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HOLOGRAM GENERATING DEVICE, HOLOGRAM GENERATING METHOD, AND HOLOGRAM GENERATING PROGRAM commons

Patent code P140010649
File No. 08-86
Posted date Jun 17, 2014
Application number P2008-315776
Publication number P2010-139746A
Patent number P5246864
Date of filing Dec 11, 2008
Date of publication of application Jun 24, 2010
Date of registration Apr 19, 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, HOLOGRAM GENERATING METHOD, AND HOLOGRAM GENERATING PROGRAM commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram generating device for generating a hologram allowing reproduction of a stereoscopic image preventing the formation of an occlusion hole even when a subject in a background is hidden by a foreground.
SOLUTION: The hologram generating device 1 includes: a depth discontinuity detecting means 10 detecting a discontinuous range of depth between adjacent pixels based on a depth map; a missing pixel filling means 30 filling pixels for pixels not existing in a reference image by selecting pixels in a range of projecting the discontinuous range on a subject plane where pixels on the inner side of the adjacent pixels exist, from the adjacent image having parallax to the reference image within a diffusion range of light around the hologram pixels; and a hologram computing means 40 computing the pixel value of the hologram pixels by adding the quantity of light virtually incident into the position of the hologram pixels from each pixel position of the pixels in the diffusion range of light in a reference image and the pixels filled from the adjacent image.
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)。
従来の手法は、コンピュータグラフィックスで生成した平面映像を、その奥行値に基づいて、複数の被写体を3次元空間に仮想的に配置し、それぞれの被写体から出る光を合成してホログラムを求めるものである。
この手法は、図13(a)に示すように、奥行値を示す奥行マップZに基づいて、2次元映像Dを、例えば、前景の被写体Aと背景の被写体Bとに被写体を分けて3次元空間に配置し、ホログラムHの画素ごとに、光の拡散範囲内にある各被写体A,Bの各座標位置からの光量を加算し、ホログラムHの画素値を求めることで、ホログラムHを生成する。

この場合、2次元映像Dは1視点の平面映像であるため、生成されたホログラムHに照明光を照射し、再生光として再生された立体像を撮影すると、図13(b)に示したような映像が撮影されることになる。すなわち、再生光を正面から撮影した場合、図13(b)の(b-2)に示すように、被写体を撮影した映像を再現することができる。しかし、再生光を左から撮影したり、右から撮影したりすると、図13(b)の(b-1)、(b-3)に示すように、被写体Aの左右に、暗く欠けて見える部分(図中OH)が発生する。これは、図13(a)で示したような前景の被写体Aに隠れていた背景部分が暗く欠けて見えることにより発生するものである。以下、この現象をオクルージョンホールと呼ぶ。

なお、このようなオクルージョンホールに対し、再生時の共役光などの不要光を除去するために、一方向への拡散光を遮断するハーフゾーンプレート処理を行って作成したホログラムを、同じ方向の光を遮断するシングルサイドバンド(SSB)法で再生することで、その方向からの映像全体を見えなくし、オクルージョンホールそのものを観測できないようにすることも可能である(例えば、特許文献2参照)。例えば、図14に示すように、図中、上方向への拡散光を遮断するSSB法でホログラムHを再生し、その再生された立体像を上方向から見ると、上方向の光はすべて不要光として遮断されるため、被写体Aに隠れていた背景部分からの光がなくても、オクルージョンホールは見えない。しかし、この場合であっても、水平(左右)方向あるいは下方向から見た場合、オクルージョンホールが観測されることになる。
【特許文献1】
特開2005-181854号公報
【特許文献2】
特開2003-15508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、ホログラム生成方法およびホログラム生成プログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
被写体像を含んだ基準映像と、当該基準映像に対して予め定めた視差を有する隣接映像と、当該基準映像における画素ごとの被写体までの奥行値を示す奥行マップとに基づいて、前記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、
前記奥行マップに基づいて、前記基準映像内の隣接画素間の奥行値の差が予め定めた値以上となる奥行きの不連続領域を検出する奥行不連続検出手段と、
3次元空間上において、前記奥行不連続検出手段で検出された不連続領域と、当該3次元空間上に仮想的に配置したホログラム面の画素であるホログラム画素との位置関係に基づいて、前記不連続領域に対応する画素を補填するための前記隣接映像を選択する補填映像選択手段と、
前記ホログラム画素の位置を中心とした予め定めた仮想的な光の拡散範囲で、前記隣接画素の奥側の画素の奥行値と同一の被写体平面上に前記不連続領域を投影した範囲の画素を、前記隣接映像から選択する欠落画素補填手段と、
前記ホログラム画素の位置からの前記光の拡散範囲において、前記基準映像の画素および前記欠落画素補填手段で選択された画素の各画素の位置から、前記ホログラム画素の位置に仮想的に入射される光量を加算して、当該ホログラム画素の画素値を算出するホログラム計算手段と、
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】
 
前記隣接映像は、前記基準映像に対して左右方向にそれぞれ予め定めた視差を有する左視点隣接映像および右視点隣接映像であって、
前記奥行不連続検出手段は、左右に隣接する画素ごとに前記不連続領域を検出し、
前記補填映像選択手段は、前記不連続領域と前記ホログラム画素とを通る仮想光が、前記基準映像に対して前記ホログラム画素の左手前側に進んで行く場合には前記左視点隣接映像を、前記不連続領域と前記ホログラム画素とを通る仮想光が、前記基準映像に対して前記ホログラム画素の右手前側に進んで行く場合には前記右視点隣接映像を、前記隣接映像として選択することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項3】
 
前記隣接映像は、前記基準映像に対して上下方向にそれぞれ予め定めた視差を有する上視点隣接映像および下視点隣接映像であって、
前記奥行不連続検出手段は、上下に隣接する画素ごとに前記不連続領域を検出し、
前記補填映像選択手段は、前記不連続領域と前記ホログラム画素とを通る仮想光が、前記基準映像に対して前記ホログラム画素の上手前側に進んで行く場合には前記上視点隣接映像を、前記不連続領域と前記ホログラム画素とを通る仮想光が、前記基準映像に対して前記ホログラム画素の下手前側に進んで行く場合には前記下視点隣接映像を、前記隣接映像として選択することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項4】
 
前記隣接映像は、前記基準映像に対して、前記ホログラムを表示するディスプレイの画素サイズで定まるホログラム再生光の最大回折角度と、前記ホログラムから前記被写体までの最大距離とで特定される視差量以上の視差を有することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項5】
 
前記欠落画素補填手段は、前記3次元空間上において、前記ホログラム画素が前記不連続領域上に存在する場合、前記不連続領域の奥側の画素の奥行値と同一の被写体平面上で、ホログラム再生光の最大回折角度で定まる光の拡散範囲内の画素を、前記隣接映像から選択することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項6】
 
前記欠落画素補填手段は、前記3次元空間上において、前記ホログラム面が前記不連続領域と交差し、かつ、前記ホログラム画素が前記不連続領域上に存在しない場合、前記ホログラム画素の位置を視点として前記不連続領域が前記奥側の画素の奥行値と同一の被写体平面に投影された画素のうちで、前記奥側の画素からホログラム再生光の最大回折角度で定まる光の拡散範囲内の画素を、前記隣接映像から選択することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項7】
 
前記欠落画素補填手段は、前記3次元空間上において、前記ホログラム面が前記不連続領域よりも手前に存在する場合、前記ホログラム画素と、前記不連続領域の手前側の画素とを結んだ直線が、前記不連続領域の奥側の奥行値と同一の被写体平面に投影された画素と、前記奥側の画素とを結んだ直線上の画素を、前記隣接映像から選択することを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項8】
 
前記欠落画素補填手段は、前記3次元空間上において、前記ホログラム面と前記不連続領域の奥側の奥行値と同一の被写体平面との距離が、所定値よりも小さい場合、欠落画素の補填を行わないことを特徴とする請求項1に記載のホログラム生成装置。

【請求項9】
 
被写体像を含んだ基準映像と、当該基準映像に対して予め定めた視差を有する隣接映像と、当該基準映像における画素ごとの被写体までの奥行値を示す奥行マップとに基づいて、前記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方法であって、
隣接画素間の奥行きの不連続領域を検出する奥行不連続検出手段により、前記奥行マップに基づいて、前記基準映像内の隣接画素間の奥行値の差が予め定めた値以上となる奥行きの不連続領域を検出する奥行不連続検出ステップと、
前記不連続領域に対応する画素を補填するための隣接映像を選択する補填映像選択手段により、3次元空間上において、前記奥行不連続検出手段で検出された不連続領域と、当該3次元空間上に仮想的に配置したホログラム面の画素であるホログラム画素との位置関係に基づいて、前記不連続領域に対応する画素を含んだ前記隣接映像を選択する補填映像選択ステップと、
前記不連続領域に対応する画素を補填する欠落画素補填手段により、前記ホログラム画素の位置を中心とした予め定めた仮想的な光の拡散範囲で、前記隣接画素の奥側の画素の奥行値と同一の被写体平面上に前記不連続領域を投影した範囲の画素を、前記隣接映像から選択する欠落画素補填ステップと、
前記ホログラム画素の画素値を算出するホログラム計算手段により、前記ホログラム画素の位置からの前記光の拡散範囲において、前記基準映像の画素および前記欠落画素補填手段で選択された画素の各画素の位置から、前記ホログラム画素の位置に仮想的に入射される光量を加算して、当該ホログラム画素の画素値を算出するホログラム値演算ステップと、
を含むことを特徴とするホログラム生成方法。

【請求項10】
 
被写体像を含んだ基準映像と、当該基準映像に対して予め定めた視差を有する隣接映像と、当該基準映像における画素ごとの被写体までの奥行値を示す奥行マップとに基づいて、前記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、
前記奥行マップに基づいて、前記基準映像内の隣接画素間の奥行値の差が予め定めた値以上となる奥行きの不連続領域を検出する奥行不連続検出手段、
3次元空間上において、前記奥行不連続検出手段で検出された不連続領域と、当該3次元空間上に仮想的に配置したホログラム面の画素であるホログラム画素との位置関係に基づいて、前記不連続領域に対応する画素を補填するための前記隣接映像を選択する補填映像選択手段、
前記ホログラム画素の位置を中心とした予め定めた仮想的な光の拡散範囲で、前記隣接画素の奥側の画素の奥行値と同一の被写体平面上に前記不連続領域を投影した範囲の画素を、前記隣接映像から選択する欠落画素補填手段、
前記ホログラム画素の位置からの前記光の拡散範囲において、前記基準映像の画素および前記欠落画素補填手段で選択された画素の各画素の位置から、前記ホログラム画素の位置に仮想的に入射される光量を加算して、当該ホログラム画素の画素値を算出するホログラム計算手段、
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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JP2008315776thum.jpg
State of application right Registered
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