CN101755285A - 图像处理装置和照相机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理装置和一种照相机系统，其包括：图像传感器(1)、进行预定的畸变修正的几何学位置计算装置(6)、存储以输出侧地址为基准而使基于几何学位置计算装置(6)的计算结果的输入侧地址对应的信息的第一地址表(10)、基于各输入侧地址把各输出侧地址排序的排序部(11)、存储以完成排序的输入侧地址为基准而使输出侧地址对应的信息的第二地址表(12)、以及把输入侧图像数据DI的输入侧地址与第二地址表(12)中存储的输入侧地址进行匹配并且输出输出侧图像数据DO的地址匹配装置(13)。

Description

图像处理装置和照相机系统
技术领域
本发明涉及图像处理装置和照相机系统，尤其适用于伴随有通过鱼眼镜头进行全方位监视时的畸变修正处理的图像处理装置和全方位照相机系统、伴随有使取入的图像发生畸变的处理的图像处理装置和照相机系统。
背景技术
作为具有广角视野的镜头，已知有鱼眼镜头，已提出用该鱼眼镜头监视预定区域的全方位照相机系统。在该全方位照相机系统中，一般具有摇摆(Pan，或称为全景拍摄)、倾斜(tilt)、变焦和旋转等的功能。近年来，针对现有的机械的摇摆、倾斜、变焦方式，提出了通过对由鱼眼镜头取入的输入侧图像数据进行电气处理，不移动装置就能实现摇摆、倾斜、变焦和旋转等的各功能，并且还除去图像的畸变的全方位照相机系统。
图14是根据现有技术的此种全方位照相机系统的框图。如该图所示，作为拍摄单元的CMOS的图像传感器1，基于由鱼眼镜头2取入的广角图像形成作为电气信号的图像数据。该图像数据是原样保留了由鱼眼镜头2取入时的畸变成分的电气数字信号，通过由颜色处理部3进行预定的颜色处理，作为具有亮度信息和颜色信息的输入侧图像数据DI写入帧存储器4。
另一方面，在参数设定器5中设定有与用来切出由鱼眼镜头2取入的图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转有关的参数、以及与鱼眼镜头2的中心和半径有关的参数。即，作为上述参数的输入装置发挥作用。在此，把与摇摆、倾斜和旋转有关的参数作为角度信息，把变焦作为倍数信息，把鱼眼镜头2的中心和半径作为位置和数值信息分别地设定。几何学位置计算装置6为了基于参数设定器5中设定的参数修正切出区域的图像的由于鱼眼镜头2造成的畸变作为输出，计算与显示器9的显示画面(输出画面)9a上的各像素对应的、输入侧图像数据DI中的各像素的几何学位置。
输出侧图像数据生成部7形成基于几何学位置计算装置6计算出的输入侧图像数据DI中的各像素的几何学位置和帧存储器4中存储的输入侧图像数据DI修正了畸变的输出侧图像数据DO。该输出侧图像数据DO是针对与上述几何学位置对应的输出画面上的各像素将基于输入侧图像数据DI的亮度信息等依次组合得到的数据，针对各像素依次存储到缓冲存储器8中，针对每一帧在显示器9的显示画面(输出画面)9a上再生。这样，在显示画面9a上再生预定的切出区域的、进行了畸变修正处理的图像。
另外，作为公开与上述现有技术同类的技术的出版物，有下述的专利文献1。
<专利文献1>日本特开2000-83242号公报
如上所述，全方位照相机系统把作为拍摄单元的图像传感器1的输出信号即输入侧图像数据DI写入帧存储器4，在完成一帧大小的输入侧图像数据DI的写入后，参照帧存储器4的存储内容形成输出侧图像数据DO，所以在这一连串的处理中产生时间差(time lag)。这样的时间差成为显示画面9a上的显示滞后并表现出来。
发明内容
本发明正是鉴于上述现有技术而提出的，其目的在于提供在伴随着输入侧图像数据的畸变修正等、几何学位置的预定处理的从输入侧图像数据向输出侧图像数据的变换时，无须使用帧存储器就可以实现一连串处理的照相机系统。
为了实现上述目的，本发明的方案1是一种图像处理装置，其特征在于包括：
参数设定单元，设定与用来切出由镜头取入的图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、基于拍摄单元的输出信号的输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
本发明的方案2是一种照相机系统，其特征在于包括：
拍摄单元，形成表示由镜头取入的图像的数字信号；
参数设定单元，设定与用来切出上述图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、上述输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
本发明的方案3是，在上述方案2所述的照相机系统中，其特征在于：
上述地址表存储有基于上述各输入侧地址将基于与特定的区域有关的上述几何学位置计算单元的计算结果的上述表信息中的上述各输出侧地址交替排列后得到的表信息。
本发明的方案4是，在上述方案3所述的照相机系统中，其特征在于：
上述地址表针对特定的多个区域存储有使上述各输出侧地址基于上述各输入侧地址交替排列后得到的多个表信息。
本发明的方案5是一种照相机系统，其特征在于包括：
拍摄单元，形成表示由镜头取入的图像的数字信号；
参数设定单元，设定与用来切出上述图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、上述输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准将基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据上的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；
匹配用排序单元，基于上述各输入侧地址使上述地址表中存储的上述各输出侧地址交替排列；
匹配用地址表，存储通过用上述匹配用排序单元交替排列，以输入侧地址为基准使输出侧地址对应而组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述匹配用地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
本发明的方案6是，在上述方案2～5中的任一个所述的图像处理装置或照相机系统中，其特征在于：
上述几何学位置计算单元求出上述输入侧地址直到小数点为止，作为小数值输出；且
上述地址匹配单元以在上述输入侧图像数据中与上述输入侧地址的整数部分对应的特定的像素作为基准，基于相邻的多个像素的亮度通过利用上述小数部分的值加权后的插补求出上述特定的像素的亮度，将其作为输出侧图像数据的与上述特定的像素对应的像素的亮度。
本发明的方案7是，在上述方案6所述的照相机系统中，其特征在于：
上述地址匹配单元构成为，具有至少一行大小的缓冲存储器，利用该缓冲存储器中存储的各像素的亮度信息求出属于下一行的上述特定的像素的亮度。
本发明的方案8是，在上述方案2～7中的任一个所述的照相机系统中，其特征在于：
还具有存储上述输出侧图像数据的缓冲存储器，每当上述对比的结果为一致时以输出侧地址为基准在该缓冲存储器中随机写入上述输出侧图像数据，且上述输出侧图像数据的读出按序进行。
本发明的方案9是，在上述方案2～7中的任一个所述的照相机系统中，其特征在于：
还具有存储上述输出侧图像数据的缓冲存储器，每当上述对比的结果为一致时在该缓冲存储器中按序写入上述输出侧图像数据；并且
具有基于上述输出侧地址使上述缓冲存储器的存储地址交替排列的读出用排序单元、以及存储通过用该读出用排序单元交替排列而以上述输出侧地址为基准使上述存储地址对应而组合得到的表信息的读出用地址表，而且
上述输出侧图像数据的读出基于上述读出用地址表的上述表信息随机地进行。
本发明的方案10是，在上述方案2～7中的任一个所述的图像处理装置或照相机系统中，其特征在于：
上述镜头是具有广角视野的鱼眼镜头；
上述几何学位置计算单元中的上述变换处理是修正上述区域的图像的畸变的处理。
本发明的方案11是，在上述方案2～7中的任一个所述的图像处理装置或照相机系统中，其特征在于：
上述几何学位置计算单元中的上述变换处理是用来使上述区域的图像发生畸变的处理。
根据本发明，由于进行实时读入的输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与匹配用地址表中存储的输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据，所以不需要像现有技术那样存储一帧大小的作为拍摄单元的输出信号的输入侧图像数据的帧存储器。
其结果，可以把除去因向帧存储器写入一帧大小的图像数据的时间造成的延迟而取入的图像作为再生图像迅速地显示。在以移动体作为拍摄对象的监视照相机系统等中这样的效果尤其显著。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式1的全方位照相机系统的框图。
图2是抽出图1所示的参数设定器，示意性地示出其具体构成的说明图。
图3是示意性地示出基于图1所示的鱼眼镜头的设置方法的显示模式的说明图。
图4是用来说明图1所示的几何学位置计算装置中的畸变修正原理的说明图。
图5是用来说明图1所示的几何学位置计算装置中的处理操作的顺序的说明图。
图6是用来说明图1所示的鱼眼镜头中的像高特性的说明图。
图7是示意性地示出图1所示的几何学位置计算装置、地址表、排序部和匹配用地址表的关系的说明图。
图8是示意性地示出图1所示的排序部中的排序处理的说明图。
图9是示意性地示出实现图1所示的排序部中的排序处理的多位处理方式的硬件构成的说明图。
图10是示意性地示出图1所示的地址匹配装置和缓冲存储器的详细构成的说明图。
图11是示出根据本发明的实施方式2的全方位照相机系统的框图。
图12是示意性地示出图11所示的几何学位置计算装置、地址表、排序部和匹配用地址表的关系的说明图。
图13是示意性地示出图11所示的地址匹配装置和缓冲存储器的功能的说明图。
图14是示出根据现有技术的全方位照相机系统的框图。
(附图标记说明)
1：图像传感器；2：鱼眼镜头；5：参数设定器；6：几何学位置计算装置；10：地址表；11：排序部；12：第二地址表；13：地址匹配装置；20：输出画面。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是示出根据本发明的实施方式1的全方位照相机系统的框图。在该图中，对与图14相同的部分赋予相同的编号。如图1所示，作为拍摄单元的CMOS的图像传感器1基于由鱼眼镜头2取入的广角图像形成作为电气信号的图像数据。该图像数据是原样保留了由鱼眼镜头2取入时的畸变成分的电气数字信号，由颜色处理部3进行预定的颜色处理。颜色处理部3根据层状排列的图像传感器1的输出信号形成像素单位的输入侧图像数据DI。其结果，向地址匹配装置13供给针对每个像素把亮度信息和颜色信息组合而成的输入侧图像数据DI。
参数设定器5设定有与用来切出由鱼眼镜头2取入的图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转有关的参数、以及与鱼眼镜头2的中心和半径有关的参数。在此，把与摇摆、倾斜、旋转有关的参数作为角度信息，把变焦作为倍数信息，并把鱼眼镜头2的中心和半径作为位置和数值信息分别地设定。
图2是示意性地示出此时用作输入装置的参数设定器5的具体构成的说明图。如该图所示，通过操作操作钮5a、5b、5c、5d来设定与摇摆、倾斜有关的参数作为角度信息。另外，通过操作操作钮5e、5f来设定与变焦有关的参数。
模式选择钮5g基于鱼眼镜头2的设置方法的不同而选择模式。更详细地说，如图3所示，根据鱼眼镜头2的设置方法不同，有包括环绕显示上方(台面上等)和环绕显示下方(带有顶板)且主要对鱼眼镜头2的周围进行摄影时的环绕显示模式、和与通常的照相机一样地使光轴朝着水平方向进行摄影时的正交显示模式。另外，通过选择各模式中的某一个，可以变更针对鱼眼镜头2的输入的坐标展开方式而进行显示。
图1所示的几何学位置计算装置6为了基于参数设定器5中设定的参数修正切出区域的图像的因鱼眼镜头2造成的畸变作为输出，计算与显示器9的显示画面(输出画面)9a上的各像素对应的、输入侧图像数据DI中的各像素的几何学位置。
该几何学位置计算装置6中的用于畸变修正的计算，优选地，可以通过例如利用以下原理来进行。
利用鱼眼镜头2在图像传感器1的面上形成的圆形图像，与向以鱼眼镜头2为中心的半径R的半球体的球面状屏幕投影得到的图像等价。因此，如果把球面图像变换成平面图像，就可以进行所希望的畸变修正。即，如图4所示，把从球中心O对与半球面相切的切平面P投影光而形成的平面图像，作为畸变修正后的输出画面进行显示即可。
在此，使视点移动等同于使作为投影面的切平面P在球面上移动。切平面P的移动方法有以下三种：
(1)旋转：切平面P的环绕视点向量OO′的旋转量(α)；
(2)倾斜：视点向量OO′的垂直方向的角移动量(β)；
(3)摇摆：视点向量OO′的水平方向的角移动量(θ)。
因此，与畸变修正(坐标变换)有关的运算通过以下所述的顺序进行。
通过把切平面P上的XY坐标系变换成该全方位照相机系统的xyz坐标系，把鱼眼镜头2的圆图像变换成平面图像。
具体地说，如图5所示，通过按以下的步骤放大/缩小和旋转来对切平面P进行坐标变换。
(1)把切平面P的重心O置于坐标(R，0，0)。此时，切平面P内的点PO(X，Y)的空间坐标是(R，X，Y)(参照图5(a))。
(2)按照设定切平面P的变焦倍数，把切平面P的大小放大/缩小到(1/变焦倍数)(参照图5(b))。
(3)把切平面P绕着x轴从y轴朝着z轴旋转α弧度(旋转角)(参照图5(c))。
(4)把切平面P绕着y轴从x轴朝着z轴旋转(90°-β)弧度(倾斜角)(参照图5(d))。
(5)把切平面P绕着z轴从x轴朝着y轴旋转θ弧度(摇摆角)(参照图5(e))。
如果设利用以上的操作使切平面P上的任意点PO(X，Y)(参照图4)的移动目的地为P1(X1，Y1，Z1)，则P1用旋转矩阵如下式那样表现。
(式1)
鱼眼镜头2把周围360度的风景拍摄成鱼眼圆形而形成鱼眼图像，但一般具有针对其入射角θ的固有的畸变特性即像高特性。即，如图6(a)所示，上述切平面P(参照图4到图5)上的被拍点即任意的点P1与鱼眼图形2a内的鱼眼图像的成像点Q按照像高特性成对应关系。因此，图6(a)中的距离OQ为像高h，但根据鱼眼镜头2的畸变特性，该像高h为针对每个鱼眼镜头2的入射角θ的固有值。
图6(b)是示出像高特性的一例的说明图。如该图所示，如果确定入射角θ则能够利用该像高特性曲线(图中的粗线)确定与入射角θ对应的像高h。
在此，如图6(c)所示，中心O和点P1的距离OP1用下式给出。
(式2)
OP 1 = X 1 2 + Y 1 2 + Z 1 2
因此，从点P1(X1，Y1，Z1)入射的入射角θ用下式给出。
(式3)
&theta; = arccos Z 1 OP 1 = arccos Z 1 X 1 2 + Y 1 2 + Z 1 2
其结果，能够基于用上式求出的入射角θ和图6(b)所示的像高特性求出像高h。
接着，把图6(c)所示的点P1′(把点P1向xy平面投影得到的点)朝着像高h的位置放大和缩小，求出图6(a)所示的成像点Q的坐标(x，y)。具体地说，因OP1′＝OP1·sinθ，用下式求出成像点Q的坐标。
(式4)
x = X 1 h OP 1 &prime; y = Y 1 h OP 1 &prime;
这样的话，以修正了畸变的状态把切平面P上的任意点P1的坐标(X1，Y1，Z1)变换成成像点Q的坐标(x，y)。即，能够计算与输出画面上的各像素(相当于切平面P上的任意点)对应的、输入侧图像数据中的各像素(与圆形图像上的Q点对应的)几何学位置。在此，本实施方式中的几何学位置能够求到小数点以下。
图1所示的地址表10存储有以输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于几何学位置计算装置6的计算结果的输入侧图像数据DI上的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息。
匹配用排序部11基于各输入侧地址使地址表10中存储的各输出侧地址交替排列(具体方法在后面详述)。
匹配用地址表12通过用匹配用排序部11交替排列，以输入侧地址为基准存储与输出侧地址对应而组合得到的表信息。
图7是示意性地示出上述几何学位置计算装置6、地址表10、匹配用排序部11和匹配用地址表12的关系的说明图。如该图所示，在几何学位置计算装置6中，以输出画面(uv平面)20的像素为基准，使输入侧图像数据(xy平面)DI的各像素的几何学位置对应起来。其结果，在地址表10中按输出画面20的像素的顺序即输出侧地址的顺序使基于上述几何学位置的输入侧地址对应地排列起来。另外，在图7中，输入侧图像数据DI中的圆形区域21是与鱼眼镜头2的视野对应的区域，圆形区域21中的扇形区域22是切出区域，即与输出画面20对应的区域。
在匹配用排序部11中，以上述输入侧地址的顺序使输出侧地址交替排列。其结果，在匹配用地址表12中使以完成排序的输入侧地址为基准的输出侧地址对应地排列。
图8是示意性地示出匹配用排序部11的具体处理的一例的说明图。本例示出称为位排序的方式，即把最初以图8(a)所示的顺序在图中的上下方向上排列的各5位的输入侧地址数据(上述几何学位置的数据)，如图8(f)所示那样按升序进行排序时的方式。在本方式中从低的数位依次检测“0”或“1”的状态而适当地交替排列。即，如果着眼于图8(a)中的最低的位而按升序进行交替排列，则成为图8(b)那样，如果在该状态下着眼于第二位而按升序进行交替排列，则成为图8(c)那样。然后，通过分别着眼于第三位(图8(c))、第四位(图8(d))、第五位(图8(e))而重复同样的操作，最终能够进行如图8(f)所示那样的交替排列。
图8(g)是示出以硬件方式实现上述排序时的一例的框图。如该图所示，最初向输入缓冲器31写入全部的上述输入侧地址数据。即，形成图8(a)所示的状态。在该状态下，首先着眼于最低的位，在其为“0”时用选择器32从输出缓冲器33的左侧、在其为“1”时用选择器32从输出缓冲器33的右侧依次写入对应的上述输入侧地址数据。其结果，在输出缓冲器33中形成与图8(b)对应的状态。在该状态下使输入缓冲器31和输出缓冲器33的功能逆转，着眼于第二位重复同样的操作，形成与图8(c)对应的状态。然后，通过在输入缓冲器31和输出缓冲器33之间重复同样的操作，最终能够形成图8(f)所示的状态。
图9是由8个输入缓冲器31和8个输出缓冲器33构成图8(g)所示的硬件构成的情形。利用这样的排列构成能够以4位为单位进行位排序，读写次数为1/4，结果处理速度能够成为4倍。一般地，利用2n个输入缓冲器31、输出缓冲器33的并列构成能够使处理速度成为n倍。因此，根据所希望的处理速度确定输入缓冲器31、输出缓冲器33的个数即可。
图1所示的地址匹配装置13由地址匹配部14和输出侧图像数据生成部15构成。它们中的地址匹配部14进行从颜色处理部3送出并实时读入的输入侧图像数据DI的各像素的输入侧地址与匹配用地址表12中存储的输入侧地址的对比，检测其一致还是不一致。在地址匹配部14中的两输入侧地址一致时输出侧图像数据生成部15把该输入侧地址处的输入侧图像数据DI与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据DO。
由输出侧图像数据生成部15形成的输出侧图像数据DO，由于基于上述几何学位置的信息去除了输入侧图像数据DI的畸变，所以作为针对各像素将基于输入侧图像数据DI的亮度信息和颜色信息等依次组合得到的数据，依次存储到缓冲存储器8中，通过读出电路16针对每一帧在显示器9的显示画面(输出画面)9a上再生。
本方式中，每当上述对比(匹配)的结果为一致时以输出侧地址为基准向缓冲存储器8随机写入输出侧图像数据DO。另外，输出侧图像数据DO的读出通过读出电路16按序进行。关于这些在后面有详述。
这样，在显示画面9a上再生预定的切出区域(扇形区域22)且进行了畸变修正处理的图像。
根据这样的本方式，在地址匹配装置13中，把实时读入的输入侧图像数据DI的各像素的输入侧地址与匹配用地址表12中存储的输入侧地址进行对比，在两输入侧地址一致时，由输出侧图像数据生成部15把一致的输入侧地址处的输入侧图像数据DI与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据DO。
在此，在本方式中，由于设置匹配用排序部11，按输入侧地址的顺序使输出侧地址交替排列，所以能够合理地进行地址匹配部14中的预定的地址匹配。这是因为，匹配用地址表12的输入侧地址按向地址匹配部14输入的输入侧图像数据DI的顺序排列，对于输入侧图像数据DI的一个像素用一次检索就能够使全部的输出侧图像数据DO的像素对应起来。
图10是示意性地示出地址匹配装置13和缓冲存储器8的更详细功能的说明图。该图(a)示出按图像传感器1的地址的顺序读出的输入侧图像数据DI的输入侧地址(y，x)与和它对应的输出侧图像数据DO的对应关系。而该图(b)示出地址匹配部14中的匹配动作、输出侧图像数据生成部15中的输出侧图像数据DO的生成方式以及向缓冲存储器8写入的写入方式。
如图10(b)所示，在地址匹配部14中，进行实时依次读出的输入侧图像数据DI的输入侧地址与匹配用地址表12中存储的输入侧地址(y，x)的对比，但由于本方式中的匹配用地址表12的输入侧地址(y，x)有小数部分，所以以其整数部分为基准进行判断。具体地说，比较表示输入侧图像数据DI的输入侧地址的y坐标的行计数器41和表示x坐标的列计数器42的内容。在此，行计数器41的y坐标和列计数器42的x坐标作为整数值提供。
在输出侧图像数据生成部15中，选择地址一致的像素附近的共四个像素，即相对于输入侧地址(y，x)的像素在同一行上相邻的输入侧地址(y，x-1)和在前一行分别相邻的输入侧地址(y-1，x-1)、(y-1，x)的各像素数据，由共四个像素43形成输出侧图像数据DO的各像素数据DO-1。因此，在输出侧图像数据生成部15中具有一行大小的行缓冲存储器44。另外，如上所述，形成各像素数据DO-1时，利用匹配用地址表12的输入侧地址(y，x)的小数部分的值，通过直线插补求出相邻像素的亮度。在此，只要是利用小数部分的值进行加权的插补即可，不必限定于直线插补。另外，虽然图中未示出，但各像素数据DO-1也包含基于四个像素43生成的颜色信息。
由输出侧图像数据生成部15形成的各像素数据DO-1写入缓冲存储器8，但此时每次形成各像素数据DO-1时以输出侧地址为基准，随机地写入缓冲存储器8。因此，在缓冲存储器8中以按输出侧地址的顺序按序排列的状态写入各像素数据DO-1。其结果，各像素数据DO-1的读出从缓冲存储器8的开始处按序进行。
(实施方式2)
在图1所示的实施方式1中，如上所述，由于在缓冲存储器8中各像素数据DO-1按输出侧地址的顺序排列，所以能够相应地把各像素数据DO-1的读出用的构成简化。
另一方面，将由输出侧图像数据生成部15形成的各像素数据DO-1写入缓冲存储器8时，由于以输出侧地址为基准随机地写入，所以在写入与输入侧图像数据DI中畸变大的扇形区域22(参照图10)的周边部对应的各像素数据DO-1时，难以确保足够的写入速度，有时不能进行写入。这是因为，在上述与周边部对应的区域的各像素数据DO-1的情况下，数据错综交叉，写入间隔超出缓冲存储器8的写入能力而导致溢出(overflow)。
本方式就是为了避免这样的不能写入的状态而提出的，针对缓冲存储器8的写入和读出方式不同。即，在写入时，在每次形成各像素数据DO-1时按序写入，而读出时则随机地读出。
图11是示出根据本发明的实施方式2的全方位照相机系统的框图。在该图中，对与图1相同的部分赋予相同的编号，省略重复说明。在本实施方式中，由输出侧图像数据生成部25形成的输出侧图像数据DO，在每次形成时按序依次写入缓冲存储器8。另一方面，从缓冲存储器8一边参照读出用地址表18一边通过读出电路26随机地读出输出侧图像数据DO，并在显示器9的显示画面9a上再生。
在此，在读出用地址表18中存储通过用读出用排序部17交替排列而以输出侧地址为基准使缓冲存储器8的存储地址对应地组合得到的表信息。另外，读出用排序部17基于匹配用地址表12中存储的输出侧地址把缓冲存储器8的存储地址交替排列。
这样的话，根据本方式，由于按序进行向缓冲存储器8的输出侧图像数据DO的写入，所以不会产生像随机进行那样的写入信息的溢出。与此不同，由于输出侧图像数据DO向缓冲存储器8随机地写入，所以在读出时需要按输出侧地址的顺序随机地读出。由于在读出用地址表18中存储这样的读出用的信息，所以如果参照该读出用地址表18的存储内容，就能够如预定那样按输出侧地址的顺序随机地读出。基于图12更详细地说明这一点。
图12是示意性地示出图11所示的几何学位置计算装置、地址表、排序部和匹配用地址表的关系的说明图，是与实施方式1中的图7对应的图。因此，对与图7相同的部分赋予相同的编号，省略重复说明。
如图12所示，如上所述，利用匹配用地址表12的输入侧地址表(y，x)进行匹配。另一方面，利用匹配用地址表12的输出侧地址表(u，v)制作读出用地址表18。即，制作使输出侧地址表(u，v)的输出侧地址按缓冲存储器8的地址编号表19的顺序排列的对照表，然后通过用读出用排序部17以输出侧地址为基准使上述对照表的地址编号交替排列，能够制作记述了与输出侧地址对应的缓冲存储器8的地址的表。如果把它存储在读出用地址表18中，基于该信息随机地读出，则能够再生按序排列的输出侧图像数据DO。
图13是示意性地示出图11所示的地址匹配装置和缓冲存储器的功能的说明图，是与实施方式1中的图10对应的图。因此，对与图10相同的部分赋予相同的编号，省略重复说明。该图表示，由输出侧图像数据生成部15形成的各像素数据DO-1在每次形成时，从缓冲存储器8的开始处依次按序写入。
这样，根据本实施方式，由于能够按序进行对缓冲存储器8的读入，所以能够避免读入时的数据溢出。另一方面，在读出时必须随机地读出，但由于此时读出间隔是一定的，所以不会产生信息的溢出。
在上述实施方式1和2中设置匹配用排序部11，按输入侧地址的顺序将输出侧地址交替排列，但是也未必需要进行排序。虽然用于匹配的检索次数增加，但本发明也包含不进行排序的情形。即，如果具有地址表10和地址匹配装置13，则匹配处理的效率差，但能够构成除去了现有技术中的帧存储器4(图14)的照相机系统。
另外，通过在具有与地址表10同样的功能的地址表中存储与特定的区域有关的表信息，并且与各输入侧地址对应而预先使各输出侧地址交替排列，能够针对上述特定的区域存储与匹配用地址表12存储的完成排序的表信息同样的表信息。因此，此时，能够针对上述特定的区域进行与具有匹配用排序部11的地址匹配相同程度的合理的匹配处理。
在此，设定多个上述特定的区域，通过针对各区域如上所述地存储完成排序的表信息，能够进行针对各区域的合理的匹配处理。此时，也能够控制成自动地适当切换各区域。
另外，在上述实施方式1和2中，由于还利用前一行的像素形成输出侧图像数据DO的各像素数据DO-1，所以设置一行大小的行缓冲存储器44，但是在只利用在同一行上相邻的输入侧地址时当然不需要行缓冲存储器44。另一方面，如果设置两行以上的行缓冲存储器，则能够形成利用了相应地多出的输入侧地址的信息的高精度的输出侧图像数据DO。因此，可以考虑再生图像的精度而选择行缓冲存储器的数目。
上述实施方式1和2是具有鱼眼镜头2作为镜头的情形，所以几何学位置计算装置6中的计算用来修正鱼眼镜头2造成的输入侧图像数据DI的畸变，但并不仅限于此。进行对用通常的镜头取入的不具有畸变的输入侧图像数据DI赋予所希望的畸变的处理的情形，也包含在本发明中。即，几何学位置计算装置不仅包含进行用镜头取入的图像的畸变修正的处理，还包含进行使无畸变的图像发生畸变的修正等的处理。总之，只要是进行用镜头取入的图像的几何学位置的变换处理，就没有特别的限制。

Claims (11)

1.一种图像处理装置，其特征在于包括：
参数设定单元，设定与用来切出由镜头取入的图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、基于拍摄单元的输出信号的输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
2.一种照相机系统，其特征在于包括：
拍摄单元，形成表示由镜头取入的图像的数字信号；
参数设定单元，设定与用来切出上述图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、上述输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
3.如权利要求2所述的照相机系统，其特征在于：
上述地址表存储有基于上述各输入侧地址将基于与特定的区域有关的上述几何学位置计算单元的计算结果的上述表信息中的上述各输出侧地址交替排列后得到的表信息。
4.如权利要求3所述的照相机系统，其特征在于：
上述地址表针对特定的多个区域存储有使上述各输出侧地址基于上述各输入侧地址交替排列后得到的多个表信息。
5.一种照相机系统，其特征在于包括：
拍摄单元，形成表示由镜头取入的图像的数字信号；
参数设定单元，设定与用来切出上述图像中的要显示的区域的摇摆、倾斜、变焦和旋转中的至少一个有关的参数；
几何学位置计算单元，计算与输出画面上的各像素对应的、上述输入侧图像数据中的各像素的几何学位置，以基于上述参数进行上述区域的图像的几何学位置的预定变换处理；
地址表，存储以上述输出画面上的各像素的地址即输出侧地址为基准使基于上述几何学位置计算单元的计算结果的上述输入侧图像数据上的各像素的地址即输入侧地址对应而组合得到的表信息；
匹配用排序单元，基于上述各输入侧地址使上述地址表中存储的上述各输出侧地址交替排列；
匹配用地址表，存储通过用上述匹配用排序单元交替排列来以输入侧地址为基准将输出侧地址对应地组合得到的表信息；以及
地址匹配单元，进行实时读入的上述输入侧图像数据的各像素的输入侧地址与上述匹配用地址表中存储的上述输入侧地址的对比，在两输入侧地址一致时把该输入侧地址处的上述输入侧图像数据与对应的输出侧地址组合而形成输出侧图像数据并将其送出。
6.如权利要求2～5中任一项所述的图像处理装置或照相机系统，其特征在于：
上述几何学位置计算单元求出上述输入侧地址直到小数点为止，作为小数值输出；且
上述地址匹配单元以在上述输入侧图像数据中与上述输入侧地址的整数部分对应的特定的像素作为基准，基于相邻的多个像素的亮度通过利用上述小数部分的值加权后的插补求出上述特定的像素的亮度，将其作为输出侧图像数据的与上述特定的像素对应的像素的亮度。
7.如权利要求6所述的照相机系统，其特征在于：
上述地址匹配单元构成为，具有至少一行大小的缓冲存储器，利用该缓冲存储器中存储的各像素的亮度信息求出属于下一行的上述特定的像素的亮度。
8.如权利要求2～7中任一项所述的照相机系统，其特征在于：
还具有存储上述输出侧图像数据的缓冲存储器，每当上述对比的结果为一致时以输出侧地址为基准在该缓冲存储器中随机写入上述输出侧图像数据，且上述输出侧图像数据的读出按序进行。
9.如权利要求2～7中任一项所述的照相机系统，其特征在于：
还具有存储上述输出侧图像数据的缓冲存储器，每当上述对比的结果为一致时在该缓冲存储器中按序写入上述输出侧图像数据；并且
具有基于上述输出侧地址使上述缓冲存储器的存储地址交替排列的读出用排序单元、以及存储通过用该读出用排序单元交替排列来以上述输出侧地址为基准将上述存储地址对应而组合得到的表信息的读出用地址表，而且
上述输出侧图像数据的读出基于上述读出用地址表的上述表信息随机地进行。
10.如权利要求2～9中任一项所述的图像处理装置或照相机系统，其特征在于：
上述镜头是具有广角视野的鱼眼镜头；
上述几何学位置计算单元中的上述变换处理是修正上述区域的图像的畸变的处理。
11.如权利要求2～9中任一项所述的图像处理装置或照相机系统，其特征在于：
上述几何学位置计算单元中的上述变换处理是用来使上述区域的图像发生畸变的处理。
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