JP2010512879A - 3次元画像取得を伴う視覚補助具 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、視覚補助具や人工眼によって生得の視機能を可能な限り写実的になるように回復または補助するには、単に2次元画像を取得するだけにとどまらず、画像処理に付加情報を織り込むのが望ましい。
2 眼鏡
3 別体電子ユニットすなわちポケットコンピュータ
4 2と3との間のケーブル接続によるデータ導体および/または電力導体
5 ユーザの目
6 移植可能な刺激デバイス
7 カメラ
8 2と3との間の無線データ導体
9 並進または角加速度測定用のセンサ
10 並進および角加速度測定用のセンサ
11 電子的手段すなわち電子積分器I
12 電子的手段すなわち電子積分器II
13 カメラの慣性系
14 センサのアレイ
15 光源またはグリッドプロジェクタ
16 投影された格子状または縞状のパターン
17 反射された格子状または縞状のパターンの歪み
18 光線またはレーザ光線
Claims (68)
- 複数の画像データを有する画像を取得するための少なくとも1つの第1のカメラ(7)と、該取得された画像を処理するための電子的手段(11、12)と、対応する刺激を視覚器(5)に与えることによって該処理された画像を再現するための、視覚器(5)において体内に移植可能な刺激デバイス(6)とを備えた視覚補助システムにおいて、
前記取得された画像内の物体の空間位置に関する付加情報および/または前記取得された画像内の物体の特定の属性に関する付加情報を、前記処理された画像の再現像において可視化し、該情報は前記取得された画像内の物体に対応付けられることを特徴とする視覚補助システム。 - 前記カメラ(7)と前記取得された画像内の物体との距離に関する情報を、前記処理された画像の再現像における当該物体に対応付ける請求項1に記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の物体の位置に関する付加情報は、前記処理された画像の再現像において特定の物体を視覚的に強調することにより表される請求項1または請求項2に記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の物体の位置に関する付加情報は、前記処理された画像の再現像において特定の物体を異なる階調レベルを用いて視覚化することにより表される請求項1から請求項3のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の物体の位置に関する付加情報は、前記処理された画像の再現像において特定の物体を特定の色を用いて視覚化することにより表される請求項1から請求項4のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の物体は、前記処理された画像の再現像において、前記視覚補助システム(1)のユーザの位置に対する該当する物体の距離に関する情報の視覚化を特定の視覚化法で行うことにより特徴付けられる請求項1から請求項5のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)のユーザの位置に対してより近い距離にある前記取得された画像内の物体は、より遠い位置にある物体に比べて、前記処理された画像の再現像において、異なる階調レベルおよび/または異なる色を用いて視覚化されることにより特徴付けられる請求項1から請求項6のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)のユーザの位置に対して前記取得された画像においてより離れている物体は、前記処理された画像の再現像においてマスクされて消去される請求項1から請求項7のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)のユーザの周囲環境が、前記処理された画像の再現像において輪郭表現により視覚化される請求項1から請求項8のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記処理された画像の各画素に、3次元空間座標[xi, yi, zi]と当該画素の特定の属性を表す特徴変数Eiとを含む画素ベクトル[Pi = (xi, yi, zi, Ei)]を割り当てる請求項1から請求項9のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の特定の物体、特殊な地形やものは、前記処理された画像の再現像において特に特徴付けあるいは強調される請求項1から請求項10のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像用の付加情報は、ナビゲーションシステム用の電子地図データから前記処理された画像の再現像に挿入される請求項1から請求項11のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の該当する画像領域の写真を、前記処理された画像の再現像の少なくとも一部に投影する請求項1から請求項12のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像の3次元再現像は、該取得された画像の特定の画素に対応する格子点[Pi = (xi, yi, zi)]を含み、隣接する格子点間の線により格子ネットワークが張られる請求項1から請求項13のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)は電子カメラであり、該電子カメラは複数の画素における画像を取得し該画像を電気信号に変換し、該電気信号は画像データとして前記電子的手段(11、12)に送られる請求項1から請求項14のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)に対して異なる動作モードを設定可能であり、前記視覚補助システム(1)は該動作モードに応じて前記取得された画像を処理し該処理された画像を再現する請求項1から請求項15のいずれかに記載の視覚補助システム。
- ある特定の動作モードにおいて、前記取得された画像内の前記視覚補助システム(1)のある特定の取得領域に位置する物体のみが前記処理された画像の再現像において視覚化される請求項1から請求項16のいずれかに記載の視覚補助システム。
- ある特定の動作モードにおいて、前記視覚補助システム(1)の光学的取得領域を拡大し再び縮小することが繰り返されることにより、取得領域の異なる空間部分画像が連続的に視覚化される請求項1から請求項17のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記動作モードの選択は、前記視覚補助システム(1)上の起動要素を用いてまたは遠隔起動を用いて行う請求項1から請求項18に記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)の光学的表示領域は、前記取得された画像の3次元モデルにおける数学的面関数により定義できる請求項1から請求項19に記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)の光学的取得領域は、前記取得された画像の3次元モデルにおける、数学的球面、円筒面、凹面、凸面、あるいは平面関数による部分領域を用いて、または自由に定義できる面を用いて設定することができる請求項1から請求項20のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、前記取得された画像データを用いて、前記取得された画像および該画像内に位置する物体の鳥瞰視点または別の視点からの描写またはズームレベルを生成し、視覚化する請求項1から請求項21のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、前記取得された画像データを用いて、前記取得された画像および該画像内に位置する物体の配置図を生成し視覚化する請求項1から請求項22のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、前記取得された画像データを用いて、前記取得された画像および該画像内に位置する物体の3次元再現像を生成し視覚化する請求項1から請求項23のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像および該画像内に位置する物体の3次元再現像は、外部データ記憶装置に保管される請求項1から請求項24に記載の視覚補助システム。
- 前記外部データ記憶装置は、ケーブル接続によるデータ導体または無線伝送接続を介して前記視覚補助システムと画像データおよび/または制御データをやりとりできる請求項1から請求項25に記載の視覚補助システム。
- いくつかの画像パターンを有する画像ライブラリを記憶することができるデータ記憶装置をさらに備える請求項1から請求項26のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は、画像パターン認識を行うように構成され、前記取得された画像内の物体を事前に用意された画像パターンと比較し、対応するように関連付ける請求項1から請求項27のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 3次元再現像の生成において、前記カメラ(7)の空間的に異なる位置および相対角方向を考慮しつつ該カメラ(7)の空間的に異なる位置から少なくとも2つの画像が取得され、前記電子的手段(11、12)により処理される請求項1から請求項28に記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)は、前記電子的手段(11、12)により慣性航法を用いて前記カメラ(7)の前の位置に対する該カメラ(7)の空間位置を決定するように適応されている請求項1から請求項32のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、いくつかの加速度センサ(10)によりもたらされる角加速度測定値を用いて、前記カメラ(7)の前の空間方向に対する該カメラの空間方向の変化を決定する請求項1から請求項33のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)は、いくつかの加速度センサ(9、10)によりもたらされる加速度測定値を積分し前記カメラ(7)の空間位置および方向を計算するための電子積分器(11、12)を有する請求項1から請求項34のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)の前の位置に対する該カメラ(7)の位置の変化[Δx Δy Δz Δφx Δφy Δφz]は、いくつかの加速度センサ(9、10)によりもたらされる加速度測定値の二重積分によって前記電子的手段(11、12)により決定される請求項1から請求項35のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 加速度センサ(9、10)によりもたらされる加速度測定値の積分は、離散的に時間間隔をおいてまたは連続的に行われる請求項1から請求項36に記載の視覚補助システム。
- 前記加速度値の積分における時間積分増分は、前記カメラの加速度が有意の変化を示す時間の長さより短くされる請求項36または請求項37に記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は、前のカメラ位置から次のカメラ位置への位置座標(x, y, z)の変位を表す位置差分座標(Δx, Δy, Δz) と、前のカメラ方向から次のカメラ方向への角位置(φx, φy, φz)の変位を表す3つの角差分座標(Δφx, Δφy, Δφz)とを含む相対位置ベクトルを、いくつかの加速度センサ(9、10)によりもたらされる加速度測定値から決定する請求項36から請求項38のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記加速度測定値の積分には、数値積分法、オイラー法、ルンゲ・クッタ法、ブルリッシュ・ストア法、アダムス・ギア法、あるいはこれらの組み合わせが用いられる請求項36から請求項39のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)のそれぞれ異なる位置における少なくとも2つの画像のシーケンスを取得する請求項1から請求項40のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)のそれぞれ異なる位置における一定時間間隔の画像のシーケンスを取得する請求項1から請求項41のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は、異なるカメラ位置から取得された画像の前記シーケンスから、該取得された画像の立体再現像を計算する請求項1から請求項42に記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は、異なるカメラ位置から取得された画像の前記シーケンスから、前記カメラ(7)の空間位置および/または方向を計算する請求項1から請求項43に記載の視覚補助システム。
- 位置差分座標と角差分座標とを用いて、前または次の画像の取得時のカメラ位置を参照点として、前記シーケンスの各取得された画像に前記カメラ(7)の相対位置を割り当てる請求項1から請求項44に記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)の空間位置および/または方向を決定するにあたり、取得された一連の画像において前に取得された画像から順に、前記電子的手段(11、12)による計算に与える影響が漸進的に弱くなるような重み付けがされるか、または、より古い画像はもはや計算に影響を与えないようにされる請求項1から請求項45に記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、異なるカメラ位置から取得された一連の画像を用いて、該取得された画像および該画像内に位置する物体の3次元再現像を計算し視覚化する請求項1から請求項46に記載の視覚補助システム。
- 第2のカメラ(7)が設けられ、該第2のカメラと前記第1のカメラ(7)とにより立体画像を取得する請求項1から請求項47のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、前記立体画像を用いて、前記取得された画像と該画像内の物体の3次元再現像を計算し視覚化する請求項1から請求項48に記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は、バッチ補正法を用いて前記取得された画像の3次元再現像を計算する請求項1から請求項49に記載の視覚補助システム。
- 前記加速度センサおよび/または角加速度センサ(9、10)の測定値をゼロに設定することができる入力手段が設けられた請求項1から請求項50のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)の空間位置および/または現在速度が、三角測量法またはGPSによって決定される請求項1から請求項51のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)の現在速度は、該カメラ(7)に結合された加速度センサ(9、10)により求められる加速度測定値を考慮しつつ、前記取得された画像データの変化を用いて決定される請求項1から請求項52のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)の角方向は、前の角位置値の評価、コンパス、ホールプローブ、および/または重力式傾きセンサにより決定される請求項1から請求項53のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記少なくとも1つのカメラ(7)は、通常の眼鏡としてユーザがかけることができる眼鏡(2)に一体化されている請求項1から請求項54のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記第2のカメラ(7)が、前記眼鏡(2)の前記第1のカメラ(7)とは離れた位置において、該眼鏡(2)に一体化されている請求項1から請求項55に記載の視覚補助システム。
- 前記取得された画像内の物体および/または障害物の距離を決定するための少なくとも1つの距離センサが設けられた請求項1から請求項56のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記距離センサは、超音波センサ、あるいは可視または不可視波長域における回転式レーザスキャナとして設計されている請求項1から請求項57に記載の視覚補助システム。
- 複数の距離センサ、超音波センサ、赤外線センサ、光センサ、および/またはレーザが設けられ、1次元または複数次元アレイ(14)の形状に配置されている請求項1から請求項58のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システム(1)は、前記カメラ(7)により取得されるべき画像領域を、可視または不可視波長域の光(18)、赤外光、あるいはレーザ光(18)で照らすための光源を有し、該視覚補助システム(1)のカメラ(7)は対応する波長域に感度を有する請求項1から請求項59に記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システムは、前記カメラ(7)により取得されるべき画像領域に対して、均質または構造化された縞状パターン(16)を有する光(18)を投影する請求項1から請求項60のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)が、前記取得された画像における縞状パターン(16)の歪み、曲がり、ずれ、あるいはその他の変化(17)から、前記取得された画像および該画像内に位置する物体の3次元再現像を生成し視覚化する請求項1から請求項61に記載の視覚補助システム。
- 前記カメラ(7)により取得されるべき画像領域を縞状パターン(16)で照らすために、前記視覚補助システムは、偏向ユニットを有するレーザプロジェクタ、グリッドプロジェクタ(15)、あるいは光源の光線経路に位置する投影マスクを有する請求項1から請求項62のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システムは、レーザ光(18)を用いて干渉効果を発生させ、前記カメラ(7)により取得されるべき画像領域に干渉パターン(16)を投影する請求項1から請求項63のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システムは、縞状パターン(16)に照らされている前記取得されるべき画像領域の画像と、照らされていない前記取得されるべき画像領域の画像とを交互に取得し、前記電子的手段(11、12)が、取得された画像データ同士を合成または比較する請求項1から請求項64のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記取得されるべき画像領域をレーザ光線で走査することにより、画像データおよび/または前記取得された画像における物体の距離に関する情報を得る請求項1から請求項65のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記視覚補助システムは、前記取得された画像内の物体の空間位置および/または該物体の前記カメラ(7)までの距離を決定する光検出器を有し、該光検出器は該当する画像要素から反射されたレーザ光の持続時間を測定する請求項1から請求項66のいずれかに記載の視覚補助システム。
- 前記電子的手段(11、12)は前記視覚補助システムに一体化された計算ユニットおよび/または別体ユニット(3)に収容され、該別体ユニットはケーブル接続によるデータ導体(4)または無線伝送接続(8)を介して画像データおよび/または制御データを前記カメラ(7)とやりとりできる請求項1から請求項67のいずれかに記載の視覚補助システム。
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