JP4903240B2 - 映像処理装置、映像処理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
左右の目それぞれに左目用視差画像及び右目用視差画像を送る方式には、左目用視差画像と右目用視差画像とを交互に切り替えて表示する映像表示装置と、各視差画像の切り替え周波数に同期して、左右のシャッタを切り替えて光路を遮断する眼鏡とを用いた方式がある(例えば、特許文献1)。
また、左目用視差画像及び右目用視差画像を夫々赤色画像及び青色画像に色変換し、色変換された各画像を重畳的に表示する映像表示装置と、赤青眼鏡とを用いることによって、左右の目それぞれに赤色画像及び青色画像を送るアナグリフ方式がある。
更に、左目用視差画像及び右目用視差画像それぞれを異なる偏光にて表示する映像表示装置と、偏光眼鏡とを用いることによって、左右の目それぞれに左目用視差画像及び右目用視差画像を送る方式がある(例えば、特許文献2)。
具体的には、一の映像部分の一部に奥行き強調映像が重畳的に合成された場合、視聴者は、奥行き強調映像が一の映像部分の手前側に位置していると認識する。また、奥行き強調映像の一部に他の映像部分が重畳的に合成された場合、視聴者は、他の映像部分が奥行き強調映像部分の手前側に位置していると認識する。従って、一の映像部分と、他の映像部分とが奥行き方向に離隔しているという奥行き感を、視聴者に与えることが可能になる。
なお、奥行き強調映像の数は1つに限定されず、映像を、3以上の映像部分に分割し、各映像部分間夫々に奥行き強調映像が挿入されるように、各映像部分及び奥行き強調映像を合成する技術的思想も本発明に含まれる。
なお、三次元画像とは、三次元空間における画像を意味し、三次元画像には、三次元空間における立体的な画像はもちろん、平面的な画像も含まれる。
図1は、本発明の実施の形態に係る映像処理装置1の一構成例を示すブロック図である。本実施の形態に係る映像処理装置1は、映像取得部11、奥行き情報取得部12、映像分割部13、飛び出し情報取得部14、枠オブジェクト生成部15及び映像合成部16を備える。
映像取得部11は、立体感又は奥行き感を向上させる映像処理対象の映像を取得し、取得した映像を映像分割部13へ出力する。映像取得部11にて取得される映像は、静止画像又は動画像のいずれでも良い。静止画は、1フレームの映像で構成され、動画像は、時系列順の複数フレームの映像で構成される。また、該映像は、所定の符号化方式、例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)、MPEG−2(Moving Picture Expert Group phase2)等で圧縮されたものであっても、非圧縮のものであっても良い。符号化された映像を取得する構成である場合、映像取得部11は、取得した映像を所定の符号化方式に従って、該映像を例えばRGB形式やYUV形式の映像に復号し、復号して得た映像を映像分割部13へ出力する。
以下、本実施の形態では、説明の簡単のため、静止画又は動画を構成する1フレームの映像に対して行う処理を説明するが、動画の場合、時系列順に連続する各フレームの映像に対して同様の処理を行うものとする。
奥行き情報取得部12は、映像取得部11から得られる映像を構成する複数のオブジェクト夫々の奥行きを示した奥行き情報を取得し、取得した奥行き情報を映像分割部13へ出力する。本実施の形態では、奥行き方向における撮影装置及び各被写体間の距離を撮像時に計測しておき、計測して得られた距離の情報を有する奥行き情報が映像とは別に映像処理装置1に入力されるものとする。
なお、撮影装置及び各被写体間の距離は、例えばステレオ法を応用して計測すれば良い。具体的には、離隔配置した2つの撮像部で共通の被写体を撮像し、各撮像部で撮像された2枚の映像における被写体の視差を算出し、三角測量の原理により撮像装置と被写体との距離を求める。
また、被写体に赤外線を照射する測距用の赤外線照射部と、被写体で反射された赤外線の強度を測定する赤外線検出部とを撮像装置に設け、各被写体から反射された赤外線の強度に基づいて、撮像装置と被写体との距離を求めても良い。
映像分割部13は、映像取得部11で取得した映像を、奥行き情報取得部12で取得した奥行き情報に基づいて、前景映像部分F11と、背景映像部分F12とに分割する(図4参照)。そして、映像分割部13は、分割した前景映像部分F11及び背景映像部分F12を、枠オブジェクト生成部15及び映像合成部16へ出力する。具体的には、映像分割部13は、取得した映像の各画素に対応する奥行きと、所定の閾値とを比較し、奥行きが閾値未満である場合、該画素を前景映像部分F11の画素とし、奥行きが閾値以上である場合、背景映像部分F12の画素とする。閾値は、映像分割部13が予め記憶している定数である。
各画素を示した変数をn=0、1、2…、前景映像部分F11及び背景映像部分F12の別を示す変数をPx(n)、各画素の奥行きを示す変数をDepth(n)、閾値をTh1とした場合、Px(n)は、下記式(1)、(2)で表される。
Px(n)=背景 (Th1<Depth(n))…(1)
Px(n)=前景 (Th1≧Depth(n))…(2)
Th=(ΣDepth(n))/(w*h)…(3)
但し、nは0、1、2、…、w*hの整数、hは映像F1の高さ(垂直方向に配列した画素の数)、wは映像F1の幅(水平方向に配列した画素の数)である。
飛び出し情報取得部14は、映像F1内の各オブジェクトに設定された飛び出しの方向を示した飛び出し情報を取得し、取得した飛び出し情報を枠オブジェクト生成部15へ出力する。ここで、飛び出しの方向とは、映像内の各オブジェクトの飛び出しを強調する際に、どちらの方向に飛び出し感を与えるべきかを示した情報である。
枠オブジェクト生成部15は、映像の奥行きを強調するための枠オブジェクトH3(図9参照)の基になる情報を記憶する記憶部15aと、飛び出し情報に基づいて、枠オブジェクトH3の形状を決定するための回転処理部15b及び射影変換部15cと、前景映像部分F11及び背景映像部分F12の輝度及び色に基づいて枠オブジェクトH3の輝度及び色を決定する色決定部15dとを備える。ここで枠オブジェクトH3とは、前景映像部分F11と、背景映像部分F12との間に挿入することで前景及び背景との相対的な距離感を与え、視聴者に立体感、奥行き感を知覚させるためのオブジェクトである。本実施の形態では、枠オブジェクトH3として、映像F1の外周を囲う枠状の映像を生成する。
図7は、枠オブジェクトH3の形状決定方法を概念的に示す説明図である。ここでは、図7(a)に示すように、映像F2内にオブジェクトF21が存在し、その飛び出し情報が指定されているものとする。なお、映像F2は、枠オブジェクトH3の生成方法を説明すべく、映像F1を簡略化したものである。枠オブジェクトH3の形状は、図7(b)で示した仮想的な3次元空間中で原三次元枠オブジェクトH1を飛び出し方向に応じて回転させ、即ち傾きを与え、傾いた三次元枠オブジェクトH11,H21(図7参照)をXY平面上に射影することによって得られる。以下、詳細に説明する。
(x1,y1,z1)=(a*x,b*y,c*z)…(4)
但し、(x1,y1,z1)は飛び出し情報、a,b,cは、枠オブジェクト生成部15が予め記憶している定数(0≦a,b,c≦1.0)である。
図8は、枠オブジェクトH3の輝度及び色の決定方法を概念的に示す説明図である。色決定部15dは、枠オブジェクトH3の色を映像全体の輝度、つまり前景映像部分F11及び背景映像部分F12双方の輝度に基づいて決定する。図8(a)は、特にある一の時点で映像取得部11が取得した映像F3、図8(b)は、映像F3の輝度ヒストグラムであり、映像F3の輝度の平均値がf3で表されている。色決定部15dは、予め閾値Th2と、平均輝度f3が閾値Th2以上であった場合の枠オブジェクトH3の色C1と、閾値Th2未満であった場合の枠オブジェクトH3の色C2を記憶している。なお、色C1及び色C2は、異なる輝度を有している。映像F3の平均輝度f3は閾値Th2以上であるため、色決定部15dは、図8(c)に示すように枠オブジェクトH3の色としてC1を決定する。
また、予め定数dを色決定部15dに記憶させておき、枠オブジェクトH3の輝度を下記式(5)、(6)で決定するようにすると良い。
枠オブジェクトH3の輝度=平均輝度−d (平均輝度≧閾値Th2)…(5)
枠オブジェクトH3の輝度=平均輝度+d (平均輝度<閾値Th2)…(6)
同様に、背景映像部分F12のみの平均輝度に基づいて、枠オブジェクトH3の色及び輝度を決定しても良い。つまり、背景映像部分F12の輝度と、枠オブジェクトH3の輝度とが異なるように、該枠オブジェクトH3の色及び輝度を決定しても良い。この場合、枠オブジェクトH3と、背景映像部分F12との差異が際だつため、背景映像部分F12の奥行きを効果的に強調することが可能になる。
更に、前景映像部分F11及び背景映像部分F12の平均輝度を各別に算出し、算出された各平均輝度と、枠オブジェクトH3の輝度とが異なるように、該枠オブジェクトH3の輝度及び色を決定するように構成しても良い。この場合、枠オブジェクトH3、前景映像部分F11、背景映像部分F12夫々の差異が際だつため、前景映像部分F11及び背景映像部分F12の奥行きを効果的に強調することが可能になる。
図9は、映像合成部16の処理内容を概念的に示す説明図である。映像合成部16は、映像分割部13から出力された前景映像部分F11及び背景映像部分F12と、枠オブジェクト生成部15から出力された枠オブジェクトH3を入力する。そして、映像合成部16は、図9(a)、(b)に示すように背景映像部分F12に枠オブジェクトH3が重畳され、更に枠オブジェクトH3に前景映像部分F11が重畳されるように、背景映像部分F12、枠オブジェクトH3及び前景映像部分F11を合成する。また、映像及び枠オブジェクトH3の形状及び寸法が一致しない場合、図9(b)に示すように、枠オブジェクトH3の外側の領域が発生するが、映像合成部16は、枠オブジェクトH3の外側にはみ出た背景映像部分F12を表示させないように、該領域には所定の補完映像I1,I2を合成する。なお、枠オブジェクトH3の外側にはみ出た前景映像部分F11は、そのまま表示させる。つまり、補完映像I1,I2に重畳させるように、前景映像部分F11を表示させる。補完映像I1,I2は、例えば、単色の映像、壁のテクスチャ等の任意の映像である。枠オブジェクトH3の外側にはみ出た背景映像部分F12をそのまま表示した場合、視聴者が背景映像部分F12の奥行きを誤って認識するおそれがあるところ、補完映像I1,I2によって、枠オブジェクトH3の外側にはみ出た映像部分を覆うことによって、奥行きの誤認を防止することができ、効果的に映像の奥行きを強調することが可能になる。
なお、合成映像の出力先として表示部2を例示したが、合成映像を出力することが可能であれば、プリンタ、送信装置その他、各種出力装置を採用しても良い。
以上、1フレームの映像に対する映像処理手順を説明したが、動画を構成する複数フレームの映像を処理する場合、同様の映像処理を各映像に対して実行すれば良い。
なお、複数フレームの映像に対して枠オブジェクトH3の配置位置、形状及び色が急激に変化すると視聴者に違和感を与えるおそれがあるため、時系列順に隣り合う各映像夫々で決定された配置位置、生成された形状及び色の変化量を一定に抑えるローパスフィルタを備えても良い。
図12は、変形例1に係る映像処理装置101の一構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、奥行き情報を映像とは別に取得するように構成されているところ、変形例1に係る映像処理装置101は、映像取得部111にて取得した映像から各種演算によって奥行き情報を取得するように構成されている。具体的には、映像取得部111及び奥行き情報取得部112の構成が異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
図13は、変形例2に係る映像処理装置201の一構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、飛び出し情報を映像とは別に取得するように構成されているところ、変形例2に係る映像処理装置201は、映像取得部211にて取得した映像から各種演算によって飛び出し情報を取得するように構成されている。具体的には、映像取得部211及び飛び出し情報取得部214の構成が異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
同様に、飛び出し情報取得部214は、オブジェクトの垂直方向の移動量に基づいて、飛び出し情報のY軸ベクトル成分を算出する。
また、飛び出し情報取得部214は、オブジェクトの大きさが大きくなる方向へ変化している場合、飛び出し情報のZ軸ベクトル成分を正の値とし、オブジェクトの大きさの変化量が大きい程、該値を大きく設定する。逆に、オブジェクトの大きさが小さくなる方向へ変化している場合、飛び出し情報のX軸ベクトル成分を負の値とし、オブジェクトの大きさの変化量が大きい程、該値の絶対値を大きく設定する。
実施の形態では、映像の奥行きを強調する奥行き強調映像として、額縁型の枠オブジェクトH3を例示したところ、変形例3に係る映像処理装置1は、枠オブジェクトH3に代えてカーテンオブジェクトH301を表示するように構成されている。具体的には、変形例3に係る映像処理装置1は、枠オブジェクト生成部15に代えて、図示しないカーテンオブジェクト生成部を備える。
実施の形態では、図7(b)に示すように映像の飛び出し情報がZ軸成分のみを有する場合、枠オブジェクトH403の形状は特に変形しないため、Z軸方向への飛び出しを強調することができない。変形例4に係る映像処理装置1は、飛び出し情報がZ軸成分のみを有する場合、枠オブジェクトH403の形状をZ軸方向へ迫り出すように変更することによって、Z軸方向、つまり視聴者側への飛び出しを強調することができるように構成したものである。実施の形態とは、枠オブジェクト生成部15の処理内容のみが異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
図16は、変形例5に係る映像処理装置を示すブロック図である。変形例5に係る映像処理装置は、本発明に係るコンピュータプログラム4aをコンピュータ3に実行させることによって実現される。
2 出力部
3 コンピュータ
4 記録媒体
4a コンピュータプログラム
11 映像取得部
12 奥行き情報取得部
13 映像分割部
14 飛び出し情報取得部
15 枠オブジェクト生成部
16 映像合成部
15a 記憶部
15b 回転処理部
15c 射影変換部
15d 色決定部
31 CPU
32 ROM
33 RAM
35 外部記憶装置
36 入力部
37 出力部
F11 前景映像部分
F12 背景映像部分
H1 原三次元枠オブジェクト
H3 枠オブジェクト
Claims (8)
- 入力された映像の奥行き感を強調する処理を行う映像処理装置であって、
前記映像を構成する複数の映像部分夫々の奥行き方向の距離を示した奥行き情報を取得する奥行き情報取得手段と、
該奥行き情報取得手段にて取得した奥行き情報及び前記映像に基づいて、該映像を奥行き方向の距離が異なる複数の映像部分に分割する映像分割手段と、
該映像分割手段にて分割された一の映像部分に、前記映像の奥行きを強調するための奥行き強調映像が重畳され、更に該奥行き強調画像に、前記一の映像部分よりも奥行き方向の距離が短い他の映像部分が重畳されるように各映像部分及び奥行き強調画像を合成する映像合成手段と
を備えることを特徴とする映像処理装置。 - 入力された映像の輝度又は色に基づいて、輝度又は色が該映像と異なる奥行き強調映像を生成する生成手段を備え、
前記映像合成手段は、
前記生成手段にて生成された奥行き強調映像を合成するようにしてある
ことを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。 - 前記生成手段は、
前記映像分割手段にて分割された一の映像部分及び/又は他の映像部分の輝度又は色に基づいて、輝度又は色が該映像部分と異なる奥行き強調映像を生成するようにしてある
ことを特徴とする請求項2に記載の映像処理装置。 - 時系列順に複数の映像が入力されるように構成されており、
時系列順に入力された各映像間における映像部分の移動方向を示した移動方向情報を取得する移動方向情報取得手段を備え、
前記生成手段は、
該移動方向情報取得手段にて取得した移動方向情報に応じた形状を有する奥行き強調映像を生成するようにしてある
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の映像処理装置。 - 時系列順に複数の映像が入力されるように構成されており、
時系列順に入力された各映像間における映像部分の移動方向を示した移動方向情報を取得する移動方向情報取得手段と、
該移動方向情報取得手段にて取得した移動方向情報に応じた形状を有する奥行き強調映像を生成する生成手段と
を備え、
前記映像合成手段は、
前記生成手段にて生成された奥行き強調映像を合成するようにしてある
ことを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。 - 所定の三次元画像を記憶する記憶手段を備え、
前記生成手段は、
前記記憶手段が記憶している三次元画像と、前記移動方向情報取得手段にて取得した一の映像部分の移動方向情報が示す移動方向とが所定の位置関係になるように、該三次元画像を回転させる回転処理手段を備え、
該回転処理手段にて回転した三次元画像を所定の二次元平面に射影させて得られる二次元形状を有する奥行き強調映像を生成するようにしてある
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の映像処理装置。 - 入力された映像の奥行き感を強調する処理を行う映像処理方法であって、
前記映像を構成する複数の映像部分夫々の奥行き方向の距離を示した奥行き情報を取得し、
取得した奥行き情報及び前記映像に基づいて、該映像を奥行き方向の距離が異なる複数の映像部分に分割し、
分割された一の映像部分に、前記映像の奥行きを強調するための奥行き強調映像が重畳され、更に該奥行き強調画像に、前記一の映像部分よりも奥行き方向の距離が短い他の映像部分が重畳されるように各映像部分及び奥行き強調画像を合成する
ことを特徴とする映像処理方法。 - コンピュータに、映像の奥行き感を強調する処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記映像を構成する複数の映像部分夫々の奥行き方向の距離を示した奥行き情報及び前記映像に基づいて、該映像を奥行き方向の距離が異なる複数の映像部分に分割するステップと、
分割された一の映像部分に、前記映像の奥行きを強調するための奥行き強調映像が重畳され、更に該奥行き強調画像に、前記一の映像部分よりも奥行き方向の距離が短い他の映像部分が重畳されるように各映像部分及び奥行き強調画像を合成するステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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