CN1979335A - 照相机系统、照相机控制装置、全景图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种照相机系统包括用于拍摄对象以输出图像信号的照相机装置,以及照相机控制装置,照相机控制装置用于控制照相机装置,从而照相机装置在改变基于事先确定的设置的变焦放大倍数的同时以预定的顺序拍摄构成全景图像的多个图像,并且通过将由照相机装置拍摄的具有变焦不同变焦放大倍数的多个图像进行结合形成全景图像。
Description
对相关申请的交叉引用
本发明包含与2005年12月8日提交日本专利局的日本专利申请JP2005-355250有关的主题,通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本发明涉及由多个图像构成的全景图像(也被称为“全景”)的形成,并且更具体地,涉及用于通过将拍摄图像结合在一起获得全景图像的照相机系统,用于控制照相机的照相机控制装置,用于形成全景图像的全景图像形成方法和计算机程序产品。
背景技术
为了通过将多个图像结合在一起形成全景图像,迄今为止使用通过把由具有相同变焦放大倍数的多个照相机或变焦放大倍数固定的具有摇动/倾斜功能的照相机拍摄的图像结合在一起形成全景图像的方法(例如,见引用的专利参考文献1)。
将参考图1和2描述相关技术的全景图像。图1是一个示意图,将参考它解释根据相关技术的全景图像拍摄处理。另外,图2是一个示意图,示出了根据相关技术的完成的全景图像的例子。
照相机,(在图1中总体上以参考号101示出)例如是静物照相机。照相机101以固定的变焦放大倍数拍摄构成所希望的全景图像110的多个图像。例如,首先,将照相机101对准作为拍摄起始位置的全景图像110的左上部分以拍摄图像111。接着,照相机101按照预定的摇动角从图像111的拍摄位置向图1的右手方向移动以拍摄图像112。另外,按照预定的摇动角移动照相机101以拍摄图像113,...。因此,照相机101能够顺序地拍摄图像。在照相机101拍摄第一层最后的图像111n之后,将照相机101的拍摄位置设置到第二层的左端,并且照相机101能够拍摄图像122,123,....。然后,照相机101拍摄从最后一层的左端图像111m到右端图像111mn的图像。在形成全景图像111所需的所有图像的拍摄结束之后,通过结合这些图像形成全景图像110。
如图2所示,完成的全景图像110由具有一致的显示大小的多个图像构成。
[引用的专利参考文献1]日本待审专利特开号11-18003。
发明内容
由于以固定的变焦放大倍数拍摄构成这样形成的全景图像的多个图像,而不管照相机和拍摄对象之间的距离如何,短距离拍摄的图像(其不需要高清晰度),诸如人物115的图像(图2中),被以与长距离拍摄相同的精确度拍摄。因此,通常要保持数据量大于所需数据量的数据。
另外,当照相机具有放大全景图像的一部分的功能时,需要以高清晰度(高放大倍数)拍摄构成全景图像的图像。然而,根据相关技术的方法,由于变焦放大倍数是固定的,要以高放大倍数拍摄整个范围的全景图像,图像数目和图像数据不可避免地成为巨大的。结果,产生了问题,即要用大量时间拍摄图像和显示拍摄图像。
另外,为了解决这些问题,已经提出分别管理全景图像显示数据和高清晰度(放大的)数据。然而,将增加要保持的图像数目和图像数据是不可避免的。另外,就会存在应以双重管理方式管理数据的问题。
考虑到上述方面,本发明旨在将数据量抑制到少于所需数据量的数据量,并且减少构成全景图像的图像的整体数目和图像数据。
为了解决上述问题,根据本发明的一个方面,提供了一种照相机系统,其包括用于拍摄对象以输出图像信号的照相机装置,以及照相机控制装置,照相机控制装置用于控制所述照相机装置,从而照相机装置在改变基于事先确定的设置的变焦放大倍数的同时,以预定顺序拍摄构成全景图像的多个图像,并且通过将该照相机装置拍摄的具有不同放大倍数的多个图像结合在一起形成全景图像。
例如,该照相机控制装置包括拍摄列表形成单元以及控制单元,拍摄列表形成单元用于形成拍摄列表,拍摄列表中以对应关系列出照相机装置的摇动角、倾斜角和变焦放大倍数,控制单元用于输出控制信号以便基于拍摄列表控制照相机装置的拍摄处理,响应各个变焦放大倍数,将由照相机装置拍摄的具有不同变焦放大倍数的多个图像的大小转换为适合于显示全景图像的大小,并且通过将多个转换后图像结合在一起形成全景图像。
根据上述布置,由于在响应状态改变变焦放大倍数的同时由照相机装置拍摄对象,仅一次拍摄就足够了,并且不必拍摄和保持数据量多于所需数据量的图像数据。
另外,根据本发明的照相机系统的其他方面,拍摄列表形成单元响应从照相机装置到对象的距离设置拍摄列表的变焦放大倍数,在从照相机装置到对象的距离长的部分增大变焦放大倍数,并且在从照相机装置到对象的距离短的部分减小变焦放大倍数。
根据上述布置,可以减少构成全景图像的全景构成图像的数目,并且可以减少全景拍摄时间和显示时间。另外,可以减少全景图像的数据量。
另外,根据本发明的照相机系统的另一个方面,拍摄列表形成单元还将从构成全景图像的图像中指定的图像划分为多个图像,并且响应划分后图像的数目将划分后图像的变焦放大倍数设置为高变焦放大倍数。
根据上述布置,由于可以仅以高放大倍数(高清晰度)拍摄特定部分,并且以低放大倍数拍摄其他拍摄位置,不需要以高清晰度拍摄整个全景图像。因此,可以将全景图像的总数的增加抑制为所需的全景图像数目的增加,结果可以减少数据量的增加和拍摄时间的增加。
根据本发明,当形成全景图像时,不需要保持多于所需数据量的数据,并且可以减少构成全景图像的图像总数和图像数据。另外,由于不需要数据的双重管理,可以使得用户免于麻烦的管理工作。
附图说明
图1是将参考其解释根据相关技术的全景图像拍摄处理的示意图;
图2是示出了根据相关技术的全景图像的例子的示意图;
图3是示出了根据本发明的一个实施例的照相机系统的示意布置的方框图;
图4是示出了根据本发明的一个实施例由照相机控制装置执行的处理的步骤的流程图;
图5是示出了根据本发明的一个实施例基于使用倾斜角的拍摄列表的拍摄处理的示意图;
图6是示出了基于使用倾斜角的拍摄列表的全景图像的例子(1)的图;
图7是示出了如何基于照相机设置位置和倾斜角改变变焦放大倍数的概念的图;
图8是示出了基于使用倾斜角的拍摄列表的全景图像的例子(2)的图;
图9是示出了基于使用图片大小的拍摄列表的拍摄处理的示意图;
图10是示出了放大的图9的主要部分的图;及
图11是示出了基于使用图片大小的拍摄列表的全景图像的图。
具体实施方式
下面,将参考附图描述本发明的实施例。
首先,将解释关于本发明的一个实施例的照相机系统的构成。图3是示出了根据本发明的一个实施例的照相机系统的示意布置的方框图。
如图3所示,根据本发明的实施例的照相机系统由照相机1和照相机控制装置2构成。照相机控制装置2由图像输入装置3、图像拍摄列表形成装置5和算术处理单元4构成。另外,图像显示装置6和输入装置7连接到照相机控制装置2。照相机1和算术处理单元4与控制系统和视频系统的线(信号线)连接,从而算术处理单元4能够控制照相机1。可以出于各种目的使用该照相机系统,诸如通过以设置在山上的照相机1拍摄前面1到2千米的对象监视上述对象等。不需要说明,目的不限于上述目的,并且该照相机系统可以用于其他各种目的。
应当注意,在该实施例中“系统”可以指多个装置(或可以实现特定功能的功能模块)的逻辑组,并且各个装置或功能模块是否合并在单个壳体内是无关紧要的。例如,照相机1和照相机控制装置2可集成形成为一体。可替换地,可以通过适合的设备(诸如通信信道)由位于远处的照相机控制装置2控制照相机1。
照相机1是照相机装置(诸如静物照相机)的一个例子。虽然未示出,照相机1通过镜头块(block)的镜头和光圈(iris)将来自对象的图像光聚焦到图像拾取设备(诸如CCD(电荷耦合装置))上,将视场图片转换为视频信号(此后也被称为“图像信号”),并且对该视频信号进行信号分离和自动增益控制。照相机1不仅能够拍摄静物图片,而且还可以拍摄运动图片。
在信号分离和自动增益控制处理中,由SH/AGC(采样和保持/自动增益控制)对视频信号采样和保持,并且该视频信号还由自动光圈控制信号进行增益控制,从而具有预定的增益。由A/D(模拟到数字)转换装置将这样获得的图像信号转换为数字信号,并且将该数字信号提供给照相机控制装置2。
另外,照相机1的镜头块是变焦镜头,其通过驱动放大镜头以改变拍摄视角(即变焦放大倍数)可以改变焦距。基于来自照相机控制器的驱动命令(未示出),通过旋转例如由步进电机构成的变焦电机(未示出)驱动放大透镜改变变焦放大倍数。响应从照相机控制装置2的算术处理单元4提供的控制信号,该照相机控制器向变焦电机输出驱动命令。
另外,该照相机控制器是能够不断地执行镜头控制(诸如照相机1的聚焦和变焦),曝光控制(诸如光圈、增益和电子快门速度、白平衡控制、图像质量控制等)的控制器。该照相机控制器可以被提供在照相机1或照相机控制装置2中。
另外,照相机1设置在具有在二轴旋转方向(诸如摇动和倾斜)上的自由度的装置上,例如,旋转万能头。基于来自摇动-倾斜控制器(未示出)的驱动命令,通过旋转摇动电机(未示出)和倾斜电机(未示出),可以在二轴方向驱动旋转万能头,摇动电机和倾斜电机中的每一个由步进电机构成。响应将旋转万能头驱动到摇动和倾斜方向的驱动请求,该摇动-倾斜控制器能够输出控制信号到各个摇动电机和倾斜电机的驱动器,从而可以将旋转万能头驱动到所请求的位置。另外,该摇动-倾斜控制器能够不断地将旋转万能头的当前位置传输到算术处理单元4。该摇动-倾斜控制器适用于响应从照相机控制装置2的算术处理单元4提供的控制信号,向摇动电机和倾斜电机输出驱动命令。摇动-倾斜控制器可被提供在照相机1或照相机控制装置2内。
应当注意,算术处理单元4(稍后将对其进行描述)可以具有照相机控制器和摇动-倾斜控制器的功能。
照相机控制装置2的图像输入装置3接收来自上述的照相机1的图像信号,将接收的图像信号转换为诸如亮度信号、色差信号和视频信号的信号,并且将这些信号提供给算术处理单元4。
算术处理单元4是控制单元的一个例子,并且可将适合的单元(诸如MPU(微处理器))应用于算术处理单元4。算术处理单元4可以使用RAM(随机访问存储器)(未示出)作为工作区域,并且根据记录在ROM(只读存储器)(未示出)上的计算机程序执行预定的运算和控制。将使得计算机(算术处理单元4)能够根据本发明形成全景图像(全景)的计算机程序记录在该ROM上。
该算术处理单元4可以基于旋转万能头和照相机1的设置状态信息以及从外部输入的其他信息控制系统。另外,算术处理单元4可以向照相机1发出绝对位置驱动请求,并且可以将命令传输到照相机控制器和摇动-倾斜控制器,从而可以驱动旋转万能头和镜头块的放大镜头。在另一方面,算术处理单元4可以获得从照相机控制器和摇动-倾斜控制器传输的照相机1的当前位置信息。
另外,算术处理单元4具有视频捕捉功能以便显示从照相机1获得的显示图像,从这些图像形成全景图像,并且在图像显示装置6上显示该全景图像。视频捕捉功能能够在图像显示装置6上显示从照相机1输入的图像信号作为具有任意图像质量的图像。可替换地,视频捕捉功能能够从自照相机1输入的图像信号形成全景图像,并且在图像显示装置6上显示这种全景图像作为具有任意图像质量的全景图像。另外,基于捕捉信号,可将图像信号转换为具有任意图像格式(例如,位图格式,JPEG静物图片,MPEG格式的运动图片等)的任意图像质量的图像信号,并且可以将该图像信号存储在提供在照相机装置2内的存储装置(未示出)内。
图像拍摄列表形成装置5适用于形成拍摄列表,拍摄列表规定了照相机1的拍摄过程以形成全景图像。用户以照相机1拍照的拍摄位置(即摇动角、倾斜角和变焦放大倍数(也称为“拍摄放大倍数”))以对应关系记录在拍摄列表上。可以采用使用倾斜角的拍摄列表和使用图片大小的拍摄列表作为拍摄列表。稍后将描述形成这种拍摄列表的方法。
可通过应用适合的显示装置(诸如液晶显示装置)形成图像显示装置6,并且该图像显示装置6可以显示从算术处理单元4输入的全景图像。
输入装置7是诸如键盘和鼠标的输入操作设备。通过使用连接于算术处理单元4的图像显示装置6的GUI(图形用户界面)来操作输入装置7,输入装置7能够设置拍摄构成全景图像的图像时所需的变焦放大倍数。可替换地,输入装置7可用于选择用户可能希望以高分辨率拍摄的全景图像的特定部分。基于形成全景图像的输入操作命令,确定从算术处理单元4传输到照相机控制器和摇动-倾斜控制器的各个控制数据(控制信号)。
接着,将参考图4的流程图描述在照相机控制装置2的控制下执行的全景图像(宽视场)拍摄控制和全景图像形成处理。
参考图4并且在操作开始之后,首先,算术处理单元4从ROM(未示出)中读取程序以便激活该程序。然后,控制进入步骤S1,在那里图像拍摄列表形成装置5形成用于形成全景图像的拍摄列表。此时,算术处理单元4在图像显示装置6上显示形成拍摄列表的菜单,以便提示使用户输入预定的拍摄参数。
在此,将描述形成使用倾斜角的拍摄列表的方法。
图5、6和7是示意图,它们示出了照相机1的设置位置和基于倾斜角的变焦放大倍数的改变。图5是示出了基于使用倾斜角的拍摄列表的拍摄处理的示意图。图6是示出了基于使用倾斜角的拍摄列表的全景图像的例子(1)的示意图。图7是示出了照相机设置位置和基于倾斜角的变焦放大倍数改变的概念的示意图。
在本发明的说明书中,摇动角和倾斜角定义如下。即,现在假设照相机1的视角的末端处的主光线延伸穿过光轴的点为视点中心,则摇动角是当经过该视点的中心的光轴从拍摄开始位置向水平方向移动时获得的移动角,或当照相机1从某个拍摄位置移动到下一个拍摄位置时获得的移动角。另外,倾斜角是当经过该视点的中心的光轴被从水平面移动时获得的移动角。
在这个例子中,如图7所示,照相机1设置在离作为参考平面的地面(0米)的高度为30米的位置,即,高于地面30米。当从该照相机1沿水平方向前150米的位置以变焦放大倍数30(纵向视角为5度)开始拍摄,以便拍摄距离照相机1接近40米的全景图像时的拍摄列表上描述的参数如下所述。虽然在该实施例中使用地面作为参考平面,只要该参考平面可以是成为测量照相机1的拍摄位置的高度的标准的平面(位置),就足够了。因此,该参考平面不限于地面,可以自由地改变它。
当以5度的纵向视角(变焦放大倍数30)拍摄照相机1前面150米位置时,可在下面的范围内拍摄全景图像的第一层(L1)的图像。
距离地面的高度(P):30m
初始照相机倾斜角:13.8度(atan(30m/150m)+2.5度(纵向视角为1/2))
拍摄范围:30m/tan(13.8度-2.5度)到30m/tan(13.8度+2.5度)→大约150米到大约100米
全景图像的第二层(L2)的图像变为小于100m的拍摄距离,并且可以用减小的变焦放大倍数拍摄。
变焦放大倍数:30×100m/150m的变焦放大倍数→放大倍数20(纵向视角为7.5度)
照相机倾斜角:13.8度+(5度/2)+(7.5度/2)→20.05度
拍摄范围:30m/tan(20.05度+3.75度)到30m/tan(20.05度+3.75度)→大约100米到大约65米
由于全景图像的第三层(L3)的图像变为小于70m的拍摄距离,可能以进一步减小的变焦放大倍数拍摄该图像。
变焦放大倍数:20×65m/100m的放大倍数→放大倍数大约10(纵向视角为15度)
照相机倾斜角:20.05度+(7.5度/2)+(15度/2)→31.3度
拍摄范围:30m/tan(31.3度-7.5度)到30m/tan(31.3度+7.5度)→大约65米到大约35米
如上所述,当照相机1和拍摄对象间的拍摄距离更多地减小时,可以用更小的放大倍数拍摄图像。下面将描述当使用这种拍摄系统时所需的形成拍摄列表的方法。在此,分别如下设置当拍摄全景图像的第n层(n=2,3,4,...)图像时所需的由照相机1的变焦值确定的拍摄视角、照相机1的倾斜角、以及照相机1的设置位置高于地面的高度、以及在照相机1的拍摄开始位置照相机1的拍摄范围的远侧拍摄距离、以及拍摄范围的近侧拍摄距离:
拍摄视角(变焦):SRn
倾斜角:TRn
高于地面的拍摄高度:P
拍摄距离(远侧):FDn
拍摄距离(近侧):NDn
第一层(L1):
确定高于地面的高度P和照相机设置位置处的拍摄开始位置,并且假设A和B分别是拍摄视角和照相机倾斜角,拍摄全景图像的第一层图像所需的拍摄参数如下:
SR1=A
TR1=B
FD1=P/tan(B-A/2)
ND1=P/tan(B+A/2)
第二层(L2):
拍摄全景图像的第二层图像所需的拍摄参数如下:
SR2=SR1×FD1/ND1
TR2=TR1+SR1/2+SR2/2
FD2=P/tan(TR1-SR1/2)
ND2=P/tan(TR1+SR1/2)
N层(Ln)
SRn=SRn-1×FDn-1/NDn-1
TRn=TRn-1+SRn-1/2+SRn/2
FDn=P/tan(TRn-1-SRn-1/2)
NDn=P/tan(TRn-1+SRn-1/2)
图像拍摄列表形成装置5自动计算直到第n层的所有图像的拍摄参数,并且使得拍摄开始位置处的初始值(拍摄开始参数)之后的拍摄列表被确定。
例如,下面将描述图6的例子中照相机1拍摄图像的顺序。首先,已确定全景图像10的第一层的左端部分作为拍摄开始位置后,照相机1以大约30的变焦放大倍数拍摄图像11。接着,照相机1从图像11的拍摄位置以预定的摇动角数量(相应变焦放大倍数的水平视角数量)向右方移动,并且以相同的变焦放大倍数拍摄图像12。另外,照相机1以预定的摇动角数量移动,并且以相同的变焦放大倍数拍摄图像13,...。因此,照相机1顺序地拍摄图像。在照相机1拍摄了第一层的右端处的图像11n之后,将照相机1的拍摄位置设置到第二层的左端,将变焦放大倍数设置为放大倍数大约20,并且由照相机1类似地拍摄第二层图像。然后,在照相机1拍摄了第二层的右端处的图像后,将照相机1的拍摄位置设置到第三层的左端,将变焦放大倍数设置为放大倍数大约10,由照相机1拍摄从左端图像21到右端图像的图像。在照相机1拍摄了形成全景图像10所需的所有全景构成图像之后拍摄结束。
应当注意,拍摄顺序不限于上述的拍摄顺序的例子,并且可以考虑各种拍摄顺序,以便在例如拍摄了第一层的右端处的图像之后,将照相机1移动到恰好在第一层右端图像下的位置(第二层的右端),或通过将照相机1移动到倾斜方向而不是通过将照相机1移动到摇动方向形成所有全景构成图像。
根据上述系统,如图6中所示,可由照相机1在显示全景图像的短距离部分的全景图像的下部拍摄具有低变焦放大倍数的图像,并且可由照相机1在显示全景图像的长距离部分的全景图像的上部拍摄具有高变焦放大倍数的图像。根据该方法,可以减少构成全景图像的图像数目,同时保持长距离部分处的高清晰度图像。
例如,由于以低变焦放大倍数拍摄人物15(图6),从数据量的观点看,可以用远少于拍摄图2中的人物115所需的像素数量拍摄人物15。
回头参考图4的流程图,在步骤S2,算术处理单元4上的程序读取由图像拍摄列表形成装置6如上所述形成的拍摄列表。
然后,控制进入步骤S3,在那里算术处理单元4根据拍摄列表给照相机1设置放大倍数、摇动角和倾斜角。
然后,控制进入步骤S4,在那里照相机1以设置的摇动角和倾斜角的数量移动到该位置,并且照相机1在照相机1被移到的位置处以上述设置的变焦放大倍数拍摄用于全景图像的图像,并且算术处理单元4获得这样拍摄的图像。这样拍摄的图像被与照相机1的摇动/倾斜信息和变焦放大倍数信息一起管理,并且这些信息是在图像显示装置6上作为全景图像显示这些图像时所需的。
然后,控制进入步骤S5,在那里算术处理单元4将这样拍摄的图像改变为全景显示大小,并且在预定的全景图像构成位置处显示(结合)它们,并且算术处理单元4基于用于全景图像的这样拍摄的图像和与伴随该图像的照相机1的摇动角、倾斜角以及变焦放大倍数信息在图像显示装置6上显示图像。由于以相同的分辨率拍摄具有不同变焦放大倍数的图像,在显示图像时需要响应拍摄的变焦放大倍数改变显示大小。
此处,将解释改变图片显示大小的处理。
图8是示出了基于使用倾斜角的拍摄列表的全景图像的例子(2)的示意图。关于构成全景图像30的图像(全景构成图像A和B)的信息如下:
全景构成图像A:
摇动角:25度
倾斜角:1.875度
变焦放大倍数:放大倍数20(拍摄视角宽5度,高3.75度)
全景大小(宽×高):1024×768点
全景构成图像B:
摇动角:15度
倾斜角:7.5度
变焦放大倍数:放大倍数10(拍摄视角宽10度,高7.5度)
全景大小(宽×高):1024×768点
在全景构成图像的显示位置内,以图像显示装置6的X-Y坐标表示相应图像的预定位置,例如,左上顶点。在该例子中,全景图像30的左上顶点被表示为原点(0,0)。作为例子,当假设变焦放大倍数20为参考放大倍数,并且假设图像显示装置6上的大小(宽×高)256×192点为参考显示大小时,显示在图8所示的全景图像的第一层(L1)的左端位置31处的全景构成图像A以及显示在距离全景构成图像B的第二层的左边为第二位置32的全景构成图像B的显示大小和显示位置如下:
全景构成图像A:
显示大小:256×192点,显示位置(x,y):(0,0)
全景构成图像B:
显示大小:512×384点,显示位置(x,y):(512,192)
则任意全景构成图像X的显示大小和显示位置如下:
当全景构成图像X具有
参考显示大小(宽×高):(W,H)
参考放大倍数:Z(参考视角(宽×高):(M,N))
摇动角:P
倾斜角:t
拍摄放大倍数:z
显示大小(w,h)
每单位摇动角的显示移动量(U):W/M
每单位倾斜角的显示移动量(V):H/N
显示大小和显示位置表示为:
显示大小(w,h):(W,H)×Z/z
显示位置(x,y):(U×p-w/2,V×t-h/2)
根据上述系统,通过准确地组合具有不同变焦放大倍数的图像,可以实现形成全景图像。
在上述步骤S5的图像显示大小的改变和显示处理结束之后,控制进入下面的确定步骤S6,在那里确定拍摄列表的整个拍摄处理是否结束。如果如确定步骤S6处的YES所表示的,所有全景构成图像的拍摄结束了,则一系列处理结束。
如果如确定步骤S6处的NO所表示的,所有全景构成图像的拍摄未结束,则控制回到步骤S3,在那里执行下一个全景图像拍摄位置的照相机设置。然后,重复步骤S3到S5,直到全景拍摄完成为止。
根据上述的实施例,通过使用以在长距离部分和短距离部分处被改变的变焦放大倍数拍摄的图像,构成可以显示宽范围的全景图像。如果在短距离显示部分中使用以降低的变焦放大倍数拍摄的图像和广角,可以显示全景图像,同时可以减少全景构成图像的数目。由于构成全景图像的全景构成图像的数目减少了,可以减少全景拍摄时间和显示时间,并且可以减少全景图像的数据量。
另外,在使用全景图像的广域观看系统中,可以基于被观看的对象的大小(每个被观看的对象的像素大小)执行缩短了拍摄时间(全景拍摄间隔)而不用降低检测准确性的广域观看。例如,如果旨在观看具有高移动速度的移动物体(诸如飞机),则飞机从全景图像的拍摄区域的一端移动到另一端,并且可能飞机在全景图像中未被拍摄到。然而,如果缩短了拍摄时间(全景拍摄时间),则可靠地观看具有高移动速度的被观看对象将成为可能。
接着,将作为本发明的另一个实施例描述仅拍摄全景图像的特定部分的方法。
图9,10和11是将被参考以解释形成使用图片大小的拍摄列表的方法的图。更具体地,图9是示出了基于使用图片大小的拍摄列表的拍摄处理的示意图。图10是示出了放大的图9的主要部分的示意图。图11是示出了基于使用图片大小的拍摄列表的全景图像的例子的示意图。
当用户在屏幕上指定特定部分,并且通过拍摄列表形成工具基于以图1中所示的参考图像(参考网格)形成的全景图像改变网格大小时,可以改变全景图像的特定部分的变焦放大倍数。当通过拍摄列表形成工具改变全景图像的特定部分的网格大小时,图像拍摄形成装置5自动计算变焦放大倍数,并且形成用于拍摄包括被改变网格大小的图像的全景图像50的拍摄列表。在改变网格大小之前和之后,固定宽高比。
作为例子,将描述一个例子,其中对图像62进行划分,并且以高清晰度拍摄划分后图像,而使用图9中所示的图像51(52,53,...51n,61,62,...51m,...,51mn)作为参考图像。
图10示出了以较小的网格大小将图像62划分为图像62a,62b,62c和62d的状态。现在假设参考图像的网格大小设置为1024×768(宽×高)点,并且变焦放大倍数设置为放大倍数5,则改变后的图像(图像62a到62d)的网格大小和变焦放大倍数如下:
参考图像:1024×768(宽×高)-变焦放大倍数-5倍
改变后的图像:512×384(宽×高)-变焦放大倍数-放大倍数5×(1024/512)-放大倍数10
作为运算的结果,改变后的图像的变焦放大倍数成为参考图像的10倍,并且图像62的图像62a到62d的拍摄放大倍数成为参考图像的2倍。
根据上述的系统,通过改变屏幕上特定部分的网格大小,可以形成由具有高清晰度的图像构成其特定部分的全景图像的拍摄列表。
在形成基于上述图片大小的拍摄列表之后,可以通过类似地执行图4中所示的步骤S2到S6形成全景图像。在图4的流程图中的步骤S5,通过使用目前为止已描述的方法,可以改变和显示当仅以增加的变焦放大倍数拍摄具有高清晰度的特定部分时所获得的图像的图像显示大小。
通过使用采用上述系统形成的拍摄列表,照相机1可以仅以增加的变焦放大倍数拍摄高清晰度的特定部分。因此,使用所需部分的高清晰度数据形成全景图像而不增加不必要部分的图像数据成为是可能的。
更具体地,由于全景图像中仅有特定点以高放大倍数(高清晰度)拍摄,并且以低倍数拍摄其他拍摄点,不需要以高清晰度拍摄整个全景图像。因此,可以将全景构成图像的总数的增加抑制到必需的全景构成图像数目的增加,并且可以减少数据量和拍摄时间的增加。
另外,在使用全景图像的广域观看系统中,也可以通过使用上述方法观看具有高清晰度的特定部分。
如上所述,根据本发明,可以减少全景拍摄时间和全景显示时间。另外,可以减少全景图像的数据量。另外,在使用全景图像的广域观看系统中,可以减少拍摄时间而不用降低观看准确性(对象识别准确性)。
另外,当需要放大全景图像的特定部分时,可以仅作为具有高清晰度的图像显示特定部分,而不用双重管理数据。另外,在使用全景图像的广域观看系统中,可以观看具有高清晰度的特定部分。
此处,不需说明的是可以通过给系统或装置提供记录介质实现本发明,在该记录介质上记录有可以实现上述实施例的软件的程序代码,从而系统或装置的计算机(或处理器,诸如MPU和CPU)可以从记录介质上读取程序代码。
作为在该情况下提供程序代码的记录介质,可以使用适合的存储介质,诸如软盘,硬盘,光盘,磁光盘,CD-ROM,CD-R,磁带,非易失存储器卡和ROM。
另外,不仅可以通过执行由计算机读取的程序代码实现上述的实施例的功能,而且可以通过计算机上运行的OS(操作系统)基于该程序代码的指令执行部分或整个实际处理时所执行的处理实现上述实施例的功能。
另外,虽然在上述实施例中已经作为根据本发明的照相机系统的照相机装置的例子描述了静物照相机,不需说明的是该照相机系统适用于摄像机,从而可以从多个拍摄的移动图片形成全景图像。
另外,虽然在上述实施例中照相机1的光轴指向低于水平面的一侧,不需说明的是本发明不限于此,并且可以将照相机1的光轴指向高于水平面的一侧,从而可以拍摄全景图像。
另外,本发明不限于上述实施例,并且可以做出各种修改和变形而不脱离本发明的要点。
本领域的技术人员应当理解,根据设计需要和其他因素,可以出现各种修改,组合,子组合和替代,只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。
Claims (11)
1.一种照相机系统,包括:
照相机装置,用于拍摄对象以便输出图像信号;
照相机控制装置,用于控制所述照相机装置,从而在改变基于事先确定的设置的变焦放大倍数的同时,所述照相机装置以预定的顺序拍摄构成全景图像的多个图像,并且通过将由所述照相机装置拍摄的具有不同变焦放大倍数的多个图像结合在一起形成全景图像。
2.根据权利要求1的照相机系统,其中所述照相机控制装置包括:
拍摄列表形成单元,用于形成拍摄列表,在拍摄列表中以对应关系列出所述照相机装置的摇动角、倾斜角和所述变焦放大倍数;以及
控制单元,用于输出基于所述拍摄列表控制所述照相机装置的拍摄处理的控制信号,响应各个变焦放大倍数将由所述照相机装置拍摄的具有不同变焦放大倍数的多个图像的大小转换为适合于显示全景图像的大小,并且通过将所述多个转换后图像结合在一起形成全景图像。
3.根据权利要求2的照相机系统,其中所述拍摄列表形成单元响应从所述照相机装置到所述对象的距离设置所述拍摄列表的变焦放大倍数,在从所述照相机装置到所述对象的距离长的部分增加所述变焦放大倍数,并且在从所述照相机装置到所述对象的距离短的部分减小所述变焦放大倍数。
4.根据权利要求3的照相机系统,其中当所述全景图像由n层(n是大于等于2的自然数)构成,并且每个层由多个图像构成时,如果在拍摄所述全景图像的第一层的图像时所位于的拍摄开始位置处由所述照相机装置的变焦值确定的拍摄角SR1表示为A,所述照相机装置的倾斜角TR1表示为B,距离所述照相机装置放置在地面上的位置的高度表示为P,拍摄范围远侧上的拍摄距离表示为FD1,并且拍摄范围近侧上的拍摄距离表示为ND1,则所述照相机装置的第一层处的拍摄参数表示为:
SR1=A
TR1=B
FD1=P/tan(B-A/2)
ND1=P/tan(B+A/2)
如果在拍摄所述全景图像的第n层图像时位于的拍摄开始位置处由所述照相机装置的变焦值确定的拍摄角表示为SR2,所述照相机装置的倾斜角表示为TR2,拍摄范围的远侧上的拍摄距离表示为FDn,并且拍摄范围的近侧上的拍摄距离表示为NDn,则所述照相机装置的第n层处的拍摄参数表示为:
SRn=SRn-1×FDn-1/NDn-1
TRn=TRn-1+SRn-1/2+SRn/2
FDn=P/tan(TRn-1-SRn-1/2)
NDn=P/tan(TRn-1+SRn-1/2)。
5.如权利要求2的照相机系统,其中所述拍摄列表形成单元还将从构成所述全景图像的图像中指定的图像划分为多个图像,并且响应所述划分后图像的数目,将所述划分后图像的变焦放大倍数设置为高变焦放大倍数。
6.如权利要求5的照相机系统,其中所述拍摄列表形成单元在构成所述全景图像的图像中设置参考图像,计算所述参考图像和所述划分后图像的网格大小间的比,并且通过用所述参考图像的参考变焦放大倍数乘以所述计算出的值来设置所述划分后图像的变焦放大倍数。
7.如权利要求2的照相机系统,其中所述拍摄列表形成单元响应从所述照相机装置到相应于每个构成图像的所述对象的距离设置所述拍摄列表的变焦放大倍数,在从所述照相机装置到相应于所述构成图像的所述对象的距离长的部分增加所述放大倍数,并且在从所述照相机装置到相应于所述构成图像的所述对象的距离短的部分减小所述变焦放大倍数,还将从构成所述全景图像的图像中指定的构成图像划分为多个图像,并且响应划分后图像的数目设置所述划分后图像的变焦放大倍数。
8.如权利要求2的照相机系统,其中当以使用所述全景图像的特定顶点作为原点的二维坐标表示构成全景图像的图像的显示位置时,将参考变焦放大倍数Z的图像定义为参考图像,所述参考图像的大小(宽,高)表示为(W,H),并且参考视角(宽,高)表示为(M,N),如果所述照相机装置在任意拍摄位置的摇动角表示为p,倾斜角表示为t,拍摄放大倍数表示为z,每单位摇动角的显示移动量U表示为W/M,并且每单位倾斜角的显示移动量V表示为H/N,则
转换后图像的大小(w,h)表示为(W×Z/z,H×Z/z),并且显示位置(x,y)表示为(U×p-w/2.V×t-h/2)。
9.在用于拍摄对象以便输出图像信号的照相机控制装置中,所述照相机控制装置控制所述照相机装置,从而所述照相机装置在改变基于事先确定的设置的变焦放大倍数的同时,以预定顺序拍摄构成全景图像的多个图像,并且通过结合由所述照相机装置拍摄的具有不同变焦放大倍数的多个图像形成全景图像。
10.一种通过结合从照相机装置输出的多个图像形成全景图像的全景图像形成方法,包括步骤:
用于形成拍摄列表的步骤,在所述拍摄列表中以对应关系列出所述照相机装置的摇动角、倾斜角和变焦放大倍数;
用于基于所述拍摄列表设置所述照相机装置的摇动角、倾斜角和变焦放大倍数的步骤;
用于接收由所述照相机装置以所述设置的摇动角、倾斜角和变焦放大倍数拍摄的图像的步骤;
用于将所述接收到的图像改变为适合于显示所述全景图像的大小的图像,并且在所述全景图像的预定位置显示所述改变后的图像的步骤;和
用于顺序显示构成所述全景图像的各个图像的拍摄图像,以形成所述全景图像的步骤。
11.一种通过将从照相机装置输出的多个图像结合在一起形成全景图像的计算机程序产品,使得计算机能实现:
用于形成拍摄列表的功能,在所述拍摄列表中以对应关系列出所述照相机装置的摇动角、倾斜角和所述变焦放大倍数;
用于基于所述拍摄列表设置所述照相机装置的摇动角、倾斜角和变焦放大倍数的功能;
用于接收由所述照相机装置以所述设置的摇动角、倾斜角和放大倍数拍摄的图像的功能;
用于将所述接收到的图像改变为适合于显示所述全景图像的大小的图像,并且在所述全景图像的预定位置显示所述改变后的图像的功能;和
用于顺序显示构成所述全景图像的各个图像的拍摄图像,以形成所述全景图像的功能。
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