JP2004215298A - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のカメラヘッドを備えるカメラとネットワークを介して接続される画像処理装置及びその画像処理方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus connected to a camera having a plurality of camera heads via a network and an image processing method thereof.
従来から、テレビ会議、テレビ電話、及びビデオ映像を用いたプレゼンテーションを行なう機器において、動画像の入力装置としてビデオカメラが使用されてきた。ここで特にプレゼンテーションや会議の場において便利なように、テレビカメラと照明とカメラスタンド等が一体になった書画カメラがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, video cameras have been used as moving image input devices in video conferences, video phones, and devices that make presentations using video images. Here, there is a document camera in which a television camera, lighting, a camera stand, and the like are integrated so as to be particularly convenient for a presentation or a meeting.
本件に関係する文献として、特許文献1及び2がある。 Patent documents 1 and 2 are related to the present invention.
従来の書画カメラは、発表者が直接カメラを操作しながら扱うことを前提としている。特に映像信号が通信できる高速なネットワークを用いて遠方と映像通信を行なう場合、従来の書画カメラでは以下に述べるような問題が生じる。 The conventional document camera is based on the premise that a presenter handles the camera while directly operating the camera. Particularly, when performing video communication with a distant place using a high-speed network capable of communicating video signals, the following problems occur in the conventional document camera.
発表者が直接カメラを操作するため、書画カメラ本体にカメラ設定(例えばズーム、フォーカス)のスイッチ類が取り付けられ、またカメラ取り付け角度や照明位置は可変できないか、手動により設定していた。そのため、上記ネットワーク会議においては映像受信者が被写体の一部を重点的に見たいときなどは、発表者に依頼してカメラをズームアップしてもらうことになる。また、複雑な形状の立体物を見せながらの会議では、一方からみた映像だけでは形状を理解しにくいので、受信者側からは更にカメラ位置、角度、焦点等についても変化させたいという要求が必然的に多く生じる。 In order for the presenter to directly operate the camera, switches for camera settings (for example, zoom and focus) are attached to the document camera body, and the camera installation angle and illumination position cannot be changed or manually set. For this reason, in the network conference, when the video receiver wants to focus on a part of the subject, the presenter is requested to zoom in on the camera. Also, in a conference where a three-dimensional object with a complicated shape is shown, it is difficult to understand the shape only from the video viewed from one side, so it is inevitable that the receiver needs to change the camera position, angle, focus, etc. Often occur.
しかしながら、カメラの性能や物理的配置により、カメラ設定を変更しても所望とする映像が得られないことがある。また特定の受信者による設定変更が行われた後の映像は他の受信者が望む映像であるとは限らない。 However, depending on the performance and physical arrangement of the camera, a desired image may not be obtained even if the camera setting is changed. Further, the video after the setting change is performed by the specific recipient is not necessarily the video desired by another recipient.
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、カメラ設定を変更させなくても、ユーザが所望とするより臨場感のある映像を生成することができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and provides an image processing apparatus and an image processing method capable of generating a more realistic image desired by a user without changing camera settings. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、複数のカメラヘッドを備えるカメラとネットワークを介して接続される画像処理装置であって、前記複数のカメラヘッドから得られた複数の撮影画像と各カメラヘッドの撮影条件とを読み取る読取手段と、ユーザの操作に応じて前記複数の撮影画像に含まれる被写体の視点を指定する操作手段と、前記複数の撮影画像と前記撮影条件を使用して、前記操作手段により指定された視点から見た画像を生成する処理を実行する画像処理手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus connected via a network to a camera having a plurality of camera heads, wherein a plurality of photographing images obtained from the plurality of camera heads are provided. Reading means for reading an image and shooting conditions of each camera head, operating means for designating a viewpoint of a subject included in the plurality of shot images according to a user operation, and using the plurality of shot images and the shooting conditions And image processing means for executing a process of generating an image viewed from the viewpoint designated by the operation means.
また、本発明の画像処理装置の画像処理方法は、複数のカメラヘッドを備えるカメラとネットワークを介して接続される画像処理装置の画像処理方法であって、前記複数のカメラヘッドから得られた複数の撮影画像と各カメラヘッドの撮影条件とを読み取る読取工程と、前記複数の撮影画像と前記撮影条件を使用して、ユーザの操作に応じて指定された視点から見た画像を生成する処理を実行する画像処理工程と、を有することを特徴とする。 Further, the image processing method of the image processing device of the present invention is an image processing method of an image processing device connected via a network to a camera having a plurality of camera heads, wherein the plurality of camera heads obtained from the plurality of camera heads are provided. A reading step of reading the photographed image of each of the camera heads and the photographing conditions of each camera head, and a process of generating an image viewed from a specified viewpoint according to a user operation using the plurality of photographed images and the photographing conditions. And an image processing step to be executed.
本発明によると、カメラ設定を変更させなくても、ユーザが所望とするより臨場感のある映像を生成することができる。 According to the present invention, it is possible to generate a more realistic image desired by a user without changing the camera settings.
図1は本発明のネットワーク対応カメラの構成図を示している。図において、101は被写体、102は被写体ステージ、103は第1のカメラヘッド、104は第2のカメラヘッド、105は第1の照明、106は第2の照明、107は映像信号バス、108は制御信号バス、109はシステムコントローラ、110は映像信号エンコーダ、111はネットワークインターフェースである。さらに、112はステージ駆動部、113はカメラヘッド第1角駆動部、114は第1のカメラヘッド焦点距離駆動部、115は第1のカメラヘッドフォーカス駆動部、116は第1のカメラヘッド絞り量駆動部、117は第2のカメラヘッド角駆動部、118は第2のカメラヘッド焦点距離駆動部、119は第2のカメラヘッドフォーカス駆動部、120は第2のカメラヘッド絞り量駆動部、121は第1の照明位置駆動部、122は第1の照明強度制御部、123は第2の照明位置駆動部、124は第2の照明強度制御部、125はROMテーブルである。131と132の取り付け角度駆動・検出部は少なくとも2方向を扱うものであり、例えば紙面内の横方向と紙面に垂直な方向に操作可能である。本装置はインターフェース111を通して、ネットワークに接続され映像信号及び制御信号を通信する。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a network-compatible camera according to the present invention. In the figure, 101 is a subject, 102 is a subject stage, 103 is a first camera head, 104 is a second camera head, 105 is a first illumination, 106 is a second illumination, 107 is a video signal bus, and 108 is a video signal bus. A control signal bus, 109 is a system controller, 110 is a video signal encoder, and 111 is a network interface.
続いて、本装置の動作を説明する。まず映像信号は以下の様な流れとなる。第1のカメラヘッド及び第2のカメラヘッドの映像信号は映像信号バス107を通して映像信号エンコーダ110に入力される。このエンコーダではネットワークで通信するためのデータフォーマットへの変換処理、コーディングを行なう。更にこの信号はプロトコル処理等を行なうインターフェース111を通じてネットワークに送信される。ここで通常の使用法では、2つのカメラヘッドの映像信号はそれぞれコーディングされ、独立した信号として通信される。しかし、図の様にエンコーダ110はコントローラ109で制御できる構成になっており、例えば第1のカメラヘッドだけの信号を送信し、第2のカメラヘッドの信号送信をしないように、またはその反対にも、変更することも可能となっている。
Next, the operation of the present apparatus will be described. First, the video signal flows as follows. Video signals from the first camera head and the second camera head are input to a
また、ネットワークから送られてきたカメラヘッドへの制御命令は、インターフェース111で受け取られ、コントローラ109へ渡される。コントローラ109はその時点での各部のアクチュエータ制御量を記憶しており、ネットから制御命令が送られてきた場合、その命令値との差分をアクチュエータ駆動量として出力する。この例では全てのアクチュエータはステッピングモータなどオープンループで制御するタイプのものを想定して述べるが、クローズドループで制御するアクチュエータの場合、各部にエンコーダを設け制御信号バスからその時点での値を読み取ってから制御する構成とする。ネットからは、2つのカメラヘッドの取り付け角2方向、焦点距離、フォーカス、絞り、そして第1の照明と第2の照明の位置、強度が制御できるようになっている。
A control command for the camera head sent from the network is received by the
本装置はネットワークから本装置の各制御量、設定値、機器仕様すなわち各カメラヘッドの撮影条件が読み出せるようになっている。例えば、アクチュエータのその時点での制御量はコントローラ109に記憶されているので、ここから読み出され送信される。また機器固有の情報、例えばレンズの焦点距離可変範囲、各カメラの取り付け間隔、受光素子の特性、取り付け角駆動最小単位、照明系の色温度などはROMテーブル125に記憶されているので、このROMテーブル125からデータが読み出されネットワークに送信される。
This apparatus can read out the control amounts, set values, and device specifications of the apparatus, that is, the photographing conditions of each camera head from the network. For example, the current control amount of the actuator is stored in the
本発明のカメラヘッドはこの様な構成をしているため、以下のような新しい機能を実現することが可能となる。図2にその使用法を示す。図において、200は幹線ネットワーク、201は本発明の書画カメラ、202はビデオカメラ、203はプレゼンテーター、204,206,209,212はそれぞれ第1、第2、第3、第4のディスプレイ、205,207,210,213はそれぞれ第1、第2、第3、第4のディスプレイの表示を操作する第1、第2、第3、第4のジョイスティックである。さらに208は画像の座標変換回路、211は画像合成回路である。この図では映像信号と制御信号が同一ネットで通信されているように示されているが、異なるネットワークで接続されていても構わない。
Since the camera head of the present invention has such a configuration, it is possible to realize the following new functions. FIG. 2 shows its use. In the figure, 200 is a trunk network, 201 is a document camera of the present invention, 202 is a video camera, 203 is a presenter, 204, 206, 209, and 212 are first, second, third, and fourth displays, 205, respectively. , 207, 210, and 213 are first, second, third, and fourth joysticks for operating the display on the first, second, third, and fourth displays, respectively.
まず、第1、第2のディスプレイについて説明する。第1のディスプレイ204は書画カメラ201の第1のカメラヘッドの、第2のディスプレイ206は第2のカメラヘッドの映像を、それぞれそのまま表示している。それぞれのディスプレイにはジョイスティックが備えられており、この操作によってカメラヘッドの取り付け角度、焦点距離、フォーカシングを制御することが可能となっている。よって画像の受信者は希望に応じて、ジョイスティックを操作し、書画カメラの被写体を好きな角度やサイズで見ることができる。この例では書画カメラ201内にカメラヘッドが2台しか取り付けられていないので、直接カメラヘッドを独立して操作できる受信者は2人までとなっている。ここで受信者が3人以上で、第1、第2のディスプレイと異なった位置から映像を見たい場合がある。本装置を用いた場合、第1、第2のカメラヘッドの状態を変えずに第3の映像を得ることができる。例えば、第3のディスプレイ209には画像の座標変換回路208が取り付けられており、ジョイスティックはこの回路に接続されている。この座標変換回路208は、通信により各カメラヘッドの状態と映像信号を読み取り、被写体の立体情報を検出する。そして受信者がジョイスティックで指定した方向からの画像に変換して出力し、第3のディスプレイに表示する。このような2つ以上のカメラヘッドがある場合、被写体の撮影方向を疑似的に変換する技術はすでに公知であり、実現している。このネットワークでは、受信側のディスプレイが何台あっても、座標変換回路を備えていればそれぞれの撮影角度で表示させることができる。また、受信者によっては、ある注目点をクローズアップして詳細な情報を得たい場合がある。本装置を用いたネットワークでは2つのカメラヘッドが同一箇所を重複して撮影している場合、その部分を高精細に映し出すことができる。例えば、第4のディスプレイは、画像合成回路211を備えており、2つのカメラヘッドの映像の重複部の対応点を計算し、その対応する2つの映像の画素を重ねることによって、S/N比の高い画像を得ることができる。また、2つのカメラヘッド画角を0.5画素分ずらすように命令することで見かけ上画素ピッチの細かい画像情報を得ることができる。このように、本発明の書画カメラでは、受信者側に処理回路を設けることによって、1つの被写体を複数の受信者がそれぞれ自由な方向やサイズや画質で得ることが可能になっている。
First, the first and second displays will be described. The
但し、上記、座標変換処理及び重複部の高精細化、高S/N比化処理を行う場合、被写体に動きがある場合、以下の点に注意しなければならない。例えば、各カメラの撮像素子がNTSC等の現行テレビ方式のCCD撮像素子であり、フィールド周波数が60Hzで連続して動作しているものとする。このとき各カメラの露光開始時刻がずれている場合、すなわちビデオ信号のV方向同期が一致していない場合、被写体が高速に動くとそれぞれのカメラが異なった状態をとらえることになる。このとき2つの映像どうしの対応をとることが出来ず、座標変換処理を正確に行なうことができない。また、重複部の画像を重ねた場合、だぶった画像やボケた画像になってしまう。そこで、このような処理を行なう場合、本装置は外部からの命令で、各カメラユニットの露光時間を制御できるようになっている。現行テレビ方式のように周期的に露光を行なう場合、露光時間の制御は一度のリセットを行なえばよい。また、それぞれのカメラユニットの露光周期が異なっている場合は、それぞれの露光開始時刻、露光終了時刻、読み出し開始時刻は独立に制御する。 However, when performing the above-described coordinate conversion processing, the processing for increasing the definition of the overlapping portion, and the processing for increasing the S / N ratio, and when the subject is moving, the following points must be noted. For example, it is assumed that the image sensor of each camera is a CCD image sensor of a current television system such as NTSC and the like, and continuously operates at a field frequency of 60 Hz. At this time, if the exposure start times of the cameras are shifted, that is, if the V-direction synchronization of the video signals does not match, if the subject moves at high speed, the cameras capture different states. At this time, the correspondence between the two images cannot be taken, and the coordinate conversion process cannot be performed accurately. Further, when the images of the overlapping portions are superimposed, the images become loose or blurred. Therefore, when performing such processing, the present apparatus can control the exposure time of each camera unit by an external command. When the exposure is performed periodically as in the current television system, the exposure time may be controlled once by resetting. When the exposure periods of the respective camera units are different, the respective exposure start times, exposure end times, and readout start times are controlled independently.
またさらに、各カメラユニットが同じフィールド周波数で露光している場合、故意に相互のV周期をずらした使用法も可能である。このようにすると、みかけ上単位時間あたりの露光回数を倍にすることができる。そのため、被写体に速い動きがある場合、フィールド毎の画像のずれを小さく抑えることができ、動きの状態を正確に把握することができる。このような使い方をする場合、相互のカメラユニットの露光時間の差を読出すか、ネットワークから制御する。 Furthermore, when each camera unit is exposing at the same field frequency, it is possible to intentionally shift the V cycle of each other. By doing so, the number of exposures per unit time can be apparently doubled. Therefore, when the subject has a fast movement, the displacement of the image for each field can be suppressed to be small, and the state of the movement can be accurately grasped. In this case, the difference between the exposure times of the camera units is read out or controlled from a network.
本装置における各カメラユニットの撮影条件の検出値には、機械機構的ガタ、または電気的ノイズにより、誤差が生じることがある。たとえば、各カメラユニットから読み出した焦点距離の情報が同じ数値であっても、それぞれの映像サイズがわずかに異なる場合がある。このまま、映像を合成した場合、やはり映像がだぶったり、ボケたりしてしまう。そこで、画像合成を行なう処理装置、例えば図2における208,211では、命令値及び撮影条件の検出値を、実際に得た画像を用いてキャリブレーションする。 An error may occur in the detection value of the photographing condition of each camera unit in the present apparatus due to mechanical mechanical play or electric noise. For example, even if the focal length information read from each camera unit has the same numerical value, the respective video sizes may be slightly different. When the video is synthesized as it is, the video is also blurred or blurred. Therefore, in a processing device that performs image synthesis, for example, 208 and 211 in FIG. 2, the command value and the detection value of the imaging condition are calibrated using the actually obtained image.
以上の例ではカメラヘッドは2台で示していたが、カメラヘッドが3台以上の場合はより立体情報を正確に測定することができ、また変換する撮影方向の範囲も広がる。また、第4のディスプレイのように高精細な画像を得たい場合も、カメラヘッドが3台以上であればより精細な映像を表示することができる。しかし、カメラヘッドが1台のみの書画カメラや、2台以上備えてもネットワークから操作できないカメラでは上記機能は一切得ることはできないので、これらは本発明のカメラ特有の機能である。 In the above example, two camera heads are shown. However, when three or more camera heads are used, stereoscopic information can be measured more accurately, and the range of the imaging direction to be converted is widened. Also, when a high-definition image is desired to be obtained as in the case of the fourth display, a finer image can be displayed if the number of camera heads is three or more. However, a document camera having only one camera head or a camera that cannot be operated from a network even if two or more camera heads are provided cannot obtain any of the above functions. Therefore, these functions are unique to the camera of the present invention.
本装置はさらに以下の機能を有する。図2において、第2、第3、第4のディスプレイが同一な映像を希望しており、その映像だけを表示させている場合、例えば第1のカメラヘッドのみを必要としている場合には、第2のカメラヘッドの映像信号はネットワーク上でむだなチャンネル(帯域)を使用していることになる。そこで書画カメラ201は、第2のカメラヘッドの映像を要求する信号がない場合、第2のカメラヘッドの信号をネットワークに対して送信しないようにする。そのため、ネットワークの通信量を最低限に減らすことができる。
This device further has the following functions. In FIG. 2, if the second, third, and fourth displays desire the same video and only display that video, for example, if only the first camera head is required, The video signal of the second camera head uses a useless channel (band) on the network. Therefore, when there is no signal requesting the image of the second camera head, the
101 被写体
102 被写体ステージ
103 第1のカメラヘッド
104 第2のカメラヘッド
105 第1の照明
106 第2の照明
107 映像信号バス
108 制御信号バス
109 システムコントローラ
110 映像信号エンコーダ
111 ネットワークインターフェース
112 ステージ駆動部
113 第1のカメラヘッド角駆動部
114 第1のカメラヘッド焦点距離駆動部
115 第1のカメラヘッドフォーカス駆動部
116 第1のカメラヘッド絞り量駆動部
117 第2のカメラヘッド角駆動部
118 第2のカメラヘッド焦点距離駆動部
119 第2のカメラヘッドフォーカス駆動部
120 第2のカメラヘッド絞り量駆動部
121 第1の照明位置駆動部
122 第1の照明強度制御部
123 第2の照明位置駆動部
124 第2の照明強度制御部
125 ROMテーブル
200 幹線ネットワーク
201 本発明の書画カメラ
202 ビデオカメラ
203 プレゼンテーター
204 第1のディスプレイ
205 第1の表示操作のジョイスティック
206 第2のディスプレイ
207 第2の表示操作のジョイスティック
208 画像座標変換回路
209 第3のディスプレイ
210 第3の表示操作のジョイスティック
211 画像合成回路
212 第4のディスプレイ
213 第4の表示操作のジョイスティック
101 subject 102
Claims (8)
前記複数のカメラヘッドから得られた複数の撮影画像と各カメラヘッドの撮影条件とを読み取る読取手段と、
ユーザの操作に応じて前記複数の撮影画像に含まれる被写体の視点を指定する操作手段と、
前記複数の撮影画像と前記撮影条件を使用して、前記操作手段により指定された視点から見た画像を生成する処理を実行する画像処理手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing device connected to a camera having a plurality of camera heads via a network,
Reading means for reading a plurality of captured images obtained from the plurality of camera heads and the shooting conditions of each camera head,
Operating means for designating a viewpoint of a subject included in the plurality of captured images according to a user operation;
An image processing apparatus comprising: an image processing unit that executes a process of generating an image viewed from a viewpoint specified by the operation unit using the plurality of captured images and the imaging conditions.
前記複数のカメラヘッドから得られた複数の撮影画像と各カメラヘッドの撮影条件とを読み取る読取工程と、
前記複数の撮影画像と前記撮影条件を使用して、ユーザの操作に応じて指定された視点から見た画像を生成する処理を実行する画像処理工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method of an image processing apparatus connected to a camera having a plurality of camera heads via a network,
A reading step of reading a plurality of photographed images obtained from the plurality of camera heads and photographing conditions of each camera head,
An image processing method for executing a process of generating an image viewed from a specified viewpoint in accordance with a user operation using the plurality of captured images and the capturing conditions. .
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