ES2317394T3 - Metodo y sistema para producir una imagen panomarica desde un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Método para producir una imagen desde un vehículo en movimiento (10), que comprende los pasos de: - montar una primera cámara (11) en el vehículo (10), teniendo la primera cámara un campo de visión (15); - montar una segunda cámara (12) en el vehículo (10) y en una posición predeterminada con relación a la primera cámara (11), teniendo la segunda cámara (12) un campo de visión (16); - captar una primera imagen con la primera cámara (11); - captar una segunda imagen con la segunda cámara (12) después de que la primera imagen ha sido captada cuando la posición de la segunda cámara está suficientemente cerca de o incluso coincide con la posición desde la que se tomó la primera imagen debido al movimiento del vehículo, por lo que el campo de visión (16) de la segunda cámara (12) solapa parcialmente el campo de visión (15) de la primera cámara (11) cuando se tomó la primera imagen; - generar una imagen uniendo conjuntamente la primera imagen y la segunda imagen.
Description
Método y sistema para producir una imagen
panorámica desde un vehículo.
El presente invento se refiere a un método y a
un sistema para producir una imagen de un vehículo y a un vehículo
que comprende tal sistema.
Las imágenes omnidireccionales se están usando,
por ejemplo, en el mercado inmobiliario, en planificación de
infraestructuras, en investigación de situaciones de tráfico
locales, etc. Organizaciones tales como gobiernos, organismos
municipales, agentes inmobiliarios, y compañías aseguradoras hacen
uso de imágenes omnidireccionales para investigar situaciones sobre
el terreno desde sus mesas de despacho.
Los métodos convencionales para generar imágenes
omnidireccionales desde un vehículo incluyen cámaras
omnidireccionales especializadas, que disparan varias imágenes en
diferentes direcciones desde un único punto de vista y unen
conjuntamente todas las imágenes, o que disparan varias imágenes
simultáneamente por medio de una pluralidad de cámaras.
Una ventaja de usar una cámara omnidireccional
especializada es que las imágenes se toman con un solo disparo,
conteniendo el disparo una representación sin uniones de los
alrededores del sitio en el que se tomó la imagen. No se requiere
necesariamente un procesamiento posterior. Una desventaja es el alto
coste del equipo y la considerable distorsión de la imagen. Tal
cámara es conocida a partir del documento US 2002 10090143.
La generación de una imagen omnidireccional a
partir de varias imágenes que se toman en direcciones diferentes
desde un único punto de vista por una cámara convencional es
ventajosa porque los costes del sistema son relativamente bajos.
Una desventaja seria de este método es que se tienen que tomar
varias imágenes, lo que lleva un mayor tiempo en comparación con la
toma de una sola imagen por una cámara omnidireccional, mientras que
entre tanto el vehículo no se mueve, posiblemente bloqueando
mientras tanto el vehículo no se mueve, posiblemente bloqueando el
tráfico. Además, se tiene que tener cuidado en que el sistema de la
cámara pivote alrededor de la pupila de entrada de la cámara para
reducir o eliminar errores de paralaje. Una desventaja adicional es
el procesamiento posterior requerido para unir las imágenes
conjuntamente para generar la imagen omnidireccional final.
En el último ejemplo en el que se usa una
pluralidad de cámaras en la parte superior de un único vehículo,
una ventaja es que las imágenes pueden ser tomadas mientras está en
movimiento, de forma que se puede tomar una relativamente gran
cantidad de imágenes en una única unidad de tiempo ya que no es
necesario detener el vehículo. Se toman muchas imágenes en un solo
disparo por la pluralidad de cámaras. El bloqueo del tráfico
tampoco es un problema. Una desventaja es que no se pueden evitar
los errores de paralaje debidos a la pluralidad de pupilas de
entrada, lo que da lugar a errores de unión durante el procesamiento
posterior.
Un objeto del presente invento es proporcionar
un método para generar imágenes desde un vehículo sin introducir
errores de paralaje o sin la necesidad de detener el vehículo
durante la captación de las imágenes.
En una realización del presente invento se
proporciona un método para producir una imagen desde un vehículo en
movimiento, que comprende los pasos de: montar una primera cámara en
el vehículo, teniendo la primera cámara un campo de visión; montar
una segunda cámara en el vehículo y en una posición predeterminada
con relación a la primera cámara, teniendo la segunda cámara un
campo de visión; captar una primera imagen con la primera cámara;
captar una segunda imagen con la segunda cámara después de que la
primera imagen ha sido captada cuando la posición de la segunda
cámara está suficientemente cerca de o incluso coincide con la
posición desde la que fue captada la primera imagen debido al
movimiento del vehículo, por lo que el campo de visión de la segunda
cámara solapa el campo de visión de la primera cámara cuando se
tomó la primera imagen; generar una imagen uniendo conjuntamente la
primera imagen y la segunda imagen. Aunque se pueden usar tres o
incluso más cámaras en realizaciones del presente invento, es
preferible usar solamente dos cámaras. Dos cámaras con ángulos de
visión de ligeramente mayores de 180º pueden cubrir todo el
horizonte, de forma que se puede crear una imagen
omnidireccional.
Las técnicas de unión de imágenes son conocidas
en el campo de la formación de imágenes digitales. Algunas técnicas
de unión están descritas en la solicitud de patente internacional WO
0188838 y en la publicación de patente de EEUU US 6563960.
En una realización posterior del presente
invento la primera cámara comprende una primera pupila de entrada y
la segunda cámara comprende una segunda pupila de entrada, y la
primera pupila de entrada y la segunda pupila de entrada están
situadas en una línea que es sustancialmente paralela a la dirección
predominante del movimiento del vehículo.
A pesar de que las cámaras pueden estar frente a
cualquier dirección o combinación de direcciones en las
realizaciones del presente invento, ya que los campos de visión de
las cámaras se solapan al menos parcialmente, en una realización
preferida la primera cámara está sustancialmente frente a la
dirección predominante de movimiento del vehículo y la segunda
cámara está sustancialmente frente a la dirección opuesta a la que
la primera está de
frente.
frente.
En una realización preferida posterior la
primera cámara está situada relativamente por delante de la segunda
cámara con respecto a la dirección predominante de movimiento del
vehículo.
En todavía otra realización del presente invento
la posición de la segunda cámara está suficientemente cerca de la
posición desde la que se tomó la primera imagen si la pupila de
entrada de la segunda cámara está dentro de una distancia
predeterminada desde la posición en la que la pupila de entrada de
la primera cámara estaba cuando se tomó la primera imagen.
En otra realización del presente invento la
distancia predeterminada es 5 centímetros, aunque se prefiere que
la distancia predeterminada sea 1 centímetro.
En otra realización el sistema que determina la
posición comprende un sistema de navegación por satélite,
generalmente conocido como un Sistema Global de Navegación por
Satélite (GNSS), que incluye: el Sistema Global de Posicionamiento
(GPS), el Glonass, y el Galileo.
En otra realización la distancia recorrida se
mide por medio de un sistema inercial de navegación (INS). El
sistema inercial de navegación puede adicionalmente proporcionar la
orientación relativa del vehículo durante la captación de una
imagen que ayude al proceso de unión por cuanto la cantidad de
solape se determina basándose en la orientación relativa entre las
imágenes, que depende de las orientaciones relativas del vehículo
cuando se captaron las imágenes.
En otra realización el presente invento
proporciona un sistema para generar una imagen desde un vehículo,
comprendiendo: primeros medios de formación de imágenes para ser
montados en el vehículo; segundos medios de formación de imágenes
para ser montados en el vehículo en una posición predeterminada con
relación a los primeros medios de formación de imágenes; medios de
medición de la distancia recorrida para medir la distancia
recorrida por el vehículo; y medios de control conectados con los
primeros y segundos medios de formación de imágenes para controlar
la captación de una primera imagen por los primeros medios de
formación de imágenes y de una segunda imagen por los segundos
medios de formación de imágenes y conectados con los medios de
medición de la distancia recorrida para iniciar la captación de la
segunda imagen después de que el vehículo haya hecho un recorrido
de forma que la posición de los segundos medios de formación de
imágenes esté suficientemente cerca de la posición de los primeros
medios de formación de imágenes durante la captación de la primera
imagen.
En una realización preferida los medios de
medición de la distancia recorrida comprenden al menos un
odómetro.
En una realización preferida posterior el
vehículo comprende al menos una rueda no impulsada y el odómetro y
el odómetro está conectado a la rueda no impulsada. Es ventajoso si
la primera y la segunda cámaras están montadas lo más cerca posible
a la rueda con el odómetro conectado a ella. Preferiblemente los
odómetros están conectados a todas las ruedas no impulsadas. En ese
caso la información relativa a la orientación del vehículo puede
ser obtenida de los odómetros.
En una realización posterior el presente invento
proporciona un vehículo con un sistema para generar una imagen
desde el vehículo, que comprende: primeros medios de formación de
imágenes para ser montados en el vehículo; segundos medios de
formación de imágenes para ser montados en el vehículo en una
posición predeterminada con relación a los primeros medios de
formación de imágenes; medios de medición de la distancia recorrida
para medir la distancia recorrida por el vehículo; y medios de
control conectados a los primeros y segundos medios de formación de
imágenes para controlar la captación de una primera imagen por los
primeros medios de formación de imágenes y de una segunda imagen
por los segundos medios de formación de imágenes y conectados a los
medios de medición de la distancia recorrida para iniciar la
captación de la segunda imagen después de que el vehículo haya
hecho un recorrido, de forma que la posición de los segundos medios
de formación de imágenes esté suficientemente cerca de la posición
de los primeros medios de formación de imágenes durante la captación
de la primera imagen.
A partir de aquí el presente invento se
describirá en detalle haciendo referencia a los dibujos que se
acompañan, en los que:
- la figura 1 es una vista superior esquemática
de un vehículo con dos cámaras colocadas diametralmente situadas en
la parte superior del vehículo de acuerdo con el presente
invento;
- la figura 2 es una vista superior esquemática
del campo de visión de las dos cámaras de la figura 1;
- la figura 3 es una vista superior esquemática
de los campos de visión de las dos cámaras cuando el vehículo se
está moviendo y se aplica el presente invento;
- la figura 4 es un diagrama que muestra el
sistema del presente invento.
Se muestra un vehículo 10 (figura 1) que se
mueve en la dirección de la flecha 17 con dos cámaras colocadas
diametralmente 11 y 12 situadas en la parte superior del vehículo.
La primera cámara 11 está situada en una posición relativamente por
delante de la segunda cámara 12 con respecto a la dirección de
movimiento del vehículo 10. La primera cámara está sustancialmente
frente a la dirección de movimiento del vehículo 10. La segunda
cámara 12, está situada atrasada con relación a la primera cámara
con respecto a la dirección de movimiento del vehículo 10, está
sustancialmente frente a la dirección opuesta a la de la primera
cámara 11. La primera cámara 11 tiene un ángulo de enfoque
\alpha. La segunda cámara 12 tiene un ángulo de enfoque \beta.
La suma de los ángulos de enfoque \alpha y \beta es tal que
excede de 360º, de forma que permite algún solape en los campos de
visión de las dos imágenes que han de ser unidas conjuntamente. En
esta realización preferida los ángulos de enfoque \alpha y
\beta son aproximadamente 185º, véanse los respectivos segmentos
circulares 15 y 16. En estas figuras los ángulos \alpha y \beta
han sido exagerados con fines de visión. El centro de los segmentos
circulares está definido por las respectivas pupilas de entrada 13 y
14 de los sistemas de lentes de las respectivas cámaras 11 y 12.
Los campos de visión 15 y 16 se solapan
parcialmente en las áreas 27 y 28; véase también la figura 2. Este
solape permite que la primera imagen de la primera cámara 11 y la
segunda imagen de la segunda cámara 12 sean unidas conjuntamente.
Además de las áreas de solape 27 y 28 el campo de visión 15
comprende además un área 25 que solamente está cubierta por la
primera imagen de la primera cámara 11. Además de las áreas de
solape 27 y 28 el campo de visión 16 también comprende un área 26
que solamente está cubierta por la segunda imagen de la segunda
cámara 12. El área 29 no está cubierta por ninguna de las dos
cámaras. Con el fin de inhibir o eliminar errores de paralaje en
las áreas de solape 27 y 28, la primera imagen y la segunda imagen
son disparadas de tal forma que la posición de la pupila de entrada
13 de la primera cámara 11 coincide lo más posible con la pupila de
entrada 14 de la segunda cámara 12. Las dos pupilas de entrada 13 y
14 están hechas para coincidir suficientemente colocando las
pupilas de entrada en sustancialmente la misma posición, pero en
diferentes momentos en el tiempo. Esto se realiza tomando una
imagen con la primera cámara 11 y después, además mientras el
vehículo 10 se mueve, esperando a que la pupila de entrada 14 de la
segunda cámara 12 se mueva a la posición en la que la primera
pupila de entrada 13 de la primera cámara 11 fue realmente cuando la
primera imagen fue tomada por la primera cámara 11. Cuando la
pupila de entrada 14 de la segunda cámara 12 ha alcanzado la
posición original de la primera pupila de entrada 13 de la primera
cámara 11 la segunda imagen es tomada por la segunda cámara 12.
Esto está indicado por la flecha 21. Así, de hecho, la pupila de
entrada 14 de la segunda imagen es virtualmente movida hacia la
pupila de entrada 13 de la primera imagen, dando lugar a una mayor o
menor coincidencia de las pupilas de entrada.
Cuando la pupila de entrada 13 de la primera
cámara 11 y la pupila de entrada 14 de la segunda cámara 12
realmente coinciden, véase la figura 3, el área no cubierta 29 ha
desaparecido y se han eliminado los paralajes.
Si los ejes ópticos de los sistemas de lentes de
las cámaras primera y segunda 11, 12 no coinciden suficientemente
podría desaparecer una de las áreas de solape 27 o 28 dando lugar a
un espacio intermedio en la imagen omnidireccional. Esto sucede,
por ejemplo, cuando el vehículo toma una curva entre la toma de la
primera imagen y la de la segunda imagen. Los ejes ópticos girarán
con el vehículo haciendo que la segunda imagen sea tomada con un
eje óptico estando dirigido diferentemente del eje óptico de la
primera imagen. Esto hace que el área de solape 27 o 28 en el lado
exterior de la curva tenga un menor solape y las otras áreas de
solape respectivas se hagan mayores y posteriormente hagan que una
de las áreas de solape en el proceso de unión sea menor y la otra
área de solape sea mayor. De hecho, el área de solape que se ha
hecho menor puede llegar a ser muy pequeña para contener la
información necesaria para realizar una operación de unión
apropiada. Se puede mostrar que con una distancia entre las pupilas
de entrada 13, 14 de las cámaras primera y segunda 11, 12 de 0,46
metros y siendo 185º el ángulo de enfoque \alpha, \beta de las
dos cámaras, que el radio de giro no sería menor de 5,3 metros para
asegurar que el área de solape en el lado exterior del giro existe
todavía.
El diagrama de la figura 4 muestra una primera
cámara 11, que está frente a una primera dirección y una segunda
cámara 12 que está frente a una segunda dirección que es opuesta a
la dirección de la primera cámara. Los odómetros 48a y 48b están
conectados a las ruedas 47a y 47b. Los odómetros están conectados a
las ruedas no impulsadas. Los odómetros 48a y 48b están conectados
a una cámara de control 42. Los medios de cámara de control 42
controlan las cámaras primera y segunda 11 y 12 enviando órdenes a
las cámaras cuando determina que se ha de tomar una primera o
segunda imagen. En la realización de la figura 4 el vehículo está
también equipado con un sistema que determina la posición, en esta
realización con un GPS, que comprende una antena 44 para recibir
información desde satélites de navegación y con el receptor 43 para
detectar y decodificar las señales recibidas y calcular la posición
actual del vehículo. El receptor 43 proporciona unos medios de
cálculo 41 con información de posición. Basándose en la información
de posición recibida del receptor 43 los medios de cálculo 41
determinan cuándo se debería captar una imagen omnidireccional. Los
medios de cálculo 41 están conectados a la cámara de control 42 y
envían una orden para comenzar la captación de la imagen
omnidireccional. Después de recibir la orden de los medios de
cálculo 41 para captar una imagen, la cámara de control 42 envía
una orden a la primera cámara 11 para iniciar la captación de la
primera imagen en la primera dirección. Entre tanto comienza a
monitorizar la distancia cubierta por el vehículo desde que la
primera imagen ha sido tomada por la primera cámara 11
monitorizando la información suministrada por los odómetros 48a y
48b. Cuando se ha determinado que la distancia recorrida desde que
la primera imagen fue captada es igual a la distancia entre las
pupilas de entrada 13, 14 de las cámaras primera y segunda 11, 12,
envía una orden a la segunda cámara 12 para captar la segunda
imagen en la segunda dirección. En esta realización las cámaras 11 y
12 envían las imágenes a través de una conexión a los medios de
cálculo 41. Los medios de cálculo 41 almacenan las imágenes primera
y segunda conjuntamente con la información de posición recibida del
sistema de determinación de la posición constituido por la antena
44 y el receptor 43. Además se almacenan la fecha y la hora en que
se tomaron las imágenes. A continuación los medios de cálculo 41
inician el proceso de unión para generar una imagen
omnidireccional. En una realización alternativa del presente invento
la imagen omnidireccional no es generada en el vehículo propiamente
dicho, sino que los medios de cálculo 41 solamente almacenan las
imágenes primera y segunda con el fin de ser unidas conjuntamente
en una fase posterior, preferiblemente en unos medios de cálculo
potentes no móviles exteriores al vehículo.
Mientras que se han ilustrado y expuesto las
realizaciones de este invento, estas realizaciones no deberían
estar limitadas a lo expuesto en las reivindicaciones. Se prevé que
diversas modificaciones y diseños alternativos pueden ser
realizados dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (26)
1. Método para producir una imagen desde un
vehículo en movimiento (10), que comprende los pasos de:
- montar una primera cámara (11) en el vehículo
(10), teniendo la primera cámara un campo de visión (15);
- montar una segunda cámara (12) en el vehículo
(10) y en una posición predeterminada con relación a la primera
cámara (11), teniendo la segunda cámara (12) un campo de visión
(16);
- captar una primera imagen con la primera
cámara (11);
- captar una segunda imagen con la segunda
cámara (12) después de que la primera imagen ha sido captada cuando
la posición de la segunda cámara está suficientemente cerca de o
incluso coincide con la posición desde la que se tomó la primera
imagen debido al movimiento del vehículo, por lo que el campo de
visión (16) de la segunda cámara (12) solapa parcialmente el campo
de visión (15) de la primera cámara (11) cuando se tomó la primera
imagen;
- generar una imagen uniendo conjuntamente la
primera imagen y la segunda imagen.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que la primera cámara (11) comprende una primera pupila de
entrada (13) y la segunda cámara (12) comprende una segunda pupila
de entrada (14) y en el que la primera pupila de entrada (13) y la
pupila de entrada (14) están situadas en una línea que es
sustancialmente paralela a la dirección predominante del movimiento
del vehículo (10).
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, en el que la primera cámara (11) está sustancialmente frente a
la dirección de movimiento predominante del vehículo (10), y la
segunda cámara (12) está sustancialmente frente a la dirección
opuesta a la que la primera cámara está de frente.
4. Método de acuerdo con las reivindicación 1,
2, ó 3, en el que la primera cámara (11) está situada relativamente
por delante de la segunda cámara (12) con respecto a la dirección
predominante del movimiento del vehículo (10).
5. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, en el que la suma de los
ángulos de enfoque de las cámaras primera y segunda (11, 12) supera
los 360º.
6. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, en el que el ángulo de enfoque
de al menos una de las cámaras primera y segunda (11, 12) es
aproximadamente 185º.
7. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, en el que la posición de la
segunda cámara (12) está suficientemente cerca de la posición desde
la que se tomó la primera imagen si la pupila de entrada (14) de la
segunda cámara (12) está dentro de una distancia predeterminada de
la posición en la que estaba la pupila de entrada (13) de la
primera cámara (11) cuando se tomó la primera imagen.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en
el que la distancia predeterminada es de 5 centímetros.
9. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en
el que la distancia predeterminada es de 1 centímetro.
10. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, en el que la distancia
recorrida se determina por medio de al menos un odómetro (48a,
48b).
11. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, en el que la distancia
recorrida se mide por medio de al menos un sistema (43) de
determinación de la posición.
12. Método de acuerdo con la reivindicación 11,
en el que el sistema (43) de determinación de la posición comprende
un sistema de navegación por satélite.
13. Método de acuerdo con la reivindicación 12,
en el que el sistema de navegación por satélite comprende el
Sistema Global de Posicionamiento (GPS).
14. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, en el que la distancia
recorrida se determina por medio de una combinación de un sistema
(43) de determinación de la posición y de al menos un odómetro
(48a, 48b).
15. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-14, en el que la distancia
recorrida se mide por medio de al menos un sistema inercial de
navegación (INS).
16. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-15, en el que los medios que
determinan la orientación determinan la orientación del vehículo
cuando se capta una imagen y que usan la orientación del vehículo
durante el proceso de unión.
17. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-16, que comprende los pasos
de:
- montar al menos una cámara adicional en el
vehículo (10) en una posición predeterminada con relación a la
primera cámara (11), teniendo un campo de visión;
- captar una imagen adicional con la cámara
adicional cuando la posición de la cámara adicional está
suficientemente cerca de o incluso coincide con la posición desde
la que fue captada la primera imagen, por lo que el campo de visión
de la cámara adicional solapa parcialmente el campo de visión (15)
de la primera cámara (11), el campo de visión (16) de la segunda
cámara (12), y/o el campo de visión de cualquier otra cámara que
hubiera captado una imagen después de que la primera cámara (11)
hubiera captado la primera imagen cuando la primera imagen, la
segunda imagen, o la posterior imagen fueron captadas.
18. Método de acuerdo con la reivindicación 17,
en el que hay dos cámaras adicionales, cubriendo cada cámara un
ángulo de enfoque ligeramente mayor de 90º.
19. Método de acuerdo con la reivindicación 17 o
18 que incluye más de dos cámaras adicionales.
20. Método para generar una imagen desde un
vehículo, que comprende:
- primeros medios de formación de imágenes para
ser montados en el vehículo (10);
- segundos medios de formación de imágenes para
ser montados en el vehículo (10) en una posición predeterminada con
relación a los primeros medios de formación de imágenes;
- medios de medición de la distancia recorrida
para medir la distancia recorrida por el vehículo (10); y
- medios de control (42) conectados con los
primeros y segundos medios de formación de imágenes para controlar
la captación de una primera imagen por los primeros medios de
formación de imágenes y de una segunda imagen por los segundos
medios de formación de imágenes y conectados con los medios de
medición de la distancia recorrida para iniciar la captación de la
segunda imagen después de que el vehículo (10) haya hecho un
recorrido, de forma que la posición de los segundos medios de
formación de imágenes esté suficientemente cerca de la posición de
los primeros medios de formación de imágenes durante la captación de
la primera imagen.
21. Sistema de acuerdo con la reivindicación 20,
en el que los medios de medición de la distancia recorrida
comprenden al menos un odómetro (48a, 48b).
22. Sistema de acuerdo con la reivindicación 21,
en el que el vehículo (10) comprende al menos una rueda no
impulsada y el odómetro (48a, 48b) está conectada a la rueda no
impulsada.
23. Sistema de acuerdo con la reivindicación 20,
en el que los medios de medición de la distancia recorrida
comprenden un sistema (43) de determinación de la posición.
24. Sistema de acuerdo con la reivindicación 20,
en el que el sistema (43) de determinación de la posición comprende
un sistema de navegación por satélite.
25. Sistema de acuerdo con la reivindicación 20,
en el que los medios de medición de la distancia recorrida
comprenden una combinación de un sistema (43) de determinación de la
posición y al menos un odómetro (48a, 48b).
26. Vehículo (10) con un sistema de acuerdo con
una de las reivindicaciones 20-25 montado en él.
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|---|---|---|---|
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