DE69727052T2

DE69727052T2 - Omnidirektionales bildaufnahmegerät

Info

Publication number: DE69727052T2
Application number: DE1997627052
Authority: DE
Inventors: Shree K. Nayar
Original assignee: Columbia University in the City of New York
Current assignee: Columbia University in the City of New York
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: DE69727052D1; ATE257301T1; RU2195085C2; EP0897636A4; BR9709067A; EP0897636B1; CN1222280A; EP0897636A1; US5760826A; WO1997043854A1; HK1021282A1; CN1095282C; JP4023827B2; JP2000510307A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf omnidirektionale Bildabtastung mit Bezug auf einen einzigen Betrachtungspunkt, und, insbesondere auf derartige Bildabtastung, die einen abgestumpften, konvexen, im Wesentlichen parabolischen Reflektor verwendet.
2. Erörterung des Standes der Technik
Für viele Anwendungen wie Überwachung, Telekonferenz, Fernmessung, Fotogrammetrie, Modellerfassung, virtuelle Realität, Computergraphik, maschinelles Sehen und Robotik, ist es wünschenswert, dass ein Bildaufnahmesystem ein großes Sehfeld hat, damit es soviel Information wie möglich über die Welt darum herum aufnehmen kann.
Traditionelle Abbildungssysteme schließen eine Kamera mit einem Objektiv ein, das eine perspektivische Abbildung eines Bilds bereitstellt. Jedoch selbst eine Kamera mit einem großen Weitwinkelobjektiv hat nur ein begrenztes Sehfeld (d. h., erfasst weniger als eine ganze Halbkugel). Dieses begrenzte Sehfeld lässt sich durch Kippen und Schwenken des ganzen Bildaufnahmesystems um sein Projektionszentrum herum erweitern. Ein derartiges System ist in S. E. Chen, "Quicktime VR – An Image-Based Approach to Virtual Environment Navigation", Proc. of SIGGRAPH 95, (8): 29–38, August (1995) beschrieben. Der Artikel von L. McMillan und G. Bishop, "Plenoptics Modeling: An Image-Based Rendering System", Computer Graphics: Proc. of SIGGRAPH, August 1995, pp. 39–46, beschreibt ebenfalls ein traditionelles Schwenk- und Kippsystem. Diese Art von System weist aber zwei ernsthafte Nachteile auf, wobei einer die offenkundigen mit einem Gerät verbundenen Nachteile sind, das kritische bewegliche Teile besitzt, und der zweite die signifikante Menge Zeit ist, die für eine volle Umdrehung zum Betrachten der umgebende Welt gebraucht wird. Diese zeitliche Beschränkung macht ein solches Gerät für Echtzeit-Anwendungen ungeeignet.
Ein weiterer Ansatz zur Vergrößerung des Sehfelds in einem Bildaufnahmesystem ist der Einsatz eines so genannten „Fischaugen"-Objektivs wie es in E. L. Hall et al., "Omnidirectional Viewing Using a Fish Eye Lens", SPIE Vol. 728 Optics, Illumination, and Image Sensing for Machine Vision (1986), p. 250 beschrieben ist. Da das Fischaugenobjektiv eine sehr kurze Brennweite hat, kann das Sehfeld so groß wie eine Halbkugel sein. Die Verwendung solcher Objektive in einem Bildaufnahmesystem ist jedoch problematisch, indem sie beachtlich größer und komplizierter als konventionelle Objektive sind. Überdies ist es schwierig gewesen ein Fischaugenobjektiv mit einem festen Betrachtungspunkt für alle Punkte der relevanten Szene zu entwickeln. U.S. Patent No. 5.187.667 nach Zimmerman, und U.S. Patent No. 5.359.363 nach Kuban et al. sind ebenso auf die Verwendung von Fischaugenobjektiven ausgerichtet, um konventionelle Schwenk- und Kippmechanismen zu ersetzen, und leiden, demzufolge, an denselben Nachteilen.
Andere, dem Stand der Technik entsprechende, Geräte haben reflektierende Flächen zur Vergrößerung des Sehfelds verwendet. Ein solches, dem Stand der Technik entsprechendes, Gerät ist in V. S. Nalwa, "A True Omni-Directional Viewer", ATT Bell Laboratories Technical Memorandum, BL0115500-960115-01, Jan. 1996 offenbart. Nalwa offenbart die Verwendung von mehrfachen, planaren, reflektierenden Flächen im Zusammenhang mit multiplen Kameras mit ladungsgekoppelten Schaltungen („CCD"), um ein Panoramabild von 360 Grad eines 50 Grad Bandes einer halbkugelförmigen Szene zu erhalten. Im Besonderen sind, in Nalwa, vier planare Spiegel in der Gestalt einer Pyramide angeordnet, wobei jeweils eine Kamera über jede der vier planaren reflektierenden Seiten positioniert ist, und wobei jede Kamera geringfügig mehr als 90 Grad mal 50 Grad der halbkugelförmigen Szene betrachtet. Dieses System leidet unter dem ernsthaften Nachteil, dass es mehrfache Sensoren benötigt, um ein halbkugelförmiges Bild zu erfassen. Außerdem leidet dieses System an den innewohnenden Problemen, die mit Verzerrung an den „Nähten" verbunden sind, wenn die separaten Bilder kombiniert werden, um eine volle Ansicht von 360 Grad bereitzustellen.
Ebenso wurden gekrümmte Reflexionsflächen im Zusammenhang mit Bildsensoren verwendet. Es ist jedoch im Fachgebiet gut bekannt, dass für perspektivische Abbildung, die einzige reflektierende Fläche, die ein Bild der Welt – wie von einem einzelnen Betrachtungspunkt aus gesehen – erzeugen wird, eine Ebene ist, die durch den Mittelpunkt des Liniensegments zwischen dem Objektiv und dem Betrachtungspunkt verläuft, wobei ihre Normale in Richtung des Liniensegments zeigt. Deshalb wird, für perspektivische Abbildung, jede gekrümmte Fläche notwendigerweise mehrfache Betrachtungspunkte aufweisen.
Sowohl Yagi et al., "Evaluating Eftectivity of Map Generation by Tracking Vertical Edges in Omnidirectional Image Sequence", IEEE International Conference on Robotics and Automation, June 1995, p. 2334, and Yagi et al., "Map-Based Navigation for a Mobile Robot With Omnidirectional Image Sensor COPIS", IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. II, No. 5, Oct. 1995, offenbaren einen Kegelprojektionsbildsensor (COPIS), der eine konische Reflexionsfläche verwendet, um Bilder von der Umgebung zu sammeln, und die Information verarbeitet, um die Navigation eines mobilen Roboters zu leiten. Obwohl der Kegelprojektionsbildsensor (COPIS) Betrachten von 360 Grad erzielen kann, ist er kein echter omnidirektionaler Bildsensor, weil das Sehfeld durch den Scheitelwinkel des konischen Spiegels und durch den Betrachtungswinkel des Kameraobjektivs begrenzt wird. Wie oben besprochen, resultiert außerdem die Reflexion ab der gekrümmten Fläche in multiplen Betrachtungspunkten, indem der geometrische Ort der Betrachtungspunkte für einen Kegel ein Kreis ist. Multiple Betrachtungspunkte verursachen signifikante Verzerrung und erfordern komplexe Manipulation und Translation des Bilds, um die Szene so zu rekonstruieren wie sie von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet wird.
Yamazawa et al., "Obstacle Detection With Omnidirectional Image Sensor HyperOmni Vision", IEEE International Conference on Robotics and Automation, Oct. 1995, p. 1062, offenbart eine besagte Verbesserung im COPIS-System was die Verwendung einer hyperbolischen Reflexionsfläche anstatt einer konischen Fläche involviert. Wie darin erörtert, werden die von der hyperbolischen Fläche reflektierten Lichtstrahlen, egal wo der Ursprungspunkt liegt, alle an einem einzigen Punkt konvergieren, und dadurch perspektivisches Betrachten ermöglichen. Obwohl die Verwendung eines hyperbolischen Spiegels dahingehend vorteilhaft ist, dass er volle perspektivische Bildabtastung ermöglicht, weil die das reflektierte Bild ausmachenden Lichtstrahlen in einem Brennpunkt des Reflektors konvergieren, ist das Positionieren des Sensors relativ zur Reflexionsfläche kritisch, und jegliche Störung wird die Bildqualität beeinträchtigen. Weiter erfordert die Verwendung eines perspektivischen Abbildungsmodells innewohnend, dass sich, sowie sich der Abstand zwischen dem Sensor und dem Spiegel vergrößert, der Querschnitt des Spiegels vergrößern muss. Daher diktieren praktische Überlegungen, dass, um den Spiegel auf einer angemessenen Größe zu halten, der Spiegel nahe dem Sensor platziert werden muss. Dieses verursacht seinerseits das Auftreten von Komplikationen hinsichtlich des Designs der Bildsensoroptik. Außerdem erfordert das Kartieren eines abgetasteten Bilds auf brauchbare Koordinaten, auf Grund der Natur des konvergierenden Bilds, komplexe Kalibrierung.
Die am 16. Januar 1975 veröffentliche deutsche Patentanmeldung Nr. DE 23 32 209 A (Fickenscher Hans) offenbart die Verwendung von nicht einem, sondern zwei Parabolspiegeln zum Erfassen eines halbkugelförmigen Sehfelds mit einem einzigen Betrachtungspunkt. Bei dieser Anordnung ist es schwierig das System zu konfigurieren ohne mit einem großen blinden Fleck zu enden (Mitte eines Teils des Sehfelds, der vom System nicht gemessen wird). Dies ist deutlicht illustriert in den Abbildungen, die in der Anmeldung von Fickenscher gezeigt sind, und tritt auf weil die Kamera zwischen die zwei Spiegel oder innerhalb des primären Spiegels platziert werden muss. Eine weitere Anordnung, die zwei Parabolspiegel verwendet, ist in der EP-A-0071 492 offenbart.
Die oben beschriebenen, dem Stand der Technik entsprechenden, Geräte schlagen fehl ein echtes omnidirektionales Bildaufnahmegerät bereitzustellen, das fähig ist eine im Wesentlichen halbkugelförmige Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus abzutasten. Diese Geräte versagen ebenso ein Bildaufnahmesystem zu erzielen, in dem jeder selektierte Teil einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene betrachtet bzw. die Szene geschwenkt werden kann, beides ohne dass Bildwiederherstellung oder komplexe Bildumwandlung erforderlich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Nachteile des Standes der Technik, wie oben erörtert, werden im Wesentlichen durch die vorliegende Erfindung verbessert, die in einem Gesichtspunkt ein omnidirektionales Bildaufnahmegerät, wie in Anspruch 1 dargelegt, ist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befolgt die Fläche des Reflektors im Wesentlichen die Gleichung,
ausgedrückt in zylindrischen Koordinaten, wobei r die radiale Koordinate, z die Drehachse und h eine Konstante ist. Da die Gleichung eine symmetrische Rotationsfläche darstellt, ist die Gestalt der Fläche keine Funktion der Winkelkoordinate ϕ. Der Reflektor ist an einer Ebene abgestumpft, die im Wesentlichen senkrecht zur z-Achse ist, und die den Brennpunkt des parabolischen Reflektors einschließt. Der Bildsensor wird vorzugsweise entlang einer optischen Achse positioniert, die sich mit der z-Achse des Reflektors deckt.
In einer beispielhaften Anordnung ist der Bildsensor elektronisch und stellt ein Bildsignal bereit, das für das orthografisch reflektierte Bild repräsentativ ist. Dieses Bildsignal wird digitalisiert und an ein Bildverarbeitungsgerät übertragen. Das Bildverarbeitungsgerät ist vorteilhaft adaptiert, um Betrachten jedes Teils der halbkugelförmigen Szene, Vergrößern von Teilen der Szene und Schwenken der Szene ab einem vorbestimmten Betrachtungspunkt zu ermöglichen.
Ein weiteres beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt einen zusätzlichen, abgestumpften, konvexen, im Wesentlichen parabolischen Reflektor ein, der positioniert ist ein Bild einer zusätzlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus orthografisch zu reflektieren. Die halbkugelförmige Szene und die zusätzliche halbkugelförmige Szene ergänzen einander, so dass deren Kombination eine sphärische Szene ist. Ein zusätzlicher Bildsensor wird positioniert, um das vom zusätzlichen Reflektor orthografisch reflektierte Bild zu empfangen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind der Reflektor und der zusätzliche Reflektor Rücken-an-Rücken positioniert und haben eine gemeinsame z-Achse, die mit der optischen Achse fluchtet, und einen gemeinsamen Brennpunkt. Jeder ist an einer Ebene abgestumpft, die im Wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen z-Achse ist und die den gemeinsamen Brennpunkt einschließt.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Abtasten eines Bilds, einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene, von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, wie in Anspruch 17 definiert, bereit.
In einem weiteren, beispielhaften Ausführungsbeispiel des Abbildungsverfahrens sind die weiteren Schritte der Bereitstellung eines für das orthografisch reflektierte Bild repräsentativen Bildsignals, Umwandeln des Bildsignals in Bilddaten, Kartieren der Bilddaten in ein kartesisches Koordinatensystem, Interpolieren der Bilddaten, und Formen eines Digitalbilds ab den kartierten Bilddaten und den interpolierten Bilddaten inbegriffen. Falls erwünscht, kann man, nach Spezifizieren einer Betrachtungsrichtung, einer Brennweite und einer Bildgröße, auf diesen selektierten Teil des Bilds hinzoomen, bevor der Interpolationsschritt ausgeführt wird.
Abschließend sind, in noch einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel des Abbildungsverfahrens, die weiteren Schritte der orthografischen Reflexion eines zusätzlichen Bilds einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene auf eine zusätzliche im Wesentlichen parabolische Reflexionsfläche inbegriffen und zwar so, dass sich der einzige Betrachtungspunkt der zusätzlichen Szene mit einem Brennpunkt der zusätzlichen Reflexionsfläche deckt, und Abtasten des zusätzlichen orthografisch reflektierten Bilds einschließt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen eingehend beschrieben, in denen:
1a ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines omnidirektionalen Bildaufnahmegeräts;
1b ist eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels, in dem ein parabolischer Reflektor durch einen transparenten Träger an einen Bildsensor angeschlossen ist;
2 eine isometrische Ansicht eines auf einer Grundplatte montierten parabolischen Reflektors ist;
3 eine teilweise isometrische Ansicht eines parabolischen in ein zylindrisches Koordinatensystem kartierten Reflektors ist;
4 eine geometrische Repräsentation orthografischer Reflexion ab einer gekrümmten reflektierenden Fläche ist;
5 eine Illustration orthografischer Reflexion ab einem im Wesentlichen parabolischen Reflektor auf einen Bildsensor ist;
6 illustriert wie sich irgendein selektierter Teil einer halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachten lässt;
7 eine Seitenansicht eines omnidirektionalen Bildaufnahmegeräts mit zwei Rücken-an-Rücken im Wesentlichen parabolischen Reflektoren und zwei Bildsensoren ist;
8 eine Querschnittsansicht von zwei im Wesentlichen parabolischen Reflektoren ist, die Rücken-an-Rücken positioniert sind und eine gemeinsame Drehachse und einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen;
9a ist eine Seitenansicht eines Beispiels eines omnidirektionalen Bildprojektionsgeräts ist;
9b illustriert eine beispielhafte Anordnung zum Projizieren eines mit einem Bild modulierten kollimierten Lichtstrahls;
10 ist eine Seitenansicht eines omnidirektionalen Bildprojektionsgeräts mit zwei Rücken-an-Rücken, im Wesentlichen parabolischen, Reflektoren, und zwei Lichtquellen und zwei transparenten bildtragenden Medien für das Projizieren von zwei kollimierten Lichtstrahlen mit modulierten jeweiligen Bildern von zwei, im Wesentlichen halbkugelförmigen Szenen, in Richtung entsprechender Reflektoren;
11 eine teilweise isometrische Ansicht eines parabolischen Reflektors des omnidirektionalen Bildprojektionsgeräts ist, die in ein zylindrisches Koordinatensystem kartiert ist;
12 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Abtasten und Verarbeiten eines Bilds einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus ist; und
13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bilds ist, das im Wesentlichen eine halbkugelförmige Szene repräsentiert wie sie von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet wird.
Ausführliche Beschreibung
1a illustriert ein omnidirektionales Bildaufnahmegerät 100 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein, auf einer Grundplatte 140 montierter, konvexer parabolischer Reflektor 135 ist positioniert ein bild einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene 130 orthografisch zu reflektieren. Ein Bildsensor 110, wie beispielsweise ein kommerziell verfügbares Sony 3CCD Farbvideokameragerät 111 mit Vergrößerungsobjektiv 112 und einem telezentrischen Objektiv oder einer telezentrischen Öffnung 113, ist positioniert die orthografische Reflexion des Bilds zu empfangen. Das telezentrische Objektiv 113 dient dazu alle Lichtstrahlen herauszufiltern, die nicht senkrecht zur Ebene des Objektivs sind, d. h. Hintergrundlicht, das nicht Teil der orthografischen Reflexion der halbkugelförmigen Szene bildet.
Obwohl sich die Beschreibung hierin auf sichtbares Licht bezieht, findet die vorliegende Erfindung gleiche Anwendung auf andere Formen elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise Ultraviolettlicht oder Infrarotlicht.
In einem alternativen beispielhaften Ausführungsbeispiel des in 1b gezeigten Bildaufnahmegeräts 100 gemäß der Erfindung, kann der parabolische Reflektor vielleicht durch einen transparenten Träger 136, wie eine Länge klarer Rohrleitung, an den Bildsensor gekoppelt sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1a, generiert die Videokamera 110 ein analoges Videosignal, das das orthografisch reflektierte Bild repräsentiert, das durch das Kabel 150 gesendet wird. Das Videosignal wird durch den A/D-Wandler 120 in ein Digitalsignal umgewandelt, der ein kommerziell erhältlicher A/D-Wandler für NTSC-Videosignale ist.
Das Digitalsignal wird dann durch ein Kabel 155 an einen universellen Computer 125, wie eine DEC Alpha 3000/600 Workstation, geleitet. Wie eingehender erläutert werden wird, ist der Computer 125 programmiert dem Benutzer zu gestatten jeden gewünschten Teil der halbkugelförmigen Szene zu betrachten, auf einen selektierten Teil der Szene hinzuzoomen oder die Szene in jeder gewünschten Weise zu schwenken.
Der Bildsensor 110 könnte einfach ein Fotoapparat oder eine Filmkamera sein, der bzw. die konventionellen fotografischen Film verwendet. Der Bildsensor 110 könnte ebenso ein Camcorder oder eine Videokamera sein, der bzw. die eine digitale Videosignalausgabe bereitstellt, die dem Computer 125, ohne Notwendigkeit für den A/D-Wandler 120, direkt bereitgestellt werden kann.
2 zeigt eine isometrische Ansicht des parabolischen Reflektors 135, der sich aus der Basis erstreckt, aus der er geformt ist. Die ganze Fläche der Basis 140, einschließlich des Reflektors 135, ist mit einer dünnen Schicht 145 stark reflektierenden Metalls, wie beispielsweise Silber beschichtet.
3 illustriert eingehender die bevorzugte Geometrie des parabolischen Reflektors 135, sowie die orthografische Reflexion des Bilds der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene 130 auf den Bildsensor 110. Der Reflektor 135 der 3 ist in zylindrischen Koordinaten, r, ϕ und z, als im Wesentlichen die Gleichung
befolgend, definiert wobei z die Drehachse, r die radiale Koordinate und h eine Konstante ist. Die z-Achse deckt sich mit der optischen Achse der Abbildungsanordnung, und ein Brennpunkt 315 des Paraboloids, der durch die Gleichung (1) definiert ist, deckt sich mit dem Nullpunkt des Koordinatensystems. Der Reflektor 135 der 3 ist an einer Ebene p abgestumpft, die im Wesentlichen senkrecht zur z-Achse 310 ist, und die den Brennpunkt 315 der seiner parabolischen Fläche einschließt.
Alle ankommenden Strahlen 305, die sonst durch den Brennpunkt 315 hindurchgehen, werden durch die reflektierende parabolische Fläche orthografisch in Richtung des Bildsensors 110 reflektiert. Somit deckt sich der Brennpunkt 315 mit dem einzigen Betrachtungspunkt, von dem aus die im Wesentlichen halbkugelförmige Szene 130 betrachtet wird. Der Bildsensor 110 ist entlang der optischen Achse 310 des Bildaufnahmesystems positioniert, und dessen fotoempfindliche Oberfläche ist senkrecht zur optischen Achse.
Die Verwendung orthografischer Reflexion, um Betrachten einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus zu ermöglichen, ist ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung, da es im Fachgebiet gut bekannt ist, dass Reflexion an einer gekrümmten Fläche, die perspektivische Projektion bereitstellt, in multiplen Betrachtungspunkten resultiert.
Dass orthografische Reflexion Betrachten ab einem einzigen Betrachtungspunkt ermöglicht, lässt sich mittels Bezugnahme auf die 4 demonstrieren. In der 4, sind z und r senkrechte zylindrische Koordinaten für einen gegebenen Wert von ϕ, der Winkelkoordinate. Der Winkel eines ankommenden Strahls 405 relativ zur r ^ Achse ist θ. Der ankommende Strahl 405 wird durch die reflektierende Fläche 415 orthografisch als ein austretender Strahl 410 reflektiert.
Um einen einzigen Betrachtungspunkt 420 zu haben, muss jeder ankommende Strahl erfüllen tan(θ) = z/r, (3)und für orthografische Reflexion müssen alle Strahlen in einem Winkel α = π/2, (4) reflektiert werden, wobei α der Winkel zwischen dem austretenden Strahl 410 und der Achse ist. Um diese zwei Einschränkungen zu erfüllen, und damit der Einfallswinkel dem Reflexionswinkel entspricht, ist klar, dass der Winkel, β, zwischen dem reflektierten Strahl 410 und der normalen Richtung der Fläche am Reflexionspunkt, n ^, gleich sein muss
was auch ausgedrückt werden kann als
Abschließend, ist die Neigung der Reflexionsfläche 415 in der Ebene z ^-r ^ am Reflexionspunkt
Substituieren von (7) und (5) in (6) ergibt
Der quadratische Ausdruck der Gleichung (8) lässt sich lösen, um zwei Lösungen für dz/dr zu erhalten, aber um Selbstabdecken durch die Reflexionsfläche zu vermeiden, wird die Neigung der Krümmung im rechten Quadrant negativ gemacht (d. h., die Fläche ist konvex). Das Ergebnis ist
Wenn a = z/r, reduziert sich der obige Ausdruck auf
wobei h eine Integrationskonstante ist. Substituieren von z = ra in die Gleichung (10) ergibt Gleichung (1).
Somit existiert eine Krümmung, die – wenn um die z ^-Achse rotiert – eine Fläche generiert, die orthografische Reflexion einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus zulassen wird. Diese Kurve ist die durch die Gleichung (1) definierte Parabel, die einen einzigen Betrachtungspunkt hat, der sich mit dem Brennpunkt 420 der Parabel deckt.
Zusätzlich zur Bereitstellung des Betrachtens einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, ermöglicht das omnidirektionale Bildaufnahmegerät, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Betrachten jedes Teils der Szene, ermöglicht Hinzoomen auf einen selektierten Teil und ermöglicht Schwenken der Szene in beliebiger Weise, alles in Bezug auf den einzigen Betrachtungspunkt und ohne Bildrekonstruktion oder komplexe Bildumwandlung erforderlich zu machen.
5 illustriert wie ein Teil der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene vom Bildsensor von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet wird. Ein abgestumpfter, im Wesentlichen parabolischer, Reflektor 135 wird in ein kartesisches Koordinatensystem kartiert. Die optische Achse 502 der Abbildungsanordnung deckt sich mit der z-Achse, und der Brennpunkt 501 des, im Wesentlichen parabolischen, Reflektors 135 befindet sich am Nullpunkt. Von einem Teil der betrachteten Szene 300 ankommende Strahlen 505, 510 schneiden die Reflexionsfläche an den Punkten 515 und 520, die durch ihre jeweiligen x- und y-Koordinaten definiert werden können. Punkt 515 und 520 liegen entlang gedachter Radiallinien 516 bzw. 521, die vom Betrachtungspunkt der Szene aus ausgehen, d. h., dem Brennpunkt 501 des parabolischen Reflektors. Da diese Strahlen orthografisch in Richtung des Bildsensors 110 reflektiert werden, der eine planare lichtempfindliche Oberfläche senkrecht zur z-Achse aufweist, werden die projizierten Strahlen die lichtempfindliche Oberfläche an denselben jeweiligen x- und y-Koordinaten schneiden. Es ändert sich nur die z-Koordinate. Demzufolge gibt es eine eindeutige Entsprechung zwischen der x-y-Koordinate des Schnittpunkts mit dem Reflektor 135 des orthografisch projizierten Strahls und der x-y-Koordinate des Punkts, an dem der orthografisch projizierte Strahl die planare lichtempfindliche Fläche des Bildsensors 110 schneidet.
In einer bevorzugten Anordnung, schließt der Bildsensor 110 einen Bildsensor mit ladungsgekoppelter Schaltung ("CCD") ein, der eine Anordnung lichtwahrnehmender Elemente aufweist. Jede Zelle fühlt die Lichtintensität an ihrer speziellen Stelle in der Anordnung. Daher sind, bei einer eindeutigen Entsprechung, die Bildsignale, die von den einen speziellen Bereich von x-y-Koordinaten im Gitter deckenden CCD-Zellen produziert werden für die Strahlen repräsentativ, die orthografisch von der Reflexionsfläche 135 an Punkten im selben Bereich von of x-y-Koordinaten reflektiert werden. Daher ist Kartierung des Bilds für Fachmänner eine einfache Aufgabe.
Wenn man an die oben erläuterte eindeutige Entsprechung denkt, illustriert 6 eine Technik zum Hinzoomen auf einen selektierten Teil der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene. Der Reflektor 135 ist relativ zu orthogonalen x-, y- und z-Achsen in derselben Weise wie in 5 positioniert. Um mit einer Brennweite f auf einen selektierten Teil der Szene, mit einer spezifizierten Größe hinzuzoomen, der um einen Punkt 550 herum zentriert ist, werden nur die Bildsignale der CCD-Zellen für Vergrößerung und Betrachtung selektiert, die mit demselben Bereich von x-y-Koordinaten geortet werden sowie die Region der Reflexionsfläche den selektierten Teil der Szene projiziert.
Insbesondere, um die geeignete Lichtintensität für Punkt 570 im selektierten Teil der Szene zu bestimmen, wird das Lichtintensitätssignal gewählt, das von der CCD-Zelle generiert wird, die bei 580 liegt. Wie in 6 gezeigt, schneidet ein zwischen Punkt 570 und Brennpunkt 551 gezeichnetes Liniensegment den Reflektor 135 bei Punkt 552. Die Lichtintensität an Punkt 570 ist gleich jener eingestellt, die durch das Bildsignal repräsentiert ist, das bei 580 von der CCD-Zelle generiert wird, die sich an der x-y-Koordinate auf dem Gitter befindet, das der x-y-Koordinate von Punkt 552 am nächsten ist.
Dasselbe wiederholt sich für jede CCD-Zelle innerhalb desselben Bereichs von x-y-Koordinaten sowie die Region der Reflexionsfläche den selektierten Teil der Szene projiziert. Infolge der orthografischen Reflexion und der oben beschriebenen eindeutigen Entsprechung, ist keine Bildrekonstruktion oder komplexe Bildumwandlung erforderlich. Ein universeller Computer 125 lässt sich von einem Fachmann leicht programmieren die obigen Schritte auszuführen, um Betrachten irgendeines Teils der halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus zu betrachten, und außerdem Hinzoomen auf einen beliebigen Teil zu ermöglichen, um ein vergrößertes Bild jenes Teils bereitzustellen. Überdies lässt sich die halbkugelförmige Szene, durch Bestimmen aufeinander folgender Punkte entlang dem Reflektor, schwenken als ob man die Szene von einem einzigen Punkt aus betrachten würde.
Im oben erörterten Ausführungsbeispiel ist leicht erkennbar, dass, sowie man auf kleinere Teile der Szene hinzoomt, die Zahl der CCD-Zellen, die dem Computer 125 Informationen bereitstellen, reduziert wird, und daher die Körnigkeit des betrachteten Bilds zunimmt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Informationen über Punkte in der Szene, die CCD-Zellen nicht genau entsprechen, durch Interpolation eingehender angenähert. Ein geeignetes Interpolationsprogramm, das sich auf dem Computer 125 ausführen lässt, ist in Anhang I dieser Spezifikation inbegriffen. Das als Anhang I beigefügte Programm wird das abgetastete omnidirektionale Bild auf ein gewöhnliches perspektivisches Bild kartieren, das sich zur Anzeige auf dem Computer 125 eignet. Das Programm verlangt, dass der Benutzer den Namen, die Mittenpositionierung und den Radius des omnidirektionalen, umzuwandelnden Bilds eingibt. Das Programm verlangt außerdem, dass der Benutzer einen Namen für das generierte perspektivische Bild, sowie eine Brennweite und Größe für das perspektivische Bild eingibt.
Daher wird, anstatt einfach das von der nächstliegenden CCD-Zelle generierte Bildsignal zu wählen, um Teile des Bilds zu repräsentieren, die einer CCD-Zelle nicht genau entsprechen, das Bild für solche Szenenteile durch das angehängte Programm geschätzt, das auf einem geeigneten Durchschnitt von Bildsignalen beruht, die von CCD-Zellen generiert sind, die benachbarten Teilen der Szene entsprechen. Natürlich können, Fachmännern bekannte, höher entwickelte Interpolationsprogramme, wie solche, die auf polynomischer oder temporaler Anpassung beruhen, verwendet werden ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die Ansprüche hierin definiert, abzuweichen.
In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung, schließt das omnidirektionale Bildaufnahmegerät einen zusätzlichen, im Wesentlichen parabolischen Reflektor 735, wie in 7 gezeigt, ein. Der zusätzliche Reflektor ist positioniert ein Bild einer zusätzlichen halbkugelförmigen Szene 730 orthografisch zu projizieren, die die halbkugelförmige Szene 130 ergänzt, so dass sie zusammen eine sphärische Szene konstituieren. Ein zusätzlicher Bildsensor 710 ist positioniert das vom zusätzlichen Reflektor 735 orthografisch projizierte Bild zu empfangen.
Ein Bildsignal, das die orthografische Reflexion des zusätzlichen Reflektors 735 repräsentiert, wird vom Wandler 720 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben in ein Digitalsignal umgewandelt, und wird über die Leitung 725 an denselben universellen Computer 125 geleitet.
Wie in der 8 gezeigt, sind die Reflektoren 135 und 735 Rücken-an-Rücken positioniert, teilen sich eine gemeinsame Drehachse 810, die außerdem die optische Achse des Bildaufnahmegeräts ist, und einen gemeinsamen Brennpunkt 805, und sind jeweils an einer Ebene p abgestumpft, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 810 ist, und die den Brennpunkt 805 einschließt.
9a illustriert ein Beispiel eines omnidirektionalen Bildsprojektionsgeräts zum Projizieren eines Bilds, das im Wesentlichen eine halbkugelförmige Szene, wie von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet, repräsentiert. Das omnidirektionale Bildprojektionsgerät schließt eine kollimierte Lichtquelle 910, ein transparentes Medium 920, das ein Bild der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene trägt, ein. Das transparente bildtragende Medium kann vielleicht ein vom oben erörterten omnidirektionalen Bildaufnahmegerät generiertes Diapositiv oder eine transparente Flüssigkeitskristallanzeige (LCD) sein, die ein Standbild- oder Laufbild der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene trägt.
Die Lichtquelle 910 projiziert kollimierte Lichtstrahlen 940 durch das transparente bildtragende Medium 920, um einen kollimierten Lichtstrahl 940 zu produzieren, der räumlich (und möglicherweise vorübergehend) mit dem Bild auf dem transparenten Medium 920 moduliert wird. Der im Wesentlichen parabolische Reflektor 930, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel der mit Bezugnahme auf 2 und 3 besprochene Spiegel ist, ist positioniert den kollimierten, bildmodulierten Strahl 940 orthografisch zu reflektieren, um die im Wesentlichen halbkugelförmige Szene zu projizieren.
In einem alternativen Beispiel des in 9b gezeigten Projektionssystems, werden die kollimierende Lichtquelle und das transparente bildtragende Medium durch ein Videoprojektionssystem 960 ersetzt, das von einem universellen Computer 970 gesteuert wird. Das Videoprojektionssystem 960 produziert einen kollimierten Lichtstrahl 940, der mit der gewünschten Bildinformation moduliert wird. Dahingehend wird der Computer 970 die Intensitätsverteilung des vom Projektionssystem 960 emittierten Lichts 940 steuern.
Ein weiteres Beispiel des, in der 10 gezeigten, omnidirektionalen Bildprojektionssystems schließt ein zusätzliches, transparentes bildtragendes Medium 1020, das ein zusätzliches, eine zusätzliche im Wesentlichen halbkugelförmige Szene repräsentierendes, Bild, eine zusätzliche kollimierende Lichtquelle 1010 und einen zusätzlichen im Wesentlichen parabolischen Reflektor 1030 enthält, ein. Die im Wesentlichen halbkugelförmige Szene und die zusätzliche, im Wesentlichen halbkugelförmige, Szene ergänzen einander, so dass die Kombination der beiden eine sphärische Szene ist.
Der zusätzliche, im Wesentlichen parabolische, Reflektor 1030 ist positioniert den zusätzlichen kollimierten Lichtstrahl 1040 orthografisch zu reflektieren und dadurch die zusätzliche halbkugelförmige Szene zu projizieren.
Die zwei Reflektoren sind Rücken-an-Rücken positioniert und teilen sich eine gemeinsame Drehachse und einen gemeinsamen Brennpunkt in der in 8 gezeigten Weise. Jeder ist an einer Ebene abgestumpft, die im Wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen Drehachse ist und den gemeinsamen Brennpunkt einschließt.
Unter Bezugnahme auf die 12 ist ein Flussdiagramm 1200 gezeigt, das ein Verfahren zum Abtasten eines Bilds einer im Wesentlichen halbkugelförmigen oder sphärischen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, illustriert. Das Flussdiagramm 1200 zeigt die notwendigen Schritte zum Abtasten der halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus. Das Verfahren erfordert orthografisches Reflektieren der im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene 1210, und Abtasten des orthografisch reflektierten Bilds 1220.
Das Verfahren kann vielleicht weiter die Schritte der Umwandlung des Bildsignals in Bildsignaldaten 1230, Kartieren der Bilddaten in ein kartesisches Koordinatensystem 1240, Interpolieren der Bilddaten 1260, um annähernde Werte für fehlende Bilddaten abzuleiten, und Formen eines Digitalbilds 1270 aus den kartierten Bilddaten und aus den interpolierten Bilddaten einschließen. Vorteilhaft können die Schritte der Spezifizierung einer Betrachtungsrichtung, einer Brennweite und einer Bildgröße 1245 und Hinzoomen 1250 auf dieses selektierten Teil der Bilddaten vor dem Interpolationsschritt ausgeführt werden.
Abschließend illustriert die 13 ein Ablaufdiagramm 1300 eines Verfahrens zum Projizieren eines Bilds, das im Wesentlichen eine halbkugelförmige Szene repräsentiert wie sie von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet wird. Das Verfahren schließt die Schritte Projizieren eines kollimierten Lichtstrahls, der mit dem Bild 1310 moduliert ist, und orthografisches Reflektieren des kollimierten Lichtstrahls 1320 auf eine im Wesentlichen parabolische Reflexionsfläche in einer Weise ein, dass sich der einzige Betrachtungspunkt des Bilds mit einem Brennpunkt der Reflexionsfläche deckt.
Das Verfahren kann ebenso die Schritte Projizieren eines zusätzlichen Bilds 1330, als einen zusätzlichen kollimierten Lichtstrahl, das eine zusätzliche, im Wesentlichen halbkugelförmige, Szene wie von einem einzigen Betrachtungspunkt aus betrachtet, und orthografisches Reflektieren des zusätzlichen kollimierten Lichtstrahls 1340 einschließt, um die zusätzliche im Wesentlichen halbkugelförmige Szene nachzuschaffen.
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung ein omnidirektionales Bildaufnahmegerät, zum Abtasten eines Bilds einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Szene von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, bereit, das keine beweglichen Teile aufweist. Das erfinderische Gerät benutzt orthografische Reflexion, um verbesserte Bildqualität bereitzustellen und Hinzoomen auf irgendeinen Teil der Szene und Schwenken der Szene ohne die Notwendigkeit komplexer Bildrekonstruktion oder komplexer Bildumwandlung zu ermöglichen.
Die obige Beschreibung stellt lediglich die in die Erfindung involvierten Prinzipien dar. Andere Modifikationen der Erfindung werden Fachmännern offenkundig sein, und es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung nur wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt begrenzt werden soll.
ANHANG I

Claims

Omnidirektionales Bildaufnahmegerät (100) zum Wahrnehmen eines Bilds einer im Wesentlichen hemisphärischen Szene (130) von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, umfassend: (a) einen abgestumpften, konvexen, im Wesentlichen parabolischen Reflektor (135), der positioniert ist ein Bild der besagten im Wesentlichen hemisphärischen Szene orthografisch zu reflektieren, wobei besagter Parabolreflektor einen Brennpunkt (315) hat, der sich mit besagtem einzigen Betrachungspunkt des besagten omnidirektionalen Bildaufnahmegeräts deckt, und besagtes orthografisch reflektierte Bild aus einer Vielheit elektromagnetischer Strahlen besteht, die entlang der z-Koordinate eines kartesischen Koordinatensystems des besagten Geräts projektiert werden; (b) telezentrisches, optisch an besagten Spiegel gekoppeltes, Mittel (113) zum Herausfiltern elektromagnetischer Hintergrundstrahlung, die keinen Teil besagter orthografischer Reflexion besagter hemisphärischen Szene bildet; und (c) einen Bildsensor (110), der positioniert ist besagte gefilterte orthografische Reflexion besagten Bilds so zu empfangen, dass es für jeden der besagten Vielheit elektromagnetischer Strahlen, die in besagtem orthografisch reflektiertem Bild inbegriffen sind, eine eins-zu-eins Korrespondenz zwischen den x-y-Koordinaten eines Schnittpunkts des besagten Strahls mit besagtem Reflektor und einem Schnittpunkt des besagten Strahls mit besagtem Bildsensor gibt.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Bildsensor einen aufgeladenen, gekoppelten Gerätebildsensorumfasst.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Bildsensor fotografischen Film umfasst.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Bildsensor eine Videokamera umfasst.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Reflektor einen im Wesentlichen parabolischen Spiegel (530) umfasst, der eine Oberfläche aufweist, die im Wesentlichen die Gleichung (1) befolgt, die in zylindrischen Koordinaten ausgedrückt ist, wobei z eine Drehachse besagter Oberfläche ist, r eine radiale Koordinate ist, und h eine Konstante ist,
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Reflektor eine Drehachse hat und einen Spiegel umfasst, der an einer Ebene abgestumpft ist, die im Wesentlichen senkrecht zu besagter Drehachse ist und die besagten Brennpunkt des besagten Reflektors einschließt.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Bildsensor entlang einer Drehachse des besagten Reflektors positioniert ist.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, das weiter einen transparenten Träger umfasst, der besagten Reflektor und besagten Bildsensor koppelt, um deren relative Positionen beizubehalten.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagter Bildsensor ein Bildsignal bereitstellt, das repräsentativ für das orthografisch reflektierte Bild ist, und weiter ein Bildsignalverarbeitungsgerät (125) umfasst, das an besagten Bildsensor gekoppelt ist, um besagtes Bildsignal in Bildsignaldaten umzuwandeln und besagte Bildsignaldaten in ein kartesisches Koordinatensystem umzusetzen.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 9, wobei besagtes Bildsignalverarbeitungsgerät weiter Interpolationsmittel zum Bereitstellen interpolierter Bilddaten einschließt, wodurch besagte interpolierten Bilddaten und besagte Bildsignaldaten kombiniert werden, um besagtes Digitalbild zu formen.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 10, wobei besagtes Bildverarbeitungsgerät weiter Mittel zum Hinzoomen auf einen vorgewählten Teil des besagten Digitalbilds einschließt, um dadurch ein vergrößertes Bild des besagten vorgewählten Teils ab einer vorbestimmten Brennweite bereitzustellen.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, das weiter wenigstens eine Linse umfasst, die besagten Bildsensor und besagtem Reflektor koppelt und zwischen besagtem Bildsensor und besagtem Reflektor positioniert ist.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagtes telezentrische Mittel eine telezentrische Linse umfasst.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, wobei besagtes telezentrische Mittel eine telezentrische Öffnung umfasst.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, das weiter einen zusätzlichen, abgestumpften, konvexen, im Wesentlichen parabolischen Reflektor (735) umfasst, der positioniert ist ein Bild einer zusätzlichen hemisphärischen Szene (730) von besagtem einzigen Betrachtungspunkt aus orthografisch zu reflektieren, wobei sich besagte hemisphärische Szene und besagte zusätzliche hemisphärische Szene ergänzen, so dass die Kombination davon im Wesentlichen eine sphärische Szene ist, und einen zusätzlichen Bildsensor (710) umfasst, der positioniert ist besagte orthografische Reflexion des besagten Bilds der besagten zusätzlichen hemisphärischen Szene zu empfangen.
Omnidirektionales Bildaufnahmegerät nach Anspruch 15, wobei besagter Reflektor und besagter zusätzliche Reflektor Rücken-an-Rücken positioniert sind, eine gemeinsame optische Achse und einen gemeinsamen Brennpunkt haben, und wobei jeder der besagten Reflektoren einen Spiegel umfasst, der in einer Ebene abgestumpft ist, die im Wesentlichen senkrecht zu besagter optischen Achse ist und die besagten gemeinsamen Brennpunkt einschließt.
In einem omnidirektionalen Bildaufnahmegerät, ein Verfahren (1200) zum Wahrnehmen eines Bilds einer im Wesentlichen hemisphärischen Szene (130) von einem einzigen Betrachtungspunkt aus, wobei besagtes Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) orthografisches Reflektieren (1210) eines Bilds besagter im Wesentlichen hemisphärischen Szene auf eine im Wesentlichen parabolische reflektierende Oberfläche (135), so dass besagter einzige Betrachtungspunkt des besagten omnidirektionalen Bildaufnahmeverfahrens mit einem Brennpunkt der besagten reflektierenden Oberfläche zusammenfällt, um dadurch eine orthografische Reflexion zu bilden, die aus einer Vielheit elektromagnetischer Strahlen besteht, die entlang der z-Koordinate eines kartesischen Koordinatensystems des besagten Geräts projiziert werden; (b) telezentrisches Herausfiltern von Hintergrundstrahlung, die keinen Teil der besagten orthografischen Reflexion besagter hemisphärischer Szene bildet; und (c) Wahrnehmen des besagten, gefilterten orthografisch reflektierten Bilds auf einer Wahrnehmungsoberfläche, so dass für jeden der besagten Vielheit von elektromagnetischen Strahlen, die in besagter orthografischen Reflexion inbegriffen sind, eine eins-zu-eins Korrespondenz zwischen den x-y-Koordinaten eines Schnittpunkts des besagten Strahls mit besagter reflektierenden Oberfläche und einem Schnittpunkt des besagten Strahls mit besagter Wahrnehmungsfläche besteht.
Verfahren des Anspruchs 17, wobei Schritt (c) das Wahrnehmen des besagten im Wesentlichen orthografisch reflektierten Bilds aus einer Position entlang einer Drehachse des besagten Reflektors umfasst.
Das Verfahren des Anspruchs 18, das weiter die Schritte der Bereitstellung eines Bildsignals, das für besagtes orthografisch reflektierte Bild repräsentativ ist, Umwandeln (1230) des besagten Bildsignals in Bildsignaldaten, und Umsetzung (1240) besagter Bildsignaldaten in ein kartesisches Koordinatensystem umfasst.
Das Verfahren des Anspruchs 19, das weiter die Schritte der Interpolation (1260) besagter Bildsignaldaten zum Definieren ungefährer Werte für fehlende Bilddaten, und Bilden (1270) eines Digitalbilds aus besagten umgesetzten Bilddaten und besagter interpolierter Bilddaten umfasst.
Das Verfahren des Anspruchs 20, das weiter die Schritte Hinzoomen (1250) auf einen vorgewählten Teil des besagten Digitalbilds, um dadurch ein vergrößertes Bild des besagten vorgewählten Teils ab einer vorbestimmten Brennweite zu erhalten, Interpolieren (1260) besagter Bilddaten zum Definieren ungefährer Werte für fehlende Bilddaten, und Bilden (1270) eines Digitalbilds ab besagten umgesetzten Bilddaten und besagten interpolieren Bilddaten umfasst.
Das Verfahren des Anspruchs 18, das weiter die Schritte orthografisches Reflektieren eines zusätzlichen Bilds einer zusätzlichen im Wesentlichen hemisphärischen Szene, und Wahrnehmen des besagten zusätzlichen orthografisch reflektierten Bilds umfasst.