JP2000137800A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パノラマ画像ブロックで得られた環状画像を
目視判断が容易な展開画像に変換することのできる画像
処理装置の提供。 【解決手段】 相対向する中央遮光面１及び中央透光面
２と、前記中央遮光面１の周囲に形成された周透光面３
と、前記中央透光面２の周囲に形成された周遮光面４と
を具備した透明素材より成る回転体であって、前記周遮
光面４は、周透光面３からの入射光を当該回転体内を通
過して中央遮光面１へ集め得る反射鏡とされ、前記中央
遮光面１は、周遮光面３からの反射光を当該回転体内を
通過して中央透光面２へ集め得る反射鏡とされたパノラ
マ画像ブロック５と、当該パノラマ画像ブロック５の中
央透光面２からの出射光を受けて環状画像６を構成する
画像取込手段７と、前記環状画像６を、その中心に近い
部分を拡幅することによって長方形の展開画像８を形成
し表示手段９へ出力する画像変換手段１０を具備した画
像処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パノラマ画像ブロ
ックを用いて取り込みデフォルメされた広角環状画像を
デフォルメを解除した展開画像に変換する画像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、パノラマ画像ブロックを用いて広
角画像を一括して取り込み、比較・照合等の画像処理に
よって当該被写体の状況を検知する各種監視装置や検査
装置等の例が数多く挙がっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パノラ
マ画像ブロックで得られた画像は環状にデフォルメされ
た画像であるために、例えば、監視或いは検査という用
途に伴って被写体を目視で確認する際の状況判断が困難
であるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、パノラマ画像ブロックで得られた環状画像を
目視判断が容易な展開画像に変換することのできる静止
画又は動画の画像処理装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
成された本発明による画像処理装置は、相対向する中央
遮光面及び中央透光面と、前記中央遮光面の周囲に形成
された周透光面と、前記中央透光面の周囲に形成された
周遮光面とを具備した透明素材より成る回転体であっ
て、前記周遮光面は、周透光面からの入射光を当該回転
体内を通過して中央遮光面へ集め得る反射鏡とされ、前
記中央遮光面は、周遮光面からの反射光を当該回転体内
を通過して中央透光面へ集め得る反射鏡とされたパノラ
マ画像ブロックと、当該パノラマ画像ブロックの中央透
光面からの出射光を受けて環状画像を構成する画像取込
手段と、前記環状画像を、その中心に近い部分を拡幅す
ることによって（環状画像の中心から遠い部分を縮小す
ることを妨げるものでは無い。以下、同じ。）長方形の
展開画像と成し表示手段へ出力する画像変換手段を具備
したことを特徴とする。尚、展開画像となる部分は、環
状画像の一部分である場合もあるし、環状画像の全域に
亘る場合もある。展開画像となる部分を前記環状画像の
一部分とする場合は、前記環状画像の一部を構成する部
分画像を、その中心に近い部分を拡幅することによって
長方形の部分展開画像と成し表示手段へ出力する画像変
換手段を具備することが必要となる。

【０００６】前記画像変換装置の態様は、特に限定する
ものではないが、前記環状画像の構成要素たる各ピクセ
ルの経緯座標系による位置座標（ｘ，ｙ）を、当該環状
画像の中心を極とした極座標系の位置座標（θ，Ｒ）と
して置換する形の座標変換手段を含むものが挙げられ
る。置換後は、θを緯軸、Ｒを経軸とした経緯座標系と
して配置すべく各ピクセルの階調を設定すれば良い。

【０００７】前記階調設定手段の態様も特に限定するも
のではないが、前記極座標系による位置座標（θ，Ｒ）
で示されるポイントの階調を、経緯座標系で実在する最
寄りのピクセルの階調より算出する形が好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による画像処理装置
の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施の形
態は、図１の如く、画像取込手段７と、画像変換手段１
０を具備し、それらは、撮像する際の焦点調整手段等
（図示せず）も含めて、いわゆるマイクロコンピュータ
システムとして構成されており、図３の如く、パノラマ
画像ブロック５から出射した光をターゲットたるＣＣＤ
１５で検出し、当該ＣＣＤ１５に結像した環状画像６に
画像変換手段１０による処理を施すことによって長方形
の展開画像８を構成し、各種出力ポート１６を介してデ
ィスプレイ等の表示機器、印刷機器、記憶機器その他の
機器に出力するものである。

【０００９】因みに、前記パノラマ画像ブロック５と
は、図２の如く、相対向する中央遮光面１及び中央透光
面２と、前記中央遮光面１の周囲に形成された周透光面
３と、前記中央透光面２の周囲に形成された周遮光面４
とを具備した透明素材より成る回転体であって、前記周
遮光面４は、周透光面３からの入射光を当該回転体内を
通過して中央遮光面１へ集め得る凹面鏡とされ、前記中
央遮光面１は、周遮光面４からの反射光を当該回転体内
を通過して中央透光面２へ集め得る凸面鏡とされてい
る。即ち、前記周遮光面４は、曲線的に突出した面であ
り、中央遮光面１は、曲線的に凹んだ面であり、残る中
央透光面２及び周透光面３は、それぞれ平面及び曲線的
に突出した面となっている。

【００１０】当該パノラマ画像ブロックによってＣＣＤ
１５上に写し出された像は、図５の如く環状ににデフォ
ルメされ且つ比較的明瞭に写し出された正規画像（前記
環状画像６）と、当該環状画像６の内側に比較的不明瞭
に写し出された同心円状の不正規画像１７とで構成され
る。これらの画像は、前記画像取込手段７のターゲット
たるＣＣＤ１５を以て信号化され、メモリー１８その他
の記憶装置へ画像データとして保存される。

【００１１】前記画像変換手段１０は、座標変換手段２
と階調設定手段１４とから成る。パノラマ画像ブロック
５で得られた環状画像６は、図４の如く、各々階調を持
ったピクセル１１が並べられたものであり、各ピクセル
１１の位置は、縦横１ピクセル間隔単位に区切られた
（ｘ，ｙ）の経緯座標系を以って表される。座標変換手
段２は、先ず、図５の如く元の環状画像６の中心を極Ｏ
として、当該極Ｏを軸とした時計回りの角度θと、前記
環状画像６の中心からの直線距離Ｒによる座標系を構成
し、前記環状画像６を構成する各ピクセル１１の位置座
標を、当該θとＲによる座標に置き換える。そして、前
記各ピクセル１１の位置座標（ｘ，ｙ）を前記θとＲの
座標系に基いて補正し、θを緯軸、Ｒを経軸とした長方
形の展開画像８用の位置座標として設定するものであ
る。

【００１２】先ず、経緯座標で表された各ピクセル１１
の位置座標を、（θ，Ｒ）で表し、前記緯軸をθ、経軸
をＲとした経緯座標系に展開すると、図６の如く、緯軸
は、ｘｍｉｎ：０からｘｍａｘ：２πの値をとり、経軸
は、ｙｍｉｎ：Ｒｍｉｎ（前記極から前記正規画像の内
縁まで）から、ｙｍａｘ：Ｒｍａｘ（前記正規画像の外
縁までの距離）の値をとる。即ち、 θ＝ｘ・２π／ｘｍａｘ Ｒ＝Ｒｍｉｎ＋ｙ・（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／ｙｍａｘ と表すことができる。（ｘｏｒｉｇｉｎ、ｙｏｒｇｉ
ｎ）を極０の座標として、上記関数に基き各ピクセル１
１の位置座標（ｘ，ｙ）を表せば、 （ｘｏｒｉｇｉｎ＋Ｒｓｉｎθ，ｙｏｒｉｇｉｎ＋Ｒｃ
ｏｓθ） 以下、これを（Ｘ，Ｙ）とする。 とも表すことができ、θとＲによる座標系を用いた展開
は、厳密には、当該座標に存在するピクセルを座標変換
したものであると言うことができる。

【００１３】この様に座標変換された各ピクセルには、
元の環状画像６で与えられている色彩が与えられなけれ
ばならない。前記階調設定手段１４は、長方形の展開画
像８として配置された各ピクセルに対し、それぞれ適当
な階調を与える処理を行うものである。

【００１４】ここで、環状画像６を構成する各ピクセル
１１の階調を、変換された座標においてそのまま用いら
れれば問題はないのだが、前記θとＲとによる位置座標
を構成する数値は非整数である場合がほとんであり、実
際にはピクセル１１が存在しない箇所を示している場合
がほとんどである。通常、その様な場合は、前記θとＲ
とによる位置座標の示すポイントが、図４の如く現実に
存在する４つのピクセル１１に囲まれて位置することと
なり、前記θとＲとによる位置座標の示すポイントの階
調を、それを取り囲む４つのピクセル１１の色調から決
定しなければならない。

【００１５】最も容易な選択は、前記４つのピクセル１
１のうち最も近いピクセル１１の階調を与えることであ
る。この方法を選択したとしても、得られた展開画像８
の質はそれ程悪いものには成らない。しかしながら、い
っそう良い画質を求めるには、それに補正を加えること
が望ましい。

【００１６】補正の形態としては、双線形補正が挙げら
れる。この方法は、前記４つ全てのピクセル１１を用い
て算出する方法で、導かれた座標に最も近接したピクセ
ル１１に大きな重み付けを行い、導かれた座標から離隔
するに従って、その重みを少なくするといった手法であ
る。

【００１７】具体的には、Ｉ（ｘ，ｙ）と言う関数を、
その座標ポイントにおける階調と定め、Ｉ０＝Ｉ（ｘ
１，ｙ１），Ｉ１＝Ｉ（ｘ２，ｙ１），Ｉ２＝Ｉ（ｘ
１，ｙ２），Ｉ３＝Ｉ（ｘ２，ｙ２）とする。そして、
位置座標（Ｘ，Ｙ）で示される仮想ピクセルのポイント
が、ｘ１≦ｘ≦ｘ２；ｙ１≦ｙ≦ｙ２に存在するのであ
れば、下記演算を行い前記４つのピクセルから前記仮想
ピクセルが持つべき階調を設定することができる。即
ち、Ｉ（ｘ，ｙ）＝（１−ｐ）（１−ｐ）Ｉ０＋ｐ（１
−ｑ）Ｉ１＋ｑ（１−ｐ）Ｉ２＋ｐｑＩ３ ＝Ｉ０＋ｐ（Ｉ１−Ｉ０）＋ｑ（Ｉ２−Ｉ０）＋ｐｑ
（Ｉ３＋Ｉ０−Ｉ１−Ｉ２） で、求めることができる。尚、 ｐ＝（ｘ−ｘ１）／（ｘ２−ｘ１）；ｑ＝（ｙ−ｙ１）
／（ｙ２−ｙ１） である。

【００１８】画像変換手段１０は、少なくとも前記環状
画像６を構成する各ピクセル１１について順次以上の処
理を行って、その結果得られた画像データをメモリー等
の記憶装置へ格納する。そして、当該画像処理装置は、
各種出力ポート１６を介して、適宜、ディスプレイや印
刷装置その他の表示手段９へ、図６に示されている様な
長方形状の展開画像８を出力する。表示する領域を制限
する場合は、所望のセクター毎、あるいは更に限定され
た所望の領域に相当するＲとθの範囲を指定し、θを緯
軸、Ｒを経軸とした長方形の展開画像８用の位置座標と
して設定すれば良い。

【００１９】図７乃至図１０はその例である。第１の例
は、図７の如くＳｅｃｔｏｒ１のθ１からθ２の範囲に
おいてＲ１からＲ２の幅を持つ部分画像１９を展開する
領域として設定し、前記変換処理を経て図８に示す部分
展開画像２０を出力するものであり、第２の例は、図９
の如くＳｅｃｔｏｒ４のθ３からθ４の範囲においてＲ
ｍｉｎからＲｍａｘという最大幅の部分画像１９を展開
する領域として設定し、前記変換処理を経て図１０に示
す部分展開画像２０を出力するものである。

【００２０】この様に、環状画像６を展開する画像変換
手段１０の手法は、上記処理以外にも種々挙げられるこ
とは言うまでもなく、下記の如く複数の画像修正を経て
展開画像８又は部分展開画像２０を得る処理を行う場合
もある。 １） 入力画像をバイナリー化し、ＰＡＬイメージたる
環状画像の内縁及び外縁並びにそれらの中心を算出する
ことによる入力画像中からの環状画像の抽出。 ２） １）の算出結果及びＰＡＬレンズの断面図に基づ
く環状画像サイズ（幅及び高さ）の算出。 ３） 極座標から経緯座標への変換とＰＡＬレンズの非
線形性の修正。 ４） 表示部分の選択。 ５） 遠近法による表示部分の画像修正。 この様な処理を経れば、得られた部分展開画像２０をよ
り現実に近いものとすることができる。尚、この様な効
果を得るにあたっては、具体的にアルゴリズムを制限す
る必要はない。

【００２１】

【発明の効果】以上のごとく、本発明による画像処理装
置を使用すれば、パノラマ画像ブロックで得られた画像
を、実際の景色とほぼ等しい状態でディスプレイ表示で
きるので、監視或いは検査という用途に伴って被写体を
目視で確認する際の状況判断が速やかに且つ容易に行わ
れることとなり、画像処理装置を搭載した機器の実用効
果をより高めることができることとなる。しかも、画像
変換で施される処理は、極めて簡素な処理であるため
に、静止画のみならず、特に、動画を展開する際には、
３６０度に亘る情景の変化を、ディスプレイ等の表示へ
素早く反映させることができ、一方、環状画像の一部分
のみを展開あるいは、表示するといった処理も所望領域
のＲとθの範囲を設定するだけで極めて容易なものとな
る。更に、パノラマ画像ブロック自体は、周囲を３６０
度に亘って取り込み得る有効視野（画角）を持ちながら
も、当該有効視野が入力画像全体に対して比較的大きな
割合を占めるという有利な特徴を有しているので、ＣＣ
Ｄ等の限られた画素が有効に利用でき、例え、極小さな
部分画像を部分展開画像として変換したとしても、鮮明
でリアルな画像を出力することができる。そして、リア
ルな展開画像を表示するといった機能を加えることによ
るコストの増加も極めて少なくなり、高いコストパフォ
ーマンスを実現できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像処理装置の一例を示すシステ
ムブロック図である。

【図２】パノラマ画像ブロックの一例を示す斜視図であ
る。

【図３】図２をより具体化したシステムブロック図であ
る。

【図４】（イ）（ロ） 画像取込手段におけるターゲットの画素配置例を示す説
明図とその要部拡大図である。

【図５】ターゲットに結像した環状画像の構成を示す説
明図である。

【図６】図５に示した環状画像から得た展開画像の態様
を示す説明図である。

【図７】ターゲットに結像した部分画像を含む環状画像
の構成を示す説明図である。

【図８】図７に示した環状画像から得た部分展開画像を
含む展開画像の態様を示す説明図である。

【図９】ターゲットに結像した部分画像を含む環状画像
の構成を示す説明図である。

【図１０】図９に示した環状画像から得た部分展開画像
を含む展開画像の態様を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 中央遮光面 ２ 中央透光面 ３ 周透光面 ４ 周遮光面 ５ パノラマ画像ブロック ６ 環状画像 ７ 画像取込手段 ８ 展開画像 ９ 表示手段 １０ 画像変換手段 １１ ピクセル １２ 座標変換手段 １３ ポイント １４ 階調設定手段 １９ 部分画像 ２０ 部分展開画像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する中央遮光面（１）及び中央透
   光面（２）と、前記中央遮光面（１）の周囲に形成され
   た周透光面（３）と、前記中央透光面（２）の周囲に形
   成された周遮光面（４）とを具備した透明素材より成る
   回転体であって、前記周遮光面（４）は、周透光面
   （３）からの入射光を当該回転体内を通過して中央遮光
   面（１）へ集め得る反射鏡とされ、前記中央遮光面
   （１）は、周遮光面（３）からの反射光を当該回転体内
   を通過して中央透光面（２）へ集め得る反射鏡とされた
   パノラマ画像ブロック（５）と、当該パノラマ画像ブロ
   ック（５）の中央透光面（２）からの出射光を受けて環
   状画像（６）を構成する画像取込手段（７）と、前記環
   状画像（６）を、その中心に近い部分を拡幅することに
   よって長方形の展開画像（８）と成し表示手段（９）へ
   出力する画像変換手段（１０）を具備した画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 当該画像変換手段（１０）が、前記環状
   画像（６）の構成要素たる各ピクセル（１１）の経緯座
   標系による位置座標（ｘ，ｙ）を、当該環状画像の中心
   を極（Ｏ）とした極座標系の位置座標（θ，Ｒ）として
   置換する形の座標変換手段（１２）を含む請求項１記載
   の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記画像変換手段（１０）が、前記極座
   標系による位置座標（θ，Ｒ）で示されるポイント（１
   ３）の階調を、経緯座標系で実在する最寄りのピクセル
   （１１）の階調より算出する形の階調設定手段（１４）
   を含む請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記環状画像（６）の一部を構成する部
   分画像（１９）を、その中心に近い部分を拡幅すること
   によって長方形の部分展開画像（２０）と成し表示手段
   （９）へ出力する画像変換手段（１０）を具備した前記
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。