JP2003303348A - 全方位撮像による環状画像の基準位置検出方法および装置 - Google Patents
全方位撮像による環状画像の基準位置検出方法および装置Info
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Abstract
ラマ展開画像に変換する際の環状画像の展開領域を決定
する基準位置をソフトウエア技術を用いて自動的に設定
する。 【解決手段】 環状画像のパノラマ画像への展開領域の
境界を示す環状基準線を印刷した全方位撮像レンズを備
えた全方位撮像装置により撮影された、または、内壁面
が白色のケース内で撮影した、展開領域が明確化された
環状画像に基づいて、環状画像のパノラマ画像への展開
領域を表す中心座標、内円半径および外円半径を求める
ようにした、全方位撮像による環状画像の基準位置検出
方法および装置。
Description
(PAL)を用いて全方位撮影することにより得られた環
状画像をパノラマ画像に変換する際に必要な基準位置を
検出する方法および装置に係るものである。
いて撮影された画像は図1に示すように環状画像とな
る。この環状画像をMPUを用いて図2に示すようにパ
ノラマ展開画像に変換する。この画像変換の際に、図1
に示すように、中心座標位置と内円および外円の位置か
らなる画像変換のための基準位置が環状画像に適合して
おれば、MPUは図2に示すように適正なパノラマ展開
画像を得るように変換することができるが、図3に示す
ように基準位置が不適合な状態にあれば、パノラマ展開
画像は図4に示すように湾曲したひずみ画像となってし
まう。
湾曲ひずみを解消するために、全方位撮像光学系並びに
撮像素子の機械的取り付け位置の精度を上げるべく機械
的取り付けの調整を行ったり、あるいは、環状画像をデ
ィスプレイに表示して目視で展開領域の基準位置を決定
していた。
で、撮像光学系並びに撮像素子の取り付け後の調整作業
をソフトウエア技術を用いて吸収し機械的ハードウエア
調整を不要にした、全方位撮像による環状画像の基準位
置検出方法および装置を提供することにある。
展開画像に変換する際の環状画像における基準位置を自
動的に検出し決定するようにした、全方位撮像による環
状画像の基準位置検出方法および装置を提供することに
ある。
ば、全方位撮像装置により撮影された環状画像を直接に
用いて、または、2値化処理を施してパノラマ画像への
展開領域を明確化した環状画像を用いて、x軸またはy
軸方向に環状画像を横断するように走査してヒストグラ
ムを作成し、このヒストグラムに基づいて環状画像のパ
ノラマ画像への展開領域を表す中心座標、内円半径およ
び外円半径からなる基準位置を求めるようにした、全方
位撮像による環状画像の基準位置検出方法および装置を
提供する。
による環状画像の基準位置検出装置を含む全体構成を示
すブロック図である。
て周囲360度の全方位にある被写体からの光線を受光
し、撮像素子2に被写体像を映し出す。撮像素子2はそ
の被写体像を電気信号に変換してデジタル画像データと
してMPU3へ転送する。MPU3は、そのデジタル画
像データを図1に示すような環状画像としてメモリに保
持し、かつ、図2に示すようなパノラマ展開画像に変換
する。そして、このパノラマ画像はディスプレイ4によ
って表示される。
に変換する際に、図に付加されている環状画像の中心座
標位置、内円位置および外円位置からなる基準位置を正
しく設定することが重要である。この基準位置は中心座
標、内円半径および外円半径からなるものである。
全方位撮像装置によって撮影された図6に示すような環
状画像はMPU3にデジタル画像として保持される。こ
のデジタル画像はMPU3において2値化処理が施され
る。
て、各画素における濃度レベルがそのしきい値よりも大
きいか小さいかによって図形部分(黒)と背景部分
(白)に2値化された画像に変換することである。図6
に示す環状画像を2値化処理、即ち、黒に近い部分とそ
うでない部分とに2値化するには、しきい値をRGB
(255*0.05、255*0.05、255*0.
05)と設定する。このことは、或る画素の濃度値が、
R<255*0.05、G<255*0.05およびB
<255*0.05の時に図形部分(黒)とし、それ以
外は背景部分(白)として処理されることを意味する。
このようにして図6に示す環状画像が2値化処理される
と、図7に示すような2値化処理画像を得ることができ
る。
暗い部分または中央の暗い部分中の明るい部分はノイズ
として現れている。環状画像の内円と外円の位置を明確
にするためには、図8に示すように、これらノイズを消
去して環状画像部分のみを白にする必要がある。そこ
で、これらノイズを消去するノイズ除去処理を以下に説
明する。
接画素へ拡大するものと、隣接画素の濃度値を1画素に
縮小するものがある。
は図形成分(黒)の画素に隣接する画素を黒に置き換え
て図形部分を一回り大きくする操作のことであり、例え
ば図9において、同図(a)に示す或る画素5を隣接す
る4つの画素へ4近傍で拡大すると同図(b)のように
なり、また、画素5を隣接する8個の画素へ8近傍で拡
大すると同図(c)のようになる。このような処理を画
像の左上から右下まで全画素について実行する。
は図形成分(黒)に隣接する画素を背景成分(白)に置
き換えて図形成分を一回り小さくすることであり、例え
ば、図10(a)に示す画像を4近傍で縮小すると同図
(b)のようになり、また、8近傍で縮小すると同図
(c)のように消去されてしまう。また、図11(a)
に示す画像は4近傍で縮小しても8近傍で縮小しても同
図(b)、(c)のようになり同一の画像となる。この
ような処理を画像の左上から右下まで全画素について実
行する。
小すると(b)のようになり、更にこれを4近傍で拡大
すると(c)のようになる。その結果、(a)の左上に
存在した黒のノイズが(c)では消去されていることが
理解できる。また、図13(a)のような画像を4近傍
で拡大すると(b)のようになり、これを更に4近傍で
縮小すると(c)のようになる。その結果、(a)の中
央に存在した白のノイズが(c)では消去されているこ
とが理解できる。
黒部分をn回縮小した後それをn回拡大する処理を行
う。また、白のノイズを消去するためには、黒部分をn
回拡大した後それをn回縮小する処理を行う。この場
合、nは消去するノイズの大きさを決めるしきい値であ
り、1辺が10画素以下の領域に渡るノイズを除去する
場合はしきい値をn=10とする。このようにして拡大
と縮小の操作を行うことにより白または黒のノイズを除
去することができる。即ち、ノイズ除去処理は、拡大処
理をn回繰り返した後に縮小を同じ回数だけ繰り返し、
その後、更に縮小を同回数繰り返した後に今度は拡大を
同回数繰り返す操作を行う。こうすることにより、図7
に示されるような図形成分中および背景成分中に存在す
る微細なノイズ部分は図8に示すように除去される。
8に示すような2値化画像を得ることができ、この2値
化画像は後述のヒストグラム分析処理により環状画像の
パノラマ画像への展開領域を示す基準位置を求めるのに
用いられる。
実施例について説明する。
すように、入射光10は入射ガラス面11から入射し、
反射面12で反射し更に上面の反射面で反射して結像光
学系へ導かれる。反射面12にはミラーコーティング6
が施されている。このミラーコーティング6は、全方位
撮像レンズ1を側面から見ると図15(a)に示すよう
に帯状に、また下から見ると図15(b)のように環状
に施されている。
示すように、ミラーコーティング6部に隣接し、撮像領
域と非撮像領域の境界に対応する位置に沿って内側環状
基準線7と外側環状基準線8を印刷する。内側と外側の
環状基準線7、8は、ミラーコーティング6の直ぐ外側
に位置されるようにしてもよい。また、環状基準線7、
8はミラーコーティング部に替えて入射ガラス面に印刷
されるようにしてもよい。
的存在しにくい色、例えば純度の高い赤色などを用いる
のが好ましいが、本システムが使用される環境に合わせ
て他の色、例えば純度の高い青色などを用いてもよい。
即ち、環状基準線の色は、後述する2値化処理の際の環
状基準線とそれ以外の画像とを識別して環状基準線のみ
を残すことができるしきい値を与えることができるよう
に選択される。
数を確保できればよく、画像処理のし易さの点から約
0.5mmの太さが好ましい。なお、環状基準線7、8
はマスク法により印刷することができる。
施された全方位撮像レンズ1を用いて風景を撮影する
と、図16に示すように環状画像中に2つの環状基準線
が環状画像の内円および外円の直ぐ外側に写し込まれ
る。この環状画像から環状基準線のみを抽出する画像処
理手順を以下に説明する。
た図16に示す環状画像は、各画素について色と濃度を
表すディジタルデータとしてMPU3内に保持されてい
る。次にステップS2において、図16の原画像はMP
U内に保持されているプログラムにしたがって2値化処
理が行われる。この2値化処理は、各画素の濃度レベル
をしきい値を境として2値化するもので、しきい値以上
の濃度を持った画素を黒とし、しきい値未満の濃度の画
素を白とする処理をおこなう。環状基準線の色を赤色に
した場合は、2値化処理においては、純度90%の赤色
以上を赤色とみなすようにしきい値を選ぶと、画素のし
きい値はRGB(255*0.90、255*0.1
0、255*0.10)とすることができる。また、マ
ークの色に青色を選択したときは、2値化処理において
は純度90%以上の青色を青色とみなすように、画素の
しきい値をRGB(255*0.10、255*0.1
0、255*0.90)とすればよい。このように、環
状基準線の色を変えたときは2値化しきい値もその色に
合わせて変更することが必要である。
0、255*0.10、255*0.10)は、具体的
には、ある画素の濃度成分が赤R?255*0.90、
緑G<255*0.10、青B<255*0.10である
時はその画素は図形部分(黒)として処理され、それ以
外の部分は背景部分(白)として処理される。このよう
にして図8の環状画像を2値化処理すると図18に示す
ように内円環状基準線と外円環状基準線のみが画像化さ
れた2値化画像を得ることができる。この2値化画像を
用いて後述する環状画像のパノラマ画像への展開領域を
表す基準位置をヒストグラム分析処理によって求める。
を直接に写し込む方法および装置について説明する。
すように、白色で半透明の筒状ケース15の内側に位置
し、この状態で全方位撮像装置14にて撮影すると、周
囲360度の被写体が白色になるので、図8に示すよう
に、写し込まれるべき有効画像領域と無効画像領域が明
確に区別された2値化画像を得ることができる。
うに蓋16を付けてもよいし、同図(c)に示すように
環状の照明体17で半透明の筒状ケースを包囲しケース
の外側から照らして環状画像のコントラストを上げるよ
うにすれば、図8に示す2値化画像はより鮮明になる。
また、同図(d)に示すように蓋16に照明体18を取
り付けて、周囲が明るくなくても図8に示すような2値
化画像を得ることができるようにすることもできる。
材料で形成してもよいし、乱反射する材質の半透明部材
を用いてもよい。ケース15は、全方位撮像装置14の
周囲を包囲することができるものであれば必ずしもケー
ス状の物でなくてもよい。また、ケース15は筒状では
なくて長方形状の物でもよく、また多角形の物でもよ
い。
値化画像に基づいて環状画像のパノラマ画像への展開領
域を示す基準位置を後述のヒストグラム分析処理によっ
て求めることができる。
する。図20に示すように、図8および図18に示すよ
うな2値化画像の中心を通る直線20上を走査してその
直線上の画素値が黒レベルを1とし白レベルを0として
ヒストグラムを描くと図21のようになる。このヒスト
グラムから環状画像のパノラマ画像への展開領域の内円
と外円を求めることができるのであるが、その前提とし
て2値化画像の中心を通る直線を見つけ出すことが必要
である。なお、2値化画像を横切る走査はx軸方向でも
y軸方向でもよいし、可能であれば任意の方向を選択す
ることができるが、本実施例ではx軸方向の走査を採用
する。
素数、Nはy軸方向の画像の画素数、直線21はy座標
がmの位置を走査中であることを示す。従って、y=m
の位置をz軸に沿ってx=0からx=M−1までの各画
素を順番に走査する。この走査中で図形成分(黒)の画
素は1をそうでない画素は0としてヒストグラムが形成
される。
形になる。同図中で、O1は左側の外円位置、O2は右
側の外円位置、I1は左側の内円位置、I2は右側の内
円位置、そしてCは中心位置である。
手順を説明する。先ず、ステップ30において図20に
おける走査線21をy=0とし、ステップ31でヒスト
グラムを作成する。ステップ32でヒストグラムをx=
0からx=M−1までサーチし、値が1から0に変化す
る点(黒から白に変化する点)を探す。そのような変化
点がなければステップ32で外円はないと判断し、ステ
ップ33でxの値に1を加算してステップ31へ戻る。
かくして、ステップ32で外円を検知したときはステッ
プ34において、ヒストグラムにおいてxの値を0から
増加していく時に最初に画素値が1から0に変化する点
O1を外円の左側の位置とし、次いでヒストグラムをx
=M−1から減少していく時に最初に画素値が1から0
に変化する点O2を外円の右側位置として、O1とO2間の
外円の間隔(O2−O1)を計算すると共に、中心位置
(O1+O2)?2を計算する。
のN−1に達したか否かを判断する。ここで、N−1に達
していなければステップ33へ進み前述と同様な操作を
繰り返すが、ステップ35でy=N−1と判断された時
はステップ36へ進み、外円の間隔が最大であるyの値
Cyを選定する。更に、ステップ37において、y=Cy
におけるヒストグラムの中心位置Cから環状画像の中心
座標(C,Cy)を決定すると共に、外円の半径(O2−O
1)?2を計算する。次いで,ステップ38において、
y=Cyのヒストグラムにおける中心点Cからxを減少さ
せていくときに画素値が1から0へ変化する点I1と、
中心点Cからxを増加させるとき画素値が1から0へ変
化する点I2を検知し、内円の半径(I2−I1)?2
を計算し、このフローを終了する。
像である時は、ステップ34での外円の検出は画素値が
一旦0から1へ変化した後再び1から0へ変化する点を
外円として検知すればよい。ステップ36においても同
様にして内円を検知する。以上のようにしてヒストグラ
ム分析処理により環状画像の中心座標,内円半径および
外円半径を求めることができる。
グラム分析処理の更に他の実施例について図23および
図24に基づいて説明する。この実施例では、環状画像
の中心座標は、全方位撮像レンズ等の取り付け誤差によ
り多少は画像の中心位置からずれるが、画像の中心位置
付近に存在することには間違いないので、この特性を利
用して基準位置を求めるものである。
0では、y軸の中心位置y=N?2においてヒストグラ
ムを形成し、ステップ41で、外円の左右2点Oy1と
Oy2および内円の左右2点Iy1とIy2を求めると
共に、それらの点の中心点CCyを計算する。次に,ス
テップ42において、x=M?2においてy軸に沿った
ラインを走査してヒストグラムを形成する。ステップ4
3において、そのヒストグラムの外円の上下点Ox2と
Ox1と内円の上下点Ix2とIx1とをもとめると共
に、それらの点の中心点CCxを計算し、環状画像の中
心座標(CCy,CCx)を決定する。
心座標CC(CCy,CCx)から内円上の点Iy1、I
y2、Ix1およびIx2までの4つの距離の和を4で
割算して内円の半径を計算する。また,ステップ45に
おいて、環状画像の中心座標(CCy,CCx)から外
円上の点Oy1、Oy2、Ox1およびOx2までの4
つの距離の和を4で割算して外円の半径を計算する。以
上のようにして環状画像の基準位置である中心座標、内
円半径および外円半径を求めることができる。
合的手順を説明するフローチャートである。
説明する。ステップ50において通常の環状画像を撮影
し,この画像をステップ51で2値化画像に変換し、ス
テップ52で拡大処理と縮小処理を行ってノイズ除去処
理を実行した後、ステップ53でヒストグラム分析をし
てステップ54で環状画像の中心座標,内円半径および
外円半径を計算する。
ンズに環状基準線を印刷した撮像装置を用いる場合であ
って、ステップ55で環状基準線を写し込んだ環状画像
を撮影し,ステップ56でこの画像を2値化処理して2
値化画像を得た後ステップ53、54において前述と同
様な手順で基準位置を求める。
内で撮影する場合であって、その撮影画像は直接2値化
画像として取得されるのでステップ57から直接ステッ
プ53へ進み前述と同様な手順で基準位置が求められ
る。
像の基準位置により指定された領域、即ち環状画像のパ
ノラマ画像への展開領域のみの画像データを他の装置へ
転送するようにすれば、環状画像の転送速度を向上する
ことができる。
置、内円の半径および外円の半径をソフトウエア技術を
用いて自動的に計算して求めることができるので、機械
的調整は不要となるばかりでなく、環状画像の展開領域
を目視により決定する操作が不要となる。
な展開領域を示した図である。
画像を示す図である。
像を示す図である。
得られたパノラマ展開画像を示す図である。
る。
像である。
の2値化画像である。
る。
した説明図である。
す説明図である。
明する図である。
に印刷した状態を示す図である。
した場合の環状画像を示す図である。
ローチャートである。
結果得られた画像を示す図である。
グラムを示す図である。
トである。
ャートである。
る。
である。
Claims (22)
- 【請求項1】 撮像領域と非撮像領域の境界を明確に区
分けした2値化環状画像を得るステップと、 該2値化環状画像の前記境界に基づいて、前記環状画像
をパノラマ画像へ展開する際の該2値化環状画像の展開
領域を指定する基準位置を求めるステップと、 を含む、全方位撮像による環状画像の基準位置検出方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記基
準位置は前記環状画像の中心座標位置と内円位置と外円
位置である、前記方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の方法において、前記基
準位置は前記環状画像の中心座標位置と該中心座標から
の前記内円の半径と該中心座標からの前記外円の半径で
ある、前記方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載の方法において、前記2
値化環状画像を得るステップは、 環状画像を撮影するステップと、 撮影された環状画像を2値化処理するステップと、 2値化処理された環状画像を更にノイズ除去処理を施す
ステップと、 を有する前記方法。 - 【請求項5】 請求項4に記載の方法において、前記2
値化処理ステップは、前記非撮像領域の画像をそれ以外
の画像から抽出するようなしきい値を定め、そのしきい
値に基づいて前記環状画像を2値化処理するものであ
る、前記方法。 - 【請求項6】 請求項4に記載の方法において、前記ノ
イズ除去処理は、各画素について複数回拡大処理を行っ
た後に同一回数の縮小処理を行い、更に、複数回の縮小
処理を行った後に同一回数の拡大処理を行うようにし
た、前記方法。 - 【請求項7】 請求項1に記載の方法において、前記2
値化環状画像を得るステップは、 表面に撮像領域と非撮像領域の内側と外側の境界に対応
する位置に沿って2つの環状基準線を印刷した全方位撮
像レンズを用いて環状画像を撮影するステップと、 該撮影した前記環状画像を2値化処理して環状基準線を
明確化した環状基準線画像に変換するステップと、 を含む、前記方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載の方法において、前記2
値化処理は、前記レンズに印刷された環状基準線の色と
該環状基準線以外の環状画像とを峻別するしきい値に基
づいて2値化処理をする、前記方法。 - 【請求項9】 請求項1に記載の方法において、前記2
値化環状画像を得るステップは、内壁面が1色のケース
内に全方位撮像装置を位置して撮影する、前記方法。 - 【請求項10】 請求項9に記載の方法において、前記
ケースは半透明の材料にて形成されている、前記方法。 - 【請求項11】 請求項10に記載の方法において、前
記ケースの外周を環状の発光体で照射するようにした、
前記方法。 - 【請求項12】 請求項9に記載の方法において、前記
ケースに蓋体を設け該蓋体の内側に照明体を取り付け
た、前記方法。 - 【請求項13】 請求項3に記載の方法において、前記
基準位置を求めるステップは、 前記2値化環状画像の中心を通り該2値化環状画像を横
切る直線に沿って存在する画素値に基づいて形成される
ヒストグラムを形成するステップと、 該ヒストグラムの変化点に基づいて前記環状画像のパノ
ラマ画像への展開領域を規定する前記中心座標位置、前
記内円の半径および前記外円の半径を計算するするステ
ップと、 を含む前記方法。 - 【請求項14】 請求項13に記載の方法において、前
記ヒストグラムを形成するステップは、 前記2値化環状画像をx軸方向に横切る直線であって該
直線をy軸方向に変化させつつ各変化点での該直線に沿
って存在する画素値に基づいて複数個のヒストグラムを
形成し、 それらヒストグラムから外円または内円を横切る点の間
の長さが最も長いヒストグラムを選択し、 該選択されたヒストグラムに基づいて前記中心座標位
置、前記内円の半径および前記外円の半径を計算する、 前記方法。 - 【請求項15】 請求項3に記載の方法において、 前記2値化環状画像の中心を通る第1の直線に沿って存
在する画素値に基づいて第1のヒストグラムを形成し、 該第1のヒストグラムに基づいて前記第1の直線と前記
2値化環状画像の内円および外円との交差点における第
1位置座標を求めると共に、該内円または該外円におけ
る前記交差点間の第1の中心点位置を求め、 前記2値化環状画像の中心を通り前記第1の直線と直交
する第2の直線に沿って存在する画素値に基づいて第2
のヒストグラムを形成し、 該第2のヒストグラムに基づいて前記第2の直線と前記
2値化環状画像の内円および外円との交差点における第
2位置座標を求めると共に、該内円または該外円におけ
る前記交差点間の第2の中心点位置を求め、 前記第1および第2の中心点位置に基づいて前記2値化
環状画像の前記中心座標位置を決定し、 該中心座標と前記内円に係る第1および第2位置座標と
の間の距離に基づいて前記内円の半径を決定し、そして
該中心座標と前記外円に係る第1および第2位置座標と
の間の距離に基づいて前記外円の半径を決定する、 前記方法。 - 【請求項16】撮像領域と非撮像領域の境界を明確に区
分けした2値化環状画像を得る2値化画像形成装置と、 該2値化環状画像の前記境界に基づいて、前記環状画像
をパノラマ画像へ展開する際の該環状画像の展開領域を
指定する基準位置を求める手段と、 を含む、全方位撮像による環状画像の基準位置検出装
置。 - 【請求項17】請求項16に記載の装置において、前記
2値化画像形成装置は、 環状画像を撮影する全方位撮影装置と、 撮影された環状画像を2値化処理する手段と、 2値化処理された環状画像を更にノイズ除去処理を施す
手段と、を備えた前記装置。 - 【請求項18】 請求項17に記載の装置において、前
記ノイズ除去処理は、各画素について複数回拡大処理を
行った後に同一回数の縮小処理を行う手段と、複数回の
縮小処理を行った後に同一回数の拡大処理を行う手段
と、を備えた前記装置。 - 【請求項19】 請求項16に記載の前記全方位撮像レ
ンズは、 表面に撮像領域と非撮像領域との内側と外側の境界に対
応する位置に沿って2つの環状基準線を印刷した全方位
撮像レンズを用いて環状画像を撮影する装置である、前
記装置。 - 【請求項20】 請求項18に記載の装置において、前
記環状基準線は全方位撮影レンズのミラーコーティング
の直ぐ外側に印刷された、前記装置。 - 【請求項21】 請求項19に記載の装置において、前
記環状基準線は、純度の高い赤色である、前記装置。 - 【請求項22】 請求項16に記載の装置において、前
記一値化画像形成装置は、内壁面が1色のケースと、該
ケース内を撮影する全方位撮像装置と、を備えた前記装
置。
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