分割三次元オブジェクトデータ抽出装置、要素画像生成装置、分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム、および要素画像生成プログラム
【課題】三次元オブジェクトデータから、フレーム画像の部分領域に対応する部分要素画像群を生成するために必要な部分データを抽出する。
【解決手段】要素画像生成装置２の分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、要素レンズ群の範囲と、分割画像領域と要素レンズ群との焦点距離とによって定まる空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンを抽出する。
【解決手段】要素画像生成装置２の分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、要素レンズ群の範囲と、分割画像領域と要素レンズ群との焦点距離とによって定まる空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンを抽出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割三次元オブジェクトデータ抽出装置、要素画像生成装置、分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム、および要素画像生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インテグラル・フォトグラフィ方式の立体画像表示装置は、画像表示部の前面に設けられたレンズアレイを通して立体画像を表示するものである。具体的には、この立体画像表示装置は、レンズアレイの要素レンズ群に対応する要素画像群を表示する。
このインテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示技術において、三次元モデルのデータである三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する技術が知られている。要素画像群に含まれる各要素画像は、例えば、画素ごとに光線の方向を求め、画素値を計算して生成されるものである。よって、要素画像群の生成には膨大な演算処理が必要であり、１台のコンピュータ装置が三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成するのにかかる時間は多大である。
【０００３】
従来、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理を複数のコンピュータ装置に分散処理させることによって、要素画像群の生成にかかる時間を短縮する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この分散処理の一手順を次に示す。まず、マスタコンピュータ装置が、フレーム画像の領域を複数の領域に分割して複数のコンピュータ装置にそれぞれ割り当る。次に、各コンピュータ装置が、各領域の要素画像群を生成してその要素画像群をマスタコンピュータ装置に供給する。次に、マスタコンピュータ装置が、取得した複数の要素画像群を結合してフレーム画像の要素画像群を生成する。この分散処理では、各コンピュータ装置は、三次元オブジェクトデータの全てのデータを用いて、フレーム画像の部分領域に対応する要素画像群を生成していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Nobuyuki Sakai, Nobuhiko Hata, Hongen Liao and Takeyoshi Dohi, “High performance computing for parallel rendering in surgical autostereoscopic display and navigation”, CARS 2003, ICS Volume 1256, pp. 403-407
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の分散処理の方式では、要素画像群の生成処理に関する負荷が依然として大きく、さらなる時間の短縮が望まれていた。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理について、さらなる高速化をはかることのできる、分割三次元オブジェクトデータ抽出装置、要素画像生成装置、分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム、および要素画像生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、を備えることを特徴とする。
このように構成したことにより、画像領域が分割された分割画像領域から所定範囲の要素レンズ群を通して像を実現可能な空間分割領域を規定し、その空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンを三次元オブジェクトデータから抽出するようにした。これにより、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、要素画像生成装置が分割要素画像群を生成するのに必要な部分データ（リソース）を、三次元オブジェクトデータから抽出することができる。
［２］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、前記画像領域を複数の分割画像領域に分割し、これら複数の分割画像領域それぞれの範囲を前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部に供給する画像領域分割部をさらに備えることを特徴とする。
［３］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である要素画像生成装置は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、を備えることを特徴とする。
［４］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムは、コンピュータを、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、として機能させる。
［５］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である要素画像生成プログラムは、コンピュータを、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、として機能させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理について、さらなる高速化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態における、分散処理システムの概略のシステム構成図である。
【図２】同実施形態において、立体画像表示装置が備える表示出力部の概略の構成を示す図である。
【図３】同実施形態において、サーバ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態において、要素画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】人物のオブジェクトの三次元形状をポリゴンにより表した図である。
【図６】三次元オブジェクトデータのデータ構成を示す図である。
【図７】レンズアレイを通して表示部を見た場合の、フレーム画像の画像領域を模式的に表した図である。
【図８】ｘｙ平面とｙｚ平面とｚｘ平面とにおける空間分割領域断面示す三面図である。
【図９】分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。
【図１０】分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。
【図１１】第１実施形態において、分散処理システムにおけるサーバ装置および要素画像生成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】同実施形態において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態における、分散処理システムの概略のシステム構成図である。
【図１４】同実施形態において、サーバ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１５】同実施形態において、要素画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】同実施形態において、分散処理システムにおけるサーバ装置および要素画像生成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】正方格子型配列のレンズアレイを備える立体画像表示装置の表示出力部の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置と要素画像生成装置とが適用された分散処理システムについて説明する。図１は、本実施形態における分散処理システムの概略のシステム構成図である。同図に示すように、分散処理システム１０は、ネットワーク３を介して、サーバ装置１と７台の要素画像生成装置２（要素画像生成装置２−１〜２−７）とをそれぞれ接続した構成を有している。
この分散処理システム１０は、インテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示装置（不図示）に表示させる要素画像群を、三次元オブジェクトデータから生成するシステムである。
【００１０】
サーバ装置１は、三次元オブジェクトデータを記憶する装置であり、例えばコンピュータ装置である。また、サーバ装置１は、立体画像表示装置に表示させるフレーム画像の画像領域を分割し、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対して分割画像領域を通知する。また、サーバ装置１は、要素画像生成装置２−１〜２−７からそれぞれ取得した分割要素画像群を結合して立体画像表示装置の１フレーム画像分の要素画像群を生成し記憶する。
【００１１】
要素画像生成装置２は、分割要素画像群を生成する装置であり、例えばコンピュータ装置である。要素画像生成装置２は、サーバ装置１から三次元オブジェクトデータを取得する。また、要素画像生成装置２は、サーバ装置１から通知された分割画像領域に対応する空間分割領域を計算し、その空間分割領域に含まれる三次元オブジェクトデータの部分データを分割三次元オブジェクトデータとして抽出する。また、要素画像生成装置２は、分割三次元オブジェクトデータに基づいて分割要素画像群を生成し、その分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００１２】
ネットワーク３は、少なくともサーバ装置１と要素画像生成装置２と間の通信を行う電気通信回線である。この電気通信回線は、無線回線もしくは有線回線またはこれらの回線の組み合わせである。ネットワーク３は、例えば、インターネットまたはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。
【００１３】
次に、立体画像表示装置について説明する。図２は、立体画像表示装置が備える表示出力部の概略の構成を示す図である。同図（ａ）は、表示出力部が要素画像群を表示することにより、立体像を観察できる様子を模式的に示した図である。なお、同図（ａ）は、側面図である。また、同図（ｂ）は、表示出力部に含まれるレンズアレイの表示面側から見た模式的な正面図である。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、表示出力部は、表示部２１とレンズアレイ２２とを備える。表示部２１は、分散処理システム１０が生成した要素画像群を表示する表示パネルであり、例えば、液晶表示パネルやプラズマ・ディスプレイ・パネルである。レンズアレイ２２は、同図（ｂ）に示すように、複数の要素レンズを、各要素レンズの光軸が平行となるように平面上に配列して構成または一体的に形成したものである。各要素レンズは凸レンズであり、その焦点距離や光透過率等の光学的特性は全ての要素レンズにおいて同一である。同図（ｂ）における要素レンズの配列は俵積型配列である。隣接する２個の要素レンズにおける各要素レンズの中心点間の距離をピッチとすると、レンズアレイ２２においては、水平方向の要素レンズのピッチＲＨは、要素レンズの直径に等しく、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶは、ピッチＲＨの（√３）／２倍である。ただし、ピッチＲＨおよびピッチＲＶは、表示部２１の画素ピッチの非整数倍である。
【００１５】
なお、本実施形態において、レンズアレイ２２や要素画像群を図示する場合は、分かりやすくするために図を簡略化し、要素レンズや要素画像の個数を少なくしている。
【００１６】
表示部２１に表示されるフレーム画像である要素画像群は、図２（ａ）に示すように、複数の要素画像ＥＩの集合（群）である。１個の要素画像ＥＩは、１個の要素レンズにより空間中に拡大投影される。よって、要素画像群は、要素画像ＥＩが同図（ｂ）のように俵積型状に配列された画像である。したがって、レンズアレイ２２は、同図（ａ）に示すように、表示部２１の前面側に、要素レンズの焦点距離Ｆ分の距離をおくとともに、各要素レンズが各要素画像ＥＩを捉えることができる位置に設けられる。
このようにして設けられた立体画像表示装置が要素画像群を表示すると、同図（ａ）に示すように、所定の位置において立体像ＳＩを視覚的に得ることができる。
【００１７】
次に、サーバ装置１の機能構成について説明する。図３は、サーバ装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、サーバ装置１は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と、三次元オブジェクトデータ供給部１０２と、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と、画像領域分割部１０４と、分割画像領域属性供給部１０５と、分割要素画像群取得部１０６と、分割要素画像群結合部１０７と、要素画像群記憶部１０８とを備える。
【００１８】
三次元オブジェクトデータ記憶部１０１は、三次元オブジェクトデータを記憶する。この三次元オブジェクトデータのデータ構成については後述する。三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み出して、その三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに供給する。
【００１９】
立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３は、図２に示した立体画像表示装置の表示出力部に関するパラメータを記憶する。具体的には、パラメータは、要素レンズの焦点距離Ｆと、レンズアレイ２２における水平方向の要素レンズのピッチＲＨと、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶと、表示部２１の水平方向および垂直方向それぞれの画素数と、表示部２１の画素ピッチとを含むデータである。立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３は、このパラメータを予め記憶する。
【００２０】
画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込み、そのパラメータと分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を、要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値は、画像領域分割部１０４に予め記憶されるかまたは外部から入力されるものであり、本実施形態においては、要素画像生成装置２−１〜２−７の台数である“７”である。そして、画像領域分割部１０４は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて、分割画像領域の分割画像領域属性を生成する。分割画像領域属性は、フレーム画像の領域における分割画像領域の範囲とその分割画像領域に対応する要素レンズ群の範囲とを示すデータと、分割画像領域と要素レンズ群との距離である要素レンズの焦点距離を含むパラメータとを有するデータである。この分割画像領域属性および分割画像領域については、その詳細を後述する。
分割画像領域属性供給部１０５は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対して、分割画像領域属性を供給する。
【００２１】
分割要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれから分割要素画像群を取得する。分割要素画像群は、画像領域分割部１０４が分割した分割画像領域に対応して生成された要素画像群であり、１フレーム画像分の要素画像群の部分領域である。
分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群１０６から１フレーム画像分の分割要素画像群を取得して結合しフレーム画像全体における要素画像群を生成する。要素画像群記憶部１０８は、分割要素画像群結合部１０７が生成した要素画像群を記憶する。
【００２２】
サーバ装置１において、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と要素画像群記憶部１０８とは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等のデータ記憶装置で構成される。また、データ記憶装置は、サーバ装置１に着脱可能なフレキシブルディスクや光ディスク等のディスク媒体、または半導体記録媒体であってもよい。
【００２３】
次に、要素画像生成装置２の機能構成について説明する。図４は、要素画像生成装置２の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、要素画像生成装置２は、三次元オブジェクトデータ取得部２０１と、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２と、分割画像領域属性取得部２０３と、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５と、分割要素画像群生成部２０６と、分割要素画像群供給部２０７とを備える。
【００２４】
三次元オブジェクトデータ取得部２０１は、サーバ装置１から供給される三次元オブジェクトデータを取得する。三次元オブジェクトデータ記憶部２０２は、三次元オブジェクトデータ取得部２０１が取得した三次元オブジェクトデータを記憶する。分割画像領域属性取得部２０３は、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性を取得する。
【００２５】
分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２に記憶された三次元オブジェクトデータと、分割画像領域属性取得部２０３が取得した分割画像領域属性によって規定される空間分割領域とに基づいて、三次元オブジェクトデータから、空間分割領域に含まれる分割三次元オブジェクトデータを抽出する。なお、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、不図示の記憶部を備えている。
【００２６】
分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００２７】
次に、三次元オブジェクトデータについて説明する。三次元オブジェクトデータは、オブジェクトの三次元形状の情報と色の情報とを含むデータである。オブジェクトの三次元形状は、オブジェクトの輪郭に離散的に存在する点に基づき、これらの点を頂点とする多角形のポリゴンの組み合わせにより表される。本実施形態においては、ポリゴンは三角形であるが、三角以上の角数の多角形でもよい。また、オブジェクトの色は、ポリゴンの各頂点に対応付けられた色データに基づき決定されるポリゴンの色により表される。図５は、人物のオブジェクトの三次元形状をポリゴンにより表した図である。なお、同図においては、ポリゴンの色を省略している。
【００２８】
図６は、三次元オブジェクトデータのデータ構成を示す図である。同図に示すように、三次元オブジェクトデータは、頂点属性データとポリゴンデータとを含む。
頂点属性データは、三次元オブジェクトの形状を表す複数の点それぞれの属性情報である。これらの点は、三次元オブジェクトの輪郭に離散的に存在する頂点であり、例えば、レンジセンサによって計測された三次元物体の形状の頂点や、コンピュータによって生成されたコンピュータグラフィックスの頂点である。頂点属性データは、点ごとに、頂点インデックスと座標値と色データとを関係付けたレコードを含む。頂点インデックスは、点の識別情報である。座標値は点の三次元位置を示す三次元直交座標系上の座標値であり、各軸における座標値は例えば浮動小数点形式で表される数値データである。色データは、点の色を示すデータであり、サンプリングした点における色情報である。
【００２９】
ポリゴンデータは、三次元オブジェクトの形状を表す複数の点を含む複数のポリゴンを示すデータである。各ポリゴンは、３個の頂点によって特定される。ポリゴンデータは、ポリゴンごとの、ポリゴンインデックスと頂点インデックスセットとを関係付けたレコードを含む。ポリゴンインデックスは、ポリゴンの識別情報である。頂点インデックスセットは、ポリゴンを特定する３個の点それぞれの頂点インデックスである。
つまり、三次元オブジェクトデータは、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示すデータである。
【００３０】
次に、分割画像領域属性および分割画像領域について説明する。図７は、レンズアレイ２２を通して表示部２１を見た場合の、フレーム画像の画像領域を模式的に表した図である。同図において、レンズアレイ２２の複数の要素レンズそれぞれは不図示である。同図に示すように、フレーム画像の画像領域は、要素画像ＥＩの領域を多数含んでいる。これら多数の要素画像ＥＩの配列は、図２におけるレンズアレイ２２の要素レンズの配列と等しい。すなわち、レンズアレイ２２の複数の要素レンズそれぞれをピンホールとしてモデル化すると、各ピンホールの位置は各要素画像ＥＩの中心の位置に対応する。また、隣接する２個の要素画像ＥＩにおける各要素画像ＥＩの中心点間の距離を要素画像ピッチとすると、水平方向の要素画像ピッチは要素レンズのピッチＲＨと等しく、また垂直方向の要素画像ピッチは要素レンズのピッチＲＶと等しい。
【００３１】
図７に示すように、サーバ装置１の画像領域分割部１０４は、水平方向のｘ軸と垂直方向のｙ軸とによる直交軸（原点は点Ｏ）をレンズアレイ２２の平面上に設ける。例えば、同図では、フレーム画像の中心位置に存在する要素画像ＥＩの中心位置に点Ｏを合わせて直交軸を設けている。なお、点Ｏの位置は、フレーム画像の画像領域内にあってもよいし画像領域外にあってもよい。
【００３２】
画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３から読み込んだパラメータと要素画像生成装置の台数とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像生成装置の台数分の分割画像領域に分割する。図７は、画像領域分割部１０４がフレーム画像の領域を３個の分割画像領域７１〜７３に分割した例を示している。画像領域分割部１０４は、要素画像の境界において分割画像領域への分割を行なう。この例では、分割画像領域７１〜７３のそれぞれは、ｘ軸方向に並ぶ３行分の要素画像の領域を含んでいる。言い換えれば、画像領域分離部１０４は、ｙ座標の値に応じて分割画像領域への分割を行なう。
頂点属性データやポリゴンデータが、頂点のｙ座標値の順で記憶媒体に記憶されている場合には、上記の例のようにｘ軸と平行な境界線で分割画像領域への分割を行なうことにより、後述する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行する際に、単一の分割画像領域に対応するポリゴンデータや頂点属性データが、記憶媒体内の特定のセグメントに集中して存在することとなる。したがって、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理において効率的にデータアクセスすることが可能となり、処理がより一層高速化される。
【００３３】
これと同様に、画像領域分割部１０４が、ｙ軸と平行な境界線で、フレーム画像から分割画像領域への分割を行うようにすることも好ましい。頂点属性データやポリゴンデータが、頂点のｘ座標値の順で記憶媒体に記憶されている場合には、上記と同様の理由により、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理において効率的にデータアクセスすることが可能となり、処理がより高速化される。
言い換えれば、画像領域分割部１０４が、表示部２１の水平方向または垂直方向への分割を行なうようにすることが好ましい。
さらに言い換えれば、画像領域分割部１０４が、頂点属性データやポリゴンデータの記憶媒体内での並び順に応じて、フレーム画像の分割画像領域への分割を行なうようにすることが好ましい。
【００３４】
画像領域分割部１０４は、レンズアレイ２２における要素レンズの位置と要素レンズに対応する要素画像ＥＩの位置とを、ｘ軸方向およびｙ軸方向における二次元の並び番号で特定する。つまり、図７に示すように、要素レンズおよび要素画像ＥＩは、ｘｙ直交座標系における整数座標値（ｉ，ｊ）によってインデックスが割り振られる。
【００３５】
画像領域分割部１０４は、分割画像領域を特定する情報である分割画像領域属性を、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて生成する。つまり、画像領域分割部１０４は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像ＥＩの二次元の並び番号を選択し、その二次元の並び番号と立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３から読み出したパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成する。
例えば、図７に示した分割画像領域７２についての二次元の並び番号は、（−６，−１），（−５，−１），・・・，（５，１）、（６，１）と、（−６，０），（−５，０），・・・，（６，０）、（７，０）と、（−６，１），（−５，１），・・・，（５，１）、（６，１）とである。画像領域分割部１０４は、分割画像領域７２に含まれる全ての二次元の並び番号を分割画像領域属性に含めるようにしてもよいし、分割画像領域７２の座標値の対角２点の座標値である（−６，−１）および（７，１）のみを分割画像領域７２の座標値の代表として分割画像領域属性に含めるようにしてもよい。
【００３６】
次に、空間分割領域について説明する。図８は、ｘｙ平面とｙｚ平面とｚｘ平面とにおける空間分割領域断面示す三面図である。同図に示すｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、直交座標軸である。また、同図におけるｘ軸およびｙ軸は、図７におけるｘ軸およびｙ軸と同一の軸である。空間分割領域は、分割画像領域に対応する空間領域である。この空間分割領域は、第１の空間領域と第２の空間領域からなり、第１の空間領域は、表示部２１のフレーム画像の分割画像領域に分割要素画像群を表示させた場合に、その分割画像領域に対応するレンズアレイ２２の要素レンズ群によって像を再現可能な領域である。また、第２の空間領域は、ｘｙ平面に対して前記第１の空間領域と面対称な空間領域である。
【００３７】
図８（ａ）は、空間分割領域のｘｙ平面における断面図である。この図において、分割画像領域８１は、表示部２１の表示面の一部である。また要素画像ＥＩは、分割画像領域８１に含まれる。そして、断面８２ｘｙは、分割画像領域８１（同図においてハッチングした要素画像ＥＩ）に対応する全ての要素レンズの中心点を含む最小の長方形である。
同図（ｂ）は、空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。断面８２ｙｚは、ｙ軸を中心としてｚ軸の正方向に第１の空間領域の断面８２ｙｚ１を有するとともに、ｚ軸の負方向に第２の空間領域の断面８２ｙｚ２を有する。ｚ軸の正方向と負方向とにそれぞれ進むにつれて、各断面のｙ軸方向の幅は比例的に広くなる。
同図（ｃ）は、空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。断面８２ｘｚは、ｘ軸を中心としてｚ軸の正方向に第１の空間領域の断面８２ｘｚ１を有するとともに、ｚ軸の負方向に第２の空間領域の断面８２ｘｚ２を有する。ｚ軸の正方向と負方向とにそれぞれ進むにつれて、各断面のｘ軸方向の幅は比例的に広くなる。
【００３８】
図９は、分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。なお、同図に示す空間分割領域は、図８に示した空間分割領域と異なるものであるため、異なる符号を付している。また、図９の説明においては、要素レンズをピンホールにモデル化して説明する。同図に示す空間分割領域は、ｘ軸に平行な４枚の平面ａ，ｂ，ｃ，ｄで仕切られる空間である。つまり、その空間分割領域のｙｚ平面における断面９１ｙｚは、同図における平面ａより下で且つ平面ｂより上の領域と、平面ｃより下で且つ平面ｄより上の領域とを合わせたものである。同図において、分割画像領域に対応するピンホールのうち、ｙ軸上負方向の端にあるピンホール９２のｙ座標値はＲＶ・ｍＬであり、ｙ軸上正方向の端にあるピンホール９３のｙ座標値はＲＶ・ｍＨである。
また、ピンホール９２に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール９２を通して投影させたときの、ピンホール９２から要素画像に向かう角度をθとすると、この角度θは、平面ａと平面ｃとが交わるときにｙｚ平面上でなす角度である。同様に、ピンホール９３に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール９３を通して投影させたときの、ピンホール９３から要素画像に向かう角度もθであり、この角度θは、平面ｂと平面ｄとが交わるときにｙｚ平面上でなす角度である。
【００３９】
表示部２１の表示面と各要素レンズの中心点を含む面との距離は要素レンズの焦点距離に等しいため、角度θ／２は下記の式（１）のように表される。ここで、ＲＶは、要素レンズであるピンホールのｙ軸方向のピッチであり、Ｆは要素レンズと表示部２１との間隔、すなわち要素レンズの焦点距離である。
【００４０】
【数１】
【００４１】
なお、上記の平面ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ、下記の式（２）から式（５）までにより表される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
【数３】
【００４４】
【数４】
【００４５】
【数５】
【００４６】
図１０は、分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。なお、同図の説明においても、要素レンズをピンホールにモデルして説明する。同図に示す空間分割領域は、ｙ軸に平行な４枚の平面ｅ，ｆ，ｇ，ｈで仕切られる空間である。つまり、その空間分割領域のｘｚ平面における断面１０１ｘｚは、同図における平面ｅより下で且つ平面ｆより上の領域と、平面ｇより下で且つ平面ｈより上の領域とを合わせたものである。同図において、分割画像領域に対応するピンホールのうち、ｘ軸上負方向の端にあるピンホール１０２のｘ座標値はＲＨ・ｎＬであり、ｘ軸上正方向の端にあるピンホール１０３のｘ座標値はＲＨ・ｎＨである。
また、ピンホール１０２に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール１０２を通して投影させたときの、ピンホール１０２から要素画像に向かう角度をφとすると、この角度φは、平面ｆと平面ｈとが交わるときにｘｚ平面上でなす角度である。同様に、ピンホール１０３に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール１０３を通して投影させたときの、ピンホール１０３から要素画像に向かう角度もφであり、この角度φは、平面ｅと平面ｇとが交わるときにｘｚ平面上でなす角度である。
【００４７】
表示部２１の表示面と各要素レンズの中心点を含む面との距離は要素レンズの焦点距離に等しいため、角度φ／２は下記の式（６）のように表される。ここで、ＲＨは、要素レンズであるピンホールのｘ軸方向のピッチであり、Ｆは要素レンズと表示部２１との間隔、すなわち要素レンズの焦点距離である。
【００４８】
【数６】
【００４９】
なお、上記の平面ｅ，ｆ，ｇ，ｈは、それぞれ、下記の式（７）から式（１０）までにより表される。
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５２】
【数９】
【００５３】
【数１０】
【００５４】
次に、第１実施形態における分散処理システム１０の動作について説明する。図１１は、分散処理システム１０におけるサーバ装置１および要素画像生成装置２の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは、要素画像生成装置２−１〜２−７のうち１台のみを要素画像生成装置２として示している。
まず、同図におけるサーバ装置１の処理手順について説明する。ステップＳ１０１において、三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２に供給する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０２において、画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込むとともに、当該画像領域分割部１０４が記憶している要素画像生成装置２の台数の値“７”を読み出す。次に、画像領域分割部１０４は、パラメータと分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。そして、画像領域分割部１０４は、前述したように、分散処理させる要素画像生成装置２に対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像の二次元の並び番号を選択し、その二次元の並び番号とパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０３において、分割画像領域属性供給部１０５は、分割画像領域属性を各要素画像生成装置２に供給する。
ステップＳ１０４において、要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２から供給される分割要素画像群を取得する。
次に、ステップＳ１０５において、分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群のデータを結合してフレーム画像全体における要素画像群を生成し、この要素画像群を要素画像群記憶部１０８に記憶する。
【００５７】
次に、図１１における要素画像生成装置２の処理手順について説明する。ステップＳ１１１において、三次元オブジェクトデータ取得部２０１は、サーバ装置１から供給された三次元オブジェクトデータを取得し、この三次元オブジェクトデータを三次元オブジェクトデータ記憶部２０２に記憶する。
ステップＳ１１２において、分割画像領域属性取得部２０３は、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性を取得する。この分割画像領域属性は、レンズアレイ２２に含まれる要素レンズの焦点距離Ｆと、レンズアレイ２２における水平方向の要素レンズのピッチＲＨと、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶと、分割画像領域に対応する要素レンズおよび要素画像ＥＩの二次元の並び番号とを含む。
次に、ステップＳ１１３において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータと、分割画像領域属性取得部２０３から供給された分割画像領域属性によって規定される空間分割領域計算部２０４が計算した空間分割領域とに基づいて、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行し、分割三次元オブジェクトデータを抽出する。この分割三次元オブジェクトデータ抽出処理については後述する。
【００５８】
次に、ステップＳ１１４において、分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータが示すポリゴンとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。具体的には、例えば、分割要素画像群生成部２０６は、公知の光線追跡法によって分割要素画像群を生成する。また、分割要素画像群生成部２０６は、例えば、分割画像領域に対応する分割要素画像群の画素ごとに、この画素位置から要素画像に対応する要素レンズのピンホール位置に対する単位ベクトルを生成し、この単位ベクトルと要素レンズの焦点距離とに基づいて仮想カメラの位置および撮影方向を算出する。そして、分割要素画像群生成部２０６は、仮想カメラの位置および撮影方向を基準として三次元オブジェクトを投影変換することによって仮想撮影画像を生成し、この仮想撮影画像の中心画素の画素値を、仮想カメラの位置および撮影方向におけるピンホール位置に対応する画素の画素値とする。この分割要素画像群の生成処理の詳細は、特開２００９−１７５８６６号公報に開示されている。
次に、ステップＳ１１５において、分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００５９】
次に、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理について説明する。図１２は、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理の手順を示すフローチャートである。分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、分割画像領域属性取得部２０３から分割画像領域属性の供給を受け、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２から三次元オブジェクトデータを読み込むと同図のフローチャートの処理を開始する。
【００６０】
まず、ステップＳ１２１において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータの頂点属性データから１個のレコードを取り込む。
次に、ステップＳ１２２において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、レコードに含まれる座標値が空間分割領域内にあるか否かを判定する。つまり、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、座標値を（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）としたときに、式（２）から（５）までと式（７）から（１０）までとを用いて規定される空間分割領域内に座標値（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）が含まれるか否かを判定する。
【００６１】
具体的には、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、あらかじめ、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（２）によりｙａを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（３）によりｙｂを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（４）によりｙｃを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（５）によりｙｄを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（７）によりｘｅを計算し、
ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（８）によりｘｆを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（９）によりｘｇを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（１０）によりｘｈを計算する。そして、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、第１の判定条件である、（ｐｚ＜０） ∩ （ｐｙ≧ｙａ） ∩ （ｐｙ≦ｙｂ） ∩ （ｐｘ≦ｘｅ） ∩ （ｐｘ≧ｘｆ）と、第２の判定条件である、（ｐｚ≧０） ∩ （ｐｙ≧ｙｃ） ∩ （ｐｙ≦ｙｄ） ∩ （ｐｘ≦ｘｇ） ∩ （ｐｘ≧ｘｈ）とのうちいずれかの判定条件を満たすか否かを判定する。
【００６２】
次に、ステップＳ１２３において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、座標値が空間分割領域内にあると判定した場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）はステップＳ１２４の処理に移り、座標値が空間分割領域内にないと判定した場合（Ｓ１２３：ＮＯ）はステップＳ１２５の処理に移る。
ステップＳ１２４において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、レコードの頂点インデックスを分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５の記憶部に記憶する。
ステップＳ１２５において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、頂点属性データに判定処理を行っていない他のレコードがあるか否かを判定し、他のレコードがあると判定した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）はステップＳ１２１の処理に戻り、他のレコードがないと判定した場合（Ｓ１２５：ＮＯ）はステップＳ１２６の処理に移る。
【００６３】
ステップＳ１２６において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、記憶部に記憶された頂点インデックスと、三次元オブジェクトデータのポリゴンデータとに基づいて、空間分割領域に属するポリゴンのポリゴンインデックスを抽出する。具体的には、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンデータのレコードごとに、頂点インデックスセットの３個の頂点インデックスが記憶部に記憶された頂点インデックスに含まれるか否かを判定し、３個の頂点インデックスのうちいずれか１個でも含まれるものがあると判定した場合は、そのレコードを抽出する。すなわち、本実施形態では、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンの３個の頂点のうちいずれか１個の頂点が空間分割領域に含まれる場合に、当該ポリゴンがその空間分割領域に属すると判定する。
【００６４】
次に、ステップＳ１２７において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ステップＳ１２６の処理において得られたすべてのポリゴンに含まれる頂点の集合を、重複しないように抽出し、そしてそれらのすべての頂点に対応するレコードを頂点属性データから抽出する。そして、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ステップＳ１２６の処理において抽出したポリゴンデータのレコードの集合と、当該ステップＳ１２７の処理において抽出した頂点属性データのレコードの集合とを求めて本フローチャートの処理を終了する。
【００６５】
よって、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理により、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、分割画像領域の範囲とこの分割画像領域に対応する要素レンズ群の範囲と要素レンズの焦点距離とによって定まる空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンおよび色データを抽出することができる。
【００６６】
本実施形態では、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性に基づいて空間分割領域を規定し、分割要素画像群を生成するために必要な分割三次元オブジェクトデータを三次元オブジェクトデータから取得するようにした。よって、本実施形態によれば、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、必要最小限の負荷で分割要素画像群を生成することができる。よって、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、分割要素画像群の生成処理を高速に行うことができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置と要素画像生成装置とが適用された分散処理システムについて説明する。本実施形態の説明において、上述の第１実施形態と同一の構成については、その構成と同一の構成名とするとともに同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１３は、本実施形態における分散処理システムの概略のシステム構成図である。同図に示すように、分散処理システム１０ａは、ネットワーク３を介してサーバ装置１ａと７台の要素画像生成装置２ａ（要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７）とをそれぞれ接続した構成を有している。
【００６８】
サーバ装置１ａは、三次元オブジェクトデータを記憶する装置であり、例えばコンピュータ装置である。また、サーバ装置１ａは、インテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示装置（不図示）に表示させるフレーム画像の画像領域を分割する。そして、サーバ装置１ａは、分割した各分割画像領域に対応する空間分割領域を計算し、各空間分割領域に対応させて三次元オブジェクトデータを分割する。そして、サーバ装置１ａは、分割して得た各分割三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給する。また、サーバ装置１ａは、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれから取得した分割要素画像群を結合し、立体画像表示装置の１フレーム画像分の要素画像群を生成して記憶する。
【００６９】
要素画像生成装置２ａは、分割要素画像群を生成する装置であり、例えばコンピュータ装置である。要素画像生成装置２ａは、サーバ装置１ａから分割三次元オブジェクトデータを取得する。また、要素画像生成装置２ａは、取得した分割三次元オブジェクトデータに基づいて分割要素画像群を生成し、その分割要素画像群をサーバ装置１ａに供給する。
【００７０】
本実施形態における立体画像表示装置は、第１実施形態における立体画像表示装置と同一である。
【００７１】
次に、サーバ装置１ａの機能構成について説明する。図１４は、サーバ装置１ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、サーバ装置１ａは、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と、画像領域分割部１０４と、分割要素画像群取得部１０６と、分割要素画像群結合部１０７と、要素画像群記憶部１０８と、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０と、分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１とを備える。
【００７２】
分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１に記憶された三次元オブジェクトデータと、画像領域分割部１０４が生成した分割画像領域属性によって規定される各空間分割領域とに基づいて、三次元オブジェクトデータを分割して複数の分割三次元オブジェクトデータを抽出する。なお、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、不図示の記憶部を備えている。
分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１は、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０が抽出した各分割三次元オブジェクトデータをパラメータとともに要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給する。
【００７３】
次に、要素画像生成装置２ａの機能構成について説明する。図１５は、要素画像生成装置２ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、要素画像生成装置２ａは、分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８と、分割要素画像群生成部２０６と、分割要素画像群供給部２０７とを備える。
分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８は、サーバ装置１ａから供給されるパラメータと分割三次元オブジェクトデータとを取得する。
【００７４】
次に、第２実施形態における分散処理システム１０ａの動作について説明する。図１６は、分散処理システム１０ａにおけるサーバ装置１ａおよび要素画像生成装置２ａの処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７のうち１台のみを要素画像生成装置２ａとして示している。
まず、同図におけるサーバ装置１ａの処理手順について説明する。ステップＳ２０１において、画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込むとともに、当該画像領域分割部１０４が記憶している要素画像生成装置２ａの台数の値“７”を読み出す。次に、画像領域分割部１０４は、パラメータと分散処理させる要素画像生成装置２ａの台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。そして、画像領域分割部１０４は、前述したように、分散処理させる要素画像生成装置２ａに対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像の二次元の並び番号選択し、その二次元の並び番号とパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成して分割三次元オブジェクトデータ抽出１１０に供給する。
【００７５】
次に、ステップＳ２０２において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータと画像領域分割部１０４から供給された分割画像領域属性によって規定される空間分割領域とに基づいて、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行し、分割三次元オブジェクトデータを抽出する。この分割三次元オブジェクトデータ抽出処理は、第１実施形態における処理と同一である。
次に、ステップＳ２０３において、分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１は、分割三次元オブジェクトデータを各要素画像生成装置２ａに供給する。
ステップＳ２０４において、要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２ａから供給される分割要素画像群を取得する。
次に、ステップＳ２０５において、分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群のデータを結合してフレーム画像全体における要素画像群を生成し、この要素画像群を要素画像群記憶部１０８に記憶する。
【００７６】
次に、図１６における要素画像生成装置２ａの処理手順について説明する。ステップＳ２１１において、分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８は、サーバ装置１ａから供給されたパラメータと分割三次元オブジェクトデータとを取得する。
次に、ステップＳ２１２において、分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。具体的には、第１実施形態と同様である。
次に、ステップＳ２１３において、分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１ａに供給する。
【００７７】
本実施形態では、サーバ装置１ａは、フレーム画像の領域を要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７の台数分の分割画像領域に分割して各空間分割領域を規定し、分割要素画像群を生成するために必要な部分データ（分割三次元オブジェクトデータ）に三次元オブジェクトデータを分割するようにした。そして、本実施形態では、サーバ装置１ａは、各分割三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給するようにした。よって、本実施形態によれば、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれは、必要最小限の負荷で分割要素画像群を生成することができる。よって、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれは、分割要素画像群の生成処理を高速に行うことができる。
【００７８】
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態においては、レンズアレイ２２の要素レンズの配列が俵積型配列である例について説明した。これ以外にも、本発明の実施形態は、レンズアレイの要素レンズの配列が正方格子型配列である場合にも適用できる。図１７は、正方格子型配列のレンズアレイを備える立体画像表示装置の表示出力部の概略の構成を示す図である。同図（ａ）は、表示出力部が要素画像群を表示することにより、立体像を観察できる様子を模式的に示した側面図である。また、同図（ｂ）は、表示出力部に含まれるレンズアレイの表示面側から見た模式的な正面図である。
同図（ｂ）に示すように、レンズアレイ２２ａの要素レンズの配列は正方格子型配列である。レンズアレイ２２ａにおいては、水平方向の要素レンズのピッチＲＨと垂直方向の要素レンズのピッチＲＶとのそれぞれは、要素レンズの直径に等しい。ただし、ピッチＲＨおよびピッチＲＶは、表示部２１の画素ピッチの非整数倍である。
【００７９】
また、第１実施形態では、サーバ装置１が三次元オブジェクトデータ記憶部１０１および三次元オブジェクトデータ供給部１０２を備えていたが、これら三次元オブジェクトデータ記憶部１０１および三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、いずれか１台の要素画像生成装置２、またはネットワーク３に接続されるサーバ装置に備えられるものであってもよい。
さらには、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と三次元オブジェクトデータ供給部１０２とが各別の装置に備えられていてもよい。例えば、サーバ装置１が三次元オブジェクトデータ記憶部１０１を備えるとともに要素画像生成装置２−１が三次元オブジェクトデータ供給部１０２を備え、要素画像生成装置２−１の三次元オブジェクトデータ供給部１０２がサーバ装置１の三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み出して、要素画像生成装置２−１〜２−７に配信するようにしてもよい。
【００８０】
また、要素画像生成装置２は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２を備えない構成としてもよい。つまり、三次元オブジェクトデータ取得部２０１が、取得した三次元オブジェクトデータを分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５に供給し、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が、リアルタイムに分割三次元オブジェクトデータを抽出するように要素画像生成装置を構成してもよい。
【００８１】
また、第１実施形態および第２実施形態においては、要素画像生成装置２，２ａの台数がそれぞれ７台である例について説明したが、要素画像生成装置２，２ａそれぞれの台数はそれに限定されるものではない。例えば、要素画像生成装置２，２ａそれぞれの台数は、立体画像表示装置の表示部２１の解像度やレンズアレイ２２の要素レンズ群の規模（個数）等に応じて決められるものであってよい。
【００８２】
また、上述した実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置の少なくとも一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００８３】
また、同様にして、上述した実施形態である要素画像生成装置の少なくとも一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための要素画像生成プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された要素画像生成プログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００８４】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１，１ａ サーバ装置
２，２−１〜２−７，２ａ，２ａ−１〜２ａ−７ 要素画像生成装置
３ ネットワーク
１０，１０ａ 分散処理システム
１０１，２０２ 三次元オブジェクトデータ記憶部
１０２ 三次元オブジェクトデータ供給部
１０３ 立体画像表示装置パラメータ記憶部
１０４ 画像領域分割部
１０５ 分割画像領域属性供給部
１０６ 分割要素画像群取得部
１０７ 分割要素画像群結合部
１０８ 要素画像群記憶部
１１１ 分割三次元オブジェクトデータ供給部
２０１ 三次元オブジェクトデータ取得部
２０３ 分割画像領域属性取得部
１１０，２０５ 分割三次元オブジェクトデータ抽出部
２０６ 分割要素画像群生成部
２０７ 分割要素画像群供給部
２０８ 分割三次元オブジェクトデータ取得部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割三次元オブジェクトデータ抽出装置、要素画像生成装置、分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム、および要素画像生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インテグラル・フォトグラフィ方式の立体画像表示装置は、画像表示部の前面に設けられたレンズアレイを通して立体画像を表示するものである。具体的には、この立体画像表示装置は、レンズアレイの要素レンズ群に対応する要素画像群を表示する。
このインテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示技術において、三次元モデルのデータである三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する技術が知られている。要素画像群に含まれる各要素画像は、例えば、画素ごとに光線の方向を求め、画素値を計算して生成されるものである。よって、要素画像群の生成には膨大な演算処理が必要であり、１台のコンピュータ装置が三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成するのにかかる時間は多大である。
【０００３】
従来、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理を複数のコンピュータ装置に分散処理させることによって、要素画像群の生成にかかる時間を短縮する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この分散処理の一手順を次に示す。まず、マスタコンピュータ装置が、フレーム画像の領域を複数の領域に分割して複数のコンピュータ装置にそれぞれ割り当る。次に、各コンピュータ装置が、各領域の要素画像群を生成してその要素画像群をマスタコンピュータ装置に供給する。次に、マスタコンピュータ装置が、取得した複数の要素画像群を結合してフレーム画像の要素画像群を生成する。この分散処理では、各コンピュータ装置は、三次元オブジェクトデータの全てのデータを用いて、フレーム画像の部分領域に対応する要素画像群を生成していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Nobuyuki Sakai, Nobuhiko Hata, Hongen Liao and Takeyoshi Dohi, “High performance computing for parallel rendering in surgical autostereoscopic display and navigation”, CARS 2003, ICS Volume 1256, pp. 403-407
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の分散処理の方式では、要素画像群の生成処理に関する負荷が依然として大きく、さらなる時間の短縮が望まれていた。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理について、さらなる高速化をはかることのできる、分割三次元オブジェクトデータ抽出装置、要素画像生成装置、分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム、および要素画像生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、を備えることを特徴とする。
このように構成したことにより、画像領域が分割された分割画像領域から所定範囲の要素レンズ群を通して像を実現可能な空間分割領域を規定し、その空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンを三次元オブジェクトデータから抽出するようにした。これにより、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、要素画像生成装置が分割要素画像群を生成するのに必要な部分データ（リソース）を、三次元オブジェクトデータから抽出することができる。
［２］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置は、前記画像領域を複数の分割画像領域に分割し、これら複数の分割画像領域それぞれの範囲を前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部に供給する画像領域分割部をさらに備えることを特徴とする。
［３］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である要素画像生成装置は、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、を備えることを特徴とする。
［４］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムは、コンピュータを、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、として機能させる。
［５］上記の課題を解決するため、本発明の一態様である要素画像生成プログラムは、コンピュータを、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、として機能させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、三次元オブジェクトデータから要素画像群を生成する処理について、さらなる高速化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態における、分散処理システムの概略のシステム構成図である。
【図２】同実施形態において、立体画像表示装置が備える表示出力部の概略の構成を示す図である。
【図３】同実施形態において、サーバ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態において、要素画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】人物のオブジェクトの三次元形状をポリゴンにより表した図である。
【図６】三次元オブジェクトデータのデータ構成を示す図である。
【図７】レンズアレイを通して表示部を見た場合の、フレーム画像の画像領域を模式的に表した図である。
【図８】ｘｙ平面とｙｚ平面とｚｘ平面とにおける空間分割領域断面示す三面図である。
【図９】分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。
【図１０】分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。
【図１１】第１実施形態において、分散処理システムにおけるサーバ装置および要素画像生成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】同実施形態において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態における、分散処理システムの概略のシステム構成図である。
【図１４】同実施形態において、サーバ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１５】同実施形態において、要素画像生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】同実施形態において、分散処理システムにおけるサーバ装置および要素画像生成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】正方格子型配列のレンズアレイを備える立体画像表示装置の表示出力部の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置と要素画像生成装置とが適用された分散処理システムについて説明する。図１は、本実施形態における分散処理システムの概略のシステム構成図である。同図に示すように、分散処理システム１０は、ネットワーク３を介して、サーバ装置１と７台の要素画像生成装置２（要素画像生成装置２−１〜２−７）とをそれぞれ接続した構成を有している。
この分散処理システム１０は、インテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示装置（不図示）に表示させる要素画像群を、三次元オブジェクトデータから生成するシステムである。
【００１０】
サーバ装置１は、三次元オブジェクトデータを記憶する装置であり、例えばコンピュータ装置である。また、サーバ装置１は、立体画像表示装置に表示させるフレーム画像の画像領域を分割し、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対して分割画像領域を通知する。また、サーバ装置１は、要素画像生成装置２−１〜２−７からそれぞれ取得した分割要素画像群を結合して立体画像表示装置の１フレーム画像分の要素画像群を生成し記憶する。
【００１１】
要素画像生成装置２は、分割要素画像群を生成する装置であり、例えばコンピュータ装置である。要素画像生成装置２は、サーバ装置１から三次元オブジェクトデータを取得する。また、要素画像生成装置２は、サーバ装置１から通知された分割画像領域に対応する空間分割領域を計算し、その空間分割領域に含まれる三次元オブジェクトデータの部分データを分割三次元オブジェクトデータとして抽出する。また、要素画像生成装置２は、分割三次元オブジェクトデータに基づいて分割要素画像群を生成し、その分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００１２】
ネットワーク３は、少なくともサーバ装置１と要素画像生成装置２と間の通信を行う電気通信回線である。この電気通信回線は、無線回線もしくは有線回線またはこれらの回線の組み合わせである。ネットワーク３は、例えば、インターネットまたはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。
【００１３】
次に、立体画像表示装置について説明する。図２は、立体画像表示装置が備える表示出力部の概略の構成を示す図である。同図（ａ）は、表示出力部が要素画像群を表示することにより、立体像を観察できる様子を模式的に示した図である。なお、同図（ａ）は、側面図である。また、同図（ｂ）は、表示出力部に含まれるレンズアレイの表示面側から見た模式的な正面図である。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、表示出力部は、表示部２１とレンズアレイ２２とを備える。表示部２１は、分散処理システム１０が生成した要素画像群を表示する表示パネルであり、例えば、液晶表示パネルやプラズマ・ディスプレイ・パネルである。レンズアレイ２２は、同図（ｂ）に示すように、複数の要素レンズを、各要素レンズの光軸が平行となるように平面上に配列して構成または一体的に形成したものである。各要素レンズは凸レンズであり、その焦点距離や光透過率等の光学的特性は全ての要素レンズにおいて同一である。同図（ｂ）における要素レンズの配列は俵積型配列である。隣接する２個の要素レンズにおける各要素レンズの中心点間の距離をピッチとすると、レンズアレイ２２においては、水平方向の要素レンズのピッチＲＨは、要素レンズの直径に等しく、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶは、ピッチＲＨの（√３）／２倍である。ただし、ピッチＲＨおよびピッチＲＶは、表示部２１の画素ピッチの非整数倍である。
【００１５】
なお、本実施形態において、レンズアレイ２２や要素画像群を図示する場合は、分かりやすくするために図を簡略化し、要素レンズや要素画像の個数を少なくしている。
【００１６】
表示部２１に表示されるフレーム画像である要素画像群は、図２（ａ）に示すように、複数の要素画像ＥＩの集合（群）である。１個の要素画像ＥＩは、１個の要素レンズにより空間中に拡大投影される。よって、要素画像群は、要素画像ＥＩが同図（ｂ）のように俵積型状に配列された画像である。したがって、レンズアレイ２２は、同図（ａ）に示すように、表示部２１の前面側に、要素レンズの焦点距離Ｆ分の距離をおくとともに、各要素レンズが各要素画像ＥＩを捉えることができる位置に設けられる。
このようにして設けられた立体画像表示装置が要素画像群を表示すると、同図（ａ）に示すように、所定の位置において立体像ＳＩを視覚的に得ることができる。
【００１７】
次に、サーバ装置１の機能構成について説明する。図３は、サーバ装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、サーバ装置１は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と、三次元オブジェクトデータ供給部１０２と、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と、画像領域分割部１０４と、分割画像領域属性供給部１０５と、分割要素画像群取得部１０６と、分割要素画像群結合部１０７と、要素画像群記憶部１０８とを備える。
【００１８】
三次元オブジェクトデータ記憶部１０１は、三次元オブジェクトデータを記憶する。この三次元オブジェクトデータのデータ構成については後述する。三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み出して、その三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに供給する。
【００１９】
立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３は、図２に示した立体画像表示装置の表示出力部に関するパラメータを記憶する。具体的には、パラメータは、要素レンズの焦点距離Ｆと、レンズアレイ２２における水平方向の要素レンズのピッチＲＨと、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶと、表示部２１の水平方向および垂直方向それぞれの画素数と、表示部２１の画素ピッチとを含むデータである。立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３は、このパラメータを予め記憶する。
【００２０】
画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込み、そのパラメータと分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を、要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値は、画像領域分割部１０４に予め記憶されるかまたは外部から入力されるものであり、本実施形態においては、要素画像生成装置２−１〜２−７の台数である“７”である。そして、画像領域分割部１０４は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて、分割画像領域の分割画像領域属性を生成する。分割画像領域属性は、フレーム画像の領域における分割画像領域の範囲とその分割画像領域に対応する要素レンズ群の範囲とを示すデータと、分割画像領域と要素レンズ群との距離である要素レンズの焦点距離を含むパラメータとを有するデータである。この分割画像領域属性および分割画像領域については、その詳細を後述する。
分割画像領域属性供給部１０５は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対して、分割画像領域属性を供給する。
【００２１】
分割要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれから分割要素画像群を取得する。分割要素画像群は、画像領域分割部１０４が分割した分割画像領域に対応して生成された要素画像群であり、１フレーム画像分の要素画像群の部分領域である。
分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群１０６から１フレーム画像分の分割要素画像群を取得して結合しフレーム画像全体における要素画像群を生成する。要素画像群記憶部１０８は、分割要素画像群結合部１０７が生成した要素画像群を記憶する。
【００２２】
サーバ装置１において、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と要素画像群記憶部１０８とは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等のデータ記憶装置で構成される。また、データ記憶装置は、サーバ装置１に着脱可能なフレキシブルディスクや光ディスク等のディスク媒体、または半導体記録媒体であってもよい。
【００２３】
次に、要素画像生成装置２の機能構成について説明する。図４は、要素画像生成装置２の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、要素画像生成装置２は、三次元オブジェクトデータ取得部２０１と、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２と、分割画像領域属性取得部２０３と、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５と、分割要素画像群生成部２０６と、分割要素画像群供給部２０７とを備える。
【００２４】
三次元オブジェクトデータ取得部２０１は、サーバ装置１から供給される三次元オブジェクトデータを取得する。三次元オブジェクトデータ記憶部２０２は、三次元オブジェクトデータ取得部２０１が取得した三次元オブジェクトデータを記憶する。分割画像領域属性取得部２０３は、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性を取得する。
【００２５】
分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２に記憶された三次元オブジェクトデータと、分割画像領域属性取得部２０３が取得した分割画像領域属性によって規定される空間分割領域とに基づいて、三次元オブジェクトデータから、空間分割領域に含まれる分割三次元オブジェクトデータを抽出する。なお、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、不図示の記憶部を備えている。
【００２６】
分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００２７】
次に、三次元オブジェクトデータについて説明する。三次元オブジェクトデータは、オブジェクトの三次元形状の情報と色の情報とを含むデータである。オブジェクトの三次元形状は、オブジェクトの輪郭に離散的に存在する点に基づき、これらの点を頂点とする多角形のポリゴンの組み合わせにより表される。本実施形態においては、ポリゴンは三角形であるが、三角以上の角数の多角形でもよい。また、オブジェクトの色は、ポリゴンの各頂点に対応付けられた色データに基づき決定されるポリゴンの色により表される。図５は、人物のオブジェクトの三次元形状をポリゴンにより表した図である。なお、同図においては、ポリゴンの色を省略している。
【００２８】
図６は、三次元オブジェクトデータのデータ構成を示す図である。同図に示すように、三次元オブジェクトデータは、頂点属性データとポリゴンデータとを含む。
頂点属性データは、三次元オブジェクトの形状を表す複数の点それぞれの属性情報である。これらの点は、三次元オブジェクトの輪郭に離散的に存在する頂点であり、例えば、レンジセンサによって計測された三次元物体の形状の頂点や、コンピュータによって生成されたコンピュータグラフィックスの頂点である。頂点属性データは、点ごとに、頂点インデックスと座標値と色データとを関係付けたレコードを含む。頂点インデックスは、点の識別情報である。座標値は点の三次元位置を示す三次元直交座標系上の座標値であり、各軸における座標値は例えば浮動小数点形式で表される数値データである。色データは、点の色を示すデータであり、サンプリングした点における色情報である。
【００２９】
ポリゴンデータは、三次元オブジェクトの形状を表す複数の点を含む複数のポリゴンを示すデータである。各ポリゴンは、３個の頂点によって特定される。ポリゴンデータは、ポリゴンごとの、ポリゴンインデックスと頂点インデックスセットとを関係付けたレコードを含む。ポリゴンインデックスは、ポリゴンの識別情報である。頂点インデックスセットは、ポリゴンを特定する３個の点それぞれの頂点インデックスである。
つまり、三次元オブジェクトデータは、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示すデータである。
【００３０】
次に、分割画像領域属性および分割画像領域について説明する。図７は、レンズアレイ２２を通して表示部２１を見た場合の、フレーム画像の画像領域を模式的に表した図である。同図において、レンズアレイ２２の複数の要素レンズそれぞれは不図示である。同図に示すように、フレーム画像の画像領域は、要素画像ＥＩの領域を多数含んでいる。これら多数の要素画像ＥＩの配列は、図２におけるレンズアレイ２２の要素レンズの配列と等しい。すなわち、レンズアレイ２２の複数の要素レンズそれぞれをピンホールとしてモデル化すると、各ピンホールの位置は各要素画像ＥＩの中心の位置に対応する。また、隣接する２個の要素画像ＥＩにおける各要素画像ＥＩの中心点間の距離を要素画像ピッチとすると、水平方向の要素画像ピッチは要素レンズのピッチＲＨと等しく、また垂直方向の要素画像ピッチは要素レンズのピッチＲＶと等しい。
【００３１】
図７に示すように、サーバ装置１の画像領域分割部１０４は、水平方向のｘ軸と垂直方向のｙ軸とによる直交軸（原点は点Ｏ）をレンズアレイ２２の平面上に設ける。例えば、同図では、フレーム画像の中心位置に存在する要素画像ＥＩの中心位置に点Ｏを合わせて直交軸を設けている。なお、点Ｏの位置は、フレーム画像の画像領域内にあってもよいし画像領域外にあってもよい。
【００３２】
画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３から読み込んだパラメータと要素画像生成装置の台数とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像生成装置の台数分の分割画像領域に分割する。図７は、画像領域分割部１０４がフレーム画像の領域を３個の分割画像領域７１〜７３に分割した例を示している。画像領域分割部１０４は、要素画像の境界において分割画像領域への分割を行なう。この例では、分割画像領域７１〜７３のそれぞれは、ｘ軸方向に並ぶ３行分の要素画像の領域を含んでいる。言い換えれば、画像領域分離部１０４は、ｙ座標の値に応じて分割画像領域への分割を行なう。
頂点属性データやポリゴンデータが、頂点のｙ座標値の順で記憶媒体に記憶されている場合には、上記の例のようにｘ軸と平行な境界線で分割画像領域への分割を行なうことにより、後述する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行する際に、単一の分割画像領域に対応するポリゴンデータや頂点属性データが、記憶媒体内の特定のセグメントに集中して存在することとなる。したがって、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理において効率的にデータアクセスすることが可能となり、処理がより一層高速化される。
【００３３】
これと同様に、画像領域分割部１０４が、ｙ軸と平行な境界線で、フレーム画像から分割画像領域への分割を行うようにすることも好ましい。頂点属性データやポリゴンデータが、頂点のｘ座標値の順で記憶媒体に記憶されている場合には、上記と同様の理由により、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理において効率的にデータアクセスすることが可能となり、処理がより高速化される。
言い換えれば、画像領域分割部１０４が、表示部２１の水平方向または垂直方向への分割を行なうようにすることが好ましい。
さらに言い換えれば、画像領域分割部１０４が、頂点属性データやポリゴンデータの記憶媒体内での並び順に応じて、フレーム画像の分割画像領域への分割を行なうようにすることが好ましい。
【００３４】
画像領域分割部１０４は、レンズアレイ２２における要素レンズの位置と要素レンズに対応する要素画像ＥＩの位置とを、ｘ軸方向およびｙ軸方向における二次元の並び番号で特定する。つまり、図７に示すように、要素レンズおよび要素画像ＥＩは、ｘｙ直交座標系における整数座標値（ｉ，ｊ）によってインデックスが割り振られる。
【００３５】
画像領域分割部１０４は、分割画像領域を特定する情報である分割画像領域属性を、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて生成する。つまり、画像領域分割部１０４は、分散処理させる要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれに対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像ＥＩの二次元の並び番号を選択し、その二次元の並び番号と立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３から読み出したパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成する。
例えば、図７に示した分割画像領域７２についての二次元の並び番号は、（−６，−１），（−５，−１），・・・，（５，１）、（６，１）と、（−６，０），（−５，０），・・・，（６，０）、（７，０）と、（−６，１），（−５，１），・・・，（５，１）、（６，１）とである。画像領域分割部１０４は、分割画像領域７２に含まれる全ての二次元の並び番号を分割画像領域属性に含めるようにしてもよいし、分割画像領域７２の座標値の対角２点の座標値である（−６，−１）および（７，１）のみを分割画像領域７２の座標値の代表として分割画像領域属性に含めるようにしてもよい。
【００３６】
次に、空間分割領域について説明する。図８は、ｘｙ平面とｙｚ平面とｚｘ平面とにおける空間分割領域断面示す三面図である。同図に示すｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、直交座標軸である。また、同図におけるｘ軸およびｙ軸は、図７におけるｘ軸およびｙ軸と同一の軸である。空間分割領域は、分割画像領域に対応する空間領域である。この空間分割領域は、第１の空間領域と第２の空間領域からなり、第１の空間領域は、表示部２１のフレーム画像の分割画像領域に分割要素画像群を表示させた場合に、その分割画像領域に対応するレンズアレイ２２の要素レンズ群によって像を再現可能な領域である。また、第２の空間領域は、ｘｙ平面に対して前記第１の空間領域と面対称な空間領域である。
【００３７】
図８（ａ）は、空間分割領域のｘｙ平面における断面図である。この図において、分割画像領域８１は、表示部２１の表示面の一部である。また要素画像ＥＩは、分割画像領域８１に含まれる。そして、断面８２ｘｙは、分割画像領域８１（同図においてハッチングした要素画像ＥＩ）に対応する全ての要素レンズの中心点を含む最小の長方形である。
同図（ｂ）は、空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。断面８２ｙｚは、ｙ軸を中心としてｚ軸の正方向に第１の空間領域の断面８２ｙｚ１を有するとともに、ｚ軸の負方向に第２の空間領域の断面８２ｙｚ２を有する。ｚ軸の正方向と負方向とにそれぞれ進むにつれて、各断面のｙ軸方向の幅は比例的に広くなる。
同図（ｃ）は、空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。断面８２ｘｚは、ｘ軸を中心としてｚ軸の正方向に第１の空間領域の断面８２ｘｚ１を有するとともに、ｚ軸の負方向に第２の空間領域の断面８２ｘｚ２を有する。ｚ軸の正方向と負方向とにそれぞれ進むにつれて、各断面のｘ軸方向の幅は比例的に広くなる。
【００３８】
図９は、分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｙｚ平面における断面図である。なお、同図に示す空間分割領域は、図８に示した空間分割領域と異なるものであるため、異なる符号を付している。また、図９の説明においては、要素レンズをピンホールにモデル化して説明する。同図に示す空間分割領域は、ｘ軸に平行な４枚の平面ａ，ｂ，ｃ，ｄで仕切られる空間である。つまり、その空間分割領域のｙｚ平面における断面９１ｙｚは、同図における平面ａより下で且つ平面ｂより上の領域と、平面ｃより下で且つ平面ｄより上の領域とを合わせたものである。同図において、分割画像領域に対応するピンホールのうち、ｙ軸上負方向の端にあるピンホール９２のｙ座標値はＲＶ・ｍＬであり、ｙ軸上正方向の端にあるピンホール９３のｙ座標値はＲＶ・ｍＨである。
また、ピンホール９２に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール９２を通して投影させたときの、ピンホール９２から要素画像に向かう角度をθとすると、この角度θは、平面ａと平面ｃとが交わるときにｙｚ平面上でなす角度である。同様に、ピンホール９３に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール９３を通して投影させたときの、ピンホール９３から要素画像に向かう角度もθであり、この角度θは、平面ｂと平面ｄとが交わるときにｙｚ平面上でなす角度である。
【００３９】
表示部２１の表示面と各要素レンズの中心点を含む面との距離は要素レンズの焦点距離に等しいため、角度θ／２は下記の式（１）のように表される。ここで、ＲＶは、要素レンズであるピンホールのｙ軸方向のピッチであり、Ｆは要素レンズと表示部２１との間隔、すなわち要素レンズの焦点距離である。
【００４０】
【数１】
【００４１】
なお、上記の平面ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ、下記の式（２）から式（５）までにより表される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
【数３】
【００４４】
【数４】
【００４５】
【数５】
【００４６】
図１０は、分割画像領域属性によって定まる空間分割領域のｘｚ平面における断面図である。なお、同図の説明においても、要素レンズをピンホールにモデルして説明する。同図に示す空間分割領域は、ｙ軸に平行な４枚の平面ｅ，ｆ，ｇ，ｈで仕切られる空間である。つまり、その空間分割領域のｘｚ平面における断面１０１ｘｚは、同図における平面ｅより下で且つ平面ｆより上の領域と、平面ｇより下で且つ平面ｈより上の領域とを合わせたものである。同図において、分割画像領域に対応するピンホールのうち、ｘ軸上負方向の端にあるピンホール１０２のｘ座標値はＲＨ・ｎＬであり、ｘ軸上正方向の端にあるピンホール１０３のｘ座標値はＲＨ・ｎＨである。
また、ピンホール１０２に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール１０２を通して投影させたときの、ピンホール１０２から要素画像に向かう角度をφとすると、この角度φは、平面ｆと平面ｈとが交わるときにｘｚ平面上でなす角度である。同様に、ピンホール１０３に対応する要素画像を表示部２１に表示させてピンホール１０３を通して投影させたときの、ピンホール１０３から要素画像に向かう角度もφであり、この角度φは、平面ｅと平面ｇとが交わるときにｘｚ平面上でなす角度である。
【００４７】
表示部２１の表示面と各要素レンズの中心点を含む面との距離は要素レンズの焦点距離に等しいため、角度φ／２は下記の式（６）のように表される。ここで、ＲＨは、要素レンズであるピンホールのｘ軸方向のピッチであり、Ｆは要素レンズと表示部２１との間隔、すなわち要素レンズの焦点距離である。
【００４８】
【数６】
【００４９】
なお、上記の平面ｅ，ｆ，ｇ，ｈは、それぞれ、下記の式（７）から式（１０）までにより表される。
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５２】
【数９】
【００５３】
【数１０】
【００５４】
次に、第１実施形態における分散処理システム１０の動作について説明する。図１１は、分散処理システム１０におけるサーバ装置１および要素画像生成装置２の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは、要素画像生成装置２−１〜２−７のうち１台のみを要素画像生成装置２として示している。
まず、同図におけるサーバ装置１の処理手順について説明する。ステップＳ１０１において、三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２に供給する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０２において、画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込むとともに、当該画像領域分割部１０４が記憶している要素画像生成装置２の台数の値“７”を読み出す。次に、画像領域分割部１０４は、パラメータと分散処理させる要素画像生成装置２の台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。そして、画像領域分割部１０４は、前述したように、分散処理させる要素画像生成装置２に対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像の二次元の並び番号を選択し、その二次元の並び番号とパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０３において、分割画像領域属性供給部１０５は、分割画像領域属性を各要素画像生成装置２に供給する。
ステップＳ１０４において、要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２から供給される分割要素画像群を取得する。
次に、ステップＳ１０５において、分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群のデータを結合してフレーム画像全体における要素画像群を生成し、この要素画像群を要素画像群記憶部１０８に記憶する。
【００５７】
次に、図１１における要素画像生成装置２の処理手順について説明する。ステップＳ１１１において、三次元オブジェクトデータ取得部２０１は、サーバ装置１から供給された三次元オブジェクトデータを取得し、この三次元オブジェクトデータを三次元オブジェクトデータ記憶部２０２に記憶する。
ステップＳ１１２において、分割画像領域属性取得部２０３は、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性を取得する。この分割画像領域属性は、レンズアレイ２２に含まれる要素レンズの焦点距離Ｆと、レンズアレイ２２における水平方向の要素レンズのピッチＲＨと、垂直方向の要素レンズのピッチＲＶと、分割画像領域に対応する要素レンズおよび要素画像ＥＩの二次元の並び番号とを含む。
次に、ステップＳ１１３において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータと、分割画像領域属性取得部２０３から供給された分割画像領域属性によって規定される空間分割領域計算部２０４が計算した空間分割領域とに基づいて、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行し、分割三次元オブジェクトデータを抽出する。この分割三次元オブジェクトデータ抽出処理については後述する。
【００５８】
次に、ステップＳ１１４において、分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータが示すポリゴンとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。具体的には、例えば、分割要素画像群生成部２０６は、公知の光線追跡法によって分割要素画像群を生成する。また、分割要素画像群生成部２０６は、例えば、分割画像領域に対応する分割要素画像群の画素ごとに、この画素位置から要素画像に対応する要素レンズのピンホール位置に対する単位ベクトルを生成し、この単位ベクトルと要素レンズの焦点距離とに基づいて仮想カメラの位置および撮影方向を算出する。そして、分割要素画像群生成部２０６は、仮想カメラの位置および撮影方向を基準として三次元オブジェクトを投影変換することによって仮想撮影画像を生成し、この仮想撮影画像の中心画素の画素値を、仮想カメラの位置および撮影方向におけるピンホール位置に対応する画素の画素値とする。この分割要素画像群の生成処理の詳細は、特開２００９−１７５８６６号公報に開示されている。
次に、ステップＳ１１５において、分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１に供給する。
【００５９】
次に、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理について説明する。図１２は、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理の手順を示すフローチャートである。分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、分割画像領域属性取得部２０３から分割画像領域属性の供給を受け、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２から三次元オブジェクトデータを読み込むと同図のフローチャートの処理を開始する。
【００６０】
まず、ステップＳ１２１において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、三次元オブジェクトデータの頂点属性データから１個のレコードを取り込む。
次に、ステップＳ１２２において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、レコードに含まれる座標値が空間分割領域内にあるか否かを判定する。つまり、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、座標値を（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）としたときに、式（２）から（５）までと式（７）から（１０）までとを用いて規定される空間分割領域内に座標値（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）が含まれるか否かを判定する。
【００６１】
具体的には、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、あらかじめ、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（２）によりｙａを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（３）によりｙｂを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（４）によりｙｃを計算し、ｘ＝ｐｘ，ｚ＝ｐｚとして式（５）によりｙｄを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（７）によりｘｅを計算し、
ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（８）によりｘｆを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（９）によりｘｇを計算し、ｙ＝ｐｙ，ｚ＝ｐｚとして式（１０）によりｘｈを計算する。そして、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、第１の判定条件である、（ｐｚ＜０） ∩ （ｐｙ≧ｙａ） ∩ （ｐｙ≦ｙｂ） ∩ （ｐｘ≦ｘｅ） ∩ （ｐｘ≧ｘｆ）と、第２の判定条件である、（ｐｚ≧０） ∩ （ｐｙ≧ｙｃ） ∩ （ｐｙ≦ｙｄ） ∩ （ｐｘ≦ｘｇ） ∩ （ｐｘ≧ｘｈ）とのうちいずれかの判定条件を満たすか否かを判定する。
【００６２】
次に、ステップＳ１２３において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、座標値が空間分割領域内にあると判定した場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）はステップＳ１２４の処理に移り、座標値が空間分割領域内にないと判定した場合（Ｓ１２３：ＮＯ）はステップＳ１２５の処理に移る。
ステップＳ１２４において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、レコードの頂点インデックスを分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５の記憶部に記憶する。
ステップＳ１２５において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、頂点属性データに判定処理を行っていない他のレコードがあるか否かを判定し、他のレコードがあると判定した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）はステップＳ１２１の処理に戻り、他のレコードがないと判定した場合（Ｓ１２５：ＮＯ）はステップＳ１２６の処理に移る。
【００６３】
ステップＳ１２６において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、記憶部に記憶された頂点インデックスと、三次元オブジェクトデータのポリゴンデータとに基づいて、空間分割領域に属するポリゴンのポリゴンインデックスを抽出する。具体的には、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンデータのレコードごとに、頂点インデックスセットの３個の頂点インデックスが記憶部に記憶された頂点インデックスに含まれるか否かを判定し、３個の頂点インデックスのうちいずれか１個でも含まれるものがあると判定した場合は、そのレコードを抽出する。すなわち、本実施形態では、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ポリゴンの３個の頂点のうちいずれか１個の頂点が空間分割領域に含まれる場合に、当該ポリゴンがその空間分割領域に属すると判定する。
【００６４】
次に、ステップＳ１２７において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ステップＳ１２６の処理において得られたすべてのポリゴンに含まれる頂点の集合を、重複しないように抽出し、そしてそれらのすべての頂点に対応するレコードを頂点属性データから抽出する。そして、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５は、ステップＳ１２６の処理において抽出したポリゴンデータのレコードの集合と、当該ステップＳ１２７の処理において抽出した頂点属性データのレコードの集合とを求めて本フローチャートの処理を終了する。
【００６５】
よって、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が実行する分割三次元オブジェクトデータ抽出処理により、ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、分割画像領域の範囲とこの分割画像領域に対応する要素レンズ群の範囲と要素レンズの焦点距離とによって定まる空間分割領域に含まれる頂点を有するポリゴンおよび色データを抽出することができる。
【００６６】
本実施形態では、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、サーバ装置１から供給される分割画像領域属性に基づいて空間分割領域を規定し、分割要素画像群を生成するために必要な分割三次元オブジェクトデータを三次元オブジェクトデータから取得するようにした。よって、本実施形態によれば、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、必要最小限の負荷で分割要素画像群を生成することができる。よって、要素画像生成装置２−１〜２−７それぞれは、分割要素画像群の生成処理を高速に行うことができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置と要素画像生成装置とが適用された分散処理システムについて説明する。本実施形態の説明において、上述の第１実施形態と同一の構成については、その構成と同一の構成名とするとともに同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１３は、本実施形態における分散処理システムの概略のシステム構成図である。同図に示すように、分散処理システム１０ａは、ネットワーク３を介してサーバ装置１ａと７台の要素画像生成装置２ａ（要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７）とをそれぞれ接続した構成を有している。
【００６８】
サーバ装置１ａは、三次元オブジェクトデータを記憶する装置であり、例えばコンピュータ装置である。また、サーバ装置１ａは、インテグラル・フォトグラフィ方式による立体画像表示装置（不図示）に表示させるフレーム画像の画像領域を分割する。そして、サーバ装置１ａは、分割した各分割画像領域に対応する空間分割領域を計算し、各空間分割領域に対応させて三次元オブジェクトデータを分割する。そして、サーバ装置１ａは、分割して得た各分割三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給する。また、サーバ装置１ａは、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれから取得した分割要素画像群を結合し、立体画像表示装置の１フレーム画像分の要素画像群を生成して記憶する。
【００６９】
要素画像生成装置２ａは、分割要素画像群を生成する装置であり、例えばコンピュータ装置である。要素画像生成装置２ａは、サーバ装置１ａから分割三次元オブジェクトデータを取得する。また、要素画像生成装置２ａは、取得した分割三次元オブジェクトデータに基づいて分割要素画像群を生成し、その分割要素画像群をサーバ装置１ａに供給する。
【００７０】
本実施形態における立体画像表示装置は、第１実施形態における立体画像表示装置と同一である。
【００７１】
次に、サーバ装置１ａの機能構成について説明する。図１４は、サーバ装置１ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、サーバ装置１ａは、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３と、画像領域分割部１０４と、分割要素画像群取得部１０６と、分割要素画像群結合部１０７と、要素画像群記憶部１０８と、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０と、分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１とを備える。
【００７２】
分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１に記憶された三次元オブジェクトデータと、画像領域分割部１０４が生成した分割画像領域属性によって規定される各空間分割領域とに基づいて、三次元オブジェクトデータを分割して複数の分割三次元オブジェクトデータを抽出する。なお、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、不図示の記憶部を備えている。
分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１は、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０が抽出した各分割三次元オブジェクトデータをパラメータとともに要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給する。
【００７３】
次に、要素画像生成装置２ａの機能構成について説明する。図１５は、要素画像生成装置２ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、要素画像生成装置２ａは、分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８と、分割要素画像群生成部２０６と、分割要素画像群供給部２０７とを備える。
分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８は、サーバ装置１ａから供給されるパラメータと分割三次元オブジェクトデータとを取得する。
【００７４】
次に、第２実施形態における分散処理システム１０ａの動作について説明する。図１６は、分散処理システム１０ａにおけるサーバ装置１ａおよび要素画像生成装置２ａの処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートでは、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７のうち１台のみを要素画像生成装置２ａとして示している。
まず、同図におけるサーバ装置１ａの処理手順について説明する。ステップＳ２０１において、画像領域分割部１０４は、立体画像表示装置パラメータ記憶部１０３からパラメータを読み込むとともに、当該画像領域分割部１０４が記憶している要素画像生成装置２ａの台数の値“７”を読み出す。次に、画像領域分割部１０４は、パラメータと分散処理させる要素画像生成装置２ａの台数の値とに基づいて、フレーム画像の領域を要素画像の領域に対応させて当該台数分の分割画像領域に分割する。そして、画像領域分割部１０４は、前述したように、分散処理させる要素画像生成装置２ａに対応させて、分割画像領域に含まれる要素レンズおよび要素画像の二次元の並び番号選択し、その二次元の並び番号とパラメータとを含めた分割画像領域属性を生成して分割三次元オブジェクトデータ抽出１１０に供給する。
【００７５】
次に、ステップＳ２０２において、分割三次元オブジェクトデータ抽出部１１０は、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み込み、その三次元オブジェクトデータと画像領域分割部１０４から供給された分割画像領域属性によって規定される空間分割領域とに基づいて、分割三次元オブジェクトデータ抽出処理を実行し、分割三次元オブジェクトデータを抽出する。この分割三次元オブジェクトデータ抽出処理は、第１実施形態における処理と同一である。
次に、ステップＳ２０３において、分割三次元オブジェクトデータ供給部１１１は、分割三次元オブジェクトデータを各要素画像生成装置２ａに供給する。
ステップＳ２０４において、要素画像群取得部１０６は、分散処理させた要素画像生成装置２ａから供給される分割要素画像群を取得する。
次に、ステップＳ２０５において、分割要素画像群結合部１０７は、分割要素画像群のデータを結合してフレーム画像全体における要素画像群を生成し、この要素画像群を要素画像群記憶部１０８に記憶する。
【００７６】
次に、図１６における要素画像生成装置２ａの処理手順について説明する。ステップＳ２１１において、分割三次元オブジェクトデータ取得部２０８は、サーバ装置１ａから供給されたパラメータと分割三次元オブジェクトデータとを取得する。
次に、ステップＳ２１２において、分割要素画像群生成部２０６は、パラメータと分割三次元オブジェクトデータとに基づいて、分割画像領域に対応する分割要素画像群を生成する。具体的には、第１実施形態と同様である。
次に、ステップＳ２１３において、分割要素画像群供給部２０７は、分割要素画像群生成部２０６が生成した分割要素画像群をサーバ装置１ａに供給する。
【００７７】
本実施形態では、サーバ装置１ａは、フレーム画像の領域を要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７の台数分の分割画像領域に分割して各空間分割領域を規定し、分割要素画像群を生成するために必要な部分データ（分割三次元オブジェクトデータ）に三次元オブジェクトデータを分割するようにした。そして、本実施形態では、サーバ装置１ａは、各分割三次元オブジェクトデータを要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれに供給するようにした。よって、本実施形態によれば、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれは、必要最小限の負荷で分割要素画像群を生成することができる。よって、要素画像生成装置２ａ−１〜２ａ−７それぞれは、分割要素画像群の生成処理を高速に行うことができる。
【００７８】
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態においては、レンズアレイ２２の要素レンズの配列が俵積型配列である例について説明した。これ以外にも、本発明の実施形態は、レンズアレイの要素レンズの配列が正方格子型配列である場合にも適用できる。図１７は、正方格子型配列のレンズアレイを備える立体画像表示装置の表示出力部の概略の構成を示す図である。同図（ａ）は、表示出力部が要素画像群を表示することにより、立体像を観察できる様子を模式的に示した側面図である。また、同図（ｂ）は、表示出力部に含まれるレンズアレイの表示面側から見た模式的な正面図である。
同図（ｂ）に示すように、レンズアレイ２２ａの要素レンズの配列は正方格子型配列である。レンズアレイ２２ａにおいては、水平方向の要素レンズのピッチＲＨと垂直方向の要素レンズのピッチＲＶとのそれぞれは、要素レンズの直径に等しい。ただし、ピッチＲＨおよびピッチＲＶは、表示部２１の画素ピッチの非整数倍である。
【００７９】
また、第１実施形態では、サーバ装置１が三次元オブジェクトデータ記憶部１０１および三次元オブジェクトデータ供給部１０２を備えていたが、これら三次元オブジェクトデータ記憶部１０１および三次元オブジェクトデータ供給部１０２は、いずれか１台の要素画像生成装置２、またはネットワーク３に接続されるサーバ装置に備えられるものであってもよい。
さらには、三次元オブジェクトデータ記憶部１０１と三次元オブジェクトデータ供給部１０２とが各別の装置に備えられていてもよい。例えば、サーバ装置１が三次元オブジェクトデータ記憶部１０１を備えるとともに要素画像生成装置２−１が三次元オブジェクトデータ供給部１０２を備え、要素画像生成装置２−１の三次元オブジェクトデータ供給部１０２がサーバ装置１の三次元オブジェクトデータ記憶部１０１から三次元オブジェクトデータを読み出して、要素画像生成装置２−１〜２−７に配信するようにしてもよい。
【００８０】
また、要素画像生成装置２は、三次元オブジェクトデータ記憶部２０２を備えない構成としてもよい。つまり、三次元オブジェクトデータ取得部２０１が、取得した三次元オブジェクトデータを分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５に供給し、分割三次元オブジェクトデータ抽出部２０５が、リアルタイムに分割三次元オブジェクトデータを抽出するように要素画像生成装置を構成してもよい。
【００８１】
また、第１実施形態および第２実施形態においては、要素画像生成装置２，２ａの台数がそれぞれ７台である例について説明したが、要素画像生成装置２，２ａそれぞれの台数はそれに限定されるものではない。例えば、要素画像生成装置２，２ａそれぞれの台数は、立体画像表示装置の表示部２１の解像度やレンズアレイ２２の要素レンズ群の規模（個数）等に応じて決められるものであってよい。
【００８２】
また、上述した実施形態である分割三次元オブジェクトデータ抽出装置の少なくとも一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００８３】
また、同様にして、上述した実施形態である要素画像生成装置の少なくとも一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための要素画像生成プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された要素画像生成プログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００８４】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１，１ａ サーバ装置
２，２−１〜２−７，２ａ，２ａ−１〜２ａ−７ 要素画像生成装置
３ ネットワーク
１０，１０ａ 分散処理システム
１０１，２０２ 三次元オブジェクトデータ記憶部
１０２ 三次元オブジェクトデータ供給部
１０３ 立体画像表示装置パラメータ記憶部
１０４ 画像領域分割部
１０５ 分割画像領域属性供給部
１０６ 分割要素画像群取得部
１０７ 分割要素画像群結合部
１０８ 要素画像群記憶部
１１１ 分割三次元オブジェクトデータ供給部
２０１ 三次元オブジェクトデータ取得部
２０３ 分割画像領域属性取得部
１１０，２０５ 分割三次元オブジェクトデータ抽出部
２０６ 分割要素画像群生成部
２０７ 分割要素画像群供給部
２０８ 分割三次元オブジェクトデータ取得部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、
を備えることを特徴とする分割三次元オブジェクトデータ抽出装置。
【請求項２】
前記画像領域を複数の分割画像領域に分割し、これら複数の分割画像領域それぞれの範囲を前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部に供給する画像領域分割部
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の分割三次元オブジェクトデータ抽出装置。
【請求項３】
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、
前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、
を備えることを特徴とする要素画像生成装置。
【請求項４】
コンピュータを、
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、
として機能させるための分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム。
【請求項５】
コンピュータを、
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、
前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、
として機能させるための要素画像生成プログラム。
【請求項１】
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、
を備えることを特徴とする分割三次元オブジェクトデータ抽出装置。
【請求項２】
前記画像領域を複数の分割画像領域に分割し、これら複数の分割画像領域それぞれの範囲を前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部に供給する画像領域分割部
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の分割三次元オブジェクトデータ抽出装置。
【請求項３】
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、
前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、
を備えることを特徴とする要素画像生成装置。
【請求項４】
コンピュータを、
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値を示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部、
として機能させるための分割三次元オブジェクトデータ抽出プログラム。
【請求項５】
コンピュータを、
ポリゴンに含まれる複数の頂点それぞれの三次元座標値および色データを示す三次元オブジェクトデータから、レンズアレイに含まれる所定範囲の要素レンズ群に対応して画像領域を分割してなる分割画像領域の範囲と、前記要素レンズ群の範囲と、前記分割画像領域と前記要素レンズ群との距離とによって定まる空間分割領域に含まれる前記頂点を有する前記ポリゴンおよび色データを抽出する分割三次元オブジェクトデータ抽出部と、
前記分割三次元オブジェクトデータ抽出部が抽出した前記ポリゴンおよび色データに基づいて前記分割画像領域に対応する要素画像群を生成する分割要素画像群生成部と、
として機能させるための要素画像生成プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１９１６４５（Ｐ２０１１−１９１６４５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９３２０（Ｐ２０１０−５９３２０）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構、「革新的な三次元映像技術による超臨場感コミュニケーション技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構、「革新的な三次元映像技術による超臨場感コミュニケーション技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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