JP2557992B2 - ホログラフィック立体画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、平面画像を立体表示するホログラフィッ
ク立体画像表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図および第６図は例えば画像電子学会研究会予稿
88−05−02に示された従来のホログラフィックステレオ
グラムによる立体画像表示方法を示したものである。第
５図において、150は物体152を撮影するための写真機で
ある。また、第６図において、160は参照光186を通すス
リット、68はホログラム記録感材、62はレーザ光180を
分光するビームスプリッタ、166,168,170,172はそれぞ
れレンズ、174は原画写真フィルム、176は原画写真フィ
ルム174上の像を透過する透過拡散スクリーン、182,184
はビームスプリッタ62によって分光されたビーム、186
は分光されたビーム182から作成される参照光、188は原
画写真フィルム174の透過ビームである。

次に動作について説明する。まず、立体表示したい物
体152の像を、写真機150を狭い間隔ｐずつ移動させなが
ら次々に撮影していく。次に、撮影した写真例をホログ
ラム記録感材68に、第６図に示した構成を用いて、レー
ザ再生型ホログラムとして記録していく。つまり、レー
ザ光180をビームスプリッタ62で分光し、一方の分光さ
れたビーム184をレンズ166,168を介して原画写真フィル
ム174に入光させる。そして、原画写真フィルム174の写
真を１こまずつ連続して透過拡散スクリーン176に投影
させる。透過拡散スクリーン176の後方の適当な位置に
スリット160を置いておき、他方の分光されたビーム182
をレンズ172に通して作成した参照光186を加えて、細長
いホログラムとして露光していく。ここで、スリット16
0の開口部は、写真撮影を行った間隔ｐずつ移動させ
る。このようにしてホログラム記録感材68に各影像が記
録される。以上のようにして作成されたホログラムは、
ホログラフィックステレオグラムと呼ばれている。

第７図はホログラフィックステレオグラムの手法を用
いた計算機によるホログラム作成方法を示したものであ
る。この場合には、まず、CAD（Computer Aided Desig
n）技術により３次元モデル物体190を作成する。そし
て、この３次元モデル物体190からある距離だけ離れた
直線192に沿って等間隔ｄに眼（またはカメラレンズ）1
94を置いた場合に観察されるであろう平面図196を次々
に作成していく。これらの平面図196を原画列としてホ
ログラムを作成する。

再生時には、第８図に示すように、作成されたホログ
ラム197に対して、記録時に当てた参照光186の方向と同
じ方向からレーザ光199をレンズ198を介して照射する。
すると、人間の眼には、再生画像があたかも実物のよう
に立体的に浮かび上がって見えることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のホログラフィックステレオグラムによる立体画
像表示方法は以上のように行われているので、テレビ画
像のように画像の立体構造が不明の場合には、入力画像
を様々な角度からながめた画像を得ることができず、ホ
ログラフィックステレオグラムによる立体画像を得るこ
とができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、立体視したい対象画像に関するあらかじめ登
録されたデータを用いて、１枚の入力画像中の対象物を
立体表示させることができるホログラフィック立体画像
表示装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るホログラフィック立体画像表示装置
は、立体表示させたい対象物を入力画像から抽出する対
象物画像抽出部と、いくつかの立体モデルの形状情報が
登録された画像形状データベースと、対象物画像抽出部
で抽出された対象物画像に最も近似している立体モデル
を画像形状データベースから選択する対象物画像整合部
と、選択された立体モデルをある角度だけ回転させて、
回転後の立体モデルに対象物画像を重ね合わせて（以
下、テキスチャマッピングという。）、サイズや細部の
形状を調整した上で回転後の立体モデルの平面画像を出
力する画像回転出力部と、出力された平面画像のRGB成
分を抽出するRGBフィルタと、抽出されたRGB成分をコヒ
ーレント光に変換する空間光変調器と、コヒーレント光
のRGB成分をそれぞれホログラム記録感材に記録するホ
ログラム作成部とを備えたものである。

〔作用〕

この発明における画像回転出力部は、対象物画像整合
部で選択された、対象物に最も近似した立体モデルを回
転させ、この回転後の立体モデルにコンピュータグラフ
ィック技術を用いて、対象物画像の濃淡情報またはカラ
ー情報をテキスチャマッピング操作することにより、任
意の角度から対象物を観察して得られる画像と等価な平
面画像を出力する。さらに、空間光変調器は、RGBフィ
ルタが出力したインコヒーレントなRGB成分をコヒーレ
ント光に変換する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、10は入力画像30から対象物画像31を抽出
する対象物画像抽出部、12は対象物画像31に立体モデル
を整合して、立体モデルの形状情報38と対象物画像31と
を統合した統合情報を出力する対象物画像整合部、14は
整合された立体モデルをある角度だけ回転させて、これ
に対象物画像31をテキスチャマッピングして平面画像で
ある対象物回転画像33を出力する画像回転出力部、16は
対象物回転画像33をRGB成分34に分離するRGBフィルタ、
18はRGB成分34をコヒーレントなRGB成分35に変換する空
間光変調器、20はコヒーレントなRGB成分35をそれぞれ
ホログラム記録感材に記録するホログラム作成部、22は
ホログラムカラー立体画像36と対象物画像抽出部10で分
離された背景画像39とを合成して、合成画像37を出力す
る合成部である。

次に動作について説明する。入力画像30は、対象物画
像抽出部10で対象物画像31と背景画像39とに分離され
る。第２図は、入力画像30の中の対象物画像31が人物の
顔画像であった場合の例を示したものである。次に、対
象物画像整合部12は、画像形状データベース24に登録さ
れている立体モデルから対象物画像31に最も近い立体モ
デルを選択して、この立体モデルの形状情報38と対象物
画像31とを統合して、統合情報32を出力する。第３図は
立体モデルの一例を示したもので、立体モデルは三角形
パッチ40の集合で構成されていて、形状情報38として
は、三角形パッチの接続情報および三角形パッチ40同士
の交点のx,y,z座標が出力される。次に統合情報32は画
像回転出力部14に出力され、画像回転出力部14は、立体
モデルをある角度だけ徐々に回転させたものに対して、
対象物画像31をテキスチャマッピングして、何枚分かの
対象物回転画像33を出力する。つまり、立体モデルをあ
る角度だけ回転させたものに対象物画像の濃淡情報やカ
ラー情報を重ね合わせて、さらにサイズや細部を調整し
たものを出力する。これは、第５図において、写真機15
0を間隔ｐずつ移動させて物体152を撮影した時に撮影さ
れたであろう画像に相当する。さらに、何枚分かの対象
物回転画像33は、対象物画像31がカラー画像の場合も考
慮して設けられたRGBフィルタ16を通過してインコヒー
レント光のＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分（RGB成分）34
に分解される。各RGB成分34は、空間光変調器18でコヒ
ーレント光のRGB成分35に分解される。そして、コヒー
レント光のRGB成分35は、ホログラム作成部20でそれぞ
れ１枚のホログラム記録感材に記録される。つまり、Ｒ
成分、Ｇ成分およびＢ成分が３重に記録される。

第４図は第１図に示したものの一部についてさらに詳
細に示した構成図である。このような構成において、画
像回転出力部14から出力された画像は、レンズ50を通過
してハーフミラー60に入力する。一方、He-Neレーザ52
から照射されたレーザ光は、ビームスプリッタ62および
レンズ54,56,58を通過してハーフミラー60に入力する。
そして、画像とレーザ光とが対象物回転画像33としてRG
Bフィルタ16に入力する。このRGBフィルタ16は、Ｒフィ
ルタ、ＧフィルタおよびＢフィルタを縦に重ねたもので
あり、これらを順次切換えることにより、対象物回転画
像33は、RGBそれぞれの成分の画像（RGB成分）34に分離
される。次に、これらRGB成分34は、空間光変調器18と
垂直方向に開口したスリット66を通過してコヒーレント
光のRGBそれぞれの成分の画像（コヒーレントなRGB成
分）35となる。ここで、空間光変調器18としては、Bi₁₂
SiO₂₀を用いたBSO−PROM（Pockels Readout Optical Mo
dulator）等を使用する。そして、He-Neレーザ52、ビー
ムスプリッタ62および反対ミラー64を通ったレーザ光42
を参照光としてホログラム記録感材68に記録する。従っ
て、第４図において、He-Neレーザ52、ビームスプリッ
タ62、反射ミラー64およびスリット66はホログラム作成
部20に相当する。

そして、作成された対象物のホログラムカラー立体画
像36は、合成部22で背景画像39と合成され、合成部22
は、合成画像37を出力する。

なお、ホログラムカラー立体画像36は、記録したホロ
グラムを白色光で再生すれば３種類のスリット像として
再生されるが、記録時のスリット位置に眼をおけば、R,
G,B各成分の画像が正しく重なり合って真のカラー画像
となる。

また、上記実施例ではHe-Neレーザ52と１個のRGBフィ
ルタ16で対象物画像31をRGB成分34に分離することによ
りカラー立体画像を得るものを示したが、３原色に相当
するR,G,B光それぞれの計３本のレーザ光を用いて、そ
れぞれのホログラムをホログラム記録感材68に３重記録
するようにしてもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。

そして、上記実施例では立体モデルが人物の顔である
場合について示したが、画像形状データベース24に人物
の顔以外の種々の形状情報を登録すれば、この装置は、
テレビ画像出力や写真等のカラー画像について広範囲に
適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればホログラフィック立
体画像表示装置を、入力画像から立体表示させたい対象
物画像を抽出し、この対象物画像にあらかじめ用意した
立体モデルを整合させ、整合後の立体モデルを回転させ
ながらその立体モデルに対象物画像をテキスチャマッピ
ングさせて、任意の方向から対象物を観察した場合の画
像と等価な画像を出力するように構成したので、立体構
造が不明である画像についても、容易に、２次元平面画
像から対象物を浮き上がらせたカラー立体画像を得るこ
とができるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるホログラフィック立
体画像表示装置の構成を示すブロック図、第２図は入力
画像の一例を示す説明図、第３図は立体モデルの具体例
を示す説明図、第４図は第１図に示した画像回転出力部
およびホログラム作成部の詳細な構成例を示す構成図、
第５図および第６図はそれぞれ従来のホログラフィック
ステレオグラムの作成方法を示す原理図、第７図は計算
機によるホログラム作成方法を示す原理図、第８図はホ
ログラム再生方法を示す原理図である。 10は対象物画像抽出部、12は対象物画像整合部、14は画
像回転出力部、16はRGBフィルタ、18は空間光変調器、2
0はホログラム作成部、22は合成部、24は画像形状デー
タベース。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された画像信号から立体表示させる対
   象物画像を抽出する対象物画像抽出部と、立体モデルの
   形状情報が登録された画像形状データベースと、前記対
   象物画像抽出部で抽出された対象物画像に対して前記立
   体モデルを整合させる対象物画像整合部と、整合された
   前記立体モデルを所定の角度だけ回転させ、回転後の前
   記立体モデルに前記対象物画像を重ね合わせて回転後の
   画像を出力する画像回転出力部と、前記回転後の画像の
   RGB成分を抽出するRGBフィルタと、抽出された前記RGB
   成分をコヒーレント光に変換する空間光変調器と、前記
   コヒーレント光のRGB成分を別々にホログラム記録感材
   に３重記録するホログラム作成部とを備えたホログラフ
   ィック立体画像表示装置。