AT514174B1 - Kamerasystem zur Herstellung von Panoramaaufnahmen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem zur Herstellung von Panoramaaufnahmen, mit einem Rahmen (3), an dem mehrere Kameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) fest montiert sind, die in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Ein Panoramabild hoher Qualität kann dadurch erzeugt werden, dass die Kameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) durch eine Raumlinse (6) mit mehreren Abschnitten (7c, 7d, 7e, 7g, 7h, 7j) umgeben sind, die jeweils einer Kamera (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) zugeordnet sind, und die im Wesentlichen dicht aneinander grenzen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem zur Herstellung von Panoramaaufnahmen, miteinem Rahmen, an dem mehrere Kameras fest montiert sind, die in unterschiedliche Richtun¬gen orientiert sind.

[0002] Es ist bekannt, Panoramaaufnahmen, sowohl im Bereich der Fotografie als auch imBereich des Films dadurch herzustellen, dass mehrere Kameras an einem gemeinsamen Rah¬men befestigt sind und in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Dadurch kann beispiels¬weise ein streifenförmiger Bereich abgedeckt werden, der sich einen Winkel von 360° rund umdas Kamerasystem erstreckt. Es ist aber auch möglich, die Kameras räumlich so anzuordnen,dass der gesamte Raumwinkel rund um das System abgedeckt ist. Eine solche Lösung ist inder CN 20255444 U beschrieben.

[0003] Bei der Bearbeitung der Bilder werden die von den Kameras aufgenommenen Einzelbil¬der zusammengesetzt, um ein durchgängiges Panoramabild zu erhalten.

[0004] Aus Platzgründen müssen die einzelnen Kameras notwendigerweise außerhalb einesgedachten Mittelpunkts des Rahmens angeordnet sein. Dies bedingt, dass der Bildwinkel dereinzelnen Kameras etwas größer sein muss als der Winkelabstand der Kameras, um Lücken imBild zu vermeiden. Dieser Effekt ist umso stärker, je näher die Aufnahmeobjekte zum Kame¬rasystem angeordnet sind. Dadurch ergibt sich jedoch ein sogenannter parallaktischer Fehler,der beim Zusammenfügen der Einzelbilder störend ist.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Kame¬rasystem anzugeben, das Panoramaaufnahmen mit höchster Qualität auch dann ermöglicht,wenn die Aufnahmeobjekte stark unterschiedliche Entfernungen vom Kamerasystem aufweisen.

[0006] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die Kameras durch eineRaumlinse mit mehreren Abschnitten umgeben sind, die jeweils einer Kamera zugeordnet sindund die im Wesentlichen dicht aneinander grenzen.

[0007] Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass innerhalb des Aufnahmebereichspraktisch die gesamte Oberfläche der Raumlinse optisch genutzt wird, so dass die Raumwinkel-Segmente der einzelnen Kameras unter Berücksichtigung der Raumlinse im Mittelpunkt desKamerasystems zusammenfallen. Dadurch wird erreicht, dass auch dann, wenn in einem Über¬lappungsbereich zwischen zwei Kameras sowohl relativ nahe Objekte als auch entfernte Objek¬te vorliegen, ein Zusammenfügen der Bilder mit höchster Qualität möglich ist.

[0008] In einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass dieeinzelnen Abschnitte der Raumlinse als Konvexlinsen ausgebildet sind. Dadurch kann einehohe optische Qualität erreicht werden.

[0009] Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die einzelnenAbschnitte der Raumlinse als Fresnellinsen ausgebildet, die jeweils einer Konvexlinse entspre¬chen. Dadurch kann die Dicke der Raumlinse und damit auch das Gewicht der gesamten Vor¬richtung wesentlich reduziert werden.

[0010] E ine besonders begünstigte Ausführungsvariante sieht vor, dass eine erste Gruppe vonKameras in einer Äquatorialebene in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind und dasseine zweite Gruppe von Kameras jeweils optische Achsen aufweisen, die in einem vorbestimm¬ten Winkel zur Äquatorialebene angeordnet sind. Die erste Gruppe von Kameras kann bei¬spielsweise sechs Kameras umfassen, die jeweils einen horizontalen Bildwinkel von 60° abde¬cken. Dadurch wird ein streifenförmiger Bildbereich abgedeckt, der sich einer typischen Auf¬nahmesituation horizontal rund um das Kamerasystem erstreckt.

[0011] Eine zweite Gruppe von Kameras besitzt optische Achsen, die beispielsweise auf einemKegel mit einem Öffnungswinkel von 70° bis 90° liegen, dessen Achse rechtwinklig auf dieÄquatorialebene angeordnet ist. Dies bedeutet, dass jede optische Achse der zweiten Gruppevon Kameras einen Winkel von 45° bis 55° mit dieser Äquatorialebene einschließt. Die zweite

Gruppe von Kameras kann beispielsweise drei Kameras umfassen. Die zweite Gruppe vonKameras deckt somit beispielsweise die Kugelkalotte oberhalb des Aufnahmebereichs derersten Gruppe von Kameras ab.

[0012] Selbstverständlich kann analog zu der zweiten Gruppe von Kameras auch zusätzlichdazu eine dritte Gruppe von Kameras vorgesehen sein, die den Bereich unterhalb des Erfas¬sungsbereichs der ersten Gruppe von Kameras erfasst.

[0013] Bei Verwendung extremer Raumlinsen-Segmente, die in der Lage sind, zumindest eineHalbkugel abzubilden, ist es möglich, mit lediglich zwei Kameras ein vollständiges Panora¬mabild zu erhalten.

[0014] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Fresnellinsen mehrere Ringe aufweisen,deren Bildbereiche einander überlappen. Dadurch ist es möglich, bei der Bildverarbeitung dieeinzelnen ringförmigen Bildabschnitte so zusammenzufügen, dass keine erkennbaren Bildfehleraufgrund der Ringe auftreten. Dieses so genannte "stitching" kann mit hoher Geschwindigkeitund sehr guter Qualität ausgeführt werden, da die Eigenschaften der Linse bekannt sind undvorab im Algorithmus berücksichtigt werden können.

[0015] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestelltenAusführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen: [0016] Fig. 1: schematisch ein erfindungsgemäßes Kamerasystem in einer seitlichen Darstel¬ lung, bei dem die Raumlinse zur Verdeutlichung abgenommen ist; [0017] Fig. 2: das Kamerasystem von Fig. 1 von vorne, hier mit der Fassung der Raumlinse; [0018] Fig. 3: der Raumlinse des Kamerasystems der Fig. 1 und Fig. 2; [0019] Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel einer Raumlinse im Schnitt; und [0020] Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Erfindung.

[0021] Das Kamerasystem der Fig. 1 besteht aus einem Rahmen 1, an dem mehrere Kameras2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i und 2j fest montiert sind. Eine erste Gruppe von insgesamtsechs Kameras 2a, 2b, 2c, 2d, von denen in Fig. 1 zwei nicht sichtbar sind, sind in gleichmäßi¬gen Winkelabständen von 60° in einer Äquatorialebene 3 angeordnet. Eine zweite Gruppe voninsgesamt drei Kameras 2e, 2f und 2g sind oberhalb der ersten Gruppe so angeordnet, dassdie optischen Achsen auf einem Kegel mit einem Öffnungswinkel von beispielsweise α = 80°liegen.

[0022] Drei weitere Kameras 2h, 2i und 2j einer dritten Gruppe sind analog zu denen der zwei¬ten Gruppe schräg nach unten gerichtet.

[0023] In Fig. 2 ist die Fassung 5 ersichtlich, die mit dem Rahmen 1 fest verbunden ist undinsgesamt zwölf etwa trapezförmige bzw. rhombische Fenster bildet, die jeweils einen Abschnitteiner hier nicht dargestellten Raumlinse aufnehmen.

[0024] In Fig. 3 ist die Raumlinse 6 in einer Ansicht dargestellt, die der Fig. 2 entspricht. Dieeinzelnen Abschnitte 7c, 7d, 7e, 7g, 7h und 7j sind analog zu den zugeordneten Kameras 2c,2d, 2e, 2g, 2h und 2j bezeichnet.

[0025] Wie in Fig. 4 ersichtlich, ist jeder der Abschnitte 7d, 7g und 7j als Fresnellinse ausgebil¬det, die vorzugsweise außen glatt und sphärisch ausgebildet ist. An der Innenseite ist die typi¬sche Ringsstruktur ausgebildet. Die Fresnellinsen sind Sammellinsen, entsprechen also jeweilseiner Konvexlinse.

[0026] In der Fig. 5 wird das wesentliche Wirkprinzip der vorliegenden Erfindung erklärt. Bei¬spielhaft sind zwei Kameras 2d und 2g dargestellt, die optische Achsen 12d und 12g aufweisen.Die Kameras 2d und 2g sind jeweils in einem Abstand d von einem Mittelpunkt M angeordnet.Ausgehend von einem gedachten optischen Zentrum 11 d und 11g der Kameras 2d und 2gerstreckt sich der Bildbereich innerhalb der Raumlinse 6, der durch den Winkel ß gegeben ist,von einem Abschnitt der Fassung 5 zum andern. Durch die Wirkung der Raumlinse 6 wird der

Bildbereich verkleinert, so dass er außerhalb der Raumlinse 6 - abgesehen von einer geringfü¬gigen Überlappung im Bereich der Fassung 5 - jeweils an den Bildbereich der benachbartenKamera 2d, 2g anschließt. Die Strahlen 10, die den Bildbereich begrenzen, schneiden einanderim Mittelpunkt M des Kamerasystems. Der Winkel γ, denen diese Strahlen 10 einschließen, istaufgrund des Abstands d kleiner als der Winkel ß.

[0027] Es ist offensichtlich, dass die Fassung 5 so schlank als möglich ausgebildet sein soll, umden verbleibenden parallaktischen Fehler zu minimieren. Gegebenenfalls können einzelneAbschnitte der Raumlinse einstückig ausgebildet oder geeignet verklebt werden. In diesenBereichen kann somit der Rahmen entfallen.

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Kamerasystem zur Herstellung von Panoramaaufnahmen, mit einem Rahmen (3), an demmehrere Kameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) fest montiert sind, die in unter¬schiedliche Richtungen orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (2a,2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) durch eine Raumlinse (6) mit mehreren Abschnitten (7c,7d, 7e, 7g, 7h, 7j) umgeben sind, die jeweils einer Kamera (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h,2i, 2j) zugeordnet sind, und die im Wesentlichen dicht aneinander grenzen.
2. 2. Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnit¬te (7c, 7d, 7e, 7g, 7h, 7j) der Raumlinse (6) als Konvexlinsen ausgebildet sind.
3. 3. Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnit¬te (7c, 7d, 7e, 7g, 7h, 7j) der Raumlinse (6) als Fresnellinsen ausgebildet sind, die jeweilseiner Konvexlinse entsprechen.
4. 4. Kamerasystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinsen meh¬rere Ringe aufweisen, deren Bildbereiche einander überlappen.
5. 5. Kamerasystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumlinse (6)an der Außenseite sphärisch ist.
6. 6. Kamerasystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildbereichvon benachbarten Kameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) außerhalb der Raumlinse (6) dicht aneinander anschließt.
7. 7. Kamerasystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildbereichvon benachbarten Kameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) außerhalb der Raumlinsegeringfügig überlappt.
8. 8. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieKameras (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j) optische Achsen aufweisen, die einander imMittelpunkt (M) der Raumlinse (6) schneiden.
9. 9. Kamerasystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe vonKameras (2a, 2b, 2c, 2d) in einer Äquatorialebene (3) in regelmäßigen Winkelabständenangeordnet sind und dass eine zweite Gruppe von Kameras (2e, 2f, 2g) jeweils optischeAchsen aufweisen, die in einem vorbestimmten Winkel zur Äquatorialebene (3) angeordnetsind.
10. 10. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zweiKameras vorgesehen sind, die jeweils mindestens eine Halbkugel abbilden. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen