图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置制造方法

图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置制造方法
【专利摘要】目的在于抑制图像的制作成本且提供身临其境感觉强的图像。设定在虚拟三维空间内移动的三维对象以及将虚拟三维空间内的规定位置作为视点位置的虚拟照相机。而且，根据相对于虚拟照相机的三维对象的位置来变更三维对象的角度。之后，使用虚拟照相机来拍摄变更角度后的三维对象而生成图像。
【专利说明】图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置
【技术领域】
[0001]公开的实施方式涉及一种图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知一种使观察者视觉识别立体图像的图像投影装置。这种图像投影装置通过利用观察者双眼的视差来使观察者视觉识别立体图像。
[0003]具体地说，图像投影装置使右眼用图像与左眼用图像重叠而投影到屏幕。投影到屏幕的右眼用图像和左眼用图像经由立体观察用眼镜入射到观察者的眼睛。即，经由立体观察用眼镜，右眼用图像被投影到观察者的右眼，左眼用图像被投影到观察者的左眼。右眼用图像和左眼用图像为具有视差的视差图像。因此，观察者将视差图像视觉识别为立体图像。
[0004]作为经由立体观察用眼镜使观察者视觉识别立体图像的方式，开发出了各种方式，例如存在滤色方式、偏振方式等。
[0005]滤色方式为以下方式:用不同的颜色形成向屏幕投影的右眼用图像和左眼用图像，使用在左右配置有不同的滤色片的立体观察用眼镜。另外，偏振方式为以下方式:由互不相同的偏振方向的光形成向屏幕投影的右眼用图像和左眼用图像，使用在左右配置有偏振方向不同的偏振滤光片的立体观察用眼镜。
[0006]另外，在使用了立体观察用眼镜的以往的图像投影装置中，由于形成立体图像的视差图像本身小，因此进入到由该立体图像形成的模拟空间中的身临其境感觉不强。即，感觉不到自己存在于作为立体图像而表现出的虚拟空间，结果与观看普通的二维图像的状态
无差别。
[0007]因此，为了提供身临其境感觉强的图像，而正在开发一种新的图像投影装置。在该图像投影装置中，将屏幕设为以内周面作为屏幕面的圆筒体，并且，将多个图像投影单元分别与屏幕面相对置地配置。而且，通过将图像投影单元分别投影的视差图像沿着屏幕面的周向排列，由此形成在周向上连续的图像(参照专利文献I)。
[0008]专利文献1:日本特开2008-287120号公报

【发明内容】

_9] 发明要解决的问题
[0010]在上述专利文献I所记载的技术中，将由图像投影单元投影的视差图像设为分割为屏幕面的周向30度以下的图像。使用像这样分割为屏幕面的周向30度以下的图像是为了保持在相邻图像的接缝部分中移动的对象的连续性。
[0011]可是，在上述专利文献I所记载的技术中，必须生成分割为屏幕面的周向30度以下的图像。因而，在向360度的屏幕的整个面投影视觉图像的情况下，需要制作12个以上的分割为屏幕面的周向30度以下的图像，从而难以抑制图像的制作成本。
[0012]因此，在实施方式的一个方式中，目的在于提供一种能够抑制图像的制作成本并且能够提供身临其境感觉强的图像的图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]在实施方式的一个方式的图像生成方法中，设定在虚拟三维空间内移动的三维对象，设定将上述虚拟三维空间内的规定位置设为视点位置的虚拟照相机，根据相对于上述虚拟照相机的上述三维对象的位置来变更上述三维对象的角度，使用上述虚拟照相机拍摄变更角度后的上述三维对象而生成图像。
[0015]发明的效果
[0016]根据实施方式的一个方式所涉及的图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置，能够抑制图像的制作成本并且能够提供身临其境感觉强的图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是表示在虚拟三维空间内移动的三维对象与虚拟照相机的位置关系的示意图。
[0018]图2是表示三维对象的移动路径与虚拟照相机的视点的位置关系的示意图。
[0019]图3是表示使用虚拟照相机拍摄三维对象得到的图像的例子的示意图。
[0020]图4是表示在虚拟三维空间内移动的三维对象与多个虚拟照相机的位置关系的示意图。
[0021]图5是表示三维对象的移动路径与多个虚拟照相机的视点的位置关系的示意图。
[0022]图6是表示使用多个虚拟照相机拍摄三维对象得到的图像的一例的示意图。
[0023]图7是表示三维对象在移动路径上的各位置与从各虚拟照相机观察到的角度的关系的不意图。
[0024]图8是说明三维对象的设定的图。
[0025]图9A是说明分割空间的设定的图。
[0026]图9B是说明分割空间的设定的图。
[0027]图10是表示三维对象的移动路径与虚拟照相机的视点的位置关系的示意图。
[0028]图11是说明三维对象的角度校正的图。
[0029]图12是表示使用虚拟照相机拍摄角度校正后的三维对象得到的图像的一例的示意图。
[0030]图13是说明三维对象的角度校正的一例的图。
[0031]图14是说明三维对象的角度校正的一例的图。
[0032]图15是说明三维对象的角度校正的一例的图。
[0033]图16是表示三维对象的移动路径与虚拟照相机的视点的位置关系的示意图。
[0034]图17是说明三维对象的角度校正的图。
[0035]图18A是实施方式所涉及的图像投影装置的概要立体图。
[0036]图18B是图18A示出的栏杆内的结构的说明图。
[0037]图19是图18A示出的图像投影装置的概要横截面图。
[0038]图20是图18A示出的图像投影装置的概要纵截面图。
[0039]图21是图18A示出的图像投影装置的框图。
[0040]图22是实施方式所涉及的信息处理装置的框图。【具体实施方式】
[0041]下面，参照附图详细说明实施方式所涉及的图像生成方法、图像生成程序以及图像投影装置的实施方式。此外，本发明并不限定于本实施方式。
[0042][1.图像生成方法]
[0043]参照附图具体地说明实施方式所涉及的图像生成方法。
[0044]观察者能够以立体的方式观察三维对象的过程通常为以下(I)~(5)的过程。
[0045](I)在三维虚拟空间内设定三维对象。
[0046](2)在三维虚拟空间内设定视点位置互不相同的右眼用的虚拟照相机和左眼用的虚拟照相机。
[0047](3)使用右眼用的虚拟照相机和左眼用的虚拟照相机分别拍摄三维对象而生成右眼用图像和左眼用图像。
[0048](4)使用图像投影单元将右眼用图像和左眼用图像作为投影用图像重叠地投影到屏幕。
[0049](5)观察者在观察投影到屏幕的图像时佩戴立体观察眼镜。
[0050]在上述(I)的过程中，作为在三维虚拟空间内设定的三维对象的种类，具有在三维虚拟空间内移动的三维对象和在三维虚拟空间内不移动的三维对象。设定在三维虚拟空间内移动的三维对象的情况与设定在三维虚拟空间内不移动的三维对象的情况相比，比较不容易使观察者以立体的方式观察三维对象。
[0051]首先，参照图1~图3说明用于生成包含在三维虚拟空间内移动的三维对象的投影用图像的方法。在此，关于拍摄右眼用图像的虚拟照相机和拍摄左眼用图像的虚拟照相机中的一个虚拟照相机进行说明，但是另一个虚拟照相机也与一个虚拟照相机相同。
[0052]如图1所示，考虑设定三维对象10和虚拟照相机20i的情况，该三维对象10在虚拟三维空间内沿着移动路径11移动，该虚拟照相机20i将虚拟三维空间内的规定位置设为视点位置而具有规定的摄像区域22lt)将三维对象10的移动路径11与虚拟照相机20i的视点位置的位置关系设为图2示出的关系。
[0053]如图2所示，三维对象10所移动的移动路径11是与虚拟照相机20i的光轴O1正交的路径。因此，根据三维对象10存在于移动路径11上的哪一个位置，而从虚拟照相机20i观察到的三维对象10的朝向不同。
[0054]例如，设为在使用虚拟照相机20i拍摄处于虚拟照相机20i的光轴O1上的位置(图2示出的位置122)的三维对象10的情况下，成为图3的左侧示出的图像。
[0055]在该情况下，如果三维对象10处于图2示出的位置121;则使用虚拟照相机20i拍摄到的图像成为图3的中央示出的图像。即，相对于图3的左侧示出的三维对象10的图像而成为从看附图时稍靠右侧的方向观察到的三维对象10的图像。
[0056]另一方面，如果三维对象10位于图2示出的位置123，则使用虚拟照相机2(^拍摄到的图像成为图3的右侧示出的图像。即，相对于图3的左侧示出的三维对象10的图像而成为从看附图时稍靠左侧的方向观察到的三维对象10的图像。
[0057] 这样，根据三维对象10存在于移动路径11上的哪一个位置，而从虚拟照相机20i观察到的三维对象10的朝向不同。三维对象10的朝向变化的大小根据虚拟照相机20i的摄像区域22i的大小的不同而改变。例如，在虚拟照相机20i的摄像区域22i为60度视角量的摄像区域的情况下，相对于处于虚拟照相机20i的光轴O1的三维对象10，位于虚拟照相机20i的摄像区域22i两端的三维对象10成为从侧面观察到大约30度量的图像。
[0058]但是，在使用图像投影单元向屏幕投影的图像为使用一个虚拟照相机20i拍摄到的图像的情况下，即使是图3示出那样的图像，观察者也不会产生别扭感。这是由于，在三维对象10移动时，三维对象10的朝向连续地发生变化。
[0059]另一方面，在使通过多个虚拟照相机2(^2(^拍摄到的图像连续而形成使用图像投影单元向屏幕投影的图像的情况下，产生三维对象10的朝向变得不连续这种问题。
[0060]在此，参照图4~图7说明三维对象10的朝向的不连续性。
[0061]如图4所示，在虚拟三维空间内除了配置具有摄像区域22i的虚拟照相机20i以外,还配置具有与摄像区域22i邻接的摄像区域222的虚拟照相机202。此时，三维对象10的移动路径11与虚拟照相机202的视点位置212的位置关系成为图5示出的关系。另外，设为各虚拟照相机2(^2(^的摄像区域22p222为60度视角量的摄像区域。此外，以下，在表示虚拟照相机2(^2(^中的任一个或者全部时有时设为虚拟照相机20。另外，在表示包含摄像区域22i与摄像区域2?的摄像区域时，有时设为摄像区域22。
[0062]设为三维对象10在时间&至时间t6从图5示出的位置U1移动至位置126。在该情况下，在时间tpt2、t3时，使用虚拟照相机2(^拍摄的三维对象10的图像分别成为图6的左侧示出的图像。另外，在时间t4、t5、t6时，使用虚拟照相机202拍摄的三维对象10的图像分别成为图6的右侧示出的图像。
[0063]如上所述，使用 一个虚拟照相机2(^拍摄的三维对象10的图像由于三维对象10的朝向连续地发生变化，因此不会不连续。但是，如图6所示，时间t3时的图像与时间t6时的图像成为彼此镜像对称的图像。因此，在三维对象10从一个虚拟照相机20i的摄像区域22i移动至另一个虚拟照相机202的摄像区域222时，从虚拟照相机20拍摄到的三维对象10的朝向变为不连续。
[0064]这样产生不连续的原因在于，尽管位置123与位置124接近，但从虚拟照相机20i观察到的三维对象10的位置与从虚拟照相机202观察到的三维对象10的位置大不同。参照图7说明这一点。
[0065]能够如图7所示那样表示包含位置U1~位置126的移动路径11上的各位置与从各虚拟照相机2(^203!察到的角度的关系。图7的横轴表示移动路径11，纵轴表示针对移动路径11的各位置的从虚拟照相机2(^2(^观察的角度。此外，将虚拟照相机20i的光轴O1方向和虚拟照相机202的光轴O2方向分别设为O度的方向，将从虚拟照相机20i观察到的位置侧的方向设为+侧的方向，将从虚拟照相机2(^观察到的位置123侧的方向设为-侧的方向。
[0066]如图7所示，虚拟照相机2(^的摄像区域ZZ1中的最接近虚拟照相机202的摄像区域2?的位置处于从虚拟照相机20i观察到的方向为-侧最下端的方向。另一方面，虚拟照相机202的摄像区域222中的最接近虚拟照相机20:的摄像区域22:的位置处于从虚拟照相机202观察到的方向为+侧最上端的方向。
[0067]因此，在三维对象10从一个虚拟照相机20i的摄像区域22i移动至另一个虚拟照相机202的摄像区域222时，三维对象10的从虚拟照相机20观察到的方向从-侧的方向急剧变化为+侧的方向。
[0068]因而，在将使用虚拟照相机2(^20^?摄到的图像设为使用图像投影单元向屏幕投影的图像的情况下，在三维对象10从摄像区域22i移动至摄像区域2?时，拍摄到的三维对象10的朝向变为不连续。因此，观察者视觉识别到存在别扭感的图像。
[0069]虚拟照相机20的摄像区域22越大，则三维对象10的朝向的不连续性越大，从而形成存在别扭感的图像。例如，在虚拟照相机2(ν202的摄像区域22ρ222为90度视角量的摄像区域的情况下，与虚拟照相机2(ν202的摄像区域22:、222为60度视角量的摄像区域的情况相比，三维对象10的不连续性进一步增加。
[0070]因此，提出使30度以下视角量的图像连续的技术。例如，通过使用具有与30度以下视角量的图像对应的摄像区域22的虚拟照相机20进行摄像或者切出使用虚拟照相机20拍摄到的图像中30度以下视角量的图像，能够生成30度以下视角量的图像。
[0071]通过设为这种结构，能够抑制针对三维对象10的从虚拟照相机20观察到的朝向从-侧的方向急剧变化为+侧的方向。因此，能够降低三维对象10的朝向的不连续性，在使用图像投影单元将使用多个虚拟照相机20拍摄到的图像投影到屏幕时，能够降低观察者所感受到的别扭感。
[0072]可是，例如在需要图4示出那样大小的摄像区域22的情况下、即需要120度视角量的图像的情况下，需要使四个30度视角量的图像连续。因此，增加图像生成处理，根据图像制作成本的观点成为问题。 [0073]而且，投影图像的屏幕越大型则三维对象10的朝向的不连续性越明显，因此有时期望根据屏幕的大小来减小连续的多个图像各自的宽度。例如，在某一大小的屏幕中，即使在30度视角量的图像中不存在别扭感的情况下，如果屏幕的尺寸变为两倍，则也产生别扭感，因此，例如有时期望视角小于30度视角量的图像的图像。
[0074]这样，在为了抑制三维对象10的朝向的不连续性而使30度以下视角量的图像连续的情况下，增加图像生成处理，在图像制作成本的观点上存在问题。特别是，屏幕越大型，则期望生成使视角越小的图像，因此有时图像制作成本进一步增加。
[0075]因此，提出一种即使在使超过30度视角量的图像连续的情况下也能够大幅抑制观察者的别扭感的图像生成方法。以下，参照附图具体说明本实施方式所涉及的图像生成方法。
[0076](三维对象的设定)
[0077]首先，如图8所示，设定在横长的三维虚拟空间I内移动的多个三维对象、不移动的三维对象。在三维虚拟空间I内移动的三维对象按每个规定时间(例如1/60秒)被规定移动位置。此外，在三维虚拟空间I中，将X方向设为左右方向，将y方向设为上下方向，将z方向设为前后方向。另外，在三维虚拟空间I中，左侧的侧面区域2a与右侧的侧面区域2b虚拟地连续。
[0078](三维虚拟空间的分割)
[0079]接着，将三维虚拟空间I分割为多个三维虚拟空间。在此，为了生成右眼用图像，作为一例，如图9A所示那样将三维虚拟空间I在X方向上分割为六个，将三维虚拟空间I分割为三维虚拟空间(以下称为“分割空间”)3a~3f。
[0080]另外，与右眼用图像的情况同样地，为了生成左眼用图像，如图9B所示，将三维虚拟空间I分割为六个分割空间4a~4f。此外，由三维虚拟空间4al、4a2形成一个分割空间4a。这样，在右眼用图像和左眼用图像中三维虚拟空间I的分割方法不同是由于，在右眼用图像和左眼用图像中后述的虚拟照相机的视点位置不同。
[0081](三维对象的角度校正)
[0082]接着，对各分割空间3a~3f、4a~4f进行三维对象的角度校正。以下，参照图10~图12来具体地说明存在于分割空间3a的三维对象13的角度校正。在每个规定的采样时间(例如1/60秒)进行三维对象13的角度校正。此外，在分割空间3b~3f、4a~4f中也通过同样的过程进行三维对象的角度校正。
[0083]首先，如图10所示，设定将分割空间3a内的规定位置设为视点位置26的虚拟照相机25。虚拟照相机25的设定也可以是虚拟照相机25的位置设定，而不是对虚拟照相机25本身进行设定。在此，设为三维对象13在移动路径14上移动。此外，三维对象13与三维对象10 (参照图1)对应，移动路径14与移动路径11 (参照图2)对应，位置H1~位置143与位置U1~位置123(参照图2)对应。
[0084]接着，将处于分割空间3a的三维对象13的角度与相对于虚拟照相机25的光轴O的在X方向上的位置相应地变更。例如图11所示，在三维对象13存在于与虚拟照相机25的光轴O正交的线15上的情况下，通过将线15上的三维对象13变更到与线16相应的位置，由此变更从虚拟照相机25观察到的三维对象13的角度。
[0085]这样，通过与相对于虚拟照相机25的位置相应地变更三维对象13的角度，能够如图12所示那样与三维对象13的位置无关地使从虚拟照相机25观察到的三维对象13的朝向固定。此外，在图12中示出在三维对象13分别处于位置142、14、143时虚拟照相机25拍摄到的三维对象13的图像。
[0086]这样，在本实施方式所涉及的图像生成方法中，能够抑制从虚拟照相机25观察到的三维对象13的朝向根据三维对象13的位置的不同而发生变化。因此，能够有效地抑制在三维对象13从一个虚拟照相机25的摄像区域移动至其它虚拟照相机的摄像区域时拍摄到的三维对象13的朝向变为不连续。
[0087]参照图13来具体地说明将三维对象13的角度与相对于虚拟照相机25的光轴O的在X方向上的位置相应地变更的方法的一例。在此，为了使说明易于理解，而仅说明处于一个y方向位置(例如，y = Y1)的Xz坐标系，y方向的任一个Xz坐标系均相同。此外,将视点位置26设为坐标(?, z0)的位置。
[0088]如图13所示，三维对象U1作为三维对象13被配置在分割空间3a内。三维对象O1在一个y方向位置上的Xz坐标系中具有顶点13n、顶点1312、顶点1313、顶点1314。顶点13n、顶点1312、顶点1313、顶点1314的坐标分别为坐标(X1, Z1)、坐标(x2, Z1)、坐标(X1, Z2)、坐标(x2, Z2)。
[0089]三维对象U1的顶点13n、顶点1312处于与虚拟照相机25的光轴O正交的线15ι上。根据该线IS1来设定线16lt)该线Iei是以交点P1作为与线15i的切点、处于距视点位置26相同距离的圆弧。交点P1为虚拟照相机25的光轴O与线叫之间的交点。
[0090] 然后，计算出与线叫上的顶点13n、顶点1312对应的线埤上的顶点1321、顶点1322。顶点1321为看附图时从交点P1在线W1上向左侧移动(Xtl-X1)得到的坐标(x3，z3)的位置。另外，顶点1322为看附图时从交点P1在线Ie1上向左侧移动(?-?)得到的坐标(x4，Z4)的位置。
[0091]另外，三维对象U1的顶点1313、顶点1314处于与虚拟照相机25的光轴O正交的线152上。根据该线152来设定线162。该线162是以交点P2作为与线152的切点、处于距视点位置26相同距离的圆弧。交点P2为虚拟照相机25的光轴O与线152之间的交点。
[0092]然后，计算出与线152上的顶点1313、顶点1314对应的线162上的顶点1323、顶点1324。顶点1323为看附图时从交点P2在线162上向左侧移动(Xtl-X1)得到的坐标(x5，z5)的位置。另外，顶点1324为看附图时从交点P2在线 162上向左侧移动(?-?)得到的坐标(x6，z6)的位置。
[0093]这样，由计算出的顶点1321~顶点1324在一个y方向位置上的Xz坐标系中形成三维对象132的一部分。该三维对象132为将三维对象U1的角度与相对于虚拟照相机25的光轴O的在X方向上的位置相应地变更之后的三维对象13。
[0094]因而，不会由于三维对象13的位置不同而从虚拟照相机25观察到的三维对象13的朝向急剧变化，从而能够有效地抑制从虚拟照相机25拍摄到的三维对象13的朝向的不
连续性。
[0095]此外,例如在计算顶点1321的坐标(x3, Z3)时，能够使用以下式(I)、(2)。顶点1322~顶点1324的坐标也能够使用同样的计算式来计算出。
[0096]x3 = X0-(Z0-Z1) XsinKx0-X1V(Z0-Z1)I...(]_)
[0097]Z3 = Z0-(Z0-Z1) X cos ((X0-X1)/ (Z0-Z1)I...(2)
[0098]另外，在从虚拟照相机25拍摄三维对象U1的情况下，根据三维对象U1的x轴方向的位置不同而从虚拟照相机25拍摄到的三维对象13i的大小不同。但是，将线Iei的任一个位置均设为距离视点位置26相同距离，并且将线162的任一个位置均设为距离视点位置26相同距离。因此，无论三维对象132在X轴方向的哪一个位置，从虚拟照相机25拍摄到的三维对象132的大小都大致相同。因而，能够进一步降低观察者的别扭感。
[0099]此外，线W1将交点P1设为与线K1的切点，线162将交点P2设为与线152的切点，但是线“”线162的位置不限定于此。例如图14所示，也可以使线“”线162在光轴O的方向上偏移。
[0100]另外，如上所述，通过使形成三维对象13的顶点的位置移动，来变更三维对象13的角度，但是三维对象13的角度变更方法并不限定于该方法。
[0101]例如图15所示，以与三维对象U1在X轴上的位置相应的角度，在XZ坐标上将三维对象13以其重心位置17为中心而进行旋转，由此也可以设定三维对象132。通过设为这种结构，能够更容易地进行对三维对象13的角度进行变换的处理。
[0102]例如能够用以下式(3)计算出将三维对象13的重心位置17设为旋转中心的旋转角度α。此外，将三维对象13的重心位置17设为坐标(x7，Z7)。
[0103]a = tarf1 {(χ0-χ7) / (ζ0_ζ7)}...(3)
[0104]另外，除了使三维对象U1以其重心位置为中心而进行旋转以外，也可以使三维对象O1向前方(z轴方向)移动与三维对象U1在X轴上的位置相应的距离。通过设为这种结构，无论三维对象13相对于虚拟照相机25在X轴方向的哪一个位置上，都能够使从虚拟照相机25拍摄到的三维对象132的大小设为相同程度。
[0105]例如，能够用以下式⑷、(5)来计算出三维对象A的重心位置的移动。此外，将三维对象13的移动前的重心位置17设为坐标U7，Z7)，将三维对象13的移动后的重心位置17设为坐标(x8, z8) ο
[0106]x8 = X0-(Z0-Z7) X sin {(x0-x7)/(Z0-Z7M...(4)
[0107]z8 = Z0-(Z0-Z7) Xcos {(X0-X7)/(z0-z7)}...(5)
[0108]如上所述，在本实施方式所涉及的图像生成方法中，根据相对于虚拟照相机25的位置来变更三维对象13的角度，由此能够有效地抑制在三维对象13从一个虚拟照相机25的摄像区域移动至其它虚拟照相机的摄像区域时拍摄到的三维对象13的朝向变为不连续这一,清况。
[0109]因而，不需要将所生成的图像设为30度以下视角量的图像，例如，可以是60度视角量的图像，也可以是90度视角量的图像，因此能够降低图像制作成本。
[0110]此外，如上所述，为了容易理解，示出了三维对象13不进行旋转而沿着X轴方向进行移动的例子，但是在三维对象13 —边进行旋转一边进行移动的情况下、不沿着X轴方向进行移动的情况下也能够同样地应用。
[0111]另外，为了容易理解，将三维对象13的形状设为大致立方体的形状进行了说明，但是无论三维对象13的形状是什么样的形状都能够应用上述三维对象13的角度的变更方法。
[0112]另外，如上所述，示出了根据顶点坐标、重心位置的坐标等来进行三维对象13的移动、旋转的例子等，但 是三维对象13的角度校正方法不限定于此。例如，也可以根据针对三维对象13预先设定的坐标位置来进行三维对象13的移动、旋转。
[0113]另外，也可以根据三维对象的大小变更进行三维对象13的移动、旋转的方法。例如，在三维对象小于规定尺寸的情况下，根据重心位置的坐标等来进行三维对象的旋转和/或移动。另一方面，在三维对象为规定尺寸以上的情况下，通过移动顶点坐标来进行三维对象的旋转和/或移动。
[0114](分割空间的摄像)
[0115]如上所述，在对存在于各分割空间3a~3f的三维对象进行角度校正之后，使用右眼用的虚拟照相机25在每个规定的采样时间(例如1/60秒)拍摄各分割空间3a~3f内的三维对象。摄像数据包含从虚拟照相机25观察到的三维对象的坐标数据，绘制该摄像数据，生成分割空间3a~3f的每个分割空间的右眼用图像。
[0116]另外，同样地，使用左眼用虚拟照相机拍摄用于生成左眼用图像而分割的各分割空间4a~4f?内的三维对象，绘制该摄像数据，生成各分割空间4a~4f的每个分割空间的左眼用图像。
[0117]由此，使用视差方向不同的两个虚拟照相机来分别生成各分割空间的每个分割空间的右眼用图像和左眼用图像。将这样生成的右眼用图像和左眼用图像使用图像投影单元重叠并作为投影用图像而投影到屏幕，由此能够使佩戴了立体观察眼镜的观察者视觉识别立体图像。
[0118]而且，能够抑制在三维对象在分割空间之间移动时拍摄到的三维对象的朝向变为不连续这一情况。因此，能够提供身临其境感觉强的图像。
[0119]此外，如上所述，右眼用虚拟照相机与左眼用虚拟照相机的视点位置不同。另外，在采用交叉法的情况下，变更右眼用虚拟照相机的光轴方向与左眼用虚拟照相机的光轴方向。
[0120]在此，说明通过公知的交叉法来生成图像。通过交叉法的图像的生成与通过上述平行法的图像的生成的不同点在于，将三维虚拟空间I分割为在右眼用图像和左眼用图像中相同的分割空间，变更右眼用虚拟照相机的光轴方向和左眼用虚拟照相机的光轴方向。具体地说，将三维虚拟空间I分割为分割空间3a?3f (参照图9A)。所述的分割空间3a?3f为用于生成右眼用图像和左眼用图像而分割的空间。
[0121]接着，进行三维对象的角度校正。图16是表示三维对象的移动路径与虚拟照相机的视点的位置关系的示意图。在进行三维对象的角度校正的情况下，如图16所示，设定用于拍摄右眼用图像的虚拟照相机25a和用于拍摄左眼用图像的虚拟照相机25b。而且，将处于分割空间3a的三维对象13的角度根据相对于虚拟照相机25a的光轴O1与虚拟照相机25b的光轴O2的中心线Oa的在X方向上的位置进行变更。三维对象13的角度的变更方法为如上所述的方法。另外，对其余的分割空间3b?3f也同样地进行三维对象的角度的变更。之后，使用虚拟照相机25a和虚拟照相机25b在每个规定的采样时间拍摄存在于各分割空间3a?3f的三维对象。由此，能够通过交叉法进行图像的生成。
[0122]此外，在上述实施方式中，说明了在将三维虚拟空间I分割为多个分割空间3a?3f之后进行三维对象的角度校正的例子，但是也可以不分割三维虚拟空间I而进行三维对象的角度校正。例如，假设将虚拟照相机25配置于图17示出的位置，如上所述，与相对于上述虚拟照相机25的光轴O的在X方向上的位置相应地变更三维对象的角度。在该情况下，形成配置有三维对象的虚拟三维空间，相对于针对虚拟三维空间以规定位置(例如图17示出的位置)作为视点位置的虚拟照相机25，根据三维对象的位置来变更三维对象的角度。由此，形成配置了三维对象的圆筒状的虚拟三维空间la。而且，使用虚拟照相机25每次以规定角度拍摄虚拟三维空间Ia来生成图像。此外，在通过交叉法生成图像的情况下，将三维对象的角度与相对于中心线0a(参照图16)的在X方向上的位置相应地变更。另外，也可以不变更三维对象的角度，形成配置了三维对象的圆筒状的虚拟三维空间la，使用虚拟照相机25每次以规定角度拍摄虚拟三维空间Ia而生成图像。
[0123]以下，参照附图具体地说明通过上述图像生成方法生成右眼用图像和左眼用图像而将所生成的右眼用图像和左眼用图像投影到屏幕的图像投影装置。
[0124][2.图像投影装置]
[0125]以下，参照附图具体地说明本实施方式所涉及的图像投影装置。图18A是本实施方式所涉及的图像投影装置的概要立体图，图18B是图18A示出的栏杆内的结构的说明图，图19是本实施方式所涉及的图像投影装置的概要横截面图，图20是本实施方式所涉及的图像投影装置的概要纵截面图，图21是本实施方式所涉及的图像投影装置的框图。
[0126]如图18A所示，本实施方式所涉及的图像投影装置51具有框体52、屏幕53、图像投影单元54a?54f、观察台55、管理装置56以及顶部屏幕58。
[0127]框体52具有将多个框架部件安装成大致六角柱状的结构。具体地说，关于框体52，在六角形状的下部框体52a的各顶点部立设支柱52b，并且，在各支柱52b的上端连结六角形状的上部框体52c的顶点部来形成。另外，在上部框体52c的各顶点部上支承图像投影单元54a?54f。此外，以下，图像投影单元54是指图像投影单元54a?54f的任一个或者全部。[0128]屏幕53形成为圆筒状，由从框体52向内侧突出的多个卡合部件(未图示)固定。该屏幕53的内周面成为屏幕面，以包围位于观察台55上的观察者57(参照图20)的周围的方式来配置。
[0129]如图19所示，各图像投影单元54分别具有周向60度量的视角，投影出360度的屏幕53的60度量的图像。各图像投影单元54分别具有用于投影右眼用图像的右眼用投影单元和用于投影左眼用图像的左眼用投影单元，在屏幕53的规定区域中投影重叠右眼用图像和左眼用图像得到的视差图像。作为右眼用投影单元和左眼用投影单元，例如使用液晶型投影仪、DMD (Digital Micromirror Device:数字微镜器件)型投影仪等。
[0130]以图像投影单元54b?54f的投影方向中心相对于图像投影单元54a的投影方向中心在屏幕53的周向上分别形成60度、120度、180度、240度、300度的方式分别与屏幕面相对置地配置。通过这样配置图像投影单元54a?54f，由此图像投影单元54a?54f分别进行投影的视差图像在屏幕53的方向上相邻地排列而在圆筒状的屏幕53的屏幕面上作为连续的图像而投影。
[0131]在此，右眼用图像和左眼用图像为由不同的偏振方向的光形成的视差图像，观察者57经由在左右配置了偏振方向不同的偏振滤光片的立体观察用眼镜来观察视差图像，由此能够视觉识别在屏幕53的周向上连续的一系列立体图像。即，在本实施方式所涉及的图像投影装置51中，通过偏振方式使观察者57在水平方向上视觉识别360度连接而成的立体图像。
[0132]此外，代替偏振方式，也可以采用滤色方式、快门方式。滤色方式为以下方式:由图像投影单元用不同的颜色形成向屏幕投影的右眼用图像和左眼用图像，使用在左右配置有不同的滤色片的立体观察用眼镜。另外，快门方式为以下方式:由图像投影单元将右眼用图像和左眼用图像以固定周期交替地投影到屏幕，并使用与该固定周期同步地交替地进行右眼用液晶和左眼用液晶中的透过和不透过的立体观察用眼镜。
[0133]另外，由各图像投影单元54投影的右眼用图像和左眼用图像为通过上述[1.图像生成方法]所记载的图像生成方法生成的图像，是使用具有屏幕53的60度视角量的摄像区域的虚拟照相机进行拍摄而生成的图像。
[0134]另外，各图像投影单元54通过右眼用投影单元和左眼用投影单元这两个投影单元来投影视差图像，但是图像投影单元不限定于此。例如，作为各图像投影单元54，也可以采用一个图像投影单元，该一个图像投影单元具有右眼用和左眼用的两个液晶显示单元，使右眼用图像与左眼用图像重叠来投影视差图像。
[0135]另外，各图像投影单元54将右眼用投影单元和左眼用投影单元上下重叠地配置，但是只要能够将右眼用图像和左眼用图像投影到屏幕53的同一区域即可，例如也可以左右排列配置。
[0136]如图21所示，图像投影单元54a?54f经由通信线缆48与管理装置56进行连接。管理装置56具有控制部70、存储部71以及图像数据输出部72。
[0137]存储部71存储有用于生成由各图像投影单元54投影的右眼用图像和左眼用图像的图像数据、用于生成由顶部用投影单元61投影的顶部用图像的图像数据等。
[0138]图像数据输出部72具有多个分别向图像投影单元54a?54f和顶部用投影单元61输出图像数据的图像数据输出端子(未图示)。[0139]控制部70控制管理装置56整体。例如，控制部70将存储在存储部71内的图像数据输入到图像数据输出部72，由此使用图像数据输出部72使所输入的该图像数据变换为规定形式的数据，经由通信线缆48从图像数据输出部72分别输出到图像投影单元54a?54f和顶部用投影单元61。
[0140]这样，管理装置56将在存储部71内存储的图像数据经由通信线缆48分别输出到图像投影单元54a?54f，由此使图像投影单元54a?54f将包含右眼用图像和左眼用图像的视差图像投影到屏幕53。
[0141]另外，管理装置56将在存储部71内存储的图像数据经由通信线缆48输出到顶部用投影单元61，由此与图像投影单元54的投影动作同步地，将与由图像投影单元54投影的图像的内容相应的二维图像从顶部用投影单元61投影到作为第二屏幕的顶部屏幕58。该顶部屏幕58被配置在圆筒状的屏幕53的上方，观察者57成为被顶部屏幕58和屏幕53包围的状态。
[0142]这样，将并非视差图像的二维图像投影到顶部屏幕58，因此能够廉价地制作出顶部的图像。另外，向顶部屏幕58也投影图像，因此与不向顶部投影图像的以往的图像投影装置相比，能够提高现场感。
[0143]并且，如图18A和图21所示，本实施方式所涉及的图像投影装置51具有人造雪产生器62、肥皂泡产生器63、喷嘴64、压缩机65、体感音乐扬声器66以及放大器67，具备降雪功能、肥皂泡输出功能、机身振动功能、空气吹送功能等。
[0144]如图21所示，在存储部71中存储有音响数据、演出数据。控制部70读出在存储部71内存储的演出数据、音响数据，对人造雪产生器62、肥皂泡产生器63、压缩机65以及放大器67进行控制，与图像投影单元54的投影动作同步地，产生雪、肥皂泡、空气(风)、振动。即，根据由图像投影单元54投影的图像的内容，产生雪、肥皂泡、空气(风)、振动，刺激观察者57的视觉、触觉，由此使观察者57加强进入图像的身临其境感觉。
[0145]人造雪产生器62为产生人造雪的装置，被配置在上部框体52c上(参照图18A)，在观察台55的周围降雪。控制部70读出在存储部71内存储的演出数据而输出到人造雪产生器62，由此从人造雪产生器62产生人造雪。此外，人造雪产生器62还能够根据从控制部70输出的演出数据，以使人造雪到达观察台55的方式降雪，并且，还能够控制降雪量。
[0146]肥皂泡产生器63为用于产生肥皂泡的装置，被配置在上部框体52c上(参照图18A)，在观察台55的周围产生肥皂泡。控制部70读出在存储部71内存储的演出数据而输出到肥皂泡产生器63，由此从肥皂泡产生器63产生肥皂泡。此外，肥皂泡产生器63还能够根据从控制部70输出的演出数据，以使肥皂泡到达观察台55的方式产生，并且，还能够控制肥皂泡的产生量。
[0147]这样，不仅是图像，还使用雪、肥皂泡等具体的物体来进行演出，由此能够进一步提闻现场感。
[0148]如图18B所示，喷嘴64被设置在观察台55的栏杆69，以进行空气吹送来对观察台55内的观察者57吹送从压缩机65经由空气管68流入的空气。此外，图18B是图18A示出的区域90的放大图。
[0149]如图18A所示，在观察台55的地板内设置多个体感音乐扬声器66，根据来自放大器67的音响信号使体感音乐扬声器66振动。控制部70读出在存储部71中存储的音响数据而输出到放大器67，由此来自放大器67的音响信号被输出到体感音乐扬声器66。
[0150]这样，不仅是图像、雪等视觉性刺激，还将由空气(风)、振动引起的触觉性刺激提供给观察者57，由此能够进一步提高现场感。
[0151]此外，在上述图像投影装置51中，将各图像投影单元54的视角设为60度，但是各图像投影单元54的视角并不限定于此，图像投影单元54的视角也可以是任意的视角。例如，也可以将各图像投影单元54的视角设为40度。在该情况下，图像投影单元54的数量为九台，并且，由各图像投影单元54投影的图像为40度视角量的图像。
[0152]另外，由上述图像投影单元54投影的右眼用图像和左眼用图像为使用能够对图像投影单元54的视角量的图像进行拍摄的虚拟照相机拍摄生成的图像。但是，也可以使用能够对大于图像投影单元54的视角的区域进行拍摄的虚拟照相机来生成右眼用图像和左眼用图像。
[0153]例如，准备具有屏幕53的360度视角量的摄像区域的虚拟照相机，将由该虚拟照相机拍摄到的图像分割成六个区域，由此能够生成由各图像投影单元54投影的右眼用图像和左眼用图像。在该情况下，不需要将虚拟三维空间分割成分割区域，因此能够使图像生成处理变得简单。
[0154][3.图像生成程序]
[0155]接着，参照图22具体地说明本实施方式所涉及的图像生成程序。
[0156]在根据程序来执行图21示出的管理装置56的处理的情况下，例如使用图22示出那样的信息处理装置(计算机)。此外，在图22示出的信息处理装置中，除了图21示出的管理装置56的处理以外，还进行图像生成处理、针对三维对象的处理。即，在图22示出的信息处理装置中，进行以下处理:通过上述[1.图像生成方法]所说明的图像生成方法来生成由图像投影单元54投影的图像的处理、根据观察者57对后述的操作设备进行的操作来进行三维对象的设定、移动、删除、放大等处理。
[0157]图22的信息处理装置80具有CPU (Central Processing Unit:中央处理器)81、存储器82、输出装置83、输入装置84、外部存储装置85以及便携式记录介质驱动器86，将这些经由总线88相互进行连接。
[0158]存储器82 例如包含 ROM (Read Only Memory:只读存储器)、RAM (Random AccessMemory:随机存取存储器)等，存储用于处理的程序和数据。在存储器82内存储的程序为对包含图像生成程序的信息处理装置80整体进行控制的程序。CPU81利用存储器82来执行程序，由此进行与管理装置56相同的处理。
[0159]输出装置83与图像投影单元54a?54f、顶部用投影单元61、人造雪产生器62、月巴皂泡产生器63、压缩机65以及放大器67相连接，并控制这些。
[0160]在输入装置84上例如连接有游戏手柄、红外线检测器等，用于输入来自观察者57的指示、信息。在顶部屏幕58上配置有多个红外线检测器，由观察者57进行操作而使用红外线检测器对从红外线光线枪射出的红外线进行检测。输入装置84根据红外线检测器的检测结果对从红外线光线枪射出的红外线的位置进行检测。
[0161]CPU81根据来自输入装置84的信息进行向三维虚拟空间内的针对三维对象的设定、移动、删除、放大等处理。因而，观察者57通过对游戏手柄、红外线光线枪等操作设备进行操作来能够使三维对象动态地变化，因此能够进一步提高观察者57进入图像的身临其境感觉。
[0162]另外，CPU81根据相对于所设定的虚拟照相机的三维对象的位置，变更三维对象的角度。之后，CPU81根据图像生成程序，通过上述图像生成方法，生成右眼用图像、左眼用图像的图像数据。
[0163]具体地说，CPU81在每个分割空间中进行三维对象的角度变更等之后，使用虚拟照相机进行拍摄。CPU81根据使用虚拟照相机拍摄到的三维对象的数据(例如从虚拟照相机观察到的三维对象的坐标位置等)来进行绘制，在每个分割空间中生成右眼用图像、左眼用图像，输出到输出装置83。这样使用CPU81生成右眼用图像、左眼用图像的图像数据，从输出装置83向图像投影单元54a~54f输出图像数据。
[0164]此外，也可以使信息处理装置80以外的装置具有根据由虚拟照相机拍摄得到的三维对象的数据生成右眼用图像、左眼用图像的绘制功能。在该情况下，例如，从输出装置83向外部计算机(未图示)输出由虚拟照相机拍摄得到的三维对象的数据。而且，使用外部计算机来进行基于由虚拟照相机拍摄得到的三维对象的数据的绘制处理而生成右眼用图像、左眼用图像。
[0165]外部存储装置85例如为磁盘装置、光盘装置、光磁盘装置、磁带装置等。信息处理装置80在该外部存储装置85中存储程序和数据，根据需要，将这些加载到存储器82而使用。
[0166]便携式记录介质驱动器86访问到便携式记录介质87的记录内容。便携式记录介质87为存储卡、软盘、光盘、光磁盘等任意的计算机可读取的记录介质。操作员在该便携式记录介质87中存储程序和数据，根据需要，将这些加载到存储器82而使用。 [0167]此外，如上所述，使用立体观察用眼镜由观察者57视觉识别立体图像，但是也可以通过不使用立体观察用眼镜而使观察者57视觉识别立体图像的方式将右眼用图像和左眼用图像显示在图像形成用的显示部。
[0168]进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易地导出。因此，本发明的更广泛的方式并不限定于如上所述那样表示并且记述的特定的详细内容且具有代表性的实施例。因而，在不脱离由附加的权利要求的范围及其等价物定义的概括的发明概念的精神或者范围的情况下能够进行各种变更。
[0169]附图标记说明
[0170]1:三维虚拟空间；3a~3f、4a~4f:分割空间;10、13、13p 132:三维对象；20、2(ν20^25,25^252:虚拟照相机:21^21^26:视点位置；22、22^222:摄像区域；51:图像投影装置；53:屏幕；54(54a~54f):图像投影单元；58:顶部屏幕(第二屏幕)；61:顶部用投影单元(第二图像投影单元)；0，O1, O2:虚拟照相机的光轴。
【权利要求】
1.一种图像生成方法， 设定在虚拟三维空间内移动的三维对象， 设定将上述虚拟三维空间内的规定位置设为视点位置的虚拟照相机， 根据相对于上述虚拟照相机的上述三维对象的位置来变更上述三维对象的角度， 利用上述虚拟照相机来拍摄变更上述角度后的三维对象而生成图像。
2.根据权利要求1所述的图像生成方法，其特征在于， 上述三维对象的角度变更包括以下处理，即，根据上述三维对象的位置将上述三维对象向上述虚拟照相机的前方移动。
3.根据权利要求1或者2所述的图像生成方法，其特征在于， 形成对上述虚拟三维空间进行分割得到的分割空间， 针对每个上述分割空间进行上述虚拟照相机的设定。
4.根据权利要求3所述的图像生成方法，其特征在于， 上述分割空间的形成包括:根据第一虚拟照相机来形成对上述虚拟三维空间进行分割得到的多个第一分割 空间，以及根据视点位置与上述第一虚拟照相机的视点位置不同的第二虚拟照相机来形成对上述虚拟三维空间进行分割得到的多个第二分割空间， 上述虚拟照相机的设定包括:在各上述第一分割空间内设定上述第一虚拟照相机，以及在各上述第二分割空间内设定上述第二虚拟照相机。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的图像生成方法，其特征在于， 在上述虚拟三维空间内配置多个上述三维对象。
6.一种图像生成方法， 形成虚拟三维空间， 设定在上述虚拟三维空间内移动的三维对象， 利用上述虚拟照相机每次以规定角度拍摄上述虚拟三维空间而生成图像， 上述虚拟三维空间为圆筒状的虚拟三维空间。
7.根据权利要求6所述的图像生成方法，其特征在于， 在上述三维对象的设定与上述虚拟照相机的拍摄之间，设定将上述虚拟三维空间内的规定位置设为视点位置的虚拟照相机，根据相对于上述虚拟照相机的上述三维对象的位置来变更上述三维对象的角度。
8.一种图像生成程序，使计算机执行以下处理: 设定在虚拟三维空间内移动的三维对象， 设定将上述虚拟三维空间内的规定位置设为视点位置的虚拟照相机， 根据相对于上述虚拟照相机的上述三维对象的位置来变更上述三维对象的角度， 利用上述虚拟照相机来拍摄变更上述角度后的上述三维对象而生成图像。
9.一种图像投影装置，具备: 屏幕，其形成为圆筒状，以内周面为屏幕面；以及 多个图像投影单元，该多个图像投影单元分别与上述屏幕面相对置地设置并在上述屏幕面的周向上排列，用于投影图像， 其中，由上述图像投影单元投影的图像为以下图像，即，在将在虚拟三维空间内移动的三维对象的角度根据相对于上述虚拟照相机的上述三维对象的位置进行变更之后利用上述虚拟照相机拍摄变更上述角度后的三维对象而生成的图像。
10.根据权利要求9所述的图像投影装置，其特征在于，还具备: 第二屏幕，其被配置在上述圆筒状的屏幕的上方；以及 第二图像投影单元，其与上述图像投影单元的投影动作同步地将图像投影到上述第二屏幕。
11.根据权利要求9或者10所述的图像投影装置，其特征在于， 还具备与上述图像投影单元的投影动作同步地进行动作的人造雪产生器和/或肥皂泡产生器。
【文档编号】G06T19/00GK104025157SQ201180076183
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2011年11月1日 优先权日:2010年11月5日
【发明者】后藤国男 申请人:后藤雅江