JP2002535700A - Resolution-invariant panoramic imaging - Google Patents

Resolution-invariant panoramic imaging

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JP2002535700A
JP2002535700A JP2000593986A JP2000593986A JP2002535700A JP 2002535700 A JP2002535700 A JP 2002535700A JP 2000593986 A JP2000593986 A JP 2000593986A JP 2000593986 A JP2000593986 A JP 2000593986A JP 2002535700 A JP2002535700 A JP 2002535700A
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JP
Japan
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panoramic
view
imaging system
mirror
field
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Withdrawn
Application number
JP2000593986A
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Japanese (ja)
Inventor
ジョン・バラット・ムーア
ターニャ・ルイーズ・コンロイ
Original Assignee
ジ・オーストラリアン・ナショナル・ユニバーシティー
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 パノラマイメージングシステムは、像平面および第1の視野を有するイメージングデバイス、拡大されたパノラマ第2視野を供するための第1の視野に配された径方向に凸の少なくとも1つの円対称部分を有する第1の反射面を含む。該または各凸部分の輪郭は、イメージングデバイスの像平面を横切っての立体角の変動を制限するための、径方向に視野間の変化する利得を供する。 A panoramic imaging system includes an imaging device having an image plane and a first field of view, at least one radially convex at the first field of view for providing an enlarged panoramic second field of view. Including a first reflective surface having a circularly symmetric portion. The contour of the or each convex portion provides a varying gain between fields in the radial direction to limit solid angle variation across the image plane of the imaging device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、一般に、パノラマイメージングと言われる空間の広角像の形成に関
する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the formation of wide-angle images of a space referred to as panoramic imaging.

【0002】 (背景技術) パノラマイメージングは運動ロボットおよびマシーン視覚の分野で重要なツー
ルとなりつつある。景色のパノラマ図を記録するための多くの記載された方法が
ある。1つの簡単な方法は、水平の全360°の回りの図を与えるためにリング
上に一連のカメラを設置することを含む。もし各々が90°の視野および像のい
くらかの一体化を有すれば、これは例えば4つのカメラを含む。また、その垂直
軸の周りにカメラを回転させて、連続的に写真を撮って十分なパノラマ図を得る
ことを含めたパノラマイメージングのための多数の単一カメラ方法がある。もう
1つのアプローチは大きな視野を達成するために広角レンズを用いるが、これら
のレンズは重く、高価であって、像を歪める。 パノラマイメージングに対する魅力的なアプローチは円錐状、球状、双曲面状
または他の形状のごとき半球をカバーする曲がった反射面の下方に単一の固定カ
メラを設置することである。該カメラの光軸は鏡の中心軸に合わせる。一定利得
の反射面の公知のファミリーは、半球または双曲面鏡についてのごとき大きな視
野を形成できるが、カメラで見た光線の入射および反射の角度の変化の間に直線
関係を依然として維持できるという利点を有する。この直線関係は、像のプロセ
シングを単純化し、像の一定仰角の解像力を保証する。表面の形状は直線関係の
利得によって決定される。単位利得では、表面は円錐であり;より高い利得では
、表面は一連の多項式関数によって規定される。本明細書中において説明を容易
とするために、水平面で移動するロボットに当てはまるように、パノラマ面は水
平であって、視野は垂直であると考える。一般的な場合、面の向きは任意である
ことは明らかであろう。
BACKGROUND ART Panoramic imaging is becoming an important tool in the field of mobile robots and machine vision. There are many described methods for recording a panoramic view of a landscape. One simple method involves placing a series of cameras on a ring to give a view around a full 360 ° horizontal. If each had a 90 ° field of view and some integration of the image, this would include, for example, four cameras. There are also a number of single camera methods for panoramic imaging, including rotating the camera about its vertical axis and taking continuous pictures to get a full panoramic view. Another approach uses wide-angle lenses to achieve a large field of view, but these lenses are heavy, expensive, and distort the image. An attractive approach to panoramic imaging is to place a single fixed camera below a curved reflective surface that covers a hemisphere, such as a cone, sphere, hyperboloid, or other shape. The optical axis of the camera is aligned with the central axis of the mirror. The known family of constant gain reflecting surfaces can form a large field of view, such as for a hemispherical or hyperbolic mirror, but has the advantage of still maintaining a linear relationship between changes in the angle of incidence and reflection of the ray seen by the camera. Having. This linear relationship simplifies the processing of the image and ensures a constant elevation angle resolution of the image. The shape of the surface is determined by the gain of the linear relationship. At unity gain, the surface is conical; at higher gains, the surface is defined by a series of polynomial functions. For ease of description herein, as applicable to a robot moving in a horizontal plane, it is assumed that the panoramic plane is horizontal and the field of view is vertical. It will be clear that in the general case, the orientation of the faces is arbitrary.

【0003】 前記した全ての鏡形状は共通の欠点を有する。すなわち、イメージングで用い
られるCCDカメラは、景色の極像を捕獲するために均一なデカルトアレイの画
素を必ず有し、従って立体角当たりの画素密度は極像の径と共に増加する。歪修
正プロセスは、像を極座標からデカルト座標に変換し、従って、元の極像の角座
標は歪修正像ではx座標にマップされ、他方、径座標はy座標にマップされる。
かくして、歪修正像における画素密度は、元の像の中心に対応する小さなx値に
ついての「低」から極像の外側縁に対応する大きなx値についての「高」まで変
化する。これは、双局面鏡で捕獲された像の歪修正を示す図1に説明される。像
の品質の変動は歪修正バージョンで明らかである。 この問題を回避するための1つの方法は、径と共に減少する画素密度と共に画
素の極アレイを持つ特殊にデザインされたCCDカメラを用いることである。そ
のようなアプローチに関しては整列問題がある。
[0003] All of the mirror shapes described above have common disadvantages. That is, the CCD camera used in imaging always has a uniform Cartesian array of pixels to capture a polar image of the scenery, and thus the pixel density per solid angle increases with the diameter of the polar image. The distortion correction process converts the image from polar coordinates to Cartesian coordinates, so that the angular coordinates of the original polar image are mapped to x-coordinates in the distortion-corrected image, while the radial coordinates are mapped to y-coordinates.
Thus, the pixel density in the distortion corrected image varies from "low" for small x values corresponding to the center of the original image to "high" for large x values corresponding to the outer edges of the polar image. This is illustrated in FIG. 1, which shows the distortion correction of an image captured with a bi-faceted mirror. Variations in image quality are evident in the distortion corrected version. One way to avoid this problem is to use a specially designed CCD camera with a pole array of pixels with a decreasing pixel density with diameter. There is an alignment problem with such an approach.

【0004】 (発明の開示) (発明が解決しようとする技術的課題) 第1の態様において、本発明は、像平面および第1の視野を有するイメージン
グデバイス、該第1の視野に配された径方向に凸の少なくとも1つの円対称部分
を有して、拡大されたパノラマ第2視野を供する第1の反射面を含み、該または
各凸部分の輪郭は、径方向に視野間で変化する利得を供してイメージングデバイ
スの像平面を横切る立体角の変動を制限することを特徴とするパノラマイメージ
ングシステムを提供する。 好ましくは、凸部分の輪郭は像平面を横切る実質的に均一な立体角を供する。
すなわち、該形状は、像における解像力が仰角の変化に対して不変であることを
保証する。かくして、イメージングシステムが像平面に均一に間隔を設けた画素
のアレイを持つデバイスを含む場合、反射面の形状は立体角画素密度不変をもた
らす。 極座標における反射面の輪郭は、好ましくは、方程式:
SUMMARY OF THE INVENTION In a first aspect, the invention is an imaging device having an image plane and a first field of view, disposed in the first field of view. Includes a first reflective surface having at least one radially convex circularly symmetric portion to provide an enlarged panoramic second field of view, wherein the contour of each or each convex portion varies radially between the fields of view. A panoramic imaging system is provided that provides gain to limit solid angle variation across an image plane of an imaging device. Preferably, the contour of the convex portion provides a substantially uniform solid angle across the image plane.
That is, the shape ensures that the resolving power in the image is invariant with changes in elevation. Thus, if the imaging system includes a device having an array of pixels evenly spaced in the image plane, the shape of the reflective surface will result in a solid angle pixel density invariant. The contour of the reflective surface in polar coordinates is preferably given by the equation:

【0005】[0005]

【数5】 (式中、rは反射面からイメージングデバイスまでの径方向の距離であり、 θはイメージングデバイスの光軸からの角度であり、 α(θ)は、(Equation 5) (Where r is the radial distance from the reflecting surface to the imaging device, θ is the angle from the optical axis of the imaging device, and α (θ) is

【0006】[0006]

【数6】 によって与えられる鏡利得であり、 バーφおよびφはバーθおよびθから見た最大および最小仰角であり、バーθ
およびθはイメージした最大および最小径方向角度である) を解くことによって決定される。
(Equation 6) Where φ and φ are the maximum and minimum elevation angles seen from bars θ and θ , respectively,
And θ are the maximum and minimum radial angles imaged).

【0007】 1つのアプローチにおいては、rは選択された間隔にてθに対してプロットし
て、θの選択された値に対して前記方程式を解くことによって輪郭を記載する。
例えば、約1/5°のθの増分値に対してrの値を決定することは、現実的な適
用で十分に正確な輪郭を生じることが判明している。 パノラマ距離測定のための多数の方法がある。1つの方法はカメラ上方の円錐
鏡を用いる。カメラ鏡アセンブリは像収集の間に他の場所に移すか、あるいは2
つのカメラ鏡アセンブリを用いて距離測定に必要な2つの図を得る。この方法は
ビデオ速度での水平面における距離の情報を与えるが、その欠点は、垂直(仰角
)方向では距離の情報が得られないことであり、物体はカメラからの最小距離よ
り大きくなければならず、第2のカメラシステムのため盲点があり得る。 立体不一致距離測定のための全景の2つの図を得るために、カメラ上方に設置
された、本質的には共軸鏡対である不連続軸対称鏡が知られている。しかしなが
ら、特定の望ましい特性を達成するための具体的鏡の形状に関する提案はない。
加えて、公知の一定利得鏡輪郭は、垂直面における不一致に基づくパノラマ立体
イメージングおよびプロセシングのためにそのような一連の共軸鏡対輪郭を誘導
するように一般化されてきた。
In one approach, r is plotted against θ at selected intervals and contoured by solving the equation for selected values of θ.
For example, determining the value of r for increments of θ of about 1/5 ° has been found to produce sufficiently accurate contours in practical applications. There are a number of methods for panoramic distance measurement. One method uses a conical mirror above the camera. The camera mirror assembly can be moved to another location during image acquisition, or
Two camera mirror assemblies are used to obtain the two views required for distance measurement. Although this method gives distance information in the horizontal plane at video speed, the disadvantage is that there is no distance information in the vertical (elevation) direction, and the object must be larger than the minimum distance from the camera. , There may be blind spots due to the second camera system. Discontinuous axisymmetric mirrors, essentially a pair of coaxial mirrors, are known above the camera to obtain two views of the entire scene for stereo mismatch distance measurement. However, there is no proposal for a specific mirror shape to achieve certain desirable properties.
In addition, known constant gain mirror profiles have been generalized to guide such a series of coaxial mirror pair profiles for panoramic stereoscopic imaging and processing based on discrepancies in the vertical plane.

【0008】 もう1つの態様において、本発明は、2つの解像力不変鏡を含むパノラマイメ
ージングシステムを用いる距離測定を提供する。好ましくは、鏡または反射鏡面
は、距離測定のための少なくとも部分的に重複するパノラマ第2視野を各々供す
るように配置された少なくとも2つの該凸部分を有する。第2の視野は、好まし
くは、実質的に共入射である。本発明の好ましい形態において、2つの凸部分は
連続した鏡または反射鏡面を形成する。
[0008] In another aspect, the invention provides a distance measurement using a panoramic imaging system that includes two resolution invariants. Preferably, the mirror or reflecting mirror surface has at least two said convex portions arranged to provide at least partially overlapping panoramic second views for distance measurement. The second field of view is preferably substantially co-incident. In a preferred form of the invention, the two convex parts form a continuous mirror or reflecting mirror.

【0009】 さらなる態様において、本発明は、2つのカメラ、かくして、2つの立体像の
間の等しい画素共有の望ましい特性を持つ背合わせ立体鏡システムののためのデ
ザインを提供する。この場合における立体円錐は、好ましくは、いくつかの適用
につき望ましい特性であるカメラ軸に直交する方向に対称である。本発明のこの
態様において、イメージングシステムは、好ましくは、各々が対応する第1の視
野に関連する像平面を有する2つの第1の反射面、および各パノラマ第2視野を
供する各第1反射面の少なくとも1つの凸部分を含み、該第1の反射面は、該反
射第2視野が少なくとも部分的に重複するように背合わせで配置される。
In a further aspect, the present invention provides a design for a back-to-back stereoscopic mirror system with the desirable properties of two cameras, and thus equal pixel sharing between the two stereoscopic images. The solid cone in this case is preferably symmetric in a direction perpendicular to the camera axis, which is a desirable property for some applications. In this aspect of the invention, the imaging system preferably comprises two first reflective surfaces each having an image plane associated with a corresponding first field of view, and each first reflective surface providing a respective panoramic second field of view. And the first reflective surface is arranged back-to-back such that the reflective second views at least partially overlap.

【0010】 ある適用において、第2の反射面は像平面および第2の反射面の間に置くこと
ができる。これは、例えば、第1の反射面の背後でのイメージングデバイスの位
置決めを可能にする。ある変形において、第1の反射面に開口を設けて、イメー
ジングデバイスからの第1の視野を供することができる。
In some applications, the second reflective surface can be located between the image plane and the second reflective surface. This allows, for example, positioning of the imaging device behind the first reflective surface. In one variation, an aperture can be provided in the first reflective surface to provide a first field of view from the imaging device.

【0011】 もう1つの態様において、本発明は、像形成面および第1の視野を有するイメ
ージングデバイスを含めたパノラマイメージングシステムで使用される反射面を
提供し、該反射面によって供された拡大パノラマ第2視野および第1視野の間に
径方向に変化する利得を供する輪郭を持つ径方向に凸の少なくとも1つの円対称
部分を有して、イメージングデバイスの像平面を横切る立体角の変動を制限する
In another aspect, the invention provides a reflective surface for use in a panoramic imaging system, including an imaging device having an imaging surface and a first field of view, and an enlarged panorama provided by the reflective surface. Limiting solid angle variation across the image plane of the imaging device with at least one radially convex circularly symmetric portion having a contour that provides a radially varying gain between the second field of view and the first field of view. I do.

【0012】 なおさらなる態様において、本発明は、観察「半球」に最小限貫入する最小貫
入デザインを提供する。これらは、前方フェーシングデザインとも呼ばれる。そ
れらは主要な反射面内でのさらなる平面鏡およびカメラの再配置を含む。この配
置の魅力は第1の反射鏡面輪郭がより通常の配置におけるのと同一のデザインで
あることである。 添付の図面を参照して実施例による本発明をさらに記載する。
In yet a further aspect, the present invention provides a minimally penetrating design that minimally penetrates the observation “hemisphere”. These are also called forward facing designs. They include the relocation of additional plane mirrors and cameras within the main reflective surface. The appeal of this arrangement is that the first reflecting mirror profile is of the same design as in the more usual arrangement. The invention will now be further described by way of example with reference to the accompanying drawings.

【0013】 (発明を実施するための最良の形態) 明瞭性のため、本発明の種々の態様を別々の小見出しの下に記載する。 1.解像力不変鏡ファミリー 本セクションは、解像力不変、または同等の立体角画素密度不変の目的を達成
する一連の鏡デザインを記載する。 1.1 一定像画素密度−可変利得(α)鏡 本発明の1つの態様によると、像の中央において比較的少なく景色を像形成さ
せ、周辺では比較的多く像形成させるように鏡輪郭を調整することによって、解
像力不変が達成される。すなわち、画素密度と景色中の仰角、またはより正確に
は立体角との間に一定の関係を維持するように鏡輪郭が選択される。鏡利得αは
、鏡に入射する光線の仰角の変化および鏡に反射する光線の角度の変化の間の関
係であり、以下のようになる:
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION For clarity, various aspects of the invention are set forth under separate subheadings. 1. Resolution Invariant Mirror Family This section describes a series of mirror designs that achieve the goal of resolution invariant or equivalent solid angle pixel density invariant. 1.1 Constant Image Pixel Density-Variable Gain (α) Mirror According to one aspect of the invention, the mirror contour is adjusted so that relatively few scenes are imaged at the center of the image and relatively many images are formed at the periphery. By doing so, resolution invariance is achieved. That is, the mirror contour is selected to maintain a constant relationship between pixel density and elevation in the scene, or more precisely, solid angle. The mirror gain α is the relationship between the change in elevation of the ray incident on the mirror and the change in the angle of the ray reflected on the mirror, as follows:

【数7】 (式中、δφは垂直仰角の変化であって、δθはカメラが受けた反射光線の角度
の変化である)。 解像力に関し、不変量αは、図2に示すごとく像中の径座標ρに関連する像角
度θの関数となる。
(Equation 7) (Where δφ is the change in vertical elevation angle and δθ is the change in angle of the reflected ray received by the camera). With respect to the resolving power, the invariant α is a function of the image angle θ related to the radial coordinate ρ in the image as shown in FIG.

【0014】 図3は、像平面および第1の視野を有するカメラの形態のイメージングデバイ
スを含めたイメージングシステムを模式的に示す。反射面または鏡は、第1の視
野にあって拡大されたパノラマ第2視野を供するものである。該面は円対称であ
って、径方向に凸である。 図3に示すように、rがカメラまでの径方向の距離であって、θがカメラの光
軸から鏡面上の地点への角度である極座標で表した鏡輪郭(r,θ)を考える。
鏡に対する光線の入射角はγであって、垂直に対する入射光線の角度はφである
。従って、
FIG. 3 schematically shows an imaging system including an imaging device in the form of a camera having an image plane and a first field of view. The reflecting surface or mirror provides an enlarged panoramic second field of view in the first field of view. The surface is circularly symmetric and radially convex. As shown in FIG. 3, consider a mirror profile (r, θ) expressed in polar coordinates, where r is the radial distance to the camera and θ is the angle from the optical axis of the camera to a point on the mirror surface.
The angle of incidence of the ray on the mirror is γ and the angle of the ray on normal is φ. Therefore,

【0015】[0015]

【数8】 となり、これは、(反射の法則から)幾何学的拘束:(Equation 8) Which is (from the law of reflection) a geometric constraint:

【0016】[0016]

【数9】 に従う。 (2)および(3)をθに関して微分し、(Equation 9) Obey. Differentiating (2) and (3) with respect to θ,

【0017】[0017]

【数10】 となり、(1)からのαを代入して、(Equation 10) And substituting α from (1),

【0018】[0018]

【数11】 が得られる。 さて、可変利得鏡では、αは(像中の径方向座標ρに関連する)像角度θの関
数であり、従って(4)は
[Equation 11] Is obtained. Now, for a variable gain mirror, α is a function of the image angle θ (related to the radial coordinates ρ in the image), so (4)

【0019】[0019]

【数12】 となり、あるいは整理して(Equation 12) Become or organize

【0020】[0020]

【数13】 となる。 画素密度不変性を達成するための鏡利得α(θ)についての方程式は、以下の
理論を用いて見い出すことができる。
(Equation 13) It becomes. The equation for mirror gain α (θ) to achieve pixel density invariance can be found using the following theory.

【0021】 1.1.1画素密度不変輪郭 像中の径ρの領域にp(ρ)画素がある。より正式には、径ρの領域に、1.1.1 Pixel Density Invariant Contour There are p (ρ) pixels in the area of diameter ρ in the image. More formally, in the area of diameter ρ,

【0022】[0022]

【数14】 画素があり、ここに、κは単位面積あたりの画素の数であり、定数である。ρで
微分して、
[Equation 14] There are pixels, where κ is the number of pixels per unit area and is a constant. Differentiating with ρ,

【0023】[0023]

【数15】 となる。 さて、像中の径ρは、カメラの焦点長f(定数)により、鏡から反射した光線
の径方向角度θに関係し、
[Equation 15] It becomes. Now, the diameter ρ in the image is related to the radial angle θ of the light beam reflected from the mirror by the focal length f (constant) of the camera,

【0024】[0024]

【数16】 となり、θによりp(ρ)を微分し、(7)および(8)を代入して(Equation 16) Then, p (ρ) is differentiated by θ, and (7) and (8) are substituted.

【0025】[0025]

【数17】 が得られる。 さて、像画素密度は景色中の仰角に対して不変であることが要求され、これは
より多くの景色が周辺に向けてイメージされることに導き、従って、
[Equation 17] Is obtained. Now, the image pixel density is required to be invariant to the elevation angle in the scene, which leads to more scene being imaged towards the periphery,

【0026】[0026]

【数18】 となり、ここにβおよびC(φ)は定数である。(10)の両辺をφで微分し、
(1)および(9)代入して、
(Equation 18) Where β and C (φ) are constants. Differentiate both sides of (10) with φ,
Substituting (1) and (9),

【0027】[0027]

【数19】 が得られる。 (11)を整理して、[Equation 19] Is obtained. Arranging (11),

【0028】[0028]

【数20】 が得られ、ここにBαは常数である。α(θ)についてのこの表現をθで積分し
てφについての表現((1)参照)、角度θにおいてイメージされた物質の仰角
が得られる。すなわち、
(Equation 20) Where B α is a constant. This expression for α (θ) is integrated with θ to obtain the expression for φ (see (1)), and the elevation angle of the imaged material at angle θ is obtained. That is,

【0029】[0029]

【数21】 となり、ここに、φ(θ=0)は積分定数である。 常数Bαおよびφ(θ=0)は、(13)を用い、所望の鏡立体配置で知られ
ているθおよびφの最大および最小値から決定することができる。
(Equation 21) Where φ (θ = 0) is an integration constant. The constants B α and φ (θ = 0) can be determined from the maximum and minimum values of θ and φ known in the desired mirror configuration using (13).

【0030】[0030]

【数22】 もしαがθの関数であれば、(6)に対する解析的解を見い出すのは不可能な
ようであり、そこで、鏡の形状についての明確的な方程式はない。その代り、微
分方程式5を解く者は、θの範囲にわたって(6)に対する解を見い出す必要が
ある(鏡表面)。
(Equation 22) If α is a function of θ, it seems impossible to find an analytical solution to (6), so there is no clear equation for the mirror shape. Instead, the person solving differential equation 5 needs to find a solution to (6) over the range of θ (mirror surface).

【0031】 図4Aおよび図4Bは、比較のために、同一のカメラ視野およびイメージした
仰角範囲にての一定利得鏡および可変利得鏡を示す。示される光線はθにおいて
一定の間隔が設けられ、各光線の間は約2°である。図4Aから一定利得の場合
には、これらの光線はφにおいてだけ一定に間隔が設けられ、各光線の間は約8
.5°であることが明らかであり、また図4より、可変利得の場合には、光線の
間の間隔はφが増加するにつれて増加することが明らかである。そこで、可変利
得の場合には、景色のより大きな割合が極鏡の外側縁に向けてイメージされる。
これは図5および図5Bにも示されており、光線は目で見える同一範囲の仰角に
て一定利得および可変利得鏡で反射された像を追跡した。
FIGS. 4A and 4B show, for comparison, a constant gain mirror and a variable gain mirror at the same camera field of view and imaged elevation range. The rays shown are regularly spaced in θ, with approximately 2 ° between each ray. From FIG. 4A, for a constant gain, these rays are regularly spaced only at φ, with about 8 seconds between each ray.
. It is clear that it is 5 °, and from FIG. 4 it is clear that for variable gain, the spacing between the rays increases as φ increases. Thus, in the case of variable gain, a greater proportion of the scene is imaged toward the outer edge of the polar mirror.
This is also shown in FIGS. 5 and 5B, where the rays tracked the image reflected by the constant gain and variable gain mirrors at the same range of elevation angles visible.

【0032】 1.2 可変利得鏡を用いるパノラマステレオ 2つの凸の部分を持つ鏡または二重鏡が必要である。二重鏡の径方向輪郭を図
8に示す。可変利得鏡を持つパノラマステレオについての鏡配置は、必然的に、
鏡利得αの変動のため一定利得鏡についてのものと異なるであろう。該利得は、
一定画素密度定理が全像にわたって適用されるように、全二重鏡にわたって一定
に変化しなければならない。もし観察された最小および最大仰角(バーφおよび φ )が二重鏡システムにおいて双方の鏡で等しければ、反射された角度の範囲(
バーθ−θ)は2つの鏡で同等ではあり得ない。全鏡面にわたりカメラによって
捕獲された反射光線の最小および最大角度は、カメラの幾何学から知られている
。従って、下方鏡(θ )から反射された最小光線および上方鏡(バーθ)か
ら反射された最大光線は知られている。従って、(12)は全鏡にわたって保持
されるので、および(14)から、Bαは一定である。
1.2 Panoramic Stereo with Variable Gain Mirror A mirror with two convex parts or a double mirror is required. Diagram of radial profile of double mirror
FIG. The mirror arrangement for a panoramic stereo with a variable gain mirror,
It will differ from that for a constant gain mirror due to variations in the mirror gain α. The gain is
Constant over full duplex mirror so that constant pixel density theorem applies over the entire image
Must change. If the observed minimum and maximum elevation angles (bar φ and φ ) Is equal for both mirrors in a double mirror system, the range of reflected angles (
Bar θ−θ) Cannot be equivalent for the two mirrors. By camera over all mirror surfaces
Minimum and maximum angles of captured reflected rays are known from camera geometry
. Therefore, the lower mirror (θ 1 ) And the upper mirror (bar θ)2) Or
The maximum ray reflected off is known. Therefore, (12) is held over the entire mirror.
And from (14), BαIs constant.

【0033】[0033]

【数23】 2つの鏡からの像の間の径方向のギャップを最小化して、カメラ視野の用法を
最大化するのが望ましい。最小ギャップ(バーθθ )については、
(Equation 23) It is desirable to minimize the radial gap between the images from the two mirrors to maximize usage of the camera's field of view. For the minimum gap (bar θ 1 = θ 2 ),

【0034】[0034]

【数24】 である。 図6A、図6B、図7A、図7Bは同一景色を観察する一定および可変利得二
重鏡システムのグラフおよび光線追跡比較を示す。
[Equation 24] It is. FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B show graphs and ray tracing comparisons of constant and variable gain double mirror systems viewing the same scene.

【0035】 2.4 可変利得パノラマステレオシステムについての距離の計算 距離計算で利用できる情報は図8に示すごとく、双方の鏡において反射した単
一物体についての像角度、θおよびθである。2つの鏡θおよびθは反
射面を形成する。該面についての異なる方程式(6)が知られている。以下の計
算では、結果は上方鏡で同一であるので、下方鏡のみを調べる。 物体Pの位置を見い出すには、Pから各鏡反射点(r,θ)および(r , θ)への入射光線の方程式が見い出されなければならない。次いで、これ
らの方程式を同時に解いて物体Pの位置(x,y)を得ることができる。
2.4 Distance Calculation for Variable Gain Panoramic Stereo System The information available in the distance calculation is the image angles, θ 1 and θ 2 , for a single object reflected on both mirrors, as shown in FIG. . The two mirrors θ 1 and θ 2 form a reflecting surface. Different equations (6) for the surface are known. In the following calculations, only the lower mirror is examined, since the results are identical for the upper mirror. To find the position of the object P, the equations of the rays incident from P on each of the mirror reflection points (r 1 , θ 1 ) and (r 2 , θ 2 ) must be found. Then, it is possible to obtain the position of the object P by solving these equations simultaneously (x p, y p).

【0036】[0036]

【数25】 (式中、mI1は下方鏡に対する入射光線の勾配であって、CI1は方程式の定
数である)。該方程式の定数は、
(Equation 25) ( Where m I1 is the slope of the incident ray to the lower mirror and C I1 is a constant in the equation). The constant of the equation is

【0037】[0037]

【数26】 によって与えられ、ここに、(Equation 26) Given here,

【0038】[0038]

【数27】 は、反射点(rθ)のデカルト座標である。入射光線の勾配は、反射の法則
[Equation 27] Is the Cartesian coordinates of the reflection point (r 1 θ 1 ). The slope of the incident ray is the law of reflection:

【0039】[0039]

【数28】 (式中、mR1はカメラに対する下方鏡からの反射光線の勾配であって、dy /dxは反射点における下方鏡輪郭の勾配である)を用いて見い出される。反
射光線の勾配は
[Equation 28] Where m R1 is the gradient of the ray reflected from the lower mirror to the camera and dy 1 / dx 1 is the gradient of the lower mirror profile at the point of reflection. The gradient of the reflected ray is

【0040】[0040]

【数29】 である。 下方可変利得鏡についての鏡輪郭の勾配は、一定利得の場合におけるごとく、(Equation 29) It is. The slope of the mirror profile for the lower variable gain mirror, as in the case of constant gain,

【0041】[0041]

【数30】 (式中、可変利得鏡立体配置のいずれかの鏡についてのdr/dθは(5)を積
分し、(12)を代入することによって見い出される)から見い出される。
[Equation 30] (Where dr / dθ for any mirror in the variable gain mirror configuration is found by integrating (5) and substituting (12)).

【0042】[0042]

【数31】 (式中、Dは積分の定数である。)。(23)を整理して、[Equation 31] (Where D is the integration constant). (23)

【0043】[0043]

【数32】 が得られる。 (23)および(2)から、(Equation 32) Is obtained. From (23) and (2),

【0044】[0044]

【数33】 であり、従って、下方可変利得鏡輪郭については、[Equation 33] Therefore, for the lower variable gain mirror profile,

【0045】[0045]

【数34】 であり、同様に、Dでは、上方可変利得輪郭についてのものである。 従って、(24)および(22)を代入することによって、いずれかの点におけ
る可変利得鏡輪郭の勾配が得られる。一定利得の場合におけるように、勾配はθ
のみに依存することに注意されたし。
(Equation 34) , And the similar, in D 2, is for the upper variable gain contour. Therefore, by substituting (24) and (22), the gradient of the variable gain mirror profile at any point is obtained. As in the case of constant gain, the slope is θ
Note that it only depends on you.

【0046】 (18)からの入射光線方程式についての方程式定数は、各鏡からの反射点の
極座標(r,θ)および(r,θ)を必要とする。可変利得鏡方程式は
正確には知られていないので、θ1およびθにおける(26)に対する解を見
い出すには、異なる方程式解法を用いてrおよびrが見い出されなければな
らない。
The equation constants for the incident ray equation from (18) require the polar coordinates (r 1 , θ 1 ) and (r 2 , θ 2 ) of the point of reflection from each mirror. Since the variable gain mirror equations are not exactly known, r 1 and r 2 must be found using different equation solutions to find a solution to (26) at θ 1 and θ 2 .

【0047】 2. 背合わせステレオ鏡ファミリー 単一カメラ立体パノラマイメージングの重要な不利は、「同一の」景色の2つ
の像があるので、各像に割り当てられた画素が非立体パノラマイメージングにつ
いてのものの半分であって、2つの像が一定の利得スキームにおいて等しい数の
画素を有しないことである。現に、パノラマ立体二重鏡方法は、典型的には、1
つの径方向の景色の図をカメラの視野の1/4程に圧縮してしまう。 より小さな像の圧縮でもって、パノラマステレオを達成する方法は、図9に示
すごとく2つのカメラおよび2つの単一曲面鏡面を背合わせで用いるものである
。この方法はイメージした景色をカメラ視野の1/2に圧縮し、事実、各像は利
用できる画素の全数の等しい持分を有する。しかしながら、景色の2つの図を捕
獲するのに、2つのカメラを用いるいずれのステレオシステムに関してのこのシ
ステムでも可能な整列問題がある。 図9に提案されたスキームの利点は、立体円錐が、等しい視野を持つ2つのカ
メラを用い、水平の周りに対称となり得ることができることであり、2つの鏡に
よって反射された最大および最小仰角は等しい。立体円錐によってカバーされる
角度は、この場合2バーφ−πである。図9は、各カメラによって観察された半
径の最大および最小仰角は等しい必要はない一般的場合を示す。仰角の範囲は、
依然として、整列させるべき視野につき同等でなければならない。 特定すべき自由なパラメーターの数はここでは減少する。というのは、1つの
鏡からの最小仰角(φ)は他の鏡からの最大仰角(バーφ)に平行でなければな
らないからである。これは、視野が平行であることを保証するものである。そこ
で、図9を参照し、
[0047] 2. Back-to-back stereo mirror family An important disadvantage of single-camera stereoscopic panoramic imaging is that since there are two images of "identical" scenery, the pixels assigned to each image are half that for non-stereoscopic panoramic imaging, The two images do not have an equal number of pixels in a fixed gain scheme. In fact, the panoramic stereo double mirror method typically involves one
One radial view is compressed to about 1/4 of the camera's field of view. A method of achieving panoramic stereo with smaller image compression is to use two cameras and two single curved mirrors back to back as shown in FIG. This method compresses the imaged scene to one-half of the camera's field of view, in effect each image has an equal share of the total number of available pixels. However, there are alignment problems possible with this system for any stereo system that uses two cameras to capture two views of the scene. An advantage of the scheme proposed in FIG. 9 is that the solid cone can be symmetric about the horizontal, using two cameras with equal fields of view, and the maximum and minimum elevation angles reflected by the two mirrors are equal. The angle covered by the solid cone is in this case 2 bars φ-π. FIG. 9 shows the general case where the maximum and minimum elevation angles of the radii observed by each camera need not be equal. The elevation range is
Still, it must be equivalent for the fields to be aligned. The number of free parameters to be specified here is reduced. This is because the minimum elevation angle ( φ ) from one mirror must be parallel to the maximum elevation angle (bar φ) from the other mirror. This ensures that the fields of view are parallel. So, referring to FIG.

【0048】[0048]

【数35】 である。 図9のスキームにおいて、鏡ファミリーは一定利得または解像力不変のいずれ
かであり得る。
(Equation 35) It is. In the scheme of FIG. 9, the mirror family can be either constant gain or resolution invariant.

【0049】 2.1 背合わせデザインにおける二重鏡の使用 図10は、二重鏡を取り込む背合わせデザインを示す。図面は一定利得鏡を示
すが、二重鏡もまた可変利得を有することができる。このシステムに対する利点
は、背合わせ立体配置からの立体円錐が、二重鏡立体配置からの立体円錐と組み
合わさって、立体的にイメージされた全面積を増加させることである。この立体
配置において、各二重鏡対の視野は先の例におけるように整列する必要はない。
水平の回りの対称性については、φ φ φ φ 、バーφ=バーφ 、バーφ=バーφである。拘束:
2.1 Use of Double Mirror in Back-to-Back Design FIG. 10 shows a back-to-back design incorporating a double mirror. Although the figures show a constant gain mirror, double mirrors can also have variable gain. An advantage to this system is that the solid cone from the back-to-back configuration combines with the solid cone from the double mirror configuration to increase the total area imaged stereoscopically. In this configuration, the field of view of each double mirror pair need not be aligned as in the previous example.
Regarding the symmetry around the horizontal, φ 3 = φ 1 , φ 4 = φ 2 , bar φ 3 = bar φ 1 , bar φ 4 = bar φ 2 . Restraint:

【0050】[0050]

【数36】 は3つの立体円錐を整列させる。また、鏡対が異なる利得を有するようにするこ
とによって、全立体円錐をさらに増加させることも可能である。
[Equation 36] Aligns three solid cones. It is also possible to further increase the total solid cone by making the mirror pairs have different gains.

【0051】 3.前方眺望鏡デザイン 前方眺望鏡デザインの例は図11に示す。多くの適用において、幾分、鳥の目
、または恐らくは「ノーズコーン」のいずれか側の2つのそれのごとく、パノラ
マカメラを例えば、半球から眺めるのが望ましい。そのような「前方眺望」シス
テムを動機付ける空気力学的考慮がある。この立体配置は、カメラが景色の方向
に向くので前方眺望と呼ばれる。一定または可変利得鏡(二重または一重)いず
れかを、該システムにおいて曲面鏡で用いることができる。平面鏡は、曲面鏡か
ら反射した全ての光線が曲面鏡の背後に位置するカメラoに反射するように、環
状または円状に置かれる。図11中の破線は、もし平面鏡を取り除けば、反射し
た光線がどこに収束するかを示し、破線のカメラは平面鏡が無い同等のシステム
についてのカメラo’を示す。 平面鏡によって反射された光線が、新しいカメラ位置で収束するようにするた
めには、平面鏡は、旧および新カメラ位置を結ぶ線の垂直二等分線でなければな
らない。よって、カメラ位置の間の距離は2Dであり、ここに、Dは図11にお
いていずれかのカメラから平面鏡までの距離と定義される。平面鏡のシステムへ
の導入は整列の困難性の可能性を増大させる。というのは、平面鏡はカメラ軸に
対して垂直でなければならず、また、曲面鏡の視野をさえぎることなく曲面鏡か
らの全ての光線をカメラに反射させるように位置しなければならないからである
。 D,バーDについての最大値は、鏡システムからカメラに反射された最大光線
(平面鏡上のb点で反射したバーθ光線)がcにおいて曲がった輪郭をかすめて
通る場合である。この場合、
[0051] 3. Front view mirror design An example of a front view mirror design is shown in FIG. In many applications, it is desirable to view the panoramic camera from, for example, a hemisphere, somewhat like a bird's eye, or perhaps two on either side of a "nose cone". There are aerodynamic considerations that motivate such a "front view" system. This configuration is called a front view because the camera points in the direction of the scene. Either constant or variable gain mirrors (double or single) can be used with curved mirrors in the system. The plane mirror is placed in an annular or circular shape such that all light rays reflected from the curved mirror are reflected to the camera o located behind the curved mirror. The dashed line in FIG. 11 indicates where the reflected light rays would converge if the plane mirror were removed, and the dashed camera indicates camera o 'for an equivalent system without the plane mirror. In order for the light rays reflected by the plane mirror to converge at the new camera position, the plane mirror must be the perpendicular bisector of the line connecting the old and new camera positions. Thus, the distance between camera positions is 2D, where D is defined as the distance from any camera to the plane mirror in FIG. The introduction of a plane mirror into the system increases the possibility of alignment difficulties. Because the plane mirror must be perpendicular to the camera axis and must be positioned to reflect all rays from the curved mirror to the camera without interrupting the field of view of the curved mirror. . The maximum value for D and bar D is when the maximum ray reflected from the mirror system to the camera (the bar θ ray reflected at point b on the plane mirror) grazes through the curved contour at c. in this case,

【0052】[0052]

【数37】 である。 バーDは鏡システムに対する最小高さを定義する。現実には、Dについての
値はさえぎりを避けるためにわずかにより小さい必要があり、より大きな鏡シス
テム高さに導く。鏡システムの高さについての一般的な方程式は、
(37) It is. Bar D defines the minimum height H for the mirror system. In reality, the value for D needs to be slightly smaller to avoid blockage, leading to a larger mirror system height. The general equation for the height of the mirror system is

【0053】[0053]

【数38】 である。また、θは曲面鏡の背後にカメラoが位置するにはゼロよりも大でなけ
ればならないことに注意されたし。また、もし最小仰角光線φが平面鏡によって
さえぎられなければ、φバーθである。
[Equation 38] It is. Also note that θ must be greater than zero for camera o to be located behind the curved mirror. Also, if the minimum elevation ray φ is not blocked by a plane mirror, then φ > bar θ.

【0054】 図12は、セクション2および3のアイデアを取り込むデザインを示す。それ
は2つの背合わせの前方眺望システムよりなり、蟹の目のごとき柄上に設けられ
た目のデザイン連想を与える。このシステムについての「柄」は、下方平面鏡に
よって視野から隠れるであろう。この配置において、曲面からカメラへの光線の
平面鏡による反射を供するために、部分が曲面鏡に設けられる。 これまで、本発明のいくつかの態様のみを記載したが、本発明の範囲から逸脱
することなく修飾をなすことができる。
FIG. 12 shows a design that captures the ideas of sections 2 and 3. It consists of two back-to-back front view systems, giving an eye design reminder on a pattern such as a crab eye. The "handle" for this system will be hidden from view by the lower plane mirror. In this arrangement, portions are provided on the curved mirror to provide reflection of the light rays from the curved surface to the camera by the plane mirror. Thus far, only certain aspects of the invention have been described, however, modifications may be made without departing from the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は先行技術のパノラマイメージングシステムのための歪修正
プロセスを示す。
FIG. 1 illustrates a distortion correction process for a prior art panoramic imaging system.

【図2】 図2はパノラマイメージングシステムにおけるカメラ像および水
平視野方向の間の関係を模式的に示す。
FIG. 2 schematically shows the relationship between a camera image and a horizontal viewing direction in a panoramic imaging system.

【図3】 図3は、本発明に従い鏡輪郭を誘導するのに用いられる反射面お
よびカメラの間の幾何学的関係を示す。
FIG. 3 shows the geometric relationship between the reflective surface and the camera used to guide the mirror contour in accordance with the present invention.

【図4】 図4Aおよび図4Bは、本発明によるイメージングシステムで用
いられる一定利得鏡と可変利得鏡との比較を示すグラフである。
4A and 4B are graphs showing a comparison between a constant gain mirror and a variable gain mirror used in an imaging system according to the present invention.

【図5】 図5Aおよび図5Bは、一定および可変利得鏡で反射した、各々
、光線追跡景色を示す。
FIGS. 5A and 5B show ray tracing scenes, respectively, reflected by constant and variable gain mirrors.

【図6】 図6Aおよび図6は、二重一定および可変利得鏡立体配置を利用
する、各々、パノラマイメージングシステムの比較をグラフで示す。
FIGS. 6A and 6 graphically illustrate a comparison of panoramic imaging systems, respectively, utilizing a dual constant and variable gain mirror configuration.

【図7】 図7Aおよび図7Bは、二重一定および可変利得鏡立体配置を利
用するパノラマイメージングシステムに対応する、各々、景色のレースド(ra
ced)追跡像を示す。
FIGS. 7A and 7B correspond to panoramic imaging systems utilizing dual constant and variable gain mirror configurations, respectively, for scenery lacing (ra);
ced) shows a tracking image.

【図8】 図8は、本発明による解像力不変二重鏡を用いる距離計算で用い
られる鏡および反射面の間の関係を模式的に示す。
FIG. 8 schematically shows the relationship between a mirror and a reflective surface used in distance calculation using a resolution invariant double mirror according to the present invention.

【図9】 図9は本発明による背合わせ鏡立体配置を模式的に示す。FIG. 9 schematically shows a back-to-back mirror configuration according to the present invention.

【図10】 図10は本発明による二重背合わせ鏡立体配置を模式的に示す
FIG. 10 schematically shows a double back-to-back mirror configuration according to the present invention.

【図11】 図11は本発明による前方眺望パノラマイメージングシステム
を模式的に示す。
FIG. 11 schematically illustrates a front view panoramic imaging system according to the present invention.

【図12】 図12は、図10および図11における配置の組合せを利用す
るシステムを示す。
FIG. 12 shows a system that utilizes a combination of the arrangements in FIGS. 10 and 11.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ターニャ・ルイーズ・コンロイ オーストラリア2617オーストラリアン・キ ャピタル・テリトリー、キャンベラ、ベル コネン、フェンウィック・プレイス8番 Fターム(参考) 2F065 AA51 BB05 FF04 FF42 GG10 JJ03 JJ05 JJ26 QQ17 QQ31 QQ42 2H059 BA03 BA11 CA00 5C022 AA00 AB68 AC51 5C054 AA01 AA05 CG02 EA01 FD02 HA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Tanya Louise Conroy Australia 2617 Australian Capital Territory, Canberra, Bel Connen, Fenwick Place No. 8 F term (reference) 2F065 AA51 BB05 FF04 FF42 GG10 JJ03 JJ05 JJ26 QQ17 QQ31 QQ42 2H059 BA03 BA11 CA00 5C022 AA00 AB68 AC51 5C054 AA01 AA05 CG02 EA01 FD02 HA00

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 像平面および第1の視野を有するイメージングデバイス、該
第1の視野に配された径方向に凸の少なくとも1つの円対称部分を有して、拡大
されたパノラマ第2視野を供する第1の反射面を含み、該または各凸部分の輪郭
は、径方向に視野間の変化する利得を供してイメージングデバイスの像平面を横
切る立体角の変動を制限することを特徴とするパノラマイメージングシステム。
1. An imaging device having an image plane and a first field of view, comprising an enlarged panoramic second field of view having at least one radially convex circularly symmetric portion disposed in the first field of view. A panorama characterized in that the contour of the or each convex portion provides a varying gain between the fields of view in a radial direction to limit solid angle variations across the image plane of the imaging device. Imaging system.
【請求項2】 該または各凸部分の輪郭が、像平面を横切って実質的に均一
な立体角を供する請求項1記載のパノラマイメージングシステム。
2. The panoramic imaging system of claim 1, wherein the contour of the or each convex portion provides a substantially uniform solid angle across the image plane.
【請求項3】 該または各凸部分の輪郭が、方程式: 【数1】 (式中、rは反射面からイメージングデバイスまでの径方向の距離であり、 θはイメージングデバイスの光軸からの角度であり、 α(θ)は、 【数2】 によって与えられる鏡利得であり、 バーφおよびφはバーθおよびθから見た最大および最小仰角であり、バーθ
およびθはイメージした最大および最小径方向角度である) による極座標で定義される輪郭を少なくとも近似する請求項1または請求項2記
載のパノラマイメージングシステム。
3. The contour of the or each convex portion is represented by the equation: (Where r is the radial distance from the reflecting surface to the imaging device, θ is the angle from the optical axis of the imaging device, and α (θ) is: Where φ and φ are the maximum and minimum elevation angles seen from bars θ and θ , respectively,
And θ is claim 1 or claim 2 panoramic imaging system according to at least approximate the contour defined by the polar coordinates by the maximum and minimum diameter direction angle obtained by the image).
【請求項4】 該または各凸部分の輪郭が、選択された角度θの値に対する
距離rを決定することによって定義された一連の間隔を離した地点に含まれる請
求項3記載のパノラマイメージングシステム。
4. The panoramic imaging system according to claim 3, wherein the contour of the or each convex portion is included in a series of spaced points defined by determining a distance r for a selected value of angle θ. .
【請求項5】 該選択されたθの値が約1/5°ずつ分割された請求項4記
載のパノラマイメージングシステム。
5. The panoramic imaging system according to claim 4, wherein the selected value of θ is divided by about 1/5 °.
【請求項6】 距離測定のための少なくとも部分的に重複するパノラマ第2
視野を各々供するように配置された少なくとも2つの該凸部分を有する第1の反
射鏡表面を含む請求項1ないし5いずれか1記載のパノラマイメージングシステ
ム。
6. An at least partially overlapping panorama second for distance measurement.
A panoramic imaging system according to any one of the preceding claims, comprising a first mirror surface having at least two of said convex portions arranged to provide a field of view, respectively.
【請求項7】 該パノラマ第2視野が実質的に共入射である請求項6記載の
パノラマイメージングシステム。
7. The panoramic imaging system according to claim 6, wherein said second panoramic field of view is substantially co-incident.
【請求項8】 該少なくとも2つの凸部分が連続的反射面を形成する請求項
7記載のパノラマイメージングシステム。
8. The panoramic imaging system according to claim 7, wherein said at least two convex portions form a continuous reflecting surface.
【請求項9】 対応する第1の視野と関連する像平面を各々が有する2つの
該第1の反射面、および各パノラマ第2視野を供する各第1の反射面の少なくと
も1つの凸部分を含み、該第1の反射面は、該反射第2視野が少なくとも部分的
に重複するように、背合わせに配置された請求項1ないし請求項8いずれか1記
載のパノラマイメージングシステム。
9. The method according to claim 1, further comprising the step of defining two first reflecting surfaces each having an image plane associated with a corresponding first field of view, and at least one convex portion of each first reflecting surface providing a respective panoramic second field of view. 9. A panoramic imaging system according to any one of the preceding claims, wherein the first reflecting surface is arranged back-to-back so that the reflected second fields of view at least partially overlap.
【請求項10】 像平面および該第2の反射面の間に位置する第2の反射面
をさらに含む請求項1ないし9いずれか1記載のパノラマイメージングシステム
10. The panoramic imaging system according to claim 1, further comprising a second reflecting surface located between an image plane and said second reflecting surface.
【請求項11】 該イメージングデバイスが第2の反射面の背後に位置する
請求項10記載のパノラマイメージングシステム。
11. The panoramic imaging system according to claim 10, wherein said imaging device is located behind a second reflective surface.
【請求項12】 該第1の反射面に開口が設けられて、該イメージングデバ
イスからの該第1の視野を供する請求項11記載のパノラマイメージングシステ
ム。
12. The panoramic imaging system according to claim 11, wherein an aperture is provided in the first reflective surface to provide the first field of view from the imaging device.
【請求項13】 該第2の反射面が実質的に平面である請求項10ないし1
2いずれか1記載のパノラマイメージングシステム。
13. The method of claim 10, wherein said second reflecting surface is substantially planar.
2. The panoramic imaging system according to any one of 2.
【請求項14】 像平面および第1の視野を有するイメージングデバイスを
含むパノラマイメージングシステムで使用される反射面であって、該反射面は、
該反射面によって供される拡大されたパノラマ第2視野および第1の視野の間に
径方向に変化する利得を供する輪郭を持つ径方向に凸の少なくとも1つの円対称
部分を有して、イメージングデバイスの像平面を横切る立体角の変動を制限する
ことを特徴とする該反射面。
14. A reflective surface for use in a panoramic imaging system including an imaging device having an image plane and a first field of view, said reflective surface comprising:
Imaging having at least one radially convex circularly symmetric portion with a profile providing a radially varying gain between the enlarged panoramic second and first fields of view provided by the reflective surface; The reflective surface characterized by limiting solid angle variations across the image plane of the device.
【請求項15】 該または各凸部分の輪郭が、像平面を横切る実質的に均一
な立体角を供する請求項14記載の反射面。
15. The reflective surface of claim 14, wherein the contour of the or each convex portion provides a substantially uniform solid angle across the image plane.
【請求項16】 該または各凸部分の輪郭が、方程式: 【数3】 (式中、rは反射面からイメージングデバイスまでの径方向の距離であり、 θはイメージングデバイスの光軸からの角度であり、 α(θ)は、 【数4】 によって与えられる鏡利得であり、 バーφおよびφはバーθおよびθから見た最大および最小仰角であり、バーθ
およびθはイメージした最大および最小径方向角度である) による極座標で定義される輪郭を少なくとも近似する請求項14または請求項1
8記載の反射面。
16. The contour of the or each convex portion is defined by the equation: (Where r is the radial distance from the reflecting surface to the imaging device, θ is the angle from the optical axis of the imaging device, and α (θ) is: Where φ and φ are the maximum and minimum elevation angles seen from bars θ and θ , respectively,
And θ are the maximum and minimum radial angles imaged) at least approximating the contour defined in polar coordinates.
8. The reflecting surface according to 8.
【請求項17】 該または各凸部分の輪郭が、選択された角度θの値に対す
る距離rを決定することによって定義された一連の間隔を離した地点に含まれる
請求項16記載の反射面。
17. The reflective surface of claim 16, wherein the contour of the or each convex portion is included in a series of spaced points defined by determining a distance r for a selected value of angle θ.
【請求項18】 該選択されたθの値が約1/5°ずつ分割された請求項1
7記載のパノラマイメージングシステム。
18. The method according to claim 1, wherein the selected value of θ is divided by about 1/5 °.
7. The panoramic imaging system according to 7.
【請求項19】 距離測定のための少なくとも部分的に重複するパノラマ第
2視野を各々供するように配置された少なくとも2つの該凸部分を有する第1の
反射鏡表面を含む請求項14ないし18いずれか1記載のパノラマイメージング
システム。
19. A method according to claim 14, including a first mirror surface having at least two said convex portions arranged to provide at least partially overlapping panoramic second fields of view for distance measurement. The panoramic imaging system according to claim 1, wherein
【請求項20】 該パノラマ第2視野が実質的に共入射である請求項19記
載の反射面
20. The reflecting surface of claim 19, wherein the panoramic second field of view is substantially co-incident.
【請求項21】 該少なくとも2つの凸部分が連続的反射面を形成する請求
項20記載の反射面。
21. A reflective surface according to claim 20, wherein said at least two convex portions form a continuous reflective surface.
JP2000593986A 1999-01-15 2000-01-14 Resolution-invariant panoramic imaging Withdrawn JP2002535700A (en)

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