JP2023003765A - Image generation device and control method thereof, image generation system, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】立体視デバイスのための仮想視点画像の生成において、立体視デバイスの結像範囲を考慮した仮想視点が決定されるようにする。【解決手段】仮想視点から仮想空間を観察した仮想視点画像を生成する画像生成装置は、ユーザ操作に応じて前記仮想視点のパラメータを決定し、仮想視点画像を表示する立体視デバイスの仮想空間における結像範囲であって立体視デバイスによる立体視が可能な奥行範囲に対応する結像範囲を、立体視デバイスの特性と決定されたパラメータに基づいて取得し、取得された結像範囲が仮想空間において所定の条件を満たすか否かに基づいて決定されたパラメータの適否を判定し、決定されたパラメータが不適切であると判定された場合に、結像範囲が所定の条件を満たすように仮想視点のパラメータを変更する。【選択図】 図1Kind Code: A1 In generating a virtual viewpoint image for a stereoscopic device, a virtual viewpoint is determined in consideration of the imaging range of the stereoscopic device. Kind Code: A1 An image generation device for generating a virtual viewpoint image obtained by observing a virtual space from a virtual viewpoint determines parameters of the virtual viewpoint according to a user operation, and displays a virtual viewpoint image in the virtual space of a stereoscopic device for displaying the virtual viewpoint image. An imaging range corresponding to a depth range in which stereoscopic viewing by the stereoscopic viewing device is possible is acquired based on the characteristics of the stereoscopic viewing device and the determined parameters, and the acquired imaging range is stored in the virtual space. determines whether the determined parameters are appropriate based on whether or not a predetermined condition is satisfied, and if it is determined that the determined parameters are inappropriate, the imaging range is virtualized so as to satisfy the predetermined conditions. Change the viewpoint parameters. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、画像生成装置およびその制御方法、画像生成システム、プログラムに関する。 The present invention relates to an image generation device, its control method, an image generation system, and a program.
コンピュータグラフィックスの分野において、三次元の仮想空間内に配置された人や建物のオブジェクトを、その仮想空間内を移動可能な仮想カメラを視点として画像化し、表示することが行われている。以降の説明では、そのような仮想カメラから撮影される画像(仮想視点から観察される画像)を仮想視点画像と記載する。 2. Description of the Related Art In the field of computer graphics, objects such as people and buildings placed in a three-dimensional virtual space are imaged and displayed using a virtual camera that can move in the virtual space as a viewpoint. In the following description, an image captured by such a virtual camera (an image observed from a virtual viewpoint) is referred to as a virtual viewpoint image.
特許文献1は、仮想空間内に配置されたオブジェクトの位置を考慮して、仮想カメラの移動するカメラパスを設定する方法について開示している。特許文献1によれば、仮想カメラの近傍におけるオブジェクトの有無を検知し、オブジェクトと仮想カメラとが重なる場合には、そのオブジェクトを避けて仮想カメラが移動するようにカメラパスが設定される。 Patent Literature 1 discloses a method of setting a camera path along which a virtual camera moves, taking into account the position of an object placed in a virtual space. According to Patent Document 1, the presence or absence of an object in the vicinity of a virtual camera is detected, and when the object and the virtual camera overlap, a camera path is set so that the virtual camera moves avoiding the object.
画像を表示する表示装置として、立体視が可能な立体視デバイスが知られている。立体視デバイスの一例として、視聴者の左右の眼に視差画像を届けることで、裸眼でも立体視を可能とするレンチキュラーレンズを用いた立体視デバイスがある。レンチキュラーレンズは、表面上に多数のレンズを並べることで視差画像を立体視可能としており、並べられたレンズの数、画素からレンズまでの光路長、画素ピッチ等により、被写体を立体視可能な奥行き範囲が決定される。つまり、立体視デバイスの固有の物理特性として、立体視可能な奥行き範囲が決定される。以降の説明では、立体視デバイスの固有の立体視可能な範囲を結像範囲と記載する。上記の理由から、仮想視点画像を生成する際は、立体視デバイス固有の特性を考慮し、立体視デバイスの結像範囲に所望の被写体が収まるようなカメラパスを生成する必要がある。 Stereoscopic devices capable of stereoscopic vision are known as display devices for displaying images. As an example of a stereoscopic device, there is a stereoscopic device using a lenticular lens that enables stereoscopic viewing even with the naked eye by delivering parallax images to the left and right eyes of a viewer. A lenticular lens enables a stereoscopic view of parallax images by arranging a large number of lenses on its surface. A range is determined. That is, the stereoscopic depth range is determined as a unique physical property of the stereoscopic device. In the following description, the unique stereoscopic viewable range of the stereoscopic device will be referred to as the imaging range. For the above reason, when generating a virtual viewpoint image, it is necessary to consider the unique characteristics of a stereoscopic device and generate a camera path that allows a desired subject to fit within the imaging range of the stereoscopic device.
しかしながら、一般に、カメラパスの生成において立体視デバイスの結像範囲は考慮されていない。そのため、例えば、特許文献1に記載された技術では、被写体が結像範囲から外れてしまうような位置姿勢に仮想カメラを移動させてしまうようなカメラパスが設定される可能性がある。複数の撮像装置の同期撮影により得られる多視点画像に基づいて任意の仮想視点から観察される仮想視点画像を生成し、これを立体視デバイスで表示する場合においても、仮想視点の移動に関して上記と同様の課題が生じ得る。 However, in general, the imaging range of a stereoscopic device is not considered in generating camera paths. Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, there is a possibility that a camera path is set that moves the virtual camera to a position and orientation that causes the subject to move out of the imaging range. In the case of generating a virtual viewpoint image observed from an arbitrary virtual viewpoint based on multi-viewpoint images obtained by synchronized shooting of a plurality of imaging devices, and displaying this on a stereoscopic device, the movement of the virtual viewpoint is the same as described above. Similar challenges can arise.
本発明の一態様では、立体視デバイスのための仮想視点画像の生成において、立体視デバイスの結像範囲を考慮した仮想視点が決定されるようにする技術が提供される。 One aspect of the present invention provides a technique for determining a virtual viewpoint in consideration of the imaging range of a stereoscopic device in generating a virtual viewpoint image for the stereoscopic device.
本発明の一態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
仮想視点から仮想空間を観察した仮想視点画像を生成する画像生成装置であって、
ユーザ操作に応じて前記仮想視点のパラメータを決定する決定手段と、
前記仮想視点画像を表示する立体視デバイスの前記仮想空間における結像範囲であって前記立体視デバイスによる立体視が可能な奥行範囲に対応する前記結像範囲を、前記立体視デバイスの特性と前記決定されたパラメータとに基づいて取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記結像範囲が前記仮想空間において所定の条件を満たすか否かに基づいて前記決定されたパラメータの適否を判定する判定手段と、
前記決定されたパラメータが不適切であると判定された場合に、前記取得手段により取得される前記結像範囲が前記所定の条件を満たすように前記仮想視点の前記パラメータを変更する変更手段と、を有する。
An image processing apparatus according to one aspect of the present invention has the following configuration. i.e.
An image generation device that generates a virtual viewpoint image by observing a virtual space from a virtual viewpoint,
determining means for determining parameters of the virtual viewpoint according to user operation;
The imaging range, which is the imaging range in the virtual space of the stereoscopic viewing device that displays the virtual viewpoint image and corresponds to the depth range in which stereoscopic viewing is possible by the stereoscopic viewing device, is determined by the characteristics of the stereoscopic viewing device and the an acquisition means for acquiring based on the determined parameters;
determination means for determining whether the determined parameters are appropriate based on whether or not the imaging range acquired by the acquisition means satisfies a predetermined condition in the virtual space;
changing means for changing the parameter of the virtual viewpoint so that the imaging range acquired by the acquiring means satisfies the predetermined condition when the determined parameter is determined to be inappropriate; have
本発明によれば、立体視デバイスのための仮想視点画像の生成において、立体視デバイスの結像範囲を考慮した仮想視点が決定される。 According to the present invention, in generating a virtual viewpoint image for a stereoscopic device, a virtual viewpoint is determined in consideration of the imaging range of the stereoscopic device.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1実施形態]
第1実施形態では、立体視デバイスが有する結像範囲に基づいて、仮想カメラが適切な位置姿勢および画角を維持するように制御する仮想視点画像生成システムを説明する。
[First embodiment]
In the first embodiment, a virtual viewpoint image generation system that controls a virtual camera to maintain an appropriate position/orientation and angle of view based on the imaging range of a stereoscopic device will be described.
<仮想視点画像生成システムの構成>
図1は、第1実施形態に係る仮想視点画像生成システム100の機能構成例を示すブロック図である。仮想視点画像生成システム100は、指示入力装置101、仮想視点画像生成装置102、表示装置110を有する。仮想視点画像生成システム100は、仮想空間に存在する被写体を、ユーザから指定された仮想視点からの見えを表す仮想視点画像として画像化し、表示する。指示入力装置101は、仮想視点に対するユーザの操作入力を受け付ける。想視点画像生成装置102は、指示入力装置101で指示された仮想視点に基づいて仮想視点画像を生成する。なお、本実施形態における仮想視点は、ユーザが自由に(任意に)指定した視点に限定されず、例えば予め備える複数の視点候補からユーザが選択した視点であってもよい。また、本実施形態では仮想視点画像が動画である場合を中心に説明するが、仮想視点画像は静止画であってもよい。表示装置110は、仮想視点画像生成装置102が生成した仮想視点画像を、立体視デバイス111を介した立体視を可能にするよう表示する。したがって、仮想視点画像生成装置102は、視差に対応した2つの仮想視点画像(ステレオ画像)を生成するが、以下では、説明を簡単にするために、1つの仮想視点画像の生成について説明する。以下、仮想視点を仮想カメラと称し、仮想視点の仮想空間における位置および視線方向を決定するパラメータを仮想カメラの位置姿勢と称する。
<Configuration of Virtual Viewpoint Image Generation System>
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration example of a virtual viewpoint
指示入力装置101は、ユーザの指示を受け付けることにより入力された情報を処理し、仮想視点画像生成装置102へ送信する。仮想視点画像生成装置102へ送信される情報は、仮想カメラのユーザ操作に応じた仮想カメラの位置姿勢と画角、立体視デバイスを識別するための立体視デバイス情報、結像対象の被写体情報、被写体が存在し得る領域を示すフィールド情報を含む。指示入力装置101は、例えば、マウスやキーボードのような、指示入力装置101に接続されたデバイスを用いた入力をユーザの指示として受け付ける。
The
仮想カメラの位置姿勢は、例えば、仮想空間内の仮想カメラの位置の移動量、姿勢の変化量を表すパラメータ値である。位置の移動量を表すパラメータ値は例えばXYZ方向への移動量を示すベクトル値である。また、姿勢の変化量を表すパラメータ値は、例えばXYZの各軸を回転軸とする回転量で表される。これらのパラメータ値は、例えば指示入力装置101に接続されたジョイスティック等のパン、チルトおよびロール方向の3軸を操作するコントローラを用いて、ユーザが仮想カメラの位置姿勢を操作することにより制御され得る。なお、ジョイスティック以外にもマウスやキーボード等のユーザが操作可能なデバイスが仮想カメラの位置姿勢の操作に用いられてもよいことは言うまでもない。また、仮想カメラの画角は、仮想視点の視野の大きさを示す。ユーザは指示入力装置101を用いて仮想カメラの画角を操作することができる。指示入力装置101の操作対象となる仮想カメラは1台の仮想カメラに限られるものではない。すなわち、指示入力装置101は、複数台の仮想カメラを操作可能であってもよい。
The position and orientation of the virtual camera are parameter values representing, for example, the amount of movement of the position of the virtual camera in the virtual space and the amount of change in orientation. The parameter value representing the amount of positional movement is, for example, a vector value representing the amount of movement in the XYZ directions. Also, the parameter value representing the amount of change in posture is represented by the amount of rotation about the XYZ axes, for example. These parameter values can be controlled by the user manipulating the position and orientation of the virtual camera using a controller such as a joystick connected to the
立体視デバイス情報は、仮想視点画像を表示する表示装置が有する立体視デバイスを特定する識別情報であり、例えば表示装置(立体視デバイス)の型番などが用いられ得る。立体視デバイスの識別情報から、仮想視点画像の表示に使用されている立体視デバイスの物理的な結像範囲を特定することができる。なお、立体視デバイスの識別情報は、例えば、指示入力装置101が予め保有するリスト(例えば、型番のリスト)からユーザが手動で選択することにより取得され得る。但し、これに限られるものではなく、指示入力装置101が仮想視点画像生成システム100に接続されている立体視デバイスを自動認識し、該当する立体視デバイスの識別情報(型番)がリストから選択されるようにしてもよい。
The stereoscopic device information is identification information that specifies the stereoscopic device included in the display device that displays the virtual viewpoint image, and for example, the model number of the display device (stereoscopic device) can be used. From the identification information of the stereoscopic device, it is possible to specify the physical imaging range of the stereoscopic device used to display the virtual viewpoint image. Note that the identification information of the stereoscopic device can be obtained, for example, by the user manually selecting from a list (for example, a list of model numbers) held in advance by the
結像対象の被写体情報は、結像対象に指定された被写体に割り当てられている識別子(以下、ID)である。IDは、仮想空間内の各被写体に割り当てられている。指示入力装置101は、例えば、仮想視点画像における各被写体の位置と各被写体のIDとが紐づいたテーブルを参照し、仮想視点画像を表示する画面上でユーザが指定した被写体の位置に紐づいたIDを結像対象の被写体情報として取得する。なお、画面上で結像対象の被写体を指定する方法としては、例えば、マウスのクリック操作により被写体を指定する方法があげられる。但し、結像対象の被写体の指定は、ユーザ操作による指定に限られるものではなく、画像処理等により所定の条件を満たす被写体を自動的に特定することにより結像対象の被写体が指定されてもよい。例えば、ラグビー競技の仮想視点画像を生成する場合に、仮想視点画像からボールを持っている選手を画像処理により特定し、特定された選手を結像対象の被写体として選択する。なお、結像対象に設定される被写体の数は1つであってもよいし、複数であってもよい。
The subject information of the imaging target is an identifier (hereinafter referred to as ID) assigned to the subject designated as the imaging target. An ID is assigned to each subject in the virtual space. The
被写体が存在しうる領域を示すフィールド情報は、被写体が存在し得る領域として仮想空間上に設定されたフィールド(以下、設定フィールド)の領域を定義する複数の座標である。設定フィールドの領域を表す複数の座標は、例えば、仮想視点画像を確認可能な画面上で、ユーザがマウスで所望の場所をクリックしたりドラッグしたりすることで設定され得る。なおマウスによる設定以外にも、予め複数の設定フィールドの座標を記録したテーブルを用意し、このテーブルから所望の設定フィールドを選択するようにしてもよい。例えば、テーブルには、図2に示される競技場211の領域、競技場211をセンターラインで分割して得られる2つの領域のそれぞれ、競技場211と観客席を含む領域などが、選択可能な設定フィールドとして登録され得る。
The field information indicating the area in which the subject may exist is a plurality of coordinates defining the area of a field (hereinafter referred to as set field) set in the virtual space as the area in which the subject may exist. A plurality of coordinates representing the area of the setting field can be set, for example, by the user clicking or dragging a desired location with a mouse on a screen on which the virtual viewpoint image can be confirmed. In addition to setting using a mouse, a table in which coordinates of a plurality of setting fields are recorded in advance may be prepared, and a desired setting field may be selected from this table. For example, on the table, the area of the
仮想視点画像生成装置102は、指示入力装置101から送信された情報を基に、立体視デバイス111の仮想空間における結像範囲が所定の条件を満たすように仮想カメラのパラメータ(位置姿勢、画角)を決定する。具体的には、仮想視点画像生成装置102は、仮想空間での結像対象の被写体の位置および設定フィールドと、立体視デバイス111の結像範囲との関係が所定の条件を満たすように仮想カメラの位置姿勢、画角を決定する。そして、パラメータが決定された仮想カメラから観察される仮想視点画像を生成する。仮想視点画像生成装置102は、機能ブロックとして、保持部103、位置姿勢取得部104、被写体位置取得部105、結像範囲算出部106、判定部107、修正部108、仮想視点画像生成部109を有する。
Based on the information transmitted from the
保持部103は、指示入力装置101から受け付けた立体視デバイス情報、フィールド情報、および被写体情報を保持する。保持部103は、被写体位置取得部105、結像範囲算出部106、判定部107からの要求に応じて、保持されている情報のうち必要な情報を提供する。
The holding
位置姿勢取得部104は、指示入力装置101から受け付けた仮想カメラの位置姿勢に基づいて、仮想空間内における仮想カメラの位置と姿勢を取得する。上述したように、指示入力装置101からの位置姿勢の情報は、仮想カメラの位置の移動量と姿勢の変化量とを示している。位置姿勢取得部104は、現在の仮想カメラの位置と姿勢を、指示入力装置101から受け付けた位置姿勢の情報に基づいて変化させることで、操作後の仮想カメラの位置姿勢を取得する。取得された位置姿勢は、結像範囲算出部106に提供される。
The position and
被写体位置取得部105は、保持部103に保持された被写体情報(結像対象の被写体のID)により特定される被写体の仮想空間における位置(位置座標)を取得する。被写体位置取得部105は、例えば、被写体のIDと当該被写体の仮想空間における位置座標とが紐づいた被写体位置テーブルを参照し、被写体情報により特定される被写体のIDに紐づいた位置座標を取得する。被写体位置取得部105は、取得した位置座標を判定部107へ送る。なお、被写体位置テーブルにおける各被写体の位置座標は、各被写体を追尾する機能により、被写体の移動に応じて逐次更新される。例えば、メモリ(例えば図3のRAM321)内に複数の被写体のそれぞれに紐づいた複数のレジスタを用意しておき、追尾により取得された各被写体の位置座標が対応するレジスタに書き込まれる。なお、コンピュータグラフィックスにおける被写体像や多視点画像から生成される被写体像を識別して追尾する処理には周知の技術が適用され得る。
The subject
結像範囲算出部106は、現在の仮想カメラの位置姿勢および画角から定まる立体視デバイス111の結像範囲を算出する。結像範囲算出部106は、指示入力装置101から仮想カメラの画角を、位置姿勢取得部104から仮想カメラの仮想空間における位置姿勢を、保持部103から立体視デバイス情報を取得し、これらに基づいて結像範囲を算出する。結像範囲算出部106による結像範囲の算出方法については、後述する。結像範囲算出部106は、算出した結像範囲を判定部107へ送る。
The imaging
判定部107は、結像範囲算出部106により算出された結像範囲が、仮想空間において所定の条件を満たすか否かに基づいて、仮想カメラのパラメータ(位置姿勢、画角)の適否を判定する。例えば、判定部107は、被写体位置取得部105から取得される結像対象の被写体の位置、保持部103から取得されるフィールド情報、結像範囲算出部106から取得される結像範囲に基づいて、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切か否かを判定する。例えば、判定部107は、結像対象の被写体と設定フィールドの範囲とを結像範囲が含む場合に、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切であると判定する。判定方法の詳細については後述する。判定部107は、この判定結果を、修正部108へ送る。なお、判定部107と指示入力装置101との間の情報の流れは、後述の第2実施形態および第3実施形態に対応するものである。なお、判定部107は、視差画像を生成するための2つの仮想カメラのうちの一方について適否を判定するものとするが、視差画像を生成するための2つの仮想カメラの両方について適否を判定するようにしてもよい。この場合、両方の仮想カメラのパラメータが適切であった場合に仮想カメラのパラメータが適切であると判定してもよいし、いずれか一方の仮想カメラのパラメータが適切であった場合に仮想カメラのパラメータが適切であると判定してもよい。
The
修正部108は、判定部107により仮想カメラのパラメータが不適切であると判定された場合に、結像範囲が所定の条件を満たすように仮想カメラのパラメータを修正する。本実施形態では、修正部108は、仮想空間において、結像対象の被写体の位置および設定フィールドの範囲と、結像範囲との位置関係が適切になるよう仮想カメラの位置姿勢、画角を修正する。修正部108は、修正された仮想カメラの位置姿勢、画角を結像範囲算出部106へ送る。結像範囲算出部106は修正後の仮想カメラの位置姿勢、画角に基づいて再び結像範囲を算出し、判定部107は新たに算出された結像範囲を用いて、修正後の仮想カメラの位置姿勢、画角が適切か否かを判定する。修正部108は、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切であると判定した場合に、その時点の仮想カメラの位置姿勢、画角を仮想視点画像生成部109へ送る。
When the determining
仮想視点画像生成部109は、修正部108から供給される仮想カメラの位置姿勢、画角に基づいて表示装置110に表示させる視差画像としての仮想視点画像を生成する。表示装置110は、仮想視点画像生成部109が生成した視差画像を表示する。ユーザは、立体視デバイス111を介して立体画像を観察することができる。
The virtual viewpoint
なお、1台の仮想視点画像生成装置102に対して複数台の指示入力装置101が接続されてもよいし、1台の指示入力装置101に対して複数台の仮想視点画像生成装置102が接続されてもよい。また、仮想視点画像生成装置102と指示入力装置101を1対多や多対1で接続する場合において、それら接続には、有線の通信ケーブルが用いられてもよいし、無線による通信が用いられてもよい。また、指示入力装置101、仮想視点画像生成装置102、表示装置110がルータ、ネットワークハブといった中継機器を介して接続される構成が用いられてもよい。
A plurality of
<複数の撮像装置の配置例>
仮想空間上の被写体は、コンピュータグラフィクスで生成された被写体像でもよいし、複数の撮像装置で実際に撮影した画像を基に生成された被写体像でもよい。図2は、複数の撮像装置の同期撮影により得られる複数の撮影画像(多視点画像)に基づいて被写体像を生成する場合(被写体像を実際に撮影した画像を基に生成する場合)の撮像装置の配置例を示す。
<Arrangement example of a plurality of imaging devices>
The subject in the virtual space may be a subject image generated by computer graphics, or may be a subject image generated based on images actually captured by a plurality of imaging devices. FIG. 2 shows the imaging in the case of generating a subject image based on a plurality of photographed images (multi-viewpoint images) obtained by synchronous photographing of a plurality of imaging devices (when the subject image is generated based on an actually photographed image). 1 shows an example of arrangement of equipment.
例えば、サッカーやラグビーといった競技が行われる競技場211を取り囲むように複数の撮像装置210a~210nをそれぞれ異なる位置に配置し、撮像装置210a~210nによる同期撮影を行うことで多視点画像が取得される。仮想視点画像生成部109は、取得された多視点画像から人物やボールなどの所定の被写体に対応する前景領域を抽出することにより前景画像を取得し、前景領域以外の背景領域を抽出することにより背景画像を取得する。その後、仮想視点画像生成部109は、所定の被写体の三次元形状を表す前景モデルと、前景モデルに色付けするためのテクスチャデータを前景画像に基づいて生成する。また、仮想視点画像生成部109は、競技場などの背景の三次元形状を表す背景モデルと、背景モデルに色づけするためのテクスチャデータを背景画像に基づいて生成する。そして、仮想視点画像生成部109は、前景モデルと背景モデルに対してテクスチャデータをマッピングし、仮想視点の位置とそこからの視線方向(仮想カメラの位置姿勢)および画角に応じてレンダリングを行うことにより、仮想空間上に被写体像を生成する。ただし、仮想視点画像の生成方法はこれに限られるものではない。例えば、三次元モデルを用いずに撮像画像の射影変換により被写体像を生成するなど、種々の方法を用いることができる。
For example, a plurality of
なお、複数の撮像装置210は、撮像領域である競技場211の全周にわたって設置されていなくてもよい。設置場所の制限等によっては、複数の撮像装置が撮像領域の一部の方向にのみ設置されていてもよい。また、撮像装置210の数は図2に示す例に限定されないことは言うまでもない。例えば撮像領域をサッカーの競技場とする場合には、競技場211の周囲に30台程度の撮像装置210が設置されてもよい。また、望遠カメラと広角カメラなど機能が異なる撮像装置が設置されていてもよい。
Note that the plurality of imaging devices 210 may not be installed over the entire circumference of the
<仮想視点画像生成装置102のハードウェア構成>
図3は、仮想視点画像生成装置102のハードウェア構成例を示すブロック図である。
<Hardware Configuration of Virtual Viewpoint
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration example of the virtual viewpoint
CPU(Central Processing Unit)320は、RAM(Random Access Memory)321またはROM(Read Only Memory)322に格納されているプログラムやデータを用いて各種処理を実行する。 A CPU (Central Processing Unit) 320 executes various processes using programs and data stored in a RAM (Random Access Memory) 321 or a ROM (Read Only Memory) 322 .
CPU320は、仮想視点画像生成装置102の全体の動作制御を行うとともに、上述した仮想視点画像生成装置102の各機能部と実現する。なお、仮想視点画像生成装置102がCPU320とは異なる1又は複数の専用のハードウェアを有し、CPU320による処理の少なくとも一部を当該1又は複数の専用のハードウェアが実行するようにしてもよい。専用のハードウェアの例としては、ASIC(特定用途向け集積回路)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、およびDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などがある。
The
ROM322は、プログラムやデータを保持する。RAM321は、ROM322から読み出されるプログラムやデータを一時的に記憶するワークエリアを有する。また、RAM321は、CPU320が各処理を実行する際に用いるワークエリアを提供する。操作入力部323は、例えばマウスやキーボード、ジョイティック等の三軸コントローラであってユーザが操作する情報を取得する。但し、操作入力部323は、これらに限定されない。外部インターフェース324は、外部装置と接続するためのインターフェースである。例えば、外部インターフェース324は、HDMI(登録商標)(高精細度マルチメディアインタフェース)やSDI(シリアルデジタルインタフェース)等の画像出力ポート、或いは、イーサネット等を介して画像を外部装置へ送信する。ユーザ操作を受け付ける指示入力装置101、立体視デバイス111を有する表示装置110は外部インターフェース324に接続され得る。
The
なお、仮想視点画像生成システム100において、仮想視点画像生成装置102、指示入力装置101、表示装置110を別々の装置として説明したがこれに限られるものではない。これらのうちの2つ以上の装置が1つの装置で実現されてもよい。例えば、仮想視点画像生成装置102と指示入力装置101が1つの装置で実現されてもよい。その場合、例えば、指示入力装置101は操作入力部323により実現され得る。
In the virtual viewpoint
<立体視デバイス111の結像範囲について>
図4を用いて、表示装置110が有する立体視デバイス111の結像範囲について説明する。図4(a)は、表示装置110が被写体としての人物404および人物405を画面403に表示した様子を表す模式図である。実線で描画された人物404は、立体視デバイス111により結像した立体視ができていることを表している。一方、点線で描画された人物405は、立体視デバイス111により結像した立体視ができず、ボケて観察されていることを表している。このときの仮想カメラによる撮影条件(位置姿勢、画角)を図4(b)および図4(c)を用いて説明する。
<Regarding the imaging range of the
The imaging range of the
図4(b)は、仮想カメラ400が、表示装置110に表示する仮想視点画像を撮影している状態を示す模式図である。図4(c)は、図4(b)の撮影状態を横から見た模式図である。人物404の方が、人物405よりも仮想カメラ400に近い位置に存在している。表示範囲401は、仮想カメラ400の撮影範囲のうち、表示装置110の画面に表示可能な範囲を示す。表示範囲401内の被写体のみが表示装置110で表示される。なお、撮影範囲と表示範囲は厳密には異なるが、以下では説明を簡単にするために撮影範囲と表示範囲401が同等であるとする。なお、表示装置のパラメータに基づいて撮影範囲から表示範囲を取得することが可能であり、その取得方法は周知である。結像範囲402は、立体視デバイス111による、被写体を立体視可能な奥行範囲に基づいて決定される範囲である。結像範囲402の内部に存在する被写体については、立体視デバイス111を介して結像した立体視を提供可能である。結像範囲402は、例えば、四角錐の形状を有する表示範囲401から、立体視可能な奥行範囲を切り出して得られる四角錐台の形状を有する範囲である。表示範囲401のうち、結像範囲402の内部の被写体については、結像した立体視を観察できる。図4(b)、(c)において、人物404は結像範囲402内に位置するため、立体視デバイス111により結像した立体視が観察される。一方、人物405は結像範囲402の外に位置するため、立体視デバイス111により結像した立体視を観察することができず、例えばボケたような画となってしまう。
FIG. 4B is a schematic diagram showing a state in which the
撮影範囲と表示範囲401、結像範囲402が図4(b)で示す関係性を持つのは、表示装置110と立体視デバイス111の特性によるものである。例えば、立体視デバイスの一つに、視聴者の左右の眼に視差画像を届けることで、裸眼でも立体視を可能とするレンチキュラーレンズを用いたものがある。レンチキュラーレンズとは、表面上に多数のレンズを並べることで視差画像を生成するものである。レンチキュラーレンズのレンズ数、画素からレンズまでの光路長、画素ピッチ等の物理的なパラメータにより、立体視デバイス111における立体視可能な奥行範囲が決定され、この奥行範囲と仮想カメラの位置姿勢と画角から結像範囲が決定される。
The relationship shown in FIG. 4B between the imaging range, the
仮想カメラ400が有する撮影範囲内における結像範囲402は、生成された仮想視点画像を立体視デバイスで表示した際に、立体視デバイスにおける物理的な結像範囲が存在すると推定される領域を算出することにより設定される。本実施形態では、結像範囲402は、仮想カメラ400の撮影条件(位置姿勢と画角)、立体視デバイス111の結像範囲パラメータから算出され得る。例えば、図4(c)に示されるように、立体視デバイス111の結像範囲パラメータは、仮想カメラ400(仮想視点)からの距離a、bにより結像範囲を表す。この場合、結像範囲402は、例えば、仮想カメラ400の位置(仮想視点の位置)、姿勢(視線方向422)、画角(α)により決定される表示範囲401のうちの、距離aとbの間の領域として求まる。なお、上述の立体視デバイス111の特性からデバイスの表示範囲全てを結像範囲とすることは難しく、結像範囲402は表示範囲401よりも狭い範囲となる。
An
設定フィールド406は、被写体が移動可能な範囲を示すものであり、例えば実空間にテープ等で示されている。設定フィールド406は、仮想空間の対応する位置にも設定される。仮想空間における設定フィールド406は、例えば、ユーザが実空間のテープに沿うように、仮想視点画像の表示画面上をマウスでドラッグ操作することにより設定され得る。なお、設定フィールドがテープ等で明示的に示された範囲である必要はない。例えば、図2の競技場211の外側のラインで囲まれた範囲、演劇におけるステージの範囲などが設定フィールドとして用いられ得る。指示入力装置101は、仮想空間に設定された設定フィールド406の外枠を形成する頂点座標を仮想視点画像生成装置102に送信する。設定フィールドを表す座標は保持部103に保持され、仮想カメラ400の撮影状態が適切か否か(仮想カメラ400の位置姿勢、画角を修正することの要否)の判定に用いられる。
A setting
<結像範囲算出部106の説明>
図5は、結像範囲算出部106の詳細な機能構成例を示すブロック図である。結像範囲算出部106は、撮影範囲算出部500と結像範囲取得部501を備える。撮影範囲算出部500は、指示入力装置101から受信した仮想カメラ400の画角αと、位置姿勢取得部104から供給された仮想カメラ400の位置姿勢を基に、仮想空間内の仮想カメラ400による撮影範囲を算出する。
<Explanation of Image Formation
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed functional configuration example of the imaging
結像範囲取得部501は、撮影範囲算出部500で算出した仮想カメラ400の撮影範囲と、保持部103から読み出した立体視デバイス111の識別情報を基に、結像範囲402の位置座標を算出する。結像範囲取得部501は、例えば、立体視デバイスの識別情報(型番)ごとに結像範囲を示すパラメータ(例えば、図4(c)の距離aと距離b)を登録したテーブルを有している。結像範囲取得部501は、このテーブルを参照し、保持部103から取得される立体視デバイス情報が示す識別情報(型番)に対応するパラメータを取得し、撮影範囲算出部500が算出した撮影範囲に含まれる結像範囲402の位置座標を算出する。結像範囲取得部501は、算出した結像範囲402の位置座標を判定部107へ送る。
The imaging
なお、結像範囲取得部501が、仮想カメラのパラメータ(位置姿勢、画角)と立体視デバイスの結像範囲の位置座標とを対応付けて登録したテーブルを参照することにより、現在の結像範囲を取得するようにしてもよい。結像範囲取得部501は、指示入力装置101および位置姿勢取得部104から取得される、仮想カメラの現在のパラメータに対応する結像範囲をテーブルから取得できる。よって、撮影範囲算出部500を省略することができ、結像範囲取得部501の処理負荷も軽減される。テーブルは立体視デバイスごとに用意されており、結像範囲取得部501は、立体視デバイス情報に基づいて参照するテーブルを選択する。また、仮想カメラの現在のパラメータと一致するパラメータがテーブルに登録されていない場合は、現在のパラメータに最も近いパラメータに対応して登録されている結像範囲が用いられるようにすればよい。或いは、現在のパラメータに近い複数のパラメータの結像範囲から補間処理により現在のパラメータに対応する結像範囲を得るようにしてもよい。
Note that the imaging
<第1実施形態に係る仮想視点画像の生成処理>
図6のフローチャートを用いて、仮想視点画像生成装置102による仮想視点画像の生成処理を説明する。本処理は、立体視デバイス111の結像範囲が結像対象の被写体および設定フィールドを含めた位置となるように仮想カメラ400の位置姿勢(画角)を修正し、修正後の仮想カメラを用いて仮想視点画像を生成する。
<Processing for Generating Virtual Viewpoint Image According to First Embodiment>
A process of generating a virtual viewpoint image by the virtual viewpoint
ステップS601において、初期設定が行われる。具体的には、保持部103が、立体視デバイス111の識別情報、選択された結像対象の被写体情報(被写体のID)、フィールド情報(設定フィールドの座標)を指示入力装置101から受け取り、これらの情報を保持する。ステップS602において、位置姿勢取得部104は指示入力装置101から仮想カメラの位置姿勢の操作情報を取得し、結像範囲算出部106は指示入力装置101から仮想カメラの画角の情報を取得する。上述したように、仮想カメラの位置姿勢の操作情報は、仮想カメラの位置姿勢のユーザ操作による変化をベクトルで表している。
In step S601, initialization is performed. Specifically, the holding
ステップS603において、位置姿勢取得部104は、指示入力装置101から取得された位置姿勢の情報に基づいて、仮想カメラの仮想空間上の位置姿勢を取得する。ステップS604において、被写体位置取得部105は、保持部103から結像対象の被写体情報を取得し、結像対象の被写体の仮想空間上の位置座標を取得する。被写体位置取得部105は、取得した位置座標を判定部107に提供する。
In step S<b>603 , the position/
ステップS605において、結像範囲算出部106は、現在の仮想カメラの位置姿勢と画角における、立体視デバイス111の仮想空間における結像範囲の位置を算出する。具体的には、結像範囲算出部106は、保持部103から取得した立体視デバイス情報(立体視デバイス111の識別情報)に基づいて立体視可能な奥行範囲を取得する。また、結像範囲算出部106は、仮想カメラの位置姿勢と画角をそれぞれ位置姿勢取得部104と指示入力装置101から取得する。そして、結像範囲算出部106は、仮想カメラの位置姿勢、画角、立体視デバイス111の奥行範囲に基づいて、仮想空間における結像範囲の位置座標を算出する。結像範囲算出部106は、算出した結像範囲の位置座標を判定部107に提供する。
In step S605, the imaging
ステップS606において、判定部107は、仮想空間における結像範囲が所定の条件を満たしているか否かにより、仮想カメラの位置姿勢および画角を含むパラメータの適否を判定する。本実実施形態の判定部107は、仮想空間における結像範囲の位置、結像対象の被写体の位置、およびフィールド情報(設定フィールドの座標)から、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切か否かを判定する。例えば、結像範囲内に対象被写体が収まっていること(以下、条件1)、結像範囲の所定割合以上が設定フィールドに属していること(以下、条件2)、の両方を満足している場合、仮想空間における結像範囲が所定の条件を満たすと判定される。そして、仮想空間における結像範囲が所定の条件を満たす場合に、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切でると判定される。なお、条件2として、例えば、設定フィールドを含む面と結像範囲とが交わる面(切断面)のうちの所定割合以上(例えば80%以上)が当該設定フィールドに属した領域であることがあげられる。或いは、上記切断面における設定フィールドに属した領域の面積が所定値以上の大きさを有することがさらに条件2に加えられてもよい。条件1と条件2の少なくとも一方が満たされていないと判定された場合、仮想カメラの位置姿勢および画角が不適切と判定される(ステップS606でNO)。この場合、仮想カメラの位置姿勢、画角の少なくとも何れかを修正する必要があるため、処理はステップS607に移行する。他方、条件1と条件2の両方が満たされている場合、判定部107は仮想カメラの位置姿勢および画角は適切であると判断し(ステップS606でYES)、処理はステップS608に移行する。なお、上記では条件1と条件2を用いる例を示したが、これに限られるものではない。例えば、ステップS606の判定において条件1のみが用いられてもよいし、条件2の実が用いられてもよい。
In step S606, the
ステップS607において、修正部108は、仮想カメラの位置姿勢(画角)を、条件1と条件2を満足するように修正する。図7に仮想カメラの位置姿勢の修正例を示す。図7では、結像範囲に対象被写体が収まり、かつ結像範囲の所定割合が設定フィールド内に収まるように仮想カメラを動かす(位置姿勢を変更する)例を説明する。図7(a)は仮想カメラ700が、結像対象の被写体としての人物701を撮影している様子を表す模式図である。図7(a)は、上述した条件1は満足しているものの、条件2が満足されていない状態を示す。すなわち、仮想カメラ700の位置姿勢と画角において、立体視デバイス111の結像範囲702に結像対象の被写体である人物701は収まっているものの、結像範囲702の所定割合が設定フィールド703に収まっていない例を示している。この場合、ステップS607において、修正部108は、条件1と条件2の両方が満たされるように仮想カメラ700の位置姿勢を修正する。図7(b)は、仮想カメラ700の位置を修正したことにより、結像範囲702に結像対象の被写体である人物701が収まり、かつ、結像範囲702の所定割合以上が設定フィールド703に収まっている様子を示す。
In step S607, the modifying
以上のような仮想カメラの位置の修正は例えば次のようにして実現され得る。例えば、仮想カメラの位置姿勢を一つ前の状態(当該操作による位置姿勢の変更の直前の状態)に戻すことがあげられる。この方法によれば、条件1または条件2が満たされなくなるようなユーザ操作が行われた場合に、仮想カメラの位置姿勢、画角は変化せず、仮想カメラは静止したままになる。また、他の方法として、条件1と条件2を満足するようになるまで、ユーザ操作により変更された位置姿勢および画角から変更前の仮想カメラの位置姿勢および画角へ徐々に戻していくようにしてもよい。或いは、条件1と条件2を満足するようになるまで、ユーザ操作により変更された後の位置姿勢および画角のうちの少なくとも1つを徐々に変更するようにしてもよい。例えば、修正のための仮想カメラの移動距離が最小になるように仮想カメラを移動するようにしてもよいし、仮想カメラの視線方向(光軸)に沿って仮想カメラを移動させるようにしてもよい。また、仮想カメラ700を移動させずに、条件1と条件2を満たすように画角を変更するようにしてもよい。以上のような処理によって、ユーザが仮想カメラの位置姿勢および画角を任意に操作しても、結像範囲に結像対象の被写体を収めるとともに、設定フィールドが結像範囲を占める割合を維持することが可能となる。
Correction of the position of the virtual camera as described above can be realized, for example, as follows. For example, the position and orientation of the virtual camera can be returned to the previous state (the state immediately before the position and orientation were changed by the operation). According to this method, when the user performs an operation that does not satisfy Condition 1 or Condition 2, the position, orientation, and angle of view of the virtual camera do not change, and the virtual camera remains stationary. As another method, the position, orientation and angle of view changed by the user operation are gradually returned to the position, orientation and angle of view of the virtual camera before the change until conditions 1 and 2 are satisfied. can be Alternatively, at least one of the position/orientation and the angle of view after being changed by the user's operation may be gradually changed until the conditions 1 and 2 are satisfied. For example, the virtual camera may be moved so that the moving distance of the virtual camera for correction is minimized, or the virtual camera may be moved along the line-of-sight direction (optical axis) of the virtual camera. good. Alternatively, the angle of view may be changed so as to satisfy the conditions 1 and 2 without moving the
ステップS607において仮想カメラの位置姿勢(画角)が修正されると、処理はステップS605に戻る。その後、ステップS606において仮想カメラの位置姿勢および画角が適切であると判定されると(条件1と条件2が満たされたと判定されると)処理はステップS608へ進む。ステップS608において、仮想視点画像生成部109は、多視点画像から得られる3次元形状情報およびテクスチャ、修正後の仮想カメラの位置姿勢(画角)を用いて仮想視点画像を生成する。
After the position and orientation (angle of view) of the virtual camera are corrected in step S607, the process returns to step S605. After that, if it is determined in step S606 that the position, orientation and angle of view of the virtual camera are appropriate (if it is determined that conditions 1 and 2 are satisfied), the process proceeds to step S608. In step S608, the virtual viewpoint
以上に述べた様に、第1実施形態によれば立体視デバイスが有する結像範囲に指定された被写体を収め、かつ結像範囲の所定割合以上が指定されたフィールドに属するように仮想カメラの位置姿勢および画角が制御される。これにより、ユーザが結像範囲に被写体が収まるか否かを確認せずとも、指定された被写体を立体視可能な仮想視点画像を生成することが可能となる。また、立体視デバイスで仮想視点画像を表示する場合に、指定されたフィールド(例えば、被写体が存在しうる領域)の立体視可能な状態を維持することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the virtual camera is configured so that the specified subject is included in the imaging range of the stereoscopic device, and a predetermined ratio or more of the imaging range belongs to the specified field. Position, attitude and angle of view are controlled. This makes it possible for the user to generate a virtual viewpoint image that enables a stereoscopic view of the designated subject without checking whether the subject fits within the imaging range. Also, when displaying a virtual viewpoint image on a stereoscopic device, it is possible to maintain a state in which a designated field (for example, an area in which an object may exist) can be stereoscopically viewed.
なお、上述したように、条件2では結像範囲の所定割合以上が設定フィールドに属していればよい。したがって、図7(b)では結像対象の被写体である人物701が設定フィールド703の中に存在しているが、人物701が設定フィールド703の外へ出ても、条件1と条件2を満足するような結像範囲は存在し得る。このように、条件1と条件2を用いて仮想カメラの位置姿勢および画角の適否を判定されるので、結像対象の被写体の立体視が可能な状態を柔軟に維持しながら、設定フィールドを多く含むような結像範囲を提供するような仮想カメラの制御が実現される。また、上述した条件2に用いられる閾値(所定割合)をユーザが設定可能としてもよい。
As described above, under condition 2, it is sufficient that a predetermined ratio or more of the imaging range belongs to the set field. Therefore, in FIG. 7B, the
[第2実施形態]
第1実施形態においては、結像範囲702が人物701を収め、かつ設定フィールド703内に収まるよう仮想カメラ700の位置座標を制御する方法を説明した。しかしながら、第1実施形態の制御を実施すると、仮想カメラを動かそうとしても動かない、思い通りに仮想カメラが動かないといった違和感をユーザが覚える可能性がある。第2実施形態は、仮想カメラの位置座標を修正することをユーザに通知することで、ユーザの違和感を和らげることを可能とする。なお、以下の説明において、第1実施形態と同様の構成には同一の参照番号が付されている。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the method of controlling the position coordinates of the
<仮想視点画像生成システムの機能構成>
図1を参照して第2実施形態に係る仮想視点画像生成システムの機能構成について説明する。第1実施形態で説明したように、仮想視点画像生成装置102は、指示入力装置101から送信された各情報を基に、仮想カメラの位置姿勢および画角が適切になるように修正を行い、仮想視点画像を生成する。より具体的には、仮想視点画像生成装置102は、結像範囲に任意の被写体が収まり(条件1)、かつ結像範囲の所定割合以上が設定フィールド内に属する(条件2)ように仮想カメラの位置姿勢および画角を制御し、仮想視点画像を生成する。第2実施形態の判定部107は、仮想カメラの位置姿勢および画角が不適切であると判定した場合に、その旨の情報を指示入力装置101に送ることで、仮想カメラの位置姿勢および画角が修正されることをユーザに通知する。
<Functional Configuration of Virtual Viewpoint Image Generation System>
A functional configuration of a virtual viewpoint image generation system according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As described in the first embodiment, the virtual viewpoint
判定部107は、結像範囲が結像対象の被写体および設定フィールドを含めた位置に設定されているかを判定し、その判定結果を修正部108と指示入力装置101へ送る。指示入力装置101は、判定部107から、仮想カメラの位置姿勢および画角が不適切であると判定されたことを示す通知を受けた場合に、指示入力装置101に接続された表示装置(不図示)に、仮想カメラの位置姿勢(画角)の修正が行われることを表示する。これにより、ユーザに仮想カメラの修正が行われることを知らせる。なお、通知は、表示装置への表示に限られるものではなく、例えば、スピーカーによる音声通知など、ユーザが知覚可能な他の手段が用いられてもよい。
<第2実施形態に係る制御処理のフローチャート>
図8は、第2実施形態の仮想視点画像生成装置102による仮想視点画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。なお、第1実施形態(図6)と同様の処理には、同一のステップ番号を付してある。
<Flowchart of control processing according to the second embodiment>
FIG. 8 is a flowchart for explaining virtual viewpoint image generation processing by the virtual viewpoint
ステップS606において、判定部107が仮想カメラの操作後の位置姿勢および画角が適切ではないと判定した場合(ステップS606でNO)、仮想カメラの位置姿勢および画角を修正するために処理はステップS901へ進む。ステップS901において、判定部107は、操作後の仮想カメラの位置姿勢が不適切になることを指示入力装置101へ通知する。その後、ステップS607において第1実施形態で説明したように仮想カメラの位置姿勢が修正される。ステップS901で判定部107が行った通知を受け取った指示入力装置101は、仮想カメラの位置姿勢および画角が不適切な状態になること、仮想カメラの位置姿勢および画角が修正されることを、例えば表示装置110を介してユーザに通知する。
If the
一方、ステップS606において、判定部107が操作後の仮想カメラの位置姿勢、画角が適切であると判定した場合(ステップS606でYES)、処理はステップS902へ進む。ステップS902において、判定部107は、ステップS901による指示入力装置101への通知を行っているか否かを判定する。通知が行われていると判定された場合(ステップS902でYES)、処理はステップS903に遷移する。ステップS903において、判定部107は、ステップS901で行った、仮想カメラの位置姿勢(画角)が不適切な状態になることの指示入力装置101への通知を停止する。その後、処理はステップS608へ移行する。他方、通知が行われていないと判定された場合(ステップS902でNO)、ステップS903はスキップされ、処理はステップS608へ移行する。
On the other hand, if the
以上のような制御を行うことで、仮想カメラの位置座標を修正する場合に、その旨をユーザに通知することが可能となる。 By performing the above control, when the position coordinates of the virtual camera are to be corrected, it is possible to notify the user to that effect.
なお、上記では、判定部107は、仮想カメラの位置姿勢、画角が適切か否かを立体視デバイス111の結像範囲を用いて判定し、その判定結果に従って指示入力装置101への通知を行うか否かを決定した。ここで、指示入力装置101への通知を行うか否かの判断と仮想カメラの位置姿勢および画角の修正を行うか否かの判断が、立体視デバイス111の結像範囲を用いて行われるが、本開示はこれに限られるものではない。例えば、ユーザがより早いタイミングで通知を受けられるように、通知を行うか否かを判定するための、立体視デバイス111の結像範囲とは異なる判定範囲が設定されてもよい。
Note that in the above description, the
図9に、通知のための判定範囲の設定例を示す。例えば図9(a)のように、立体視デバイス111の結像範囲900の内部に、一回り小さい判定範囲901を設ける。判定部107は、ステップS606において、結像範囲900の代わりに判定範囲901を用いて、指示入力装置101への通知を行うか否かの判定を行う。すなわち、判定部107は、仮想カメラの位置姿勢、画角の適否の判定に結像範囲900を用い、指示入力装置101への通知を行うか否かの決定には判定範囲901を用いる。また、判定範囲901を、仮想カメラの動きの状態に応じて変化させてもよい。例えば、仮想カメラの移動速度が速い場合は、図10(b)のように、判定範囲901を狭く設定し、仮想カメラの移動速度が遅い場合は、例えば図10(c)のように、判定範囲901を広めに設定する。すなわち、移動速度が速いほど、判定範囲901を小さくする。これにより、仮想カメラの移動速度に応じた適切なタイミングでユーザへの通知を行うことができる。
FIG. 9 shows a setting example of a determination range for notification. For example, as shown in FIG. 9A , a slightly
以上に述べた様に、仮想カメラの位置座標を修正することをユーザに通知することで、違和感を和らげることを可能とする効果がある。 As described above, by notifying the user that the position coordinates of the virtual camera will be corrected, there is an effect of making it possible to alleviate the sense of incongruity.
[第3実施形態]
第3実施形態では、第1実施形態および第2実施形態の制御処理において、結像対象に指定された被写体が結像範囲外に出る、もしくは指定のフィールドから結像範囲が出ることを許可することを可能にする。
[Third embodiment]
In the third embodiment, in the control processing of the first and second embodiments, the subject designated as the imaging target is permitted to exit the imaging range or exit the imaging range from the designated field. make it possible.
第1、第2実施形態と同一の番号が付されているものは、同一の構成要素を示すものであり、ここでは説明を省略する。 The same numbers as those in the first and second embodiments indicate the same components, and the description thereof is omitted here.
<仮想視点画像生成システムの機能構成>
図1を参照して第3実施形態に係る仮想視点画像生成システムの機能構成について説明する。第1実施形態で説明したように、仮想視点画像生成装置102は、指示入力装置101から送信された各情報を基に、結像範囲に任意の被写体が収まり、かつ指定のフィールド内に結像範囲が収まるよう仮想カメラの位置座標を制御し、仮想視点画像を生成する。第3実施形態では、指示入力装置101より「許可」を示す許可指示が入力されている場合には、仮想カメラの位置姿勢、画角が不適切であるか否かに関わらず、修正部108が仮想カメラの位置姿勢、画角の修正を行わないように制御する。
<Functional Configuration of Virtual Viewpoint Image Generation System>
A functional configuration of a virtual viewpoint image generation system according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As described in the first embodiment, the virtual viewpoint
指示入力装置101は、所定のユーザ操作に応じて、仮想視点画像生成装置102へ許可指示を送る。許可指示は、例えば、仮想カメラの位置姿勢(画角)が上述した結像範囲の移動条件を満たさなくなることを許可するか否かを示す2値の信号である。許可指示は、例えば指示入力装置101に接続されたマウスやキーボードを介してユーザが設定可能である。
The
判定部107は、第1実施形態と同様に、結像範囲が結像対象の被写体およびフィールドを含めた位置に設定されているかを判定する。但し、第3実施形態では、判定部107は、指示入力装置101から送信された許可指示が不許可を示す場合に判定を行うが、許可指示が許可を示す場合には判定を行わない。したがって、許可指示が許可を示す場合、結像範囲が結像対象の被写体およびフィールドを含めた位置に設定されているかに関わらず、修正部108は位置姿勢取得部104で取得された位置姿勢をそのまま出力することになる。
As in the first embodiment, the
<第3実施形態に係る制御処理のフローチャート>
図10は、第3実施形態の仮想視点画像生成装置102による仮想視点画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。なお、第1実施形態(図6)と同様の処理には、同一のステップ番号を付してある。
<Flow chart of control processing according to the third embodiment>
FIG. 10 is a flowchart for explaining virtual viewpoint image generation processing by the virtual viewpoint
ステップS1001において、判定部107は、指示入力装置101を介してユーザが設定した許可指示を受け付ける。ステップ1002では、判定部107が、ステップS1001において指示入力装置101から受け付けた許可指示が許可を示すか否かを判定する。許可指示が許可を示す場合(ステップS1002でYES)、処理はステップS606をスキップしてステップS608へ移行する。他方、許可指示が不許可を示す場合(ステップS1002でNO)、処理はステップS606へ移行する。
In step S<b>1001 , the
以上のような制御を行うことで、指定の被写体が結像範囲外に出る、もしくは指定のフィールドから結像範囲が出ることが可能となる。例えば、指示入力装置101より許可を示す許可指示を与えることにより、図7(a)に示されるような状態へ仮想カメラ700を移動させることができる。
By performing the control as described above, it is possible to move the designated subject out of the imaging range or out of the imaging range from the designated field. For example, by giving a permission instruction indicating permission from the
なお、上記では、許可指示が許可を示す場合に、仮想カメラの位置姿勢および画角の適否の判定を行わないようにしたがこれに限られるものではない。第1実施形態のように条件1と条件2が判定に用いられる構成において、条件1と条件2について別々に許可指示を設定できるようにしてもよい。例えば、結像対象の被写体が結像範囲を出ることは許容するが、結像範囲の所定割合以上が設定フィールド内に属さなくなることは許容しないというように設定することができるようにしてもよい。 In the above description, when the permission instruction indicates permission, the suitability of the position/orientation and angle of view of the virtual camera is not determined, but the present invention is not limited to this. In the configuration in which condition 1 and condition 2 are used for determination as in the first embodiment, permission instructions may be set separately for condition 1 and condition 2. FIG. For example, it may be possible to set such that the object to be imaged is permitted to leave the imaging range, but it is not permitted that a predetermined percentage or more of the imaging range does not belong to the set field. .
また、結像範囲を任意の大きさと位置のパラメータで複数の部分に区分けし、部分ごとに異なる条件が仮想カメラの位置姿勢および画角の適否の判定に用いられるようにしてもよい。例えば、結像範囲を左右に分けて、左半分の結像範囲については条件1のみを用いて判定を行い、右半分の結像範囲については条件1と条件2の両方を用いて判定を行うようにする。これにより、結像範囲の特定の部分が設定フィールドから出ることを許容するように制御することができる。このような制御を行うことで、例えば図11のように、結像範囲の一部が設定フィールド外に出るような位置姿勢および画角へ仮想カメラを設定することが可能となり、撮影の自由度を上げつつ、必ず結像させたい範囲は結像させるといったことが可能となる。なお、結像範囲を区分けするためのパラメータをユーザが設定可能としてもよい。 Alternatively, the imaging range may be divided into a plurality of parts with arbitrary size and position parameters, and different conditions for each part may be used to determine whether the position, orientation and angle of view of the virtual camera are appropriate. For example, the imaging range is divided into left and right, and the left half of the imaging range is determined using only condition 1, and the right half of the imaging range is determined using both conditions 1 and 2. make it As a result, it is possible to control so that a specific portion of the imaging range is allowed to exit the set field. By performing such control, it is possible to set the virtual camera to a position, attitude and angle of view such that a part of the imaging range is outside the set field, as shown in FIG. 11, for example. can be increased, and the image can be formed in the range where the image is to be formed without fail. It should be noted that the user may be able to set a parameter for dividing the imaging range.
以上説明したように、第3実施形態によれば、仮想カメラのパラメータの適否を判定するための条件をユーザが適宜緩和することができ、柔軟な仮想カメラ操作を行うことができる。
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
As described above, according to the third embodiment, the user can appropriately relax the conditions for judging whether the parameters of the virtual camera are appropriate, and the virtual camera can be operated flexibly.
[Other embodiments]
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims are appended to make public the scope of the invention.
100:仮想視点画像生成システム、101:指示入力装置、102:画像生成装置、103:保持部、104:位置姿勢取得部、105:被写体位置取得部、106:結像範囲算出部、107:判定部、108:修正部、109:仮想視点画像生成部、400:仮想カメラ、402:結像範囲、403:表示装置 100: Virtual Viewpoint Image Generation System 101: Instruction Input Device 102: Image Generation Device 103: Holding Unit 104: Position and Orientation Acquisition Unit 105: Subject Position Acquisition Unit 106: Imaging Range Calculation Unit 107: Judgment Section 108: Correction Section 109: Virtual Viewpoint Image Generation Section 400: Virtual Camera 402: Imaging Range 403: Display Device
Claims (17)
ユーザ操作に応じて前記仮想視点のパラメータを決定する決定手段と、
前記仮想視点画像を表示する立体視デバイスの前記仮想空間における結像範囲であって前記立体視デバイスによる立体視が可能な奥行範囲に対応する前記結像範囲を、前記立体視デバイスの特性と前記決定されたパラメータとに基づいて取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記結像範囲が前記仮想空間において所定の条件を満たすか否かに基づいて前記決定されたパラメータの適否を判定する判定手段と、
前記決定されたパラメータが不適切であると判定された場合に、前記取得手段により取得される前記結像範囲が前記所定の条件を満たすように前記仮想視点の前記パラメータを変更する変更手段と、を有することを特徴とする画像生成装置。 An image generation device that generates a virtual viewpoint image by observing a virtual space from a virtual viewpoint,
determining means for determining parameters of the virtual viewpoint according to user operation;
The imaging range, which is the imaging range in the virtual space of the stereoscopic viewing device that displays the virtual viewpoint image and corresponds to the depth range in which stereoscopic viewing is possible by the stereoscopic viewing device, is determined by the characteristics of the stereoscopic viewing device and the an acquisition means for acquiring based on the determined parameters;
determination means for determining whether the determined parameters are appropriate based on whether or not the imaging range acquired by the acquisition means satisfies a predetermined condition in the virtual space;
changing means for changing the parameter of the virtual viewpoint so that the imaging range acquired by the acquiring means satisfies the predetermined condition when the determined parameter is determined to be inappropriate; An image generation device characterized by comprising:
前記取得手段は、前記仮想視点の前記決定されたパラメータに基づいて取得される表示範囲のうちの前記距離によって切り取られる範囲を前記結像範囲として取得することを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。 The characteristics of the stereoscopic device represent the imaging range by a distance from a virtual viewpoint,
2. The imaging range according to claim 1, wherein said obtaining means obtains, as said imaging range, a range cut out by said distance out of a display range obtained based on said determined parameter of said virtual viewpoint. Image production device.
前記判定手段は、前記許可手段により許可されている場合には、前記決定されたパラメータの適否を判定しないことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像生成装置。 further comprising permission means for permitting the imaging range to no longer satisfy the predetermined condition in the virtual space in accordance with a user operation;
12. The image generation apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein said determination means does not determine whether said determined parameters are appropriate when said permission is granted by said permission means.
前記判定手段は、前記複数の部分のそれぞれに異なる条件を用いて前記決定されたパラメータの適否を判定することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像生成装置。 Further comprising means for setting a plurality of parts in the imaging range according to a user operation,
14. The image generating apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the determining means determines whether the determined parameters are appropriate using different conditions for each of the plurality of portions.
前記画像生成装置に、仮想視点画像を生成するための多視点画像を取得するための複数の撮像装置と、
前記画像生成装置により生成された仮想視点画像を表示する表示装置と、
前記画像生成装置にユーザ操作を提供する指示入力装置と、を備えることを特徴とする画像生成システム。 an image generation device according to any one of claims 1 to 14;
a plurality of imaging devices for acquiring multi-viewpoint images for generating virtual viewpoint images in the image generation device;
a display device for displaying a virtual viewpoint image generated by the image generation device;
and an instruction input device that provides a user operation to the image generation device.
ユーザ操作に応じて前記仮想視点のパラメータを決定する決定工程と、
前記仮想視点画像を表示する立体視デバイスの前記仮想空間における結像範囲であって前記立体視デバイスによる立体視が可能な奥行範囲に対応する前記結像範囲を、前記立体視デバイスの特性と前記決定されたパラメータに基づいて取得する取得工程と、
前記取得工程により取得された前記結像範囲が前記仮想空間において所定の条件を満たすか否かに基づいて前記決定されたパラメータの適否を判定する判定工程と、
前記決定されたパラメータが不適切であると判定された場合に、前記取得工程により取得される前記結像範囲が前記所定の条件を満たすように前記仮想視点の前記パラメータを変更する変更工程と、を有することを特徴とする画像生成装置の制御方法。 A control method for an image generation device that generates a virtual viewpoint image obtained by observing a virtual space from a virtual viewpoint,
a determination step of determining a parameter of the virtual viewpoint according to a user operation;
The imaging range, which is the imaging range in the virtual space of the stereoscopic viewing device that displays the virtual viewpoint image and corresponds to the depth range in which stereoscopic viewing is possible by the stereoscopic viewing device, is determined by the characteristics of the stereoscopic viewing device and the an acquisition step of acquiring based on the determined parameters;
a determination step of determining whether the determined parameter is appropriate based on whether the imaging range acquired by the acquisition step satisfies a predetermined condition in the virtual space;
a changing step of changing the parameters of the virtual viewpoint so that the imaging range acquired by the acquiring step satisfies the predetermined condition when the determined parameters are determined to be inappropriate; A control method for an image generation device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021105037A JP2023003765A (en) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | Image generation device and control method thereof, image generation system, and program |
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| JP2021105037A Pending JP2023003765A (en) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | Image generation device and control method thereof, image generation system, and program |
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