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ホログラム生成装置およびそのプログラム コモンズ

国内特許コード P140010590
整理番号 07-165
掲載日 2014年6月3日
出願番号 特願2008-141873
公開番号 特開2009-288575
登録番号 特許第5219197号
出願日 平成20年5月30日(2008.5.30)
公開日 平成21年12月10日(2009.12.10)
登録日 平成25年3月15日(2013.3.15)
発明者
  • 妹尾 孝憲
  • 山本 健詞
  • 大井 隆太朗
  • 三科 智之
  • 奥井 誠人
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 ホログラム生成装置およびそのプログラム コモンズ
発明の概要 【課題】背景の被写体が前景に透けて見えるファントム現象を防止し、従来よりも高品質な立体像を再生することが可能なホログラムを生成するホログラム生成装置を提供する。
【解決手段】ホログラム生成装置1は、微小角度範囲ごとに奥行値を対応付けたオクルージョンマップMを生成するオクルージョンマップ生成手段10と、被写体からホログラムHの生成対象画素に入射する光量を加算することでホログラム値を算出する光加算手段30と、を備え、光加算手段30は、被写体光の光量を加算した後、オクルージョンマップMに被写体の奥行値を書き込むことで、当該奥行値よりも奥側の被写体光の加算を行わないことを特徴とする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


近年、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムを、コンピュータ上で生成する計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)の技術が進んでいる(例えば、特許文献1参照)。以下、図14を参照して、従来のコンピュータグラフィックスにおける計算機合成ホログラムの生成手法について概要を説明する。図14は、従来の計算機合成ホログラムの生成手法を説明するための説明図である。



従来の計算機合成ホログラム(以下、単にホログラムという)の生成手法は、図14に示すように、3次元の被写体空間をボクセルVという微小空間に分割したボクセル空間Sとして設定し、ホログラムHの画素Pごとに、ボクセルVから出射される光の量(光量)を加算して、ホログラムHの画素Pの値(ホログラム値)を求めることで、ホログラムHを生成している。



すなわち、従来のホログラム生成手法は、ホログラムHのある画素Pからボクセル空間Sを見たときのすべての視線方向に存在するボクセル(例えば、図14中、V,V等)から出射される光の量を加算することで、画素Pの画素値を求めている。そして、従来のホログラム生成手法は、ホログラムHの各画素で同様の計算を行うことで、ホログラムHを生成している。
【特許文献1】
特開平10-171782号公報

産業上の利用分野



本発明は、電子ホログラフィにより立体像を表示するためのホログラムを生成するホログラム生成装置およびそのプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の前景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において前記中心から周辺に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。

【請求項2】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを前記被写体の背景側で生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記被写体画像において周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。

【請求項3】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。

【請求項4】
被写体空間を微小空間に分割した、3次元座標位置と当該位置における色情報および透明度とを含んだボクセルのデータに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定の微小角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
前記被写体の前景側から背景側に向かって順次、前記透明度に基づいて透明でないと判定されるボクセルを前記光量の加算対象となる加算対象ボクセルとして決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象ボクセルの3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
前記加算対象ボクセルの奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象ボクセルの奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象ボクセルの前記色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象ボクセルの奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。

【請求項5】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体までの奥行値を対応付けたオクルージョンマップを、前記奥行値で最も奥側を示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
前記加算対象画素の奥行値が、前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップの奥行値よりも前景側を示す値であるか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で前記加算対象画素の奥行値が前景側であると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップの奥行値を、前記光量加算手段で光量を加算した前記加算対象画素の奥行値よりも所定量だけ奥側の値を設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。

【請求項6】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するホログラム生成装置であって、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成するオクルージョンマップ生成手段と、
このオクルージョンマップ生成手段で生成されたオクルージョンマップを記憶する記憶手段と、
前記被写体から前記生成対象画素に仮想的に入射される光量を加算することで、前記生成対象画素のホログラム値を算出する光加算手段と、を備え、
前記光加算手段は、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段と、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段と、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段と、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段と、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段と、
を備えることを特徴とするホログラム生成装置。

【請求項7】
被写体を撮影した被写体画像と当該被写体画像に対応した奥行値を示す奥行画像とに基づいて、被写体の立体像を再生するためのホログラムを生成するために、コンピュータを、
前記ホログラムの生成対象画素から3次元空間に仮想配置された前記被写体への方向を示す所定角度範囲ごとに、前記被写体の光量を加算したことを示すフラグを対応付けたオクルージョンマップを、前記光量を加算していないことを示す初期値によって初期化して生成し、記憶手段に記憶するオクルージョンマップ生成手段、
ホログラム面に対して前記生成対象画素から垂直な方向に対応する前記被写体画像の画素を中心とし、前記ホログラムよりも前景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の周辺から前記中心に向かって前記光量の加算対象となる加算対象画素を順次決定した後に、前記ホログラムよりも背景側に位置する前記被写体に対応する前記被写体画像の画素について、前記被写体画像の前記中心から周辺に向かって前記加算対象画素を順次決定する光量加算対象画素決定手段、
前記加算対象画素の2次元座標位置と当該画素に対応する奥行値とで定められる3次元座標位置から前記生成対象画素の3次元座標位置までの方向を算出する光方向算出手段、
この光方向算出手段で算出された方向に対応した前記オクルージョンマップのフラグに基づいて、前記加算対象画素の光量を加算するか否かを判定するオクルージョン判定手段、
このオクルージョン判定手段で、前記フラグが未設定であることにより前記加算対象画素の光量を加算すると判定された場合に、当該加算対象画素の色情報に対応した光量を前記生成対象画素のホログラム値として加算する光量加算手段、
前記光方向算出手段で算出された方向に対応した前記記憶手段に記憶されているオクルージョンマップに、前記光量加算手段で光量を加算したことを示すフラグを設定して更新するオクルージョンマップ更新手段、
として機能させることを特徴とするホログラム生成プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
※ 詳細内容の開示にあたっては、別途、JSTと秘密保持契約を締結していただくことが必要となります。


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