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THREE-DIMENSIONAL IMAGE DATA ACQUIRING METHOD AND IMAGING SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL IMAGE commons

Patent code P05P002504
File No. Y2003-P397
Posted date Nov 11, 2005
Application number P2004-095149
Publication number P2005-283779A
Patent number P4716210
Date of filing Mar 29, 2004
Date of publication of application Oct 13, 2005
Date of registration Apr 8, 2011
Inventor
  • (In Japanese)高木 康博
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title THREE-DIMENSIONAL IMAGE DATA ACQUIRING METHOD AND IMAGING SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL IMAGE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To photograph a highly accurate three-dimensional image.
SOLUTION: A three-dimensional camera 50 comprises a plurality of camera main bodies 52(52(i-1) to 52(i+1)). The camera main bodies 52 include lenses 54(54(i-1) to 54(i+1)), respectively, and CCD units 56(56(i-1) to 56(i+1)), respectively, which correspond to the lenses 54. The lenses 54 of the camera main bodies 52 are arranged at regular intervals with a fixed pitch p on the same straight line such that their optical axes are parallel to one another. In the CCD units 56 of the respective camera main bodies 52, the farther their centers 58 corresponding to the lenses 54 are located from the subject 20, the farther the CCD units 56 are greatly oppositely separated from the subject 20 relative to the respective optical axes 22 of the lenses 54.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


最近、三次元の立体画像を映し出すことができる三次元ディスプレイの実用化が急激に進められている。三次元ディスプレイによる三次元(立体)表示は、三次元物体を特定方向に平行射影した2次元画像である多数の指向性画像(directional image)を生成する必要がある。そして、近年、指向性画像を生成するためには、三次元カメラと称する撮像システムによって三次元画像データを取得する方法が研究されている。このような三次元カメラを実現する方法として、少数のカメラから得られる画像間のステレオマッチングにより三次元空間を数値モデル化するモデルベーストレンダリング法と、多数のカメラで構成されるカメラアレイで得られる画像間の補間処理を用いるイメージベーストレンダリング法がある。前者は、カメラ数は少なくてよいが、多くの計算量を要する。一方、後者は、少ない計算量でフォトリアリスティックな画像生成が可能であるが、多数のカメラを必要とする。



イメージベーストレンダリング法に用いられる三次元カメラのカメラ配置(カメラアレイ)は、複数のカメラを円弧配置したものと、特許文献1に記載されているように平行配置したものとがある。図5は、複数のカメラを円弧配置した撮像システム(三次元カメラ)を示したものである。



図5において、三次元カメラ10は、複数のカメラ本体12(12a~12n)と、これらのカメラ本体12に対応したレンズ14(14a~14n)とにより構成してある。各カメラ本体12は、それぞれがレンズ16(16a~16n)と各レンズ16の結像面に配置したCCDユニット18(18a~18n)とを有している。また、三次元カメラ10は、カメラ本体12のレンズ16とレンズ14との光軸22が一致している。各カメラ本体12のレンズ16と対応したレンズ14とがアフォーカルレンズと呼ばれ、カメラ本体12は、アフォーカルレンズを用いたアフォーカル光学系を構成している。そして、三次元カメラ10は、被写体20である三次元物体の周囲に円弧状に配置してある。



このように構成してある三次元カメラ10は、各カメラ本体12がレンズ14の光軸22と平行な平行光線24だけを撮影する。したがって、三次元カメラ10は、特定方向に平行射影した2次元の指向性画像群を容易に得ることができる。しかし、アフォーカル光学系からなる三次元カメラ10は、レンズ14の光軸22に平行な平行光線24だけしか撮影できないため、レンズ14の径より大きな被写体20を撮影することができない。また、三次元カメラ10は、カメラ本体12やレンズ14を円弧状に配置する必要があるため、被写体20に対して同一円周上に配置することが困難であるとともに、撮影距離が変わったりした場合に、カメラ本体12やレンズ14の位置を調整するのに多くの手間と時間とを必要とする欠点を有する。



図6は、特許文献1に記載されているような、複数のカメラを平行に配置した撮像システム(三次元カメラ)を示したものである。図6において、三次元カメラ30は、複数のカメラ本体12が水平方向に一定の間隔で同一直線上に配置してある。各カメラ本体12は、撮像(撮影)が可能な水平方向の角度である水平視域角φを有する通常の結像系を構成しているカメラであって、各レンズ16の光軸22が平行となるように配置されている。通常のカメラ結像系は、図6に示したように、異なる方向に進む多数の光線を撮影するようになっており、各カメラ本体12により撮像した画像が一点透視画像となる。そして、三次元カメラ30によって得た一点透視画像データから指向性画像の生成は、後述するように、画像内の一点が光線の特定の進行方向に対して1対1に対応していると考えることによって行なうことができる。



このように構成されている三次元カメラ30は、各カメラ本体12がレンズ16の光軸22を平行にして同一直線上に配置されるため、各カメラ12を比較的容易に所定位置に配置することができる。
【特許文献1】
特開平9-288735号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、三次元画像を表示するための画像データの取得方法に係り、特に複数の撮像手段を直線上に平行配置して画像データを得る三次元画像データの取得方法および三次元画像用撮像システムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
光軸を相互に平行にされて直線上に配置した複数のレンズを介して被写体を撮像する三次元画像データの取得方法において、
前記各レンズに対応させた撮像素子ユニットの中心を、前記レンズの光軸に対して前記被写体と反対側に離間させて撮像し、
前記各レンズおよび前記各レンズに対応させた撮像素子ユニットにより形成される視域角が、三次元画像を表示する表示面の表示角度範囲に相当する角度より小さくしてあり且つ前記被写体全体を撮像できる角度にすることにより、撮像された画像データをエピポーラ平面画像として表した場合の該エピポーラ平面画像に対応する平面の傾きを、前記視域角と前記表示角度範囲に相当する角度とが等しい場合の傾きよりも小さくしたことを特徴とする三次元画像データの取得方法。

【請求項2】
 
請求項1に記載の三次元画像データの取得方法において、
前記撮像素子ユニットの中心と前記光軸との離間距離は、前記レンズと前記被写体との距離の大きさに応じて大きくしてあることを特徴とする三次元画像データの取得方法。

【請求項3】
 
光軸を平行にして同一直線上に配置した複数の撮像手段を備えた三次元画像用撮像システムにおいて、
前記各撮像手段は、レンズとレンズの結像面に配置した撮像素子ユニットとを有し、視域角が三次元画像を表示する表示面の表示角度範囲に相当する角度より小さくしてあり且つ被写体全体を撮像できる角度にすることにより、撮像された画像データをエピポーラ平面画像として表した場合の該エピポーラ平面画像に対応する平面の傾きを、前記視域角と前記表示角度範囲に相当する角度とが等しい場合の傾きよりも小さくしてあり、
前記各撮像素子ユニットは、中心が前記被写体から遠くに配置された前記撮像手段ほど、前記レンズの光軸に対して前記被写体の反対側に大きく離間させた位置に配置してある、
ことを特徴とする三次元画像用撮像システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004095149thum.jpg
State of application right Registered
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