FR2791793A1 - Method of representation of panorama on surface of sphere by reproducing image on material's surface of object by luminous projection of its reversed representation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour représenter un panorama àThe present invention relates to a method for representing a panorama at
la surface d'un objet en trois dimensions et divers dispositifs pour sa mise en oeuvre. Les objets ayant une représentation d'un panorama sur leur surface sont connus depuis longtemps. Dans le domaine de l'artisanat, nous citerons les boules chinoises et les oeufs russes. Les panoramas représentés sont souvent peints à la main et les techniques de représentation sont empiriques.10 Dans le domaine scientifique, nous citerons les globes célestes. Les globes célestes représentent la position des étoiles sur la sphère céleste. On peut considérer l'ensemble des étoiles visibles sur Terre comme un panorama visuel total.15 A la différence des boules chinoises et des oeufs russes, la représentation des étoiles sur un globe céleste est méthodique. On peut la distinguer en trois étapes. La première étape est la détermination de la position de l'étoile dans la sphère céleste à l'aide des instruments de mesure astronomique. Cette position sphérique consiste en deux angles: la déclinaison et l'ascension droite. La deuxième étape est la détermination de la position de l'étoile sur le globe, celle-ci étant déterminée comme si on repliait la sphère céleste sur elle-même, par exemple the surface of a three-dimensional object and various devices for its implementation. Objects having a representation of a panorama on their surface have been known for a long time. In the field of crafts, we will cite Chinese balls and Russian eggs. The panoramas represented are often painted by hand and the representation techniques are empirical.10 In the scientific field, we will cite the celestial globes. The celestial globes represent the position of the stars on the celestial sphere. We can consider the set of stars visible on Earth as a total visual panorama.15 Unlike Chinese balls and Russian eggs, the representation of stars on a celestial globe is methodical. It can be distinguished in three stages. The first step is to determine the position of the star in the celestial sphere using astronomical measuring instruments. This spherical position consists of two angles: declination and right ascension. The second step is the determination of the position of the star on the globe, this being determined as if we folded the celestial sphere on itself, for example
lorsque l'on retourne un ballon de baudruche sur lui-même. when we turn a balloon on itself.
On prend comme centre de la sphère céleste le centre du globe. La troisième étape est le calcul de la position de l'étoile sur le matériau qui, formé, épousera la surface du globe, par exemple sur un des fuseaux de papier pour les We take as the center of the celestial sphere the center of the globe. The third stage is the calculation of the position of the star on the material which, formed, will marry the surface of the globe, for example on one of the paper spindles for the
vieux globes célestes.old celestial globes.
On pourrait représenter un panorama sur un objet, par exemple une sphère en utilisant la même méthode de construction que les globes célestes. A partir d'un point fixe, on mesure les points caractéristiques du panorama à l'aide de deux angles, l'azimuth (angle dans le plan -2- horizontal par rapport à un méridien arbitraire) et l'élévation (angle dans le plan vertical par rapport au plan horizontal). Ces deux angles forment une position sphérique.5 On inverse la position sphérique de chaque point, en inversant l'azimuth par exemple et on reporte cette nouvelle position sphérique sur le globe en considérant que le point origine de la position sphérique est le centre du globe et on calcule la position du point dessiné sur le matériau10 déformable, un fuseau de papier par exemple. Cette méthode est lourde et limitée seulement au dessin. Il faudrait un We could represent a panorama on an object, for example a sphere using the same construction method as the celestial globes. From a fixed point, the characteristic points of the panorama are measured using two angles, the azimuth (angle in the plane -2- horizontal with respect to an arbitrary meridian) and the elevation (angle in the vertical plane with respect to the horizontal plane). These two angles form a spherical position. 5 We invert the spherical position of each point, by inverting the azimuth for example and we transfer this new spherical position to the globe considering that the point of origin of the spherical position is the center of the globe and the position of the point drawn on the deformable material is calculated, a spindle of paper for example. This method is cumbersome and limited only to drawing. It would take a
énorme travail de mesure et de transformation pour obtenir un panorama réaliste. huge measurement and transformation work to obtain a realistic panorama.
La présente invention permet au contraire une The present invention, on the contrary, allows
représentation photographique et automatisée de tout ou partie d'un panorama à la surface d'un objet. photographic and automated representation of all or part of a panorama on the surface of an object.
A cette fin, l'invention a pour objet un procédé pour la représentation de panoramas sur un objet à trois dimensions tel qu'une sphère ou autre, que l'on recouvre au20 moins partiellement pour lui donner la représentation du panorama, que l'on saisit, à partir du point de panorama une pluralité de représentation partielles dudit panorama, selon diverses orientations jusqu'à avoir saisi la totalité de la sphère visuelle du panorama, puis l'on reproduit soit sur un25 matériaux plan destiné à recouvrir l'objet, soit par projection lumineuse dans l'objet la représentation de la sphère visuelle inversée du panorama, selon que cette représentation est calculée par la projection géométrique à partir d'un point situé à l'intérieur de l'objet et selon une certaine orientation de la sphère visuelle inversée du To this end, the subject of the invention is a method for the representation of panoramas on a three-dimensional object such as a sphere or the like, which is covered at least partially to give it the representation of the panorama, that the from the panorama point, a plurality of partial representations of said panorama are captured in various orientations until the entire visual sphere of the panorama has been captured, then reproduced either on a flat material intended to cover the object , or by light projection in the object the representation of the inverted visual sphere of the panorama, according to whether this representation is calculated by the geometric projection from a point located inside the object and according to a certain orientation of the inverted visual sphere of the
panorama sur la surface du gabarit.panorama on the surface of the template.
- 3 On enregistre le panorama totalement ou en partie à l'aide d'un appareil d'acquisition, par exemple un appareil - 3 The panorama is recorded in whole or in part using an acquisition device, for example a device
photographique. Chaque photographie forme une représentation partielle du panorama. Chaque cliché est numérisé de manière à traiter rapidement les clichés. photographic. Each photograph forms a partial representation of the panorama. Each snapshot is digitized to quickly process the snapshots.
Connaissant les caractéristiques optiques de l'appareil d'acquisition, on peut calculer la position sphérique de Knowing the optical characteristics of the acquisition device, we can calculate the spherical position of
tout point de la photographie par rapport à l'axe de prise de vue. En déterminant les axes de prises de vue de chaque cliché, on connaît alors la distribution lumineuse du15 panorama sur tout ou partie d'une sphère visuelle, positionnée autour du point de prise de vue. any point in the photograph relative to the shooting axis. By determining the shooting axes of each photograph, we then know the light distribution of the panorama over all or part of a visual sphere, positioned around the shooting point.
Le procédé et ses dispositifs selon l'invention permettent de représenter un panorama continu, sur tout ou partie de la surface d'un objet. Un objet de l'invention20 concerne le calcul de la distribution lumineuse du panorama à la surface de l'objet. La surface de l'objet destiné à être recouvert par la représentation du panorama est modélisée informatiquement, par exemple la surface d'une sphère. Un point, à l'intérieur de ce modèle est choisi, par25 exemple au centre de l'objet. On l'appelle point de projection. La distribution de la représentation du panorama est calculée en projetant, à partir du point de projection, l'image sphérique du panorama inversée sur la surface modélisée de l'objet. L'inversion de l'image sphérique est30 nécessaire pour respecter la notion de "à gauche de", " à droite de", car on regarde le panorama à l'extérieur de l'objet. Un autre objet de l'invention concerne l'impression du panorama sur l'objet. La surface de l'objet est alors constituée de une ou plusieurs parties, formées puis assemblées. L'image du panorama est anamorphosée et imprimée sur les parties à plat, de telle façon que, après formage et - 4 - assemblage, l'image du panorama coïncide avec la distribution calculée sur la surface. Un autre objet de l'invention concerne un dispositif permettant à un appareil de prise de vue d'assurer une The method and its devices according to the invention make it possible to represent a continuous panorama, over all or part of the surface of an object. An object of the invention20 relates to the calculation of the light distribution of the panorama on the surface of the object. The surface of the object intended to be covered by the representation of the panorama is modeled by computer, for example the surface of a sphere. A point inside this model is chosen, for example in the center of the object. It is called a projection point. The distribution of the representation of the panorama is calculated by projecting, from the point of projection, the spherical image of the inverted panorama on the modeled surface of the object. The inversion of the spherical image is necessary to respect the notion of "to the left of", "to the right of", because we are looking at the panorama outside the object. Another object of the invention relates to the printing of the panorama on the object. The surface of the object then consists of one or more parts, formed and then assembled. The panorama image is anamorphic and printed on the flat parts, so that, after forming and assembly, the panorama image coincides with the distribution calculated on the surface. Another object of the invention relates to a device allowing a camera to provide a
liberté d'orientation sans déplacer le point de vue, de façon à éviter toute différence de parallaxe. freedom of orientation without moving the point of view, so as to avoid any difference in parallax.
Un autre objet de l'invention concerne la projection lumineuse du panorama sur l'objet. La surface de l'objet est alors écran de projection ou de rétro-projection. L'image du Another object of the invention relates to the light projection of the panorama on the object. The surface of the object is then a projection or rear-projection screen. The image of
panorama est anamorphosée et projetée à l'aide d'un ou plusieurs projecteurs de telle façon que l'image du panorama15 coïncide avec la distribution calculée sur la surface. panorama is anamorphosed and projected using one or more projectors in such a way that the image of the panorama15 coincides with the distribution calculated on the surface.
Le panorama est enregistré à partir d'un point de vue, en utilisant un moyen optique, par exemple un appareil photographique, si l'on veut représenter un panorama réel, ou bien on utilise un logiciel de visualisation en trois dimensions, si l'on veut représenter un panorama virtuel. On prend un nombre de clichés suffisant, dans diverses directions, pour couvrir le plus possible le panorama. La figure 1 représente une séance de prise de vue d'un panorama dans une pièce. L'enregistrement total d'un panorama virtuel est aisé: on positionne les caméras virtuelles dans toutes The panorama is recorded from a point of view, using an optical means, for example a camera, if one wants to represent a real panorama, or else one uses a software of visualization in three dimensions, if the we want to represent a virtual panorama. We take a sufficient number of shots, in various directions, to cover the panorama as much as possible. Figure 1 shows a panorama shooting session in a room. The total recording of a virtual panorama is easy: we position the virtual cameras in all
les directions requises, à une position unique. the directions required, to a single position.
L'enregistrement total d'un panorama réel pose plus de problème, car on doit éviter des différences de parallaxe entre les clichés. Pour ce faire on peut utiliser un support qui permet de diriger l'appareil d'enregistrement dans toutes les directions et qui garde fixe le centre de courbure de la forme extérieure de la lentille frontale de l'objectif de l'appareil d'enregistrement. La figure 2 représente un exemple de ce type de support. Les clichés pris sont numérisés. Les images informatiques des clichés sont anamorphosées selon la formule optique d'enregistrement et la direction des clichés et assemblées - 5 - pour créer une projection sphérique du panorama, similaire à une projection de mappemonde pour l'image du globe terrestre. La projection sphérique du panorama représente l'image sphérique du panorama lors de l'enregistrement. On peut retoucher cette projection, par exemple pour enlever le pied photographique ou les pieds du photographe. La figure 3 représente un exemple de projection sphérique du panorama, The total recording of a real panorama poses more problem, because one must avoid differences of parallax between the photographs. To do this, a support can be used which makes it possible to direct the recording device in all directions and which keeps the center of curvature of the external shape of the front lens of the objective of the recording device fixed. Figure 2 shows an example of this type of support. The pictures taken are digitized. The computer images of the photographs are anamorphosed according to the optical recording formula and the direction of the photographs and assembled - 5 - to create a spherical projection of the panorama, similar to a projection of world map for the image of the terrestrial globe. The spherical projection of the panorama represents the spherical image of the panorama during recording. You can touch up this projection, for example to remove the photographic foot or the photographer's feet. FIG. 3 represents an example of a spherical projection of the panorama,
de type cylindrique déployée. Les directions des clichés peuvent ne pas être mesurées précisément lors de l'enregistrement. C'est au moment de l'anamorphose des15 clichés que l'on peut régler les directions des clichés en analysant les recouvrements entre les anamorphoses. cylindrical type deployed. Snapshot directions may not be accurately measured during recording. It is at the time of the anamorphosis of the 15 shots that we can adjust the directions of the shots by analyzing the overlaps between the anamorphoses.
La surface de représentation du panorama est modélisée dans un espace à trois dimensions. Un point de projection à l'intérieur de l'objet est choisi, par exemple le centre de l'objet. La distribution lumineuse du panorama sur la surface est déterminée par la projection de l'image sphérique inversée du panorama, diffusée isotropiquement à partir du point de projection. L'inversion de l'image sphérique est nécessaire pour retrouver les notions de " à gauche de " et " à droite de ", car la représentation du panorama est destinée à être regardée à l'extérieur de l'objet. La représentation du panorama sur la surface de l'objet peut, par exemple être obtenue de deux façons: l'impression The representation surface of the panorama is modeled in a three-dimensional space. A projection point inside the object is chosen, for example the center of the object. The light distribution of the panorama on the surface is determined by the projection of the inverted spherical image of the panorama, isotropically diffused from the point of projection. The inversion of the spherical image is necessary to find the notions of "to the left of" and "to the right of", because the representation of the panorama is intended to be viewed outside the object. The representation of the panorama on the surface of the object can, for example, be obtained in two ways: printing
ou la projection d'images sur la surface. or projecting images onto the surface.
L'impression sur des surfaces non planes est problématique, et assez peu utilisée dans l'industrie. Pour imprimer une surface en volume, on imprime un motif sur un matériau à plat, qui par la suite est formé et assemblé pour devenir la surface en volume de l'objet. La forme du matériau avant formage dépend du type de fermage et d'assemblage. On peut construire une sphère par exemple en utilisant des fuseaux ou deux disques à emboutir. Pour imprimer la représentation du panorama, on étudie la - 6 déformation du matériau de surface, par exemple en imprimant une grille sur le matériau à plat et en mesurant les positions des points de la grille après formage ou bien en déterminant théoriquement la déformation du matériau. On en5 déduit une relation entre la position en deux dimensions d'un point sur le matériau à plat et la position en trois dimensions de ce même point après formage et assemblage sur l'objet. On connaît la couleur en ce point de surface grâce à la distribution lumineuse du panorama sur la surface de l'objet. De cette manière on établit un algorithme qui calcule l'anamorphose du panorama sur les matériaux plats qui, après formage et assemblage, constitueront la surface de l'objet. La figure 4 représente l'anamorphose du panorama sur des fuseaux servant à former une sphère. La figure 5 représente différentes vues d'une sphère dont la surface représentant un panorama est constituée de fuseaux formés et assemblés. La projection lumineuse d'un panorama à la surface d'un objet se fait par le biais de un ou plusieurs projecteurs, par exemple vidéo-projecteur, projecteur de diapositives, Printing on non-flat surfaces is problematic, and not widely used in industry. To print a volume surface, a pattern is printed on a flat material, which is then formed and assembled to become the volume surface of the object. The shape of the material before forming depends on the type of closure and assembly. We can build a sphere for example using spindles or two stamping discs. To print the representation of the panorama, we study the - 6 deformation of the surface material, for example by printing a grid on the flat material and by measuring the positions of the points of the grid after forming or by theoretically determining the deformation of the material . We deduce a relationship between the two-dimensional position of a point on the flat material and the three-dimensional position of this same point after forming and assembly on the object. We know the color at this surface point thanks to the light distribution of the panorama on the surface of the object. In this way we establish an algorithm which calculates the anamorphosis of the panorama on the flat materials which, after forming and assembling, will constitute the surface of the object. Figure 4 represents the anamorphosis of the panorama on spindles used to form a sphere. FIG. 5 represents different views of a sphere whose surface representing a panorama consists of spindles formed and assembled. The light projection of a panorama on the surface of an object is done through one or more projectors, for example video projector, slide projector,
de cinéma projetant à l'intérieur d'un objet creux dont la surface permet la rétro-projection une ou plusieurs images anamorphosées qui, ainsi projetées, forment à la surface25 une représentation du panorama partielle ou complète. of cinema projecting inside a hollow object whose surface allows rear projection one or more anamorphic images which, thus projected, form on the surface25 a representation of the partial or complete panorama.
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1999
- 1999-03-29 FR FR9903883A patent/FR2791793B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2791793B1 (en) | 2001-11-16 |
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Effective date: 20061130 |