする請求項１乃至請求項３
    のいずれか１項に記載の画像検出装置。
  5. 【請求項５】 前記変更手段は、前記テンプレートマッ
    チング手段が、前記変更手段により変更された探索範囲
    内に前記特定部位が検出された場合に、探索範囲の大き
    さを初期値に戻すことを特徴とする請求項１乃至請求項
    ４のいずれか１項に記載の画像検出装置。
  6. 【請求項６】 探索範囲は、最小値サイズから画面サイ
    ズまで変更可能であることを特徴とする請求項１乃至請
    求項５のいずれか１項に記載の画像検出装置。
  7. 【請求項７】 前記テンプレートマッチング手段がテン
    プレートマッチングに成功している限りは、探索範囲は
    前記最小値サイズを維持されることを特徴とする請求項
    ６に記載の画像検出装置。
  8. 【請求項８】 前記変更手段は、探索範囲の位置を移動
    する移動手段を有し、 前記移動手段は、探索範囲の位置を、前記テンプレート
    マッチング手段が検出したマッチング位置に移動させる
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画
    像検出装置。
  9. 【請求項９】 前記変更手段は、探索範囲の位置を移動
    する移動手段を有し、 前記移動手段は、探索範囲の位置を、前記テンプレート
    マッチング手段が検出したマッチング位置に一致させる
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像検出装置。
  10. 【請求項１０】 更に、前記テンプレートマッチング手
    段が検出したマッチング位置の変化に基づいて視点位置
    の変化を検出する手段を有し、 前記移動手段は、前回検出されたマッチング位置から、
    今回検出された視点位置の変化量に応じた位置に次の探
    索範囲を設定することにより、探索範囲を移動すること
    を特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の画像
    検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記変更手段は、 テンプレートマッチング手段によるテンプレートマッチ
    ングが成功している限りは、探索範囲の大きさを最小初
    期値に維持する維持手段と、 テンプレートマッチングに初めて失敗したときは、探索
    範囲の大きさを、前記速度検出手段により検出された位
    置変化速度に応じた速度相当サイズに設定する手段と、 テンプレートマッチングに繰り返し失敗したときは、探
    索範囲の大きさを、前記速度相当サイズよりも更に所定
    値だけサイズを大きくする手段とを具備することを特徴
    とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像検出装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記変更手段は、 テンプレートマッチング手段によるテンプレートマッチ
    ングが成功している限りは、探索範囲の大きさを最小初
    期値に維持する維持手段と、 テンプレートマッチングに初めて失敗したときは、探索
    範囲の大きさを、前記速度検出手段により検出された位
    置変化速度に応じた速度相応サイズに設定する手段と、 テンプレートマッチングに繰り返し失敗したときは、探
    索範囲の大きさを、前記速度相当サイズよりも更に、前
    記速度検出手段により検出された移動速度に応じた速度
    相応増分だけサイズを大きくする手段とを具備すること
    を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像
    検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記テンプレートマッチング手段にお
    いてはマッチング成功判断のための閾値を可変であり、
    前記変更手段が探索範囲の大きさを大きくしたときは、
    マッチング成功判断のための閾値を高くすることを特徴
    とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の画像検出装
    置。
  14. 【請求項１４】 撮像工程と、 前記撮像手段によって撮像された所定画像内に設定され
    た任意探索領域とテンプレートとのマッチングをとるこ
    とにより、前記所定画像内において所定の特定部位の位
    置を検出するテンプレートマッチング工程と、 前記特定部位の位置変化速度を検出する速度検出工程
    と、 前記テンプレートマッチング工程が前記特定部位を前記
    探索領域内に検出できなかった場合に前記探索領域の大
    きさを変更する変更工程を具備し、 前記変更工程は、前記特定部位について検出された位置
    変化速度が大きいほど、より大きな探索領域を設定する
    ことにより、この探索領域内における特定部位の検出速
    度を向上させることを特徴とする画像検出方法。
  15. 【請求項１５】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位
    であり、前記速度検出工程は、前記テンプレートマッチ
    ング工程により検出された顔面部位位置の変化に基づい
    て速度を検出することを特徴とする請求項１４に記載の
    画像検出方法。
  16. 【請求項１６】 前記特定部位は前記顔面部位の視点位
    置であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１５の
    いずれか１項に記載の画像検出方法。
  17. 【請求項１７】 前記変更工程は、前記テンプレートマ
    ッチング工程が、前記変更工程により変更された探索範
    囲内に前記特定部位が検出された場合に、探索範囲の大
    きさを小さくすることを特徴とする請求項１４乃至請求
    項１６のいずれか１項に記載の画像検出方法。
  18. 【請求項１８】 前記変更工程は、前記テンプレートマ
    ッチング工程が、前記変更工程により変更された探索範
    囲内に前記特定部位が検出された場合に、探索範囲の大
    きさを初期値に戻すことを特徴とする請求項１４乃至請
    求項１７のいずれか１項に記載の画像検出方法。
  19. 【請求項１９】 探索範囲は、最小値サイズから画面サ
    イズまで変更可能であることを特徴とする請求項１４乃
    至請求項１８のいずれか１項に記載の画像検出方法。
  20. 【請求項２０】 前記テンプレートマッチング工程がテ
    ンプレートマッチングに成功している限りは、探索範囲
    は前記最小値サイズに維持されることを特徴とする請求
    項１９に記載の画像検出方法。
  21. 【請求項２１】 前記変更工程は、探索範囲の位置を移
    動する移動工程を有し、 前記移動工程は、探索範囲の位置を、前記テンプレート
    マッチング工程が検出したマッチング位置に移動させる
    ことを特徴とする請求項１４乃至請求項２０のいずれか
    １項に記載の画像検出方法。
  22. 【請求項２２】 前記変更工程は、探索範囲の位置を移
    動する移動工程を有し、 前記移動工程は、探索範囲の位置を、前記テンプレート
    マッチング工程が検出したマッチング位置に一致させる
    ことを特徴とする請求項２１に記載の画像検出方法。
  23. 【請求項２３】 更に、前記テンプレートマッチング工
    程が検出したマッチング位置の変化に基づいて視点位置
    の変化を検出する工程を有し、 前記移動工程は、前回検出されたマッチング位置から、
    今回検出された視点位置の変化量に応じた位置に次の探
    索範囲を設定することにより、探索範囲を移動すること
    を特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の画像
    検出方法。
  24. 【請求項２４】 前記変更工程は、 テンプレートマッチング工程によるテンプレートマッチ
    ングが成功している限りは、探索範囲の大きさを最小初
    期値に維持する維持工程と、 テンプレートマッチングに初めて失敗したときは、探索
    範囲の大きさを、前記速度検出工程により検出された位
    置変化速度に応じた速度相当サイズに設定する工程と、 テンプレートマッチングに繰り返し失敗したときは、探
    索範囲の大きさを、前記速度相当サイズよりも更に所定
    値だけサイズを大きくする工程とを具備することを特徴
    とする請求項１４乃至請求項２３のいずれか１項に記載
    の画像検出方法。
  25. 【請求項２５】 前記変更工程は、 テンプレートマッチング工程によるテンプレートマッチ
    ングが成功している限りは、探索範囲の大きさを最小初
    期値に維持する維持工程と、 テンプレートマッチングに初めて失敗したときは、探索
    範囲の大きさを、前記速度検出工程により検出された位
    置変化速度に応じた速度相応サイズに設定する工程と、 テンプレートマッチングに繰り返し失敗したときは、探
    索範囲の大きさを、前記速度相当サイズよりも更に、前
    記速度検出工程により検出された移動速度に応じた速度
    相応増分だけサイズを大きくする工程とを具備すること
    を特徴とする請求項１４乃至請求項２３のいずれか１項
    に記載の画像検出方法。
  26. 【請求項２６】 前記テンプレートマッチング工程にお
    いてはマッチング成功判断のための閾値を可変であり、
    前記変更工程が探索範囲の大きさを大きくしたときは、
    マッチング成功判断のための閾値を高くすることを特徴
    とする請求項１４乃至請求項２５のいずれか１項に記載
    の画像検出方法。
  27. 【請求項２７】 撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された所定画像内に設定され
    た任意探索領域とテンプレートとのマッチングをとるこ
    とにより、前記所定画像内において所定の特定部位の位
    置を検出するテンプレートマッチング手段と、 前記特定部位の検出位置の変化から前記特定部位の移動
    方向を検出する方向検出手段と、 次回のテンプレートマッチングのための探索範囲の位置
    を、前記方向検出手段により検出された特定部位の移動
    方向に設定する設定手段を設けたことを特徴とする画像
    検出装置。
  28. 【請求項２８】 更に、前記特定部位の位置変化速度を
    検出する速度検出手段を具備し、 前記設定手段は、次回のテンプレートマッチングのため
    の探索範囲を、前記方向検出手段により検出された特定
    部位の移動方向であって、前記速度検出手段により検出
    された特定部位の位置変化速度に相応の距離だけ離間し
    た位置に設定することを特徴とする請求項２７に記載の
    画像検出装置。
  29. 【請求項２９】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位
    であり、前記方向検出手段は、前記テンプレートマッチ
    ング手段により検出された顔面部位位置の変化に基づい
    て移動方向を検出することを特徴とする請求項２７又は
    請求項２８に記載の画像検出装置。
  30. 【請求項３０】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位
    であり、前記速度検出手段は、前記テンプレートマッチ
    ング手段により検出された顔面部位位置の変化に基づい
    て位置変化速度を検出することを特徴とする請求項２８
    に記載の画像検出装置。
  31. 【請求項３１】 前記特定部位は前記顔面部位の視点位
    置であることを特徴とする請求項２７乃至請求項３０の
    いずれか１項に記載の画像検出装置。
  32. 【請求項３２】 前記テンプレートマッチング手段が前
    記顔面部位を前記探索領域内に検出できなかった場合に
    前記探索領域の大きさを変更する変更手段を更に具備
    し、 前記設定手段は、次回のテンプレートマッチングのため
    の探索範囲の位置を前記方向検出手段により検出された
    顔面部位の移動方向に、前記変更手段により拡大された
    大きさに従って設定することを特徴とする請求項２７乃
    至請求項３１のいずれか１項に記載の画像検出装置。
  33. 【請求項３３】 前記テンプレートマッチング手段がテ
    ンプレートマッチングに成功している限りは、前記設定
    手段は、探索範囲を固定サイズに維持することを特徴と
    する請求項２７乃至請求項３２のいずれか１項に記載の
    画像検出装置。
  34. 【請求項３４】 撮像する工程と、 前記撮像手段によって撮像された所定画像内に設定され
    た任意探索領域とテンプレートとのマッチングをとるこ
    とにより、前記所定画像内において所定の特定部位の位
    置を検出するテンプレートマッチング工程と、 前記特定部位の検出位置の変化から前記特定部位の移動
    方向を検出する方向検出工程と、 次回のテンプレートマッチングのための探索範囲の位置
    を、前記方向検出工程により検出された特定部位の移動
    方向に設定する設定工程を設けたことを特徴とする画像
    検出方法。
  35. 【請求項３５】 更に、前記顔面部位の位置変化速度を
    検出する速度検出工程を具備し、 前記設定工程は、次回のテンプレートマッチングのため
    の探索範囲を、前記方向検出工程により検出された特定
    部位の移動方向であって、前記速度検出工程により検出
    された特定部位の位置変化速度に相応の距離だけ離間し
    た位置に設定することを特徴とする請求項３４に記載の
    画像検出方法。
  36. 【請求項３６】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位
    であり、前記方向検出工程は、前記テンプレートマッチ
    ング工程により検出された顔面部位位置の変化に基づい
    て移動方向を検出することを特徴とする請求項３４また
    は３５に記載の画像検出方法。
  37. 【請求項３７】 前記特定部位は顔面画像中の顔面部位
    であり、前記速度検出工程は、前記テンプレートマッチ
    ング工程により検出された顔面部位位置の変化に基づい
    て位置変化速度を検出することを特徴とする請求項３５
    に記載の画像検出方法。
  38. 【請求項３８】 前記特定部位は前記顔面部位の視点位
    置であることを特徴とする請求項３４乃至請求項３７の
    いずれか１項に記載の画像検出方法。
  39. 【請求項３９】 前記テンプレートマッチング工程が前
    記顔面部位を前記探索領域内に検出できなかった場合に
    前記探索領域の大きさを変更する変更工程を更に具備
    し、 前記設定工程は、次回のテンプレートマッチングのため
    の探索範囲の位置を前記方向検出工程により検出された
    顔面部位の移動方向に、前記変更工程により拡大された
    大きさに従って設定することを特徴とする請求項３４乃
    至請求項３８のいずれか１項に記載の画像検出方法。
  40. 【請求項４０】 前記テンプレートマッチング工程がテ
    ンプレートマッチングに成功している限りは、前記設定
    工程は探索範囲を固定サイズに維持することを特徴とす
    る請求項３４乃至請求項３９のいずれか１項に記載の画
    像検出方法。
  41. 【請求項４１】 更に視線方向を検出する手段を具備
    し、 前記テンプレートマッチング手段は、検出された視線方
    向に応じてテンプレート画像を変形補正することを特徴
    とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項または２
    ７乃至請求項３３のいずれか１項に記載の画像検出装
    置。
  42. 【請求項４２】 更に視線方向を検出する工程を具備
    し、 前記テンプレートマッチング工程は、検出された視線方
    向に応じてテンプレート画像を変形補正することを特徴
    とする請求項１４乃至請求項２６のいずれか１項または
    ３４乃至請求項４０のいずれか１項に記載の画像検出方
    法。
  43. 【請求項４３】 請求項１４乃至請求項２６または請求
    項３４乃至請求項４０のいずれか１項に記載の画像検出
    方法を実現するコンピュータプログラムを記憶するプロ
    グラム記憶媒体。
  44. 【請求項４４】 請求項１乃至請求項１３または請求項
    ２７乃至請求項３３のいずれか１項に記載の画像検出装
    置が検出した視点位置に基づいて空間変調画像を生成す
    る手段と、 前記空間変調画像を表示するバリア表示手段と、 前記バリア表示手段の前方にあり、左右の視差画像を表
    示する画像表示手段とを具備することを特徴とする立体
    表示装置。
  45. 【請求項４５】 視点位置に基づいて空間変調画像を生
    成する手段と、 前記空間変調画像を表示するバリア表示手段と、 前記バリア表示手段の前方にあり、左右の視差画像を表
    示する画像表示手段とを具備する立体表示装置に接続さ
    れた表示コントローラであって、 請求項１乃至請求項１３または請求項２７乃至請求項３
    ３のいずれか１項に記載の画像検出装置に接続され若し
    くは内蔵されたことを特徴とする表示コントローラ。
  46. 【請求項４６】 視点位置に基づいて空間変調画像を生
    成する手段と、前記空間変調画像を表示するバリア表示
    手段と、前記バリア表示手段の前方にあり、左右の視差
    画像を表示する画像表示手段とを具備する立体表示装置
    と、 請求項１乃至請求項１３または請求項２７乃至請求項３
    ３のいずれか１項に記載の画像検出装置に接続され若し
    くは内蔵された表示コントローラとを具備することを特
    徴とする立体表示システム。
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