JP2010224691A - 画像変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】歪曲円形画像をメモリ220に格納する。ユーザがユニット110に対して、切出中心点PP、倍率m、平面傾斜角φを指定すると、係数算出部240において回転係数A〜Fが算出される。座標変換部270は、この係数A〜Fを用いた変換式により、メモリ220内の座標(x,y)とメモリ230内の座標(u,v)との相互変換を行い、メモリ230内に平面正則画像を得る。正射影方式以外の魚眼レンズを用いる場合には、変換部210,280による射影方式変換を行って正射影方式の変換式を適用する。座標変換部270における座標変換や、変換部280における射影方式変換を行う際に、開平算・逆数算を含む演算を、予め用意されたテーブルを参照する処理で代用し、演算負担を軽減する。
【選択図】図28
Description
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
座標(x,y)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
x=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
y=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)と逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=1/√T1」なる関係式で定まるK1の値を、T1の値に基づいて参照することができるT1→K1テーブルと、
T1→K1テーブルを参照することにより、T1演算手段によって求められたT1に対応するK1を決定するT1→K1変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
Kx,Ky,K1に基づいて、「x=K1・Kx」および「y=K1・Ky」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
座標(x,y)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
x=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
y=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)と逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=√N」なる関係式で定まる開平値K1の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
T1演算手段によって求められたT1に基づいて、逆数N=1/T1を求めるための除算を行い、開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK1を決定するT1→K1変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
Kx,Ky,K1に基づいて、「x=K1・Kx」および「y=K1・Ky」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
座標(x,y)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「点Gが側面上の1点をなし、二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(x,y)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
x=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
y=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)のうちの座標vと逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=1/√T2」なる関係式で定まるK2の値を、T2の値に基づいて参照することができるT2→K2テーブルと、
T2→K2テーブルを参照することにより、T2演算手段によって求められたT2に対応するK2を決定するT2→K2変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
Kxx,Kyy,K2に基づいて、「x=K2・Kxx」および「y=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
座標(x,y)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「点Gが側面上の1点をなし、二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(x,y)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
x=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
y=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)のうちの座標vと逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=√N」なる関係式で定まる開平値K2の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
T2演算手段によって求められたT2に基づいて、逆数N=1/T2を求めるための除算を行い、開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK2を決定するT2→K2変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
Kxx,Kyy,K2に基づいて、「x=K2・Kxx」および「y=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
KxxKyy決定手段が、
座標uおよび逆数tに基づいて、「θ=ut」なる演算を行い、θを求めるθ演算手段と、
θに基づいて「T3=sinθ」なる値T3を参照することができるsinテーブルと、
θに基づいて「T4=cosθ」なる値T4を参照することができるcosテーブルと、
sinテーブルを参照することにより、θ演算手段によって求められたθに対応するT3を決定するθ→T3変換手段と、
cosテーブルを参照することにより、θ演算手段によって求められたθに対応するT4を決定するθ→T4変換手段と、
T3,T4,与えられた係数A,B,C,D,E,F,座標v,逆数tに基づいて、「Kxx=A・T3+vtB+C・T4」および「Kyy=D・T3+vtE+F・T4」なる演算を行い、KxxおよびKyyを求めるKxxKyy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
係数算出部が、正射影歪曲円形画像上で指定された切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0に基づいて、切出中心点P(x0,y0)を通りZ軸に平行な直線と原点Oを中心として半径Rをもった仮想球面との交点G(x0,y0,z0)を求め、原点Oを起点として交点G(x0,y0,z0)を通るベクトルを視線ベクトルnとして、係数の算出を行うようにしたものである。
歪曲円形画像用メモリが、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像を格納し、
係数算出部が、
座標値x0,y0に基づいて、
ra=√(x0 2+y0 2)
z0=√(1−ra2)
なる演算を行い、raおよびz0を算出する演算手段と、
座標値x0,y0およびz0,ra、ならびに平面傾斜角φに基づいて、
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra
C=−x0
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra
F=−y0
なる演算(但し、ra=0の場合は、A=cosφ,B=−sinφ,C=0,D=sinφ,E=cosφ,F=0)を行い、係数A,B,C,D,E,Fを算出する演算手段と、
倍率mに基づいて、
t=1/m
なる演算を行い、係数tを算出する演算手段と、
を有しているようにしたものである。
歪曲円形画像用メモリに格納されている正射影歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0と、平面傾斜角φと、倍率mと、をパラメータとして入力して係数算出部に与えるパラメータ入力ユニットと、
を更に設け、
パラメータ入力ユニットが、モニタ装置上に表示されている正射影歪曲円形画像上においてユーザが指定した1点を切出中心点P(x0,y0)として認識し、その座標値x0,y0を入力する機能を有するようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
xa=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
ya=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)と逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=1/√T1」なる関係式で定まるK1の値を、T1の値に基づいて参照することができるT1→K1テーブルと、
T1→K1テーブルを参照することにより、T1演算手段によって求められたT1に対応するK1を決定するT1→K1変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
Kx,Ky,K1に基づいて、「xa=K1・Kx」および「ya=K1・Ky」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
xa=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
ya=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)と逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=√N」なる関係式で定まる開平値K1の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
T1演算手段によって求められたT1に基づいて、逆数N=1/T1を求めるための除算を行い、開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK1を決定するT1→K1変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
Kx,Ky,K1に基づいて、「xa=K1・Kx」および「ya=K1・Ky」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「点Gが側面上の1点をなし、二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(xa,ya)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
xa=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
ya=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)のうちの座標vと逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=1/√T2」なる関係式で定まるK2の値を、T2の値に基づいて参照することができるT2→K2テーブルと、
T2→K2テーブルを参照することにより、T2演算手段によって求められたT2に対応するK2を決定するT2→K2変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
Kxx,Kyy,K2に基づいて、「xa=K2・Kxx」および「ya=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、係数算出部によって算出された係数が含まれた対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
歪曲円形画像用メモリ内の座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
画素値決定部により決定された画素値を、特定の画素の画素値として、平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を設け、
座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、視線ベクトルn上における、原点Oから「倍率mと半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、点Gを通り視線ベクトルnに直交する平面上に平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「点Gが側面上の1点をなし、二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(xa,ya)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
xa=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
ya=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
係数算出部は、視線ベクトルn、平面傾斜角φ、倍率mを示すパラメータに基づいて、対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
座標変換部は、
特定の座標(u,v)のうちの座標vと逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=√N」なる関係式で定まる開平値K2の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
T2演算手段によって求められたT2に基づいて、逆数N=1/T2を求めるための除算を行い、開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK2を決定するT2→K2変換手段と、
特定の座標(u,v)と係数A,B,C,D,E,Fおよび逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
Kxx,Kyy,K2に基づいて、「xa=K2・Kxx」および「ya=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
KxxKyy決定手段が、
座標uおよび逆数tに基づいて、「θ=ut」なる演算を行い、θを求めるθ演算手段と、
θに基づいて「T3=sinθ」なる値T3を参照することができるsinテーブルと、
θに基づいて「T4=cosθ」なる値T4を参照することができるcosテーブルと、
sinテーブルを参照することにより、θ演算手段によって求められたθに対応するT3を決定するθ→T3変換手段と、
cosテーブルを参照することにより、θ演算手段によって求められたθに対応するT4を決定するθ→T4変換手段と、
T3,T4,与えられた係数A,B,C,D,E,F,座標v,逆数tに基づいて、「Kxx=A・T3+vtB+C・T4」および「Kyy=D・T3+vtE+F・T4」なる演算を行い、KxxおよびKyyを求めるKxxKyy演算手段と、
を有しているようにしたものである。
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=(sin-1√G/√G)・2/π」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
G→Kbテーブルを参照することにより、G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
座標(xa,ya)とKbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、等距離射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等距離射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有するようにしたものである。
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=1/(1+√(1−G))」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
G→Kbテーブルを参照することにより、G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
座標(xa,ya)とKbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、立体射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された立体射影方式歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有するようにしたものである。
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=1/√(1+√(1−G))」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
G→Kbテーブルを参照することにより、G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
座標(xa,ya)とKbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、等立体角射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等立体角射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有するようにしたものである。
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、非正射影歪曲円形画像上で指定された切出中心点PP(x00,y00)の座標x00,y00を、正射影歪曲円形画像上で対応する切出中心点P(x0,y0)の座標x0,y0に変換する射影方式正変換部を更に設け、
係数算出部が、切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0に基づいて、切出中心点P(x0,y0)を通りZ軸に平行な直線と原点Oを中心として半径Rをもった仮想球面との交点G(x0,y0,z0)を求め、原点Oを起点として交点G(x0,y0,z0)を通るベクトルを視線ベクトルnとして、係数の算出を行うようにしたものである。
歪曲円形画像用メモリが、半径R=1となるように正規化された非正射影歪曲円形画像を格納し、
係数算出部が、
座標値x0,y0に基づいて、
ra=√(x0 2+y0 2)
z0=√(1−ra2)
なる演算を行い、raおよびz0を算出する演算手段と、
座標値x0,y0およびz0,ra、ならびに平面傾斜角φに基づいて、
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra
C=−x0
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra
F=−y0
なる演算(但し、ra=0の場合は、A=cosφ,B=−sinφ,C=0,D=sinφ,E=cosφ,F=0)を行い、係数A,B,C,D,E,Fを算出する演算手段と、
倍率mに基づいて、
t=1/m
なる演算を行い、係数tを算出する演算手段と、
を有するようにしたものである。
歪曲円形画像用メモリに格納されている非正射影歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
切出中心点PP(x00,y00)の座標値x00,y00をパラメータとして入力して射影方式正変換部に与えるとともに、平面傾斜角φと、倍率mと、をパラメータとして入力して係数算出部に与えるパラメータ入力ユニットと、
を更に設け、
パラメータ入力ユニットが、モニタ装置上に表示されている非正射影歪曲円形画像上においてユーザが指定した1点を切出中心点PP(x00,y00)として認識し、その座標値x00,y00を入力する機能を有するようにしたものである。
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
rbを用いて「Ka=(sin(πrb/2))/rb」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
座標(x00,y00)とKaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、等距離射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等距離射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有するようにしたものである。
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
rbを用いて「Ka=2/(1+rb2)」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
座標(x00,y00)とKaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、立体射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された立体射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有するようにしたものである。
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
rbを用いて「Ka=√(2−rb2)」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
座標(x00,y00)とKaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、等立体角射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等立体角射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有するようにしたものである。
画素値決定部が、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する際に、データ読出部が読み出した複数の画素の画素値を用いた補間演算を行うようにしたものである。
魚眼レンズを装着したデジタルカメラと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
視線ベクトルn,平面傾斜角φ,倍率mを指定するためのパラメータを入力するパラメータ入力ユニットと、
を付加し、
デジタルカメラを用いた撮影により得られた歪曲円形画像が歪曲円形画像用メモリへと格納され、平面正則画像用メモリに得られた平面正則画像がモニタ装置によって表示されるように構成することにより、魚眼監視システムを実現したものである。
x=R(uA+vB+wC)/
√(u2+v2+w2) 式(1)
は、UV座標系上の1点T(u,v)の座標値u,vを用いて、XY座標系上の対応点S(x,y)のx座標値を求めるための式であるが、A,B,Cは、それぞれ、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ 式(3)
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ 式(4)
C=sinβ sinα 式(5)
なる数式で求まる値であり、オイラー角α,β,φの三角関数を用いた演算によって決定されることになる。
y=R(uD+vE+wF)/
√(u2+v2+w2) 式(2)
は、UV座標系上の1点T(u,v)の座標値u,vを用いて、XY座標系上の対応点S(x,y)のy座標値を求めるための式であるが、D,E,Fは、それぞれ、
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ 式(6)
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ 式(7)
F=−sinβ cosα 式(8)
なる数式で求まる値であり、オイラー角α,β,φの三角関数を用いた演算によって決定されることになる。
w=mR 式(9)
で与えられる値である。ここで、Rは、既に述べたとおり、歪曲円形画像Sの半径であり、mは倍率である。倍率mは、座標値u,vのスケーリングと、座標値x,yのスケーリングとの関係を示すものであり、倍率mを大きく設定すればするほど、平面正則画像Tには拡大された画像が求められるが、歪曲円形画像Sの切出領域Eは小さくなる。
x=(R/L)・u 式(10)
y=(R/L)・v 式(11)
なる簡単な対応関係式が得られる。
xa=xb(R/rb) sin (πrb/2R) 式(12)
ya=yb(R/rb) sin (πrb/2R) 式(13)
但し、rb=√(xb2+yb2) 式(14)
なる式が成り立つ。ここで、rbは、等距離射影画像SS上の点(xb,yb)と原点Oとの距離を示す変数である。
xb=xa(2R/πra) sin-1 (ra/R) 式(15)
yb=ya(2R/πra) sin-1 (ra/R) 式(16)
但し、ra=√(xa2+ya2) 式(17)
が成り立つ。ここで、raは、正射影画像S上の点(xa,ya)と原点Oとの距離を示す変数である。
<等距離射影→正射影>
xa=xb・ sin (πrb/2)/rb 式(18)
ya=yb・ sin (πrb/2)/rb 式(19)
但し、rb=√(xb2+yb2) (0≦rb≦1) 式(20)
<正射影→等距離射影>
xb=xa・ sin-1 (ra)/ra・2/π 式(21)
yb=ya・ sin-1 (ra)/ra・2/π 式(22)
但し、ra=√(xa2+ya2) (0≦ra≦1) 式(23)
Ka= sin (πrb/2)/rb 式(24)
Kb= sin-1 (ra)/ra・2/π 式(25)
とおけば、
<等距離射影→正射影>
xa=Ka・xb, ya=Ka・yb 式(26)
<正射影→等距離射影>
xb=Kb・xa, yb=Kb・ya 式(27)
なる式が得られる。後述する実施形態では、この式(24)〜(27)の形で演算を行っている。
xa=Ka・xb, ya=Ka・yb 式(26)
となり、逆に、正射影歪曲円形画像を、魚眼レンズの実際の射影方式で撮影することにより得られた歪曲円形画像に変換する場合の一般式は、
xb=Kb・xa, yb=Kb・ya 式(27)
となる。ここで、Ka,Kbは、魚眼レンズの実際の射影方式の種類に応じて値が異なる係数であり、図24にも示すとおり、次のような値をとる。
Ka=Kb=1 式(28)
(実際には、座標を変換する演算は必要ない)
<実際の射影方式が等距離射影の場合>
Ka= sin (πrb/2)/rb 式(24)
Kb= sin-1 (ra)/ra・2/π 式(25)
<実際の射影方式が立体射影の場合>
Ka=2/(1+rb2) 式(29)
Kb=1/(1+√(1−ra2)) 式(30)
<実際の射影方式が等立体角射影の場合>
Ka=√(2−rb2) 式(31)
Kb=1/√(1+√(1−ra2)) 式(32)
但し、ra=√(xa2+ya2) (0≦ra≦1) 式(33)
但し、rb=√(xb2+yb2) (0≦rb≦1) 式(34)
cos α=y0/ra, cos β=z0,
sin α=−x0/ra, sin β=ra
但し、raは、XaYa平面上の2点OPの距離 式(35)
なる関係が得られる。そこで、図17の式(3)〜(8)に、上式を代入すると、
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra 式(36)
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra 式(37)
C=−x0 式(38)
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra 式(39)
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra 式(40)
F=−y0 式(41)
となる。ここで、
ra=√(x0 2+y0 2), z0=√(1−ra2) 式(42)
である。
xa=R(uA+vB+wC)/
√(u2+v2+w2) 式(44)
ya=R(uD+vE+wF)/
√(u2+v2+w2) 式(45)
と書き直せる。この式(44),(45)において、半径R=1とする正規化を前提としてR=1を代入し、更に、分母分子をwで除し、1/w=tとおけば、図27の中段に示すように、
xa=(utA+vtB+C)/
√((ut)2+(vt)2+1) 式(46)
ya=(utD+vtE+F)/
√((ut)2+(vt)2+1) 式(47)
なる式が得られる。
K1=1/√((ut)2+(vt)2+1) 式(48)
Kx=utA+vtB+C 式(49)
Ky=utD+vtE+F 式(50)
のように定義すると、
xa=K1・Kx 式(51)
ya=K1・Ky 式(52)
という単純な式が得られる。
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra 式(36)
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra 式(37)
C=−x0 式(38)
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra 式(39)
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra 式(40)
F=−y0 式(41)
なる演算(但し、ra=0の場合は、A=cosφ,B=−sinφ,C=0,D=sinφ,E=cosφ,F=0)を行い、係数A,B,C,D,E,Fを算出する処理を行う(図26の各式)。また、演算手段243は、与えられた倍率mに基づいて、t=1/mなる逆数演算を行い、係数tを算出する。図17の式(9)に示すとおり、wの値は、w=mRによって与えられるが、R=1とする正規化が行われているため、w=mになる。したがって、mの逆数値として算出された係数tは、wの逆数値に等しい。
u′=w・sinθ 式(53)
w′=w・cosθ 式(54)
である。
u′=w・sin(u/w) 式(55)
w′=w・cos(u/w) 式(56)
が得られる。なお、両UV座標系は、V軸を共通の座標軸としているため、点T,CのY座標値はいずれも同一の座標値vになる。
xa=R(u′A+vB+w′C)/
√(u′2+v2+w′2) 式(57)
ya=R(u′D+vE+w′F)/
√(u′2+v2+w′2) 式(58)
なる式が得られる。この場合、オイラー角α,β,φに基づく回転ファクターによる補正に変更はないので、回転係数A〜Fの算出については、図17の式(3)〜(9)をそのまま用いることができる。
xa=R((w・sin(u/w))A
+vB+(w・cos(u/w))C)/
√((w・sin(u/w))2
+v2+(w・cos(u/w))2) 式(59)
ya=R((w・sin(u/w))D
+vE+(w・cos(u/w))F)/
√((w・sin(u/w))2
+v2+(w・cos(u/w))2) 式(60)
なる式が得られる。
xa=(A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut))/
√((vt)2+1) 式(61)
ya=(D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut))/
√((vt)2+1) 式(62)
なる式が得られる。更に、図36に示すように、
K2=1/√((vt)2+1) 式(63)
Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut) 式(64)
Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut) 式(65)
とおけば、
xa=K2・Kxx 式(66)
ya=K2・Kyy 式(67)
という単純な式が得られる。
115:インターフェイス
120:魚眼レンズ装着デジタルカメラ
125:インターフェイス
130:モニタ装置
135:インターフェイス
200:画像変換装置
210:射影方式正変換部
211:rb演算手段
212:rb→Ka変換手段
213:射影方式変換手段
220:歪曲円形画像用メモリ
230:平面正則画像用メモリ
240:係数算出部
241:演算手段
242:演算手段
243:演算手段
250:データ読出部
255:画素値決定部
260:データ書込部
270,270′:座標変換部
271:KxKy演算手段
271′:KxxKyy決定手段
271a:KxxKyy演算手段
271b:θ→T3変換手段
271c:θ→T4変換手段
271d:sinテーブル
271e:cosテーブル
271f:θ演算手段
272,272′:xy演算手段
273:T1→K1変換手段
273′:T2→K2変換手段
274:T1→K1テーブル
274′:T2→K2テーブル
275:T1演算手段
275′:T2演算手段
280:射影方式逆変換部
281:G演算手段
282:G→Kb変換手段
283:G→Kbテーブル
284:射影方式変換手段
290:uv座標値発生部
A:円弧
A〜F:回転係数
a:モニタ装置の横方向寸法(水平方向の画素数)
b:モニタ装置の縦方向寸法(垂直方向の画素数)
C:二次元UV湾曲座標系上の湾曲正則画像
C(u,v):二次元UV湾曲座標系上の湾曲正則画像C内の点
Ci(ui,vi):二次元UV湾曲座標系上の湾曲正則画像C内の点
D:線分
E,E1,E2:切出領域
F1,F2:画角
f:魚眼レンズに固有の定数
G:係数
G,G1,G2:二次元UV直交座標系の原点
G(x0,y0,z0):二次元UV直交座標系の原点
G(xg,yg,zg):二次元UV直交座標系の原点
G(0,0,mR):二次元UV直交座標系の原点
H:仮想球面
H(x,y,z):仮想球面H上の入射点
J:回転基準軸
K1,K2,Ka,Kb,Kx,Kxx,Ky,Kyy:係数
L:2点間の距離
L1,L2:入射光線
m:倍率
n:視線ベクトル
ni:OとQiとを結ぶ直線
O:三次元XYZ直交座標系の原点
P,P(x0,y0),PP(x00,y00):切出中心点
Q,Q1,Q2:球面上対応点
Q(x0,y0,z0):球面上対応点
Qi(xi,yi,zi):球面上対応点
R:歪曲円形画像Sの半径(仮想球面Hの半径)
r,ra,rb:歪曲円形画像Sの中心点からの距離
S,SS:歪曲円形画像
S1:傾斜面
S2:接平面
S(x,y):二次元XY直交座標系上の歪曲円形画像S内の点
S1(x1,y1):二次元XY直交座標系上の歪曲円形画像S内の点
S2(x2,y2):二次元XY直交座標系上の歪曲円形画像S内の点
Si(xi,yi):二次元XY直交座標系上の歪曲円形画像S内の点
SSi(xii,yii):二次元XY直交座標系上の歪曲円形画像SS内の点
T,T1,T2:二次元UV直交座標系上の平面正則画像
T1〜T4:係数
T(u,v):二次元UV直交座標系上の平面正則画像T内の点
T(0,0):二次元UV直交座標系の原点
T1(u1,v1):二次元UV直交座標系上の平面正則画像T内の点
T2(u2,v2):二次元UV直交座標系上の平面正則画像T内の点
Ti(ui,vi):二次元UV直交座標系上の平面正則画像T内の点
t:wの逆数
U:二次元UV直交座標系の座標軸/二次元UV湾曲座標系の座標軸
u:二次元UV直交座標系もしくは二次元UV湾曲座標系の座標軸Uに関する座標値
u′:座標値uの補正値
V:二次元UV直交座標系の座標軸/二次元UV湾曲座標系の座標軸
v:二次元UV直交座標系もしくは二次元UV湾曲座標系の座標軸Vに関する座標値
V′:座標軸Vに平行かつ原点Oを通る直線(仮想円柱の中心軸)
w:m×Rで与えられる数値
w′:数値wの補正値
X,Xa,Xb:三次元XYZ直交座標系の座標軸
x,xa,xb:二次元XY直交座標系の座標軸Xに関する座標値
Y,Ya,Yb:三次元XYZ直交座標系の座標軸
y,ya,yb:二次元XY直交座標系の座標軸Yに関する座標値
Z,Za,Zb:三次元XYZ直交座標系の座標軸
α:方位角
β:天頂角
θ:角度
φ:平面傾斜角
Claims (26)
- 正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記座標(x,y)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
x=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
y=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)と前記逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=1/√T1」なる関係式で定まるK1の値を、T1の値に基づいて参照することができるT1→K1テーブルと、
前記T1→K1テーブルを参照することにより、前記T1演算手段によって求められたT1に対応するK1を決定するT1→K1変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
前記Kx,前記Ky,前記K1に基づいて、「x=K1・Kx」および「y=K1・Ky」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記座標(x,y)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
x=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
y=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)と前記逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=√N」なる関係式で定まる開平値K1の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
前記T1演算手段によって求められたT1に基づいて、逆数N=1/T1を求めるための除算を行い、前記開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK1を決定するT1→K1変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
前記Kx,前記Ky,前記K1に基づいて、「x=K1・Kx」および「y=K1・Ky」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記座標(x,y)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「前記点Gが側面上の1点をなし、前記二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(x,y)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
x=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
y=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)のうちの座標vと前記逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=1/√T2」なる関係式で定まるK2の値を、T2の値に基づいて参照することができるT2→K2テーブルと、
前記T2→K2テーブルを参照することにより、前記T2演算手段によって求められたT2に対応するK2を決定するT2→K2変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
前記Kxx,前記Kyy,前記K2に基づいて、「x=K2・Kxx」および「y=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記座標(x,y)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、対応座標(x,y)を求める座標変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記対応座標(x,y)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「前記点Gが側面上の1点をなし、前記二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(x,y)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(x,y)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
x=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
y=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(x,y)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)のうちの座標vと前記逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=√N」なる関係式で定まる開平値K2の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
前記T2演算手段によって求められたT2に基づいて、逆数N=1/T2を求めるための除算を行い、前記開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK2を決定するT2→K2変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
前記Kxx,前記Kyy,前記K2に基づいて、「x=K2・Kxx」および「y=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(x,y)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 請求項3または4に記載の画像変換装置において、
KxxKyy決定手段が、
座標uおよび逆数tに基づいて、「θ=ut」なる演算を行い、θを求めるθ演算手段と、
θに基づいて「T3=sinθ」なる値T3を参照することができるsinテーブルと、
θに基づいて「T4=cosθ」なる値T4を参照することができるcosテーブルと、
前記sinテーブルを参照することにより、前記θ演算手段によって求められたθに対応するT3を決定するθ→T3変換手段と、
前記cosテーブルを参照することにより、前記θ演算手段によって求められたθに対応するT4を決定するθ→T4変換手段と、
前記T3,前記T4,与えられた係数A,B,C,D,E,F,座標v,逆数tに基づいて、「Kxx=A・T3+vtB+C・T4」および「Kyy=D・T3+vtE+F・T4」なる演算を行い、KxxおよびKyyを求めるKxxKyy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の画像変換装置において、
係数算出部が、正射影歪曲円形画像上で指定された切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0に基づいて、前記切出中心点P(x0,y0)を通りZ軸に平行な直線と原点Oを中心として半径Rをもった仮想球面との交点G(x0,y0,z0)を求め、前記原点Oを起点として前記交点G(x0,y0,z0)を通るベクトルを視線ベクトルnとして、係数の算出を行うことを特徴とする画像変換装置。 - 請求項6に記載の画像変換装置において、
歪曲円形画像用メモリが、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像を格納し、
係数算出部が、
座標値x0,y0に基づいて、
ra=√(x0 2+y0 2)
z0=√(1−ra2)
なる演算を行い、raおよびz0を算出する演算手段と、
座標値x0,y0および前記z0,ra、ならびに平面傾斜角φに基づいて、
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra
C=−x0
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra
F=−y0
なる演算(但し、ra=0の場合は、A=cosφ,B=−sinφ,C=0,D=sinφ,E=cosφ,F=0)を行い、係数A,B,C,D,E,Fを算出する演算手段と、
倍率mに基づいて、
t=1/m
なる演算を行い、係数tを算出する演算手段と、
を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項6または7に記載の画像変換装置において、
歪曲円形画像用メモリに格納されている正射影歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0と、平面傾斜角φと、倍率mと、をパラメータとして入力して係数算出部に与えるパラメータ入力ユニットと、
を更に備え、
前記パラメータ入力ユニットが、前記モニタ装置上に表示されている正射影歪曲円形画像上においてユーザが指定した1点を切出中心点P(x0,y0)として認識し、その座標値x0,y0を入力する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 非正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた非正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
xa=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
ya=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)と前記逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=1/√T1」なる関係式で定まるK1の値を、T1の値に基づいて参照することができるT1→K1テーブルと、
前記T1→K1テーブルを参照することにより、前記T1演算手段によって求められたT1に対応するK1を決定するT1→K1変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
前記Kx,前記Ky,前記K1に基づいて、「xa=K1・Kx」および「ya=K1・Ky」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 非正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた非正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
との定義の下で、
xa=R(uA+vB+wC)/√(u2+v2+w2)
ya=R(uD+vE+wF)/√(u2+v2+w2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)と前記逆数tとに基づいて、「T1=(ut)2+(vt)2+1」なる演算を行い、T1を求めるT1演算手段と、
「K1=√N」なる関係式で定まる開平値K1の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
前記T1演算手段によって求められたT1に基づいて、逆数N=1/T1を求めるための除算を行い、前記開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK1を決定するT1→K1変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kx=utA+vtB+C」および「Ky=utD+vtE+F」なる演算を行い、KxおよびKyを求めるKxKy演算手段と、
前記Kx,前記Ky,前記K1に基づいて、「xa=K1・Kx」および「ya=K1・Ky」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 非正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた非正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「前記点Gが側面上の1点をなし、前記二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(xa,ya)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
xa=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
ya=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)のうちの座標vと前記逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=1/√T2」なる関係式で定まるK2の値を、T2の値に基づいて参照することができるT2→K2テーブルと、
前記T2→K2テーブルを参照することにより、前記T2演算手段によって求められたT2に対応するK2を決定するT2→K2変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
前記Kxx,前記Kyy,前記K2に基づいて、「xa=K2・Kxx」および「ya=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 非正射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られた非正射影歪曲円形画像の一部分を切り出して、平面正則画像に変換する処理を行う画像変換装置であって、
二次元XY直交座標系上の座標(x,y)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成され、前記二次元XY直交座標系の原点Oを中心とし半径Rをもった非正射影歪曲円形画像を格納する歪曲円形画像用メモリと、
二次元UV直交座標系上の座標(u,v)で示される位置に配置された多数の画素の集合体によって構成される平面正則画像を格納する平面正則画像用メモリと、
前記歪曲円形画像用メモリに格納されている画像が正射影歪曲円形画像であったと仮定した場合に、この正射影歪曲円形画像を構成する画素の座標(xa,ya)と前記座標(u,v)との対応関係を示す対応関係式に必要な係数を算出する係数算出部と、
前記平面正則画像を構成する個々の画素の位置を示す座標(u,v)を順次発生させるuv座標値発生部と、
前記uv座標値発生部が発生させた特定の座標(u,v)に対して、前記係数算出部によって算出された係数が含まれた前記対応関係式を用いた演算を施すことにより、正射影歪曲円形画像上での対応座標(xa,ya)を求める座標変換部と、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、座標(xa,ya)を座標(xb,yb)に変換する射影方式逆変換部と、
前記歪曲円形画像用メモリ内の前記座標(xb,yb)の近傍に配置された画素の画素値を読み出すデータ読出部と、
読み出した画素値に基づいて、前記特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記画素値決定部により決定された画素値を、前記特定の画素の画素値として、前記平面正則画像用メモリへ書き込むデータ書込部と、
を備え、
前記座標変換部は、三次元XYZ直交座標系上のXY平面に、原点Oを中心として半径Rをもった正射影歪曲円形画像が配置され、原点Oを起点として所定方向を向く視線ベクトルnと、所定の平面傾斜角φと、所定の倍率mと、が定められた場合に、前記視線ベクトルn上における、前記原点Oから「前記倍率mと前記半径Rとの積m・R」だけ離れた点Gを原点とし、前記点Gを通り前記視線ベクトルnに直交する平面上に前記平面傾斜角φに応じた向きをもって配置された二次元UV直交座標系を、「前記点Gが側面上の1点をなし、前記二次元UV直交座標系のV軸に平行かつ原点Oを通る中心軸を有する仮想円柱」の側面に沿って湾曲させることにより二次元UV湾曲座標系を定義し、この二次元UV湾曲座標系上の座標(u,v)と前記二次元XY直交座標系上の座標(xa,ya)との対応関係を示す対応関係式として、前記視線ベクトルnのXY平面上への正射影とY軸とのなす角を方位角αとし、前記視線ベクトルnとZ軸正方向とのなす角を天頂角βとして、
A=cosφ cosα − sinφ sinα cosβ
B=−sinφ cosα − cosφ sinα cosβ
C=sinβ sinα
D=cosφ sinα + sinφ cosα cosβ
E=−sinφ sinα + cosφ cosα cosβ
F=−sinβ cosα
w=mR
u′=w・sin(u/w)
w′=w・cos(u/w)
との定義の下で、座標(u,v)と座標(xa,ya)との対応関係を示す正射影画像用対応関係式として、
xa=R(u′A+vB+w′C)/√(u′2+v2+w′2)
ya=R(u′D+vE+w′F)/√(u′2+v2+w′2)
なる式に基づく処理を行うことにより、任意の座標(u,v)に対応する対応座標(xa,ya)を求め、
前記係数算出部は、前記視線ベクトルn、前記平面傾斜角φ、前記倍率mを示すパラメータに基づいて、前記対応関係式に必要な係数A,B,C,D,E,F,wと、wの逆数tを求め、
前記座標変換部は、
前記特定の座標(u,v)のうちの座標vと前記逆数tとに基づいて、「T2=(vt)2+1」なる演算を行い、T2を求めるT2演算手段と、
「K2=√N」なる関係式で定まる開平値K2の値を、Nの値に基づいて参照することができる開平値テーブルと、
前記T2演算手段によって求められたT2に基づいて、逆数N=1/T2を求めるための除算を行い、前記開平値テーブルを参照することにより、得られた逆数Nの開平値としてK2を決定するT2→K2変換手段と、
前記特定の座標(u,v)と前記係数A,B,C,D,E,Fおよび前記逆数tに基づいて、「Kxx=A・sin(ut)+vtB+C・cos(ut)」および「Kyy=D・sin(ut)+vtE+F・cos(ut)」なる演算式で定義されるKxxおよびKyyを求めるKxxKyy決定手段と、
前記Kxx,前記Kyy,前記K2に基づいて、「xa=K2・Kxx」および「ya=K2・Kyy」なる演算を行い、座標(xa,ya)を求めるxy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 請求項11または12に記載の画像変換装置において、
KxxKyy決定手段が、
座標uおよび逆数tに基づいて、「θ=ut」なる演算を行い、θを求めるθ演算手段と、
θに基づいて「T3=sinθ」なる値T3を参照することができるsinテーブルと、
θに基づいて「T4=cosθ」なる値T4を参照することができるcosテーブルと、
前記sinテーブルを参照することにより、前記θ演算手段によって求められたθに対応するT3を決定するθ→T3変換手段と、
前記cosテーブルを参照することにより、前記θ演算手段によって求められたθに対応するT4を決定するθ→T4変換手段と、
前記T3,前記T4,与えられた係数A,B,C,D,E,F,座標v,逆数tに基づいて、「Kxx=A・T3+vtB+C・T4」および「Kyy=D・T3+vtE+F・T4」なる演算を行い、KxxおよびKyyを求めるKxxKyy演算手段と、
を有していることを特徴とする画像変換装置。 - 請求項9〜13のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=(sin-1√G/√G)・2/π」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
前記G→Kbテーブルを参照することにより、前記G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
前記座標(xa,ya)と前記Kbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、等距離射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等距離射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項9〜13のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=1/(1+√(1−G))」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
前記G→Kbテーブルを参照することにより、前記G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
前記座標(xa,ya)と前記Kbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、立体射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された立体射影方式歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項9〜13のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式逆変換部が、
座標(xa,ya)に基づいて、「G=xa2+ya2」なる演算を行ってGを求めるG演算手段と、
「Kb=1/√(1+√(1−G))」なる関係式で定まるKbの値を、Gの値に基づいて参照することができるG→Kbテーブルと、
前記G→Kbテーブルを参照することにより、前記G演算手段によって求められたGに対応するKbを決定するG→Kb変換手段と、
前記座標(xa,ya)と前記Kbとに基づいて、「xb=Kb・xa」および「yb=Kb・ya」なる演算を行い、座標(xb,yb)を求める射影方式変換手段と、
を有し、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)を、等立体角射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等立体角射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項9〜16のいずれかに記載の画像変換装置において、
正射影歪曲円形画像上の座標(xa,ya)と非正射影歪曲円形画像上の座標(xb,yb)との対応関係を示す座標変換式を用いて、非正射影歪曲円形画像上で指定された切出中心点PP(x00,y00)の座標x00,y00を、正射影歪曲円形画像上で対応する切出中心点P(x0,y0)の座標x0,y0に変換する射影方式正変換部を更に備え、
係数算出部が、前記切出中心点P(x0,y0)の座標値x0,y0に基づいて、前記切出中心点P(x0,y0)を通りZ軸に平行な直線と原点Oを中心として半径Rをもった仮想球面との交点G(x0,y0,z0)を求め、前記原点Oを起点として前記交点G(x0,y0,z0)を通るベクトルを視線ベクトルnとして、係数の算出を行うことを特徴とする画像変換装置。 - 請求項17に記載の画像変換装置において、
歪曲円形画像用メモリが、半径R=1となるように正規化された非正射影歪曲円形画像を格納し、
係数算出部が、
座標値x0,y0に基づいて、
ra=√(x0 2+y0 2)
z0=√(1−ra2)
なる演算を行い、raおよびz0を算出する演算手段と、
座標値x0,y0および前記z0,ra、ならびに平面傾斜角φに基づいて、
A=(y0・cosφ+x0・z0・sinφ)/ra
B=(−y0・sinφ+x0・z0・cosφ)/ra
C=−x0
D=(−x0・cosφ+y0・z0・sinφ)/ra
E=(x0・sinφ+y0・z0・cosφ)/ra
F=−y0
なる演算(但し、ra=0の場合は、A=cosφ,B=−sinφ,C=0,D=sinφ,E=cosφ,F=0)を行い、係数A,B,C,D,E,Fを算出する演算手段と、
倍率mに基づいて、
t=1/m
なる演算を行い、係数tを算出する演算手段と、
を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項17または18に記載の画像変換装置において、
歪曲円形画像用メモリに格納されている非正射影歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
切出中心点PP(x00,y00)の座標値x00,y00をパラメータとして入力して射影方式正変換部に与えるとともに、平面傾斜角φと、倍率mと、をパラメータとして入力して係数算出部に与えるパラメータ入力ユニットと、
を更に備え、
前記パラメータ入力ユニットが、前記モニタ装置上に表示されている非正射影歪曲円形画像上においてユーザが指定した1点を切出中心点PP(x00,y00)として認識し、その座標値x00,y00を入力する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項17〜19のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
前記rbを用いて「Ka=(sin(πrb/2))/rb」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
前記座標(x00,y00)と前記Kaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、等距離射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等距離射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項17〜19のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
前記rbを用いて「Ka=2/(1+rb2)」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
前記座標(x00,y00)と前記Kaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、立体射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された立体射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項17〜19のいずれかに記載の画像変換装置において、
射影方式正変換部が、
座標(x00,y00)に基づいて、「rb=√(x00 2+y00 2)」なる演算を行ってrbを求めるrb演算手段と、
前記rbを用いて「Ka=√(2−rb2)」なる演算式で定義されるKaを求めるrb→Ka変換手段と、
前記座標(x00,y00)と前記Kaとに基づいて、「x0=Ka・x00」および「y0=Ka・y00」なる演算を行い、座標(x0,y0)を求める射影方式変換手段と、
を有し、等立体角射影方式の魚眼レンズを用いた撮影により得られ、半径R=1となるように正規化された等立体角射影歪曲円形画像上の座標(x00,y00)を、半径R=1となるように正規化された正射影歪曲円形画像上の座標(x0,y0)に変換する機能を有することを特徴とする画像変換装置。 - 請求項1〜22のいずれかに記載の画像変換装置において、
画素値決定部が、特定の座標(u,v)で示される平面正則画像上の特定の画素の画素値を決定する際に、データ読出部が読み出した複数の画素の画素値を用いた補間演算を行うことを特徴とする画像変換装置。 - 請求項1〜7,9〜18,20〜23のいずれかに記載の画像変換装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
- 請求項1〜7,9〜18,20〜23のいずれかに記載の画像変換装置として機能する電子回路が組み込まれた半導体集積回路。
- 請求項1〜7,9〜18,20〜23のいずれかに記載の画像変換装置と、
魚眼レンズを装着したデジタルカメラと、
歪曲円形画像用メモリに格納されている歪曲円形画像および平面正則画像用メモリに格納されている平面正則画像をそれぞれ表示するモニタ装置と、
視線ベクトルn,平面傾斜角φ,倍率mを指定するためのパラメータを入力するパラメータ入力ユニットと、
を備え、
前記デジタルカメラを用いた撮影により得られた歪曲円形画像が前記歪曲円形画像用メモリへと格納され、前記平面正則画像用メモリに得られた平面正則画像が前記モニタ装置によって表示されるように構成されていることを特徴とする魚眼監視システム。
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