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HOLOGRAM GENERATING DEVICE AND PROGRAM THEREOF commons

Patent code P140010590
File No. 07-165
Posted date Jun 3, 2014
Application number P2008-141873
Publication number P2009-288575A
Patent number P5219197
Date of filing May 30, 2008
Date of publication of application Dec 10, 2009
Date of registration Mar 15, 2013
Inventor
  • (In Japanese)妹尾 孝憲
  • (In Japanese)山本 健詞
  • (In Japanese)大井 隆太朗
  • (In Japanese)三科 智之
  • (In Japanese)奥井 誠人
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人情報通信研究機構
Title HOLOGRAM GENERATING DEVICE AND PROGRAM THEREOF commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram generating device that prevents a phantom phenomenon that a background subject is seen through a foreground that is able to reproduce a stereoscopic image having higher quality than conventionally.
SOLUTION: The hologram generating device 1 includes an occlusion map generating means 10 of generating an occlusion map M, wherein a depth value is made to correspond to each fine angle range, and a light-adding means 30 of calculating a hologram value by adding the quantity of light incident on a pixel of a hologram H to be generated from a subject. The light-adding means 30 after adding the quantity of subject light writes a depth value of the subject to the occlusion map M so that the subject light of a side which is inner than the depth value is not added.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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SV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SV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、VF,VB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

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008141873thum.jpg
State of application right Registered
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