CN104272726A - 显示影像形成装置及显示影像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供显示影像形成装置，在存在由多个全周摄像机获得的多个全周图像时，用户能够直观地指定想观察的部位，并能够以理想状态显示所指定部位的影像。摄像机选择单元(12)基于平面图上的指定位置与多个全周摄像机(20)之间的位置关系，从多个全周摄像机(20)中选择一个全周摄像机(20)。截取参数决定单元(14)决定从由摄像机选择单元(12)选择出的全周摄像机(20)的拍摄图像中截取的截取图像区域。描绘单元(15)形成将所截取的截取图像设置在平面图上所得的显示映像。
Description
技术领域
本发明涉及用于显示由全周摄像机获得的影像的显示影像形成装置和显示影像形成方法。
背景技术
全周摄像机(也可称为全向摄像机)能够以一台摄像机获得广域视野范围的图像，所以在各个领域中广泛应用。全周摄像机例如使用于监视系统等中。全周摄像机通过使用鱼眼镜头等全向透镜光学系统或球面镜等全向反射镜光学系统来获得全周图像。
作为全周摄像机获得的全周图像的显示形式，例如有将全周图像展开为全景图像而进行显示的方式，或者从全周图像中截取包含关注物体的区域而进行显示的方式等。在从全周图像中截取包含关注物体的区域并进行显示的方式中，用户指定从全周图像中截取的位置，对所指定的位置上的图像进行失真校正处理并将其显示于显示器。另外，显示全周图像时一般要进行失真校正。
这里，专利文献1中公开了用户能够在全周摄像机获得的图像中直观地指定所希望的截取位置的显示方法和装置。具体而言，对全周图像进行坐标变换并显示于显示器上，以使在现实的平面上正交的x轴和y轴(全周图像中处于该x轴和y轴不正交的状态)在进行显示的显示器上也正交。实际上，事先设定好现实的x轴和y轴正交的平面图，以与该平面图上的各位置对应的方式对全周图像的像素进行坐标变换，显示于平面图上(以下，称像这样坐标变换为平面图的坐标而进行显示的图像为“平面图像”)。
这样，能够在平面图上显示其位置关系容易理解的全周图像，也能够直观地选择截取位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－192057号公报
发明内容
发明要解决的问题
可是，专利文献1中的前提是，从由一个摄像机获得的全周图像中截取由用户所指定的区域并将其显示。
另一方面，也可考虑用多个全周摄像机拍摄某个范围，截取用户所指定的区域并进行显示的系统。然而，以往，在存在这样由多个全周摄像机拍摄的多个全周图像时，对如何指定用户想观察的区域并未充分地研究。
本发明的目的在于提供显示影像形成装置和显示影像形成方法，在存在由多个全周摄像机获得的多个全周图像时，用户能够直观地指定想观察的部位，并能够以理想状态显示所指定部位的影像。
解决问题的方案
本发明的显示影像形成装置的一种实施方式具备：摄像机选择单元，基于平面图上的指定位置与多个全周摄像机的位置之间的位置关系，从所述多个全周摄像机中选择一个全周摄像机；截取区域决定单元，决定从由所述摄像机选择单元选择出的全周摄像机的拍摄图像中截取的截取图像区域；描绘单元，形成将所截取的截取图像设置在所述平面图上所得的显示影像。
发明的效果
根据本发明，用户能够直观地指定想观察的部位，并能够以理想状态显示所指定部位的影像。
附图说明
图1是表示实施方式的要部结构的方框图。
图2是表示全周摄像机的设置例的图。
图3是表示处理例1的流程的图。
图4是表示处理例2的流程的图。
图5是表示处理例3的流程的图。
图6是在平面图上表示了在控制视角时将什么范围的图像显示在显示器上的图。
图7是表示处理例4的流程的图。
图8是表示处理例4的流程的图。
图9是表示处理例4的流程的图。
图10是表示处理例4的流程的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
<结构>
图1表示实施方式的显示影像形成装置10和全周摄像机20的要部结构。显示影像形成装置10和多个全周摄像机20以有线或无线的方式连接。
显示影像形成装置10根据由多个全周摄像机20获得的多个全周图像形成要显示于显示器30的影像。图2表示本实施方式的全周摄像机在实际办公室中的设置例。本实施方式的例子中，由两台全周摄像机(摄像机1、2)拍摄办公室内。例如，摄像机1、2朝向斜下方地设置于办公室的天花板。
显示影像形成装置10中，由用户所指定的位置信息输入到位置指定单元11。这里，显示影像形成装置10的平面图存储单元16中保持有图2所示那样的平面图。平面图由描绘单元15描绘，存储于平面图存储单元16中并显示于显示器30。
输入到位置指定单元11的位置信息是由用户在看着显示器30上所显示的图2所示的这类平面图的同时所指定的平面图上的坐标信息。具体而言，位置指定单元11与鼠标、触控面板等操作输入单元相连，通过用户对操作输入单元操作所得的位置信息被输入到位置指定单元11。另外，也可以位置指定单元11本身为鼠标、触控面板等操作输入单元。位置指定单元11将所指定的位置信息向摄像机选择单元12和坐标变换单元13输出。
平面图存储单元16中存储有图2所示的平面图和全周摄像机在平面图上的位置信息。摄像机选择单元12基于平面图上的指定位置与多个全周摄像机的位置之间的位置关系，从多个全周摄像机20中选择使用其拍摄图像的全周摄像机20。摄像机选择单元12向截取参数决定单元14输出表示选择出的全周摄像机20的信息。
坐标变换单元13将用平面图坐标系表示的指定位置信息变换为摄像机坐标系，将变换后的指定位置信息向截取参数决定单元14输出。
截取参数决定单元14基于拍摄图像上的指定位置决定截取图像的视角和分辨率作为截取参数，并将其输出给全周摄像机20。截取参数决定单元14作为截取区域决定单元发挥作用，决定从由摄像机选择单元12选择出的全周摄像机的拍摄图像中截取的截取图像区域。
描绘单元15形成将所截取的截取图像设置在平面图上所得的显示影像，并向显示器30输出该显示影像。此外，描绘单元15基于从全周摄像机20输入的信息，例如在平面图上描绘表示人物的移动轨迹的动线。
下面，说明全周摄像机20的结构。另外，图1中省略了全周摄像机的光学系统等结构。全周摄像机20将由未图示的全周光学系统获得的拍摄图像经由图像输入单元21输入到截取图像生成单元22和物体位置检测单元23。
截取图像生成单元22以基于从截取参数决定单元14输入的截取参数的视角和分辨率，从全周图像中截取图像。此外，截取图像生成单元22对截取图像施加失真校正处理，经由图像发送单元24将失真校正后的截取图像发送给描绘单元15。
物体位置检测单元23从全周图像中检测人物等特定物体，将检测结果发送给元数据发送单元25。元数据发送单元25将包围人物的人物框架信息、人物所穿服装的颜色信息、人物的形状信息、脸部的特征量信息等作为元数据发送给描绘单元15。
另外，虽然在图1的结构中，将截取图像生成单元22设置于全周摄像机20中，但截取图像生成单元22也可设置于显示影像形成装置10中。
<处理例1>
下面，说明根据图1的结构进行的本实施方式的处理。
图3表示本实施方式的处理例1的流程。显示器30上首先显示如图3A所示的办公室的平面图图像和用于指定显示位置的图标，用户通过鼠标操作等在移动图标的同时指定想显示的位置。这样，通过在模拟了摄像机的设置场所的平面图图像上指定显示位置(截取位置)，与在全周图像上指定显示位置(截取位置)时相比，用户能够直观地指定想观察的截取位置。
然后，显示影像形成装置10的摄像机选择单元12计算从图上的指定位置到图上各摄像机位置的距离Di，并选择该距离最小的全周摄像机(以下也将全周摄像机简单缩写为摄像机)。图3B表示由于到摄像机1的距离小于到摄像机2的距离，所以选择了摄像机1。
然后，显示影像形成装置10的截取参数决定单元14决定图像分辨率作为截取参数。基于由坐标变换单元13变换为摄像机图像坐标系的指定位置距离摄像机图像坐标系的图像中心有多远的距离d，来决定分辨率。具体而言，如图3C所示，从图像中心到指定位置(图中的圆形标志表示指定位置)的距离d越大分辨率越低。实际上，对于同一物体，越靠近图像中心由全周摄像机所拍摄的全周图像显示得越大，越远离图像中心显示得越小。考虑到这一点，在本实施方式中，指定位置越靠近图像中心，使截取尺寸越大，越远离图像中心使截取尺寸越小。而且，截取尺寸越小的截取图像，越通过进行像素插值等而拉伸图像来形成显示图像，进行显示图像的尺寸调适。结果，指定位置越远离图像中心，使显示图像的分辨率越低。即，本实施方式中，根据从全周摄像机的拍摄中心到截取图像区域的距离，改变要显示的截取图像的分辨率。
另外，同样地，指定的位置离摄像机的距离越远，也可以使要显示的截取图像的分辨率越低。即，也可以根据从全周摄像机的设置位置到与截取图像区域对应的拍摄对象区域的距离，改变要显示的截取图像的分辨率。另外，也可以对出现了人物等应注意的物体的区域提高要显示的截取图像的分辨率。
如图3D所示，摄像机1(全周摄像机20)的截取图像生成单元22将全周图像中与所指定位置对应的区域的图像按与离开图像中心的距离对应的尺寸进行截取，通过对其进行失真校正、像素插值，生成与离开图像中心的距离对应的分辨率的失真校正图像。
然后，如图3E所示，显示影像形成装置10的描绘单元15形成在平面图上设置了失真校正图像和摄像机图标41的图像，并将该图像显示在显示器30上。
<处理例2>
图4表示本实施方式的处理例2的流程。显示器30上首先显示如图4A所示的办公室的平面图图像和用于指定显示位置的摄像机图标41，用户通过鼠标操作等在拖动摄像机图标41的同时指定想显示的位置。另外，图4A和图4E所示的摄像机图标41并不是表示摄像机设置位置的图标，而是表示截取影像的位置的图标。
然后，显示影像形成装置10的摄像机选择单元12计算从图上的拖动位置到图上的各摄像机位置之间的距离Di，并选择该距离最小的摄像机。图4B表示由于到摄像机1的距离小于到摄像机2的距离，所以选择了摄像机1。
但是，摄像机选择单元12在进行拖动的期间内即便在摄像机的切换位置上也不切换摄像机。即，在拖动的开始位置到摄像机2的距离小于到摄像机1的距离，即使在拖动途中变为到摄像机1的距离小于到摄像机2的距离，也不在拖动途中进行从摄像机2到摄像机1的切换。
然后，如图4C所示，显示影像形成装置10的截取参数决定单元14基于从图像中心到指定位置的距离d来决定分辨率。然后，如图4D所示，摄像机1(全周摄像机20)的截取图像生成单元22以所决定的分辨率截取全周图像中与所指定的位置对应的区域的图像，对其进行失真校正，从而生成失真校正图像。
然后，如图4E所示，显示影像形成装置10的描绘单元15形成在平面图上设置了失真校正图像和摄像机图标41的图像，并将该图像显示在显示器30上。
这里，由于拖动时不进行摄像机切换而在拖动完成后才进行相机切换，所以拖动途中视角不会变动，能够显示不使用户感到不自然的图像。
而且，拖动的期间内显示的是拖动开始时选择出的摄像机的图像，且是与拖动位置对应的截取图像。
另外，虽然本例子中说明了通过拖动摄像机图标41来指定显示位置的情况，但指定的方法并不仅限于拖动。例如，也可以仅指定起点和终点。
<处理例3>
图5表示本实施方式的处理例3的流程。显示器30上首先显示如图5A所示的办公室的平面图图像和用于指定显示位置的摄像机图标41，用户通过鼠标操作等在拖动摄像机图标41的同时指定想显示的位置。另外，图5A和图5E所示的摄像机图标41并不是表示摄像机设置位置的图标，而是表示截取影像的位置的图标。
然后，显示影像形成装置10的摄像机选择单元12计算从图上的拖动位置到图上的各摄像机位置之间的距离Di，并选择该距离最小的摄像机。图5B表示由于到摄像机1的距离小于到摄像机2的距离，所以选择了摄像机1。
然后，显示影像形成装置10的截取参数决定单元14决定摄像机的视角作为截取参数。以截取区域的视角在摄像机切换的前后为广角的方式，决定视角。具体而言，如图5C所示，视角从距离摄像机的切换地点一定距离的位置(d1)处开始渐渐变为广角(Zw)。经过摄像机切换位置(d2)之后，到距离一定距离的位置(d3)处渐渐恢复为原来的视角(Zn)。图5D表示截取图像的视角变化的样子。
然后，摄像机1(全周摄像机20)的截取图像生成单元22以所决定的视角截取选择出的摄像机的全周图像中与所指定的位置对应的区域的图像，对其进行失真校正，从而生成失真校正图像。
然后，如图5E所示，显示影像形成装置10的描绘单元15形成在平面图上设置了失真校正图像和摄像机图标41的图像，并将该图像显示在显示器30上。
这里，如图5C和图5D所示，由于通过在摄像机切换的前后使截取区域的视角为广角，换言之，通过在一次使视角为广角后切换摄像机，摄像机切换时显示共同的物体的概率提高，所以即便切换了摄像机，用户也可容易地把握图像的位置关系。
图6是在平面图上表示在如图5C和图5D所示控制了视角时，在显示器30上实际显示出什么范围的图像的图。这里，也可以将如图6所示的在平面图上表示了显示范围(视野范围)的图像与截取图像同时显示在显示器30上。这样，用户可以更容易地认出摄像机切换时的图像的位置关系。
进而，作为摄像机切换时的视角变化的方式，较为理想的是在摄像机间搜索共同的物体，存在共同的物体时，设定视角以使该物体进入视角。这样，由于摄像机切换时显示共同的物体，即便在摄像机切换时用户也可以容易地认出所出现的是什么场所，可以实现自然的摄像机切换。例如，共同的物体较为理想优选为用户容易用作基准的物体，诸如柱子或窗户等。
<处理例4>
该处理例中提出一种用户能通过摄像机图标容易地指定想观察的影像并进行显示的方法。
(1)方向的指定
以图7所示的步骤指定摄像机的方向。这里，摄像机的方向意味着视线方向。
图7是表示显示在显示器30上的图像的图，用户在看着如图7所示的显示图像的同时指定摄像机的方向。即，指定想从哪个方向观察所指定的位置。
首先，如图7A所示，由用户指定显示位置P。
然后，如图7B所示，显示影像形成装置10设定连接了离所指定的显示位置P最近的摄像机1的位置Pc1与显示位置P的直线的方向作为摄像机的方向，并显示转动至该方向的摄像机图标41。以所指定的显示位置P为图标的中心的方式，设定摄像机图标41的显示位置。由摄像机选择单元12和描绘单元15进行这样的处理即可。用户能够根据图7B所示的摄像机图标41的朝向，认出当前的截取图像是从哪个方向观察的影像。
然后，如图7C所示，通过由用户拖动摄像机图标41的端部，使摄像机图标41转向想观察影像的方向。
这样，如图7C所示，显示影像形成装置10根据各摄像机位置Pc1、Pc2和显示位置P求摄像机方向候选direct-1、direct-2，从该摄像机方向候选中选择距离由用户操作的想观察上述影像的方向(即图7C的摄像机图标41所朝的方向)最近的角度的摄像机(图7C的例子中为direct-2，即摄像机2)。由摄像机选择单元12进行这样的处理即可。
而且，如图7D所示，显示影像形成装置10显示与该方向候选对应的摄像机(实施例中为摄像机2)的影像，并将摄像机图标41的朝向也改变为摄像机2的视线方向。由摄像机选择单元12和描绘单元15进行该处理即可。
(2)视角的指定1
以图8所示的步骤指定显示图像的视角。这里，视角与变焦倍率处于一对一的关系，视角大意味着变焦倍率小。此外，视角也可称为要显示的图像的可视角。
图8A和图8B的步骤与用图7A和图7B说明的步骤相同。即，首先，如图8A所示，由用户指定显示位置P。然后，如图8B所示，显示影像形成装置10设定连接了离所指定的显示位置P最近的摄像机1的位置Pc1与显示位置P的直线的方向作为摄像机的方向，并显示转动至该方向的摄像机图标41。
然后，如图8C所示，通过由用户拖动摄像机图标41的镜头部分，使镜头部分伸长。
显示影像形成装置10预先设定相对于摄像机图标41的镜头部分的伸缩，使视角扩大或缩小的程度，基于由用户操作的镜头部分的伸缩度来调整视角并显示影像。可以由截取参数决定单元14进行这样的处理。
(3)视角的指定2
图9是用于说明视角的指定方法的第2例的图。
首先，如图9A所示，由用户指定显示位置P。然后，如图9B所示，显示影像形成装置10设定连接了离所指定的显示位置P最近的摄像机1的位置Pc1与显示位置P的直线的方向作为摄像机的方向，并显示转动至该方向的摄像机图标41。
另外，显示根据默认视角计算的视野。以所指定的显示位置P为视野的中心的方式，设定该视野的显示位置。此外，也可以以所指定的显示位置P为摄像机图标41的中心的方式，设定摄像机图标41的显示位置。通过摄像机选择单元12、截取参数决定单元14及描绘单元15的合作能够进行这样的视野显示。
然后，如图9C所示，由用户拖动视野的端部，则改变为想观察的视野。
然后，如图9D所示，显示影像形成装置10以所指定的视角(视野)显示影像。可以由截取参数决定单元14进行这样的处理。
如本例子所示，通过在与由截取参数决定单元14所决定的截取图像的同一个画面上，在平面图上显示该截取图像的视野，用户能够更直观地指定视角等。
(4)时刻的指定
以图10所示的步骤，指定要显示哪一时刻的图像。
图10A和图10B的步骤与用图7A和图7B说明的步骤相同。即，首先，如图10A所示，由用户指定显示位置P。然后，如图10B所示，显示影像形成装置10设定连接了离所指定的显示位置P最近的摄像机1的位置Pc1与显示位置P的直线的方向作为摄像机的方向，并显示转动至该方向的摄像机图标41。
然后，如图10C所示，由用户移动滚动条51。这里，滚动条51越向右侧移动，指定越接近当前时间的图像。
由用户移动操作滚动条51，则如图10D所示，显示影像形成装置10基于滚动条51的指定位置，决定要显示的时刻的影像，搜索积累有该时刻的影像的部分(摄像机或服务器)，并将其显示。本实施例中指定摄像机内的影像，并显示摄像机内的影像。可以由截取参数决定单元14进行这样的处理。
另外，根据所指定的时刻而改变摄像机图标41的色度，则用户容易把握显示的是什么时刻的影像。例如，越接近当前的影像使色度越高即可。
此外，虽然在本例子中说明了通过在与由截取参数决定单元14所决定的截取图像的同一个画面中显示滚动条51来指定截取图像的时刻的情况，但并不仅限于滚动条51，总之只要显示用于指定截取图像的时刻的图像即可。
另外，上述实施方式的显示影像形成装置10可由包含存储器、CPU的个人电脑等计算机构成。而且，，能够通过由CPU读取存储在存储器上的计算机程序并执行处理来实现构成显示影像形成装置10的各结构要素的功能。
在2012年5月8日申请的特愿2012-106735号的日本专利申请所包含的说明书、附图和说明书摘要的公开内容，全部引用于本申请。
工业实用性
本发明例如适合应用于用多个全周摄像机拍摄某区域，用户从该区域中指定想观察的部位的系统。
标号说明
10 显示影像形成装置
11 位置指定单元
12 摄像机选择单元
13 坐标变换单元
14 截取参数决定单元
15 描绘单元
20 全周摄像机
22 截取图像生成单元
Claims (10)
1.显示影像形成装置，包括：
摄像机选择单元，基于平面图上的指定位置与多个全周摄像机的位置之间的位置关系，从所述多个全周摄像机中选择一个全周摄像机；
截取区域决定单元，决定从由所述摄像机选择单元选择出的全周摄像机的拍摄图像中截取的截取图像区域；以及
描绘单元，形成将所截取的截取图像设置在所述平面图上所得的显示影像。
2.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
根据从选择出的所述全周摄像机的拍摄中心到所决定的所述截取图像区域的距离，改变要显示的截取图像的分辨率。
3.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
根据从选择出的所述全周摄像机的设置位置到与所决定的所述截取图像区域对应的拍摄对象区域的距离，改变要显示的截取图像的分辨率。
4.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
在所述指定位置被拖动的期间内，所述摄像机选择单元不改变要选择的全周摄像机。
5.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
在由所述摄像机选择单元选择的全周摄像机改变时，所述截取区域决定单元在改变的前后使所述截取图像区域的视角为广角。
6.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
所述摄像机选择单元基于由用户所指定的所述指定位置和由用户所指定的视线方向，选择所述全周摄像机。
7.如权利要求6所述的显示影像形成装置，
所述描绘单元形成将用于指定所述视线方向的摄像机图标设置在所述平面图上所得的显示影像。
8.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
所述描绘单元形成在与由所述截取区域决定单元所决定的截取图像同一个画面上设置相当于该截取图像的视野所得的显示影像。
9.如权利要求1所述的显示影像形成装置，
所述描绘单元形成在与由所述截取区域决定单元所决定的截取图像同一个画面上设置用于指定该截取图像的时刻的图像所得的显示影像。
10.显示影像形成方法，包括以下步骤：
基于平面图上的指定位置与多个全周摄像机的位置之间的位置关系，从所述多个全周摄像机中选择一个全周摄像机的步骤；
决定从选择出的全周摄像机的拍摄图像中截取的截取图像区域的步骤；以及
形成将所截取的截取图像设置在所述平面图上所得的显示影像的步骤。
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