JP2020039052A - Image processing system and HMD - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、全天球カメラで撮影した画像を表示する画像処理システムおよびHMDに関する。 The present disclosure relates to an image processing system and an HMD that display an image captured by a spherical camera.
近年、360°の画角の画像を複数の撮像素子で同時に撮影可能な全天球カメラが利用されている。全天球カメラは、例えば、光学系に魚眼レンズを用いることによって一つの撮像素子で180°以上の画角の画像を撮影し、二つの撮像素子で撮影した画像を組み合わせて360°の画角の画像を記録する。 2. Description of the Related Art In recent years, a celestial sphere camera capable of simultaneously capturing an image with a field angle of 360 ° using a plurality of image sensors has been used. The spherical camera captures an image with an angle of view of 180 ° or more with one image sensor by using a fisheye lens for the optical system, and combines the images captured with the two image sensors with a 360 ° angle of view. Record the image.
全天球カメラで取得した画像は、複数の撮像素子で同時に取得した画像を合成することによって全天球画像データに変換され、ディスプレイには当該全天球画像データの一部が表示される。全天球画像データに基づいて360°の画角の映像を表示する際は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)がディスプレイとして用いられる。HMDには、加速度センサが取り付けられており、全天球画像データのうちユーザが向いた方向の画像が部分的にディスプレイに表示される。 An image obtained by the omnidirectional camera is converted into omnidirectional image data by synthesizing images obtained simultaneously by a plurality of image sensors, and a part of the omnidirectional image data is displayed on the display. When displaying an image with an angle of view of 360 ° based on the spherical image data, for example, a head-mounted display (HMD) is used as a display. An acceleration sensor is attached to the HMD, and an image in the direction in which the user is facing out of the spherical image data is partially displayed on the display.
撮像時に全天球カメラの上下方向が反転するかまたは鉛直方向に対してブレが生じた場合、全天球カメラで撮影した画像を見ているユーザは気分が悪くなることがある。この問題に対処するために、特許文献1には、検出された基準方向に対する撮影手段の傾きに応じて傾き補正された動画データを生成する技術が開示されている。
If the vertical direction of the omnidirectional camera is reversed or the camera shakes in the vertical direction during imaging, the user viewing the image captured by the omnidirectional camera may feel sick. In order to cope with this problem,
ところで、従来、内視鏡装置を用いて人間が入り込むことができない狭い空間内の映像を取得し、内部の様子を観察することが行われている。内視鏡装置は、医師が患者の体内を観察する用途として頻繁に利用されているが、現在の内視鏡先端部に設けられた撮像素子では手術中に広い視野が得られない。 By the way, conventionally, it has been practiced to obtain an image in a narrow space where humans cannot enter by using an endoscope apparatus, and observe the inside. The endoscope apparatus is frequently used by doctors to observe the inside of a patient's body. However, a wide field of view cannot be obtained during an operation with an imaging device provided at the end of the current endoscope.
そこで、より広い視野を得るために上記の全天球カメラを内視鏡の先端部に取り付けて患者の体内に挿入することが考えられる。内視鏡装置を使用する場合、術者とは異なる別の人間が内視鏡装置を操作してモニタに映像を表示するが、術者がHMDを装着すれば、術者自身が表示箇所を変更できるため直観的に施術を行うことができ、内視鏡装置の操作性が向上する。 Then, in order to obtain a wider field of view, it is conceivable to attach the above spherical camera to the distal end of the endoscope and insert it into the patient's body. When using an endoscope device, another person different from the surgeon operates the endoscope device and displays an image on a monitor. However, if the surgeon wears the HMD, the surgeon himself / herself determines the display location. Since it can be changed, the operation can be performed intuitively, and the operability of the endoscope apparatus is improved.
また、これまでの内視鏡装置と異なり、内視鏡装置の先端に全天球カメラを装着すれば、内視鏡の挿入方向だけでなく挿入方向とは反対方向の視野も得られるが、当該反対方向の画像を確認するためには、HMDを装着している術者が正面とは反対方向を向く必要がある。しかしながら、術者がHMDを装着した状態で正面(患者を見る方向)とは反対方向を向くのは困難であり、360°の画角の全天球画像データを容易に視認できるとは言い難い。 Also, unlike conventional endoscope devices, if a spherical camera is attached to the end of the endoscope device, not only the insertion direction of the endoscope but also a field of view opposite to the insertion direction can be obtained, In order to confirm the image in the opposite direction, the operator wearing the HMD needs to face in the opposite direction to the front. However, it is difficult for the surgeon to face the front (the direction in which the patient is viewed) while wearing the HMD, and it is difficult to say that 360 ° spherical image data can be easily visually recognized. .
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、HMDを装着して全天球画像データを広範囲にわたって容易に視認できる技術を提供する。 The present disclosure has been made in view of the above points, and provides a technique in which the HMD is attached to allow easy viewing of omnidirectional image data over a wide range.
上記課題を解決するために、全天球カメラとヘッドマウントディスプレイ(HMD)とを備え、全天球画像データを表示する表示システムであって、前記全天球カメラは撮影した画像の画像データを送信する送信部を備え、前記HMDは、前記全天球カメラが送信した前記画像データを取得する撮影画像取得部と、前記撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、前記画像領域選択部が選択した前記画像領域を表示する表示部と、を備え、前記全天球画像データ生成部は、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する、画像処理システムを提供する。 In order to solve the above problem, a display system that includes a spherical camera and a head-mounted display (HMD) and displays spherical image data, wherein the spherical camera converts image data of a captured image. A transmitting unit for transmitting, the HMD includes: a captured image acquiring unit that acquires the image data transmitted by the spherical camera; and the spherical image based on the image data acquired by the captured image acquiring unit. A celestial sphere image data generating unit for generating data, a tilt sensor for detecting a change amount of the position of the HMD, and the position sensor when the change amount of the position detected by the tilt sensor is within a predetermined range. An image area selecting unit that selects an image area from the celestial sphere image data based on the amount of change, and a display unit that displays the image area selected by the image area selecting unit. A spherical image data generating unit that provides an image processing system that generates the spherical image data by rotating the spherical image data by a predetermined angle when a change amount of the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value. I do.
また、全天球画像データを表示するヘッドマウントディスプレイ(HMD)であって、全天球カメラが送信した画像データを取得する撮影画像取得部と、撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、前記画像領域選択部が選択した前記画像領域を表示する表示部と、を備え、前記全天球画像データ生成部は、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する、HMDを提供する。 A head-mounted display (HMD) for displaying spherical image data, wherein the captured image acquiring unit acquires image data transmitted by the spherical camera, and a head-mounted display (HMD) based on the image data acquired by the captured image acquiring unit. A celestial sphere image data generating unit for generating the celestial sphere image data, a tilt sensor for detecting a change amount of the position of the HMD, and a change amount of the position detected by the tilt sensor within a predetermined range. In some cases, an image area selecting unit that selects an image area from the spherical image data based on the amount of change in the position, and a display unit that displays the image area selected by the image area selecting unit. The celestial sphere image data generation unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by a predetermined angle when the amount of change in the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value. To provide a HMD.
また、全天球カメラと画像処理装置とヘッドマウントディスプレイ(HMD)とを備え、全天球画像データを表示する表示システムであって、前記全天球カメラは撮影した画像の画像データを送信する送信部を備え、前記画像処理装置は、前記全天球カメラが送信した前記画像データを取得する撮影画像取得部と、前記撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、前記HMDの位置の変化量を取得する位置変化量取得部と、前記位置変化量取得部が取得した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、前記画像領域選択部が選択した前記画像領域の画像データを前記HMDに送信する画像データ送信部と、を備え、前記全天球画像データ生成部は、前記位置変化量取得部が取得した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成し、前記HMDは、前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量を前記画像処理装置に送信する位置変化量送信部と、前記画像処理装置が送信した前記画像データを取得する表示画像取得部と、前記表示画像取得部が取得した前記画像データを表示する表示部と、を備える画像処理システムを提供する。 A display system that includes a spherical camera, an image processing device, and a head-mounted display (HMD) and displays spherical image data, wherein the spherical camera transmits image data of a captured image. A transmitting unit, wherein the image processing device is a photographed image acquiring unit for acquiring the image data transmitted by the spherical camera, and the spherical image based on the image data acquired by the photographed image acquiring unit A celestial sphere image data generating unit that generates data, a position change amount obtaining unit that obtains a change amount of the position of the HMD, and a position change amount obtained by the position change amount obtaining unit is within a predetermined range. In some cases, an image area selection unit that selects an image area from the spherical image data based on the amount of change in the position, and an image data of the image area selected by the image area selection unit is stored in the HM. An image data transmission unit for transmitting to the celestial sphere image data generation unit, wherein the celestial sphere image data generation unit, when the amount of change in the position acquired by the position change amount acquisition unit is greater than a predetermined value, the celestial sphere The image data is generated by rotating the image data by a predetermined angle, and the HMD transmits a tilt sensor for detecting a change amount of the position of the HMD and the change amount of the position detected by the tilt sensor to the image processing device. An image processing system comprising: a position change amount transmission unit, a display image acquisition unit that acquires the image data transmitted by the image processing device, and a display unit that displays the image data acquired by the display image acquisition unit. provide.
本開示によれば、HMDを装着して全天球画像データを広範囲にわたって容易に視認できる。 According to the present disclosure, the omnidirectional image data can be easily visually recognized over a wide range by wearing the HMD.
[概要]
図1は、全天球カメラで撮影して生成した全天球画像データとヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)で視認する映像との関係を説明するための図である。図1(a)および(b)には、HMDに表示される画像とHMDを装着したユーザの視線方向との関係が示されている。
[Overview]
FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between spherical image data generated by shooting with a spherical camera and a video visually recognized on a head-mounted display (hereinafter, HMD). FIGS. 1A and 1B show the relationship between the image displayed on the HMD and the viewing direction of the user wearing the HMD.
図1(a)および(b)において、全天球画像データの斜線が施された画像領域が、HMDを装着したユーザが矢印の方向を向いているときにHMDのモニタに表示される画像である。 In FIGS. 1A and 1B, the hatched image area of the spherical image data is the image displayed on the monitor of the HMD when the user wearing the HMD is facing the direction of the arrow. is there.
ユーザは、自身がどの方向を向いているときにどの画像領域をHMDに表示するかを、例えば、HMDに設けられたボタンを押すなどして自由に選択する(画像領域を設定する)ことができる。初期設定では、例えば、全天球カメラが備える二つの撮像素子のうち一方の撮像素子の正面方向の画像領域をHMDに表示する。図1(a)に示された例では、ユーザが矢印の方向を向いているときに上記斜線が施された画像領域を表示するように設定されている。 The user can freely select (set an image area) which image area is to be displayed on the HMD when the user is facing, for example, by pressing a button provided on the HMD. it can. In the initial setting, for example, an image area in the front direction of one of the two image sensors provided in the spherical camera is displayed on the HMD. In the example shown in FIG. 1A, the setting is made so as to display the shaded image area when the user is facing the direction of the arrow.
図1(b)には、ユーザが基準方向から角度θだけ左方向を向いているときにHMDに表示される画像領域が斜線で示されている。図1(b)に示されているように、ユーザがHMDを装着している状態で視線方向を変更すると、HMDが備える傾きセンサによってHMDの位置の変化量が検出され、HMDに表示する画像領域が変更される。つまり、ユーザは、顔の向きを変更することにより、全天球画像データのうち任意の方向の画像を視認することができる。 In FIG. 1B, an image area displayed on the HMD when the user is facing leftward by an angle θ from the reference direction is indicated by oblique lines. As shown in FIG. 1B, when the user changes the line-of-sight direction while wearing the HMD, an amount of change in the position of the HMD is detected by a tilt sensor provided in the HMD, and an image displayed on the HMD is displayed. The area is changed. That is, the user can visually recognize an image in an arbitrary direction in the spherical image data by changing the direction of the face.
例えば、細い管内を全天球カメラで撮影すれば、全天球カメラの挿入方向を管内で反転させることができなくても、挿入方向とは反対方向の管内の様子を確認することができるため、全天球画像データの全てをユーザが容易に確認できるようにすることは有用である。しかしながら、手術などの特定の作業をする際のディスプレイとしてHMDを用いた場合、ユーザは前方のみを向き、後ろに振り返ることがほとんどない。 For example, if you shoot the inside of a thin tube with a spherical camera, you can check the inside of the tube in the opposite direction to the insertion direction even if you can not reverse the insertion direction of the spherical camera in the tube It is useful that the user can easily check all the spherical image data. However, when the HMD is used as a display for performing a specific operation such as an operation, the user turns only to the front and rarely looks back.
そこで、本開示の画像処理システムは、ユーザが所定の角度よりも大きく視認方向を変更した場合(HMDの位置の変化量が所定の値よりも大きい場合)、全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する。つまり、ユーザが所定の角度よりも大きく視認方向を変更した場合に、初期設定でHMDに表示される画像領域を変更する。そして、HMDの位置の変化量が所定の範囲内にある場合には、当該変更後の画像領域を基準にしてHMDに表示する画像領域を変更する。 Therefore, when the user changes the viewing direction by more than a predetermined angle (when the amount of change in the position of the HMD is larger than a predetermined value), the image processing system of the present disclosure converts the spherical image data to a predetermined angle. Rotate just to generate. That is, when the user changes the viewing direction by more than a predetermined angle, the image area displayed on the HMD by the initial setting is changed. If the amount of change in the position of the HMD is within a predetermined range, the image area displayed on the HMD is changed based on the changed image area.
上記のようにすると、ユーザは体の向きを大きく変えずに全天球画像データの大部分を視認することができる。また、HMDが有線によって画像データを取得する場合であっても、ユーザが体の向きを回転させずに済むため、通信ケーブルが絡まることを防ぐことができる。以下に、本開示のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。 In this way, the user can visually recognize most of the celestial sphere image data without largely changing the body direction. Further, even when the HMD acquires the image data by wire, the user does not need to rotate the body direction, so that the communication cable can be prevented from being entangled. Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図2は、第1の実施形態の画像処理システム1の外観の構成例を示す概念図である。画像処理システム1は、先端に全天球カメラ11が備え付けられた内視鏡挿入部12とHMD13とを備える。画像処理システム1は、これ自体を内視鏡システムと考えてもよい。なお、図2において、内視鏡挿入部12とHMD13とは有線によって接続されているが、内視鏡挿入部12とHMD13とは無線で通信できるように構成されてもよい。
<First embodiment>
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of an external appearance of the
全天球カメラ11は、魚眼レンズと撮像素子とが組み合わされた撮像系(11Aおよび11B)によって、360°方向の画像を同時に撮影することができる。また、全天球カメラ11は、図示しない傾き検出センサ(例えば、ジャイロセンサ)を有し、例えば、特開2018−67964号公報に記載された技術によってHMDに表示する画像の傾き補正を行ってもよい。
The
図3は、画像処理システム1の構成を概略的に示すブロック図である。上述のとおり、画像処理システム1は、全天球カメラ11とHMD13とを備える。
FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
全天球カメラ11は撮像系110と送信部111とを備え、送信部111は撮像系110(二つの撮像系11Aおよび11Bを併せた撮像系)によって撮影した画像の画像データをHMD13に有線または無線で送信する。
The
HMD13は、撮影画像取得部130と記録部131と制御部132とHMD13の位置の変化量を検出する傾きセンサ133と制御部132が送信する画像データを表示する表示部134とを備える。傾きセンサ133は、例えば、ジャイロセンサ、磁気センサまたは加速度センサである。表示部134は、例えば、有機ELディスプレイである。
The
ここで、HMD13の位置の変化量とは、例えば、3次元極座標中の二つの角度(θ、φ)の変化量を意味し、HMD13が回転せずに並進移動のみした場合は、位置の変化量が0であるとみなしてもよい。
Here, the amount of change in the position of the
図4は、HMD13の位置の変化量を例示的に示した図である。図4(a)は、ユーザがx軸方向(z=0の水平方向)を向いているときのHMD13の位置座標が(θ=0°、φ=90°)であることを示している。図4(b)は、ユーザが水平方向において60°分左を向き、上下方向において30°分下を向いているときのHMD13の位置座標が(θ=60°、φ=120°)であることを示している。
FIG. 4 is a diagram exemplarily showing the amount of change in the position of the
撮影画像取得部130は、例えば、全天球カメラ11とデータのやり取りをする通信インターフェースであり、全天球カメラ11が送信した画像データを有線または無線で取得する。撮影画像取得部130は、取得した画像データを制御部132に送信する。
The captured
記録部131は、例えば、各種プログラムが記録されたROM(Read Only Memory)、データを一時的に記録するRAM(Random Access Memory)および全天球カメラ11で撮影した画像を記録するSSD(Solid State Drive)を備える。ROMには、例えば、全天球カメラ11が撮影した画像の画像データに基づいて全天球画像データを生成する際のプログラムが記録されている。また、ROMには、HMD13の位置の変化量を検出した際に、全天球画像データから画像領域を選択するためのプログラムが記録されている。
The
制御部132は、例えば、CPU(Central Processing Unit)であり、記録部131に記録されたプログラムを実行することにより、全天球画像データ生成部135および画像領域選択部136として機能する。
The
全天球画像データ生成部135は、撮影画像取得部130が取得した画像データに基づいて例えば周知の方法により全天球画像データを生成する。
The omnidirectional image
画像領域選択部136は、全天球画像データ生成部135が生成した全天球画像データから表示部134に表示する画像領域を選択する。初期設定では、画像領域選択部136は、例えば、全天球画像データの天頂方向の画像領域または撮像系11Aが備える撮像素子の正面方向(魚眼レンズの中心軸方向)の画像領域を選択する。全天球画像データの天頂方向は、内視鏡挿入部12の挿入方向でもある。
The image
また、画像領域選択部136は、傾きセンサ133が検出したHMD13の位置の変化量が所定の範囲内である場合、上記位置の変化量に基づいて全天球画像データから画像領域を選択する。図1を参照して説明したように、例えば、HMD13を装着しているユーザが顔の向きを水平方向に角度θ(−80°≦θ≦80°)ずらした場合、全天球画像データにおいて、画像領域選択部136は、初期設定されている画像領域から水平方向に角度θ(−80°〜80°)ずらした位置にある画像領域を選択する。そして、表示部134は、画像領域選択部136が選択した画像領域を表示する。ここで、角度の定義は、正の回転角が反時計回りの回転を意味し、負の回転角が時計回りの回転を意味するが、どちらの向きを正とするかは任意である。
When the amount of change in the position of the
さらに、本開示の画像処理システム1は、傾きセンサ133が検出したHMD13の位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、全天球画像データ生成部135は、全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する。
Furthermore, when the amount of change in the position of the
具体的には、例えば、HMD13を装着しているユーザが真正面から80°よりも大きく顔の向きを(左方向または右方向に)回転させた場合、全天球画像データ生成部135は、全天球画像データを30°、90°または180°水平方向に回転させて(即ち、天地方向を軸として全天球画像データを30°、90°または180°回転させて)生成する。
Specifically, for example, when the user wearing the
この際、全天球画像データを回転させた分だけ初期設定の画像領域がずれるため、画像領域選択部136が選択する画像領域は、初めに生成した全天球画像データから画像領域を選択する場合と比較して、上記回転角だけずれた画像領域が選択される。言い換えると、HMD13の表示部134には、上記回転角だけずれた画像領域が表示されるようになる。
At this time, since the initially set image area is shifted by an amount corresponding to the rotation of the omnidirectional image data, the image area selected by the image
図5は、全天球画像データが回転された例を示す図である。図5では、HMD13を装着しているユーザが真正面から90°より大きく顔の向きを左方向に回転させた場合に、全天球画像データ生成部135が、全天球画像データを180°水平方向に回転させて(即ち、天地方向を軸として全天球画像データを180°回転させて)生成した例が示されている。図5において、HMD13の表示部の表示部134に表示される画像領域は、ドットが施された領域から斜線が施された領域へ変換される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the spherical image data is rotated. In FIG. 5, when the user wearing the
上記のようにすると、ユーザは、顔を後方に向け続けなくても全天球画像データの広い範囲を視認することができる。特に、顔の向きを変えるだけで表示部134に表示する画像領域を変更することができるため、両手が器具を掴んで自由でない状況であっても容易に視認したい画像を変更することができる。
According to the above, the user can visually recognize a wide range of the spherical image data without keeping the face facing backward. In particular, since the image area displayed on the
また、全天球画像データ生成部135は、傾きセンサ133が検出したHMD13の位置の変化量が所定の値(第1の振れ幅)よりも大きく、且つ、HMD13の位置が変化してから所定の時間以上HMD13の位置の変化量が所定の値(第2の振れ幅)よりも小さい場合に、全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成してもよい。
Further, the omnidirectional image
具体的には、例えば、全天球画像データ生成部135は、HMD13を装着しているユーザが真正面から80°以上顔の向きを回転させ、且つ、HMD13がその状態を維持したまま2秒以上経過した場合に、全天球画像データを30°、90°または180°水平方向に回転させて生成してもよい。
Specifically, for example, the omnidirectional image
このようにすると、ユーザが意図せず偶然HMD13の位置を変えた場合に、全天球画像データが回転してしまうことを防ぐことができHMD13に所望の範囲の画像を表示させることができる。
In this way, if the user accidentally changes the position of the
[画像処理システムの処理フロー]
図6は、画像処理システム1の処理のフローを示すフローチャートである。以下に、図6の各ステップにおける画像処理システム1の動作を記す。
(S501)
全天球カメラ11の撮像系110が画像を撮影する。
(S502)
全天球カメラ11の送信部111が、撮像系110で撮影した画像データをHMD13に送信する。
(S503)
HMD13の撮影画像取得部130が、全天球カメラ11が撮影した画像データを取得する。
(S504)
HMD13の全天球画像データ生成部135が全天球画像データを生成する。
(S505)
HMD13の画像領域選択部136が初期設定の画像領域を選択して表示部134に画像データを表示する。例えば、画像領域選択部136は、全天球カメラ11の撮像系11Aが備える魚眼レンズの中心軸方向に相当する画像領域を選択する。
(S506)
HMD13の制御部132が傾きセンサ133からHMD13の位置の変化量を取得する。
(S507)
HMD13の位置の変化量が所定の値よりも大きい場合、S508に進む。それ以外の場合は、S509に進む。
(S508)
全天球画像データ生成部135が全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する。(この際、画像領域選択部136が選択する初期設定の画像領域は当該所定の角度だけずれた画像領域となる。)
(S509)
画像領域選択部136が、HMD13の位置の変化量に基づいて全天球画像データから画像領域を選択する。例えば、HMD13の極座標が(θ=0°、φ=0°)から(θ=60°、φ=30°)へ変化した場合、画像領域選択部136が、全天球画像データから当該座標位置に相当する画像領域を選択する。
(S510)
画像領域選択部136が選択した画像領域の画像を表示部に表示する。
[Processing flow of image processing system]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of processing of the
(S501)
An
(S502)
The
(S503)
The captured
(S504)
The spherical
(S505)
The image
(S506)
The
(S507)
If the amount of change in the position of the
(S508)
The celestial sphere image
(S509)
The image
(S510)
The image of the image area selected by the image
[画像処理システム1が有する有利な点]
上記の構成を有する画像処理システム1は、ユーザが体の向きを大きく変えずに全天球画像データの大部分を視認することができる。また、HMD13が有線によって画像データを取得する場合であっても、ユーザが体の向きを回転させずに済むため、通信ケーブルが絡まることを防ぐことができる。
[Advantages of Image Processing System 1]
The
<第2の実施形態>
続いて、第2の実施形態の画像処理システムについて説明する。全天球カメラが撮影した画像からリアルタイムで全天球画像データを生成し、HMDの位置の変化に合わせて画像領域を選択するには高い計算能力を必要とする。
<Second embodiment>
Next, an image processing system according to a second embodiment will be described. High computational power is required to generate celestial sphere image data in real time from images captured by the celestial sphere camera and to select an image area in accordance with changes in the position of the HMD.
そのため、第2の実施形態の画像処理システムでは、第1の実施形態の画像処理システム1と異なり、全天球画像データの生成および画像領域の選択をHMDにて実行せず、高い計算能力を有する画像処理装置にて行う。そして、HMDは位置の変化量を画像処理装置に送信し、画像処理装置が送信した画像を表示部に表示する。
Therefore, in the image processing system of the second embodiment, unlike the
[画像処理システムの構成]
図7は、第2の実施形態の画像処理システム2の構成を概略的に示すブロック図である。画像処理システム2は、全天球カメラ11、画像処理装置14およびHMD15を備える。画像処理装置14は、例えば、高い性能のGPU(Graphic Processing Unit)を備えるデスクトップ型のコンピュータである。全天球カメラ11は、実施形態1と同じ構成を有するが、送信部111が撮像系110で撮影した画像の画像データをHMD13ではなく画像処理装置14に送信する点が異なる。
[Configuration of Image Processing System]
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
画像処理装置14は、撮影画像取得部140と記録部141と制御部142と位置変化量取得部143と画像データ送信部144とを備える。撮影画像取得部140は、例えば、全天球カメラ11とデータのやり取りをする通信インターフェースであり、全天球カメラ11が送信した画像データを有線または無線で取得する。撮影画像取得部140は、取得した画像データを制御部142に送信する。
The
記録部141は、例えば、各種プログラムが記録されたROM(Read Only Memory)、データを一時的に記録するRAM(Random Access Memory)および全天球カメラ11で撮影した画像を記録するSSD(Solid State Drive)を備える。ROMには、例えば、全天球カメラ11が撮影した画像の画像データに基づいて全天球画像データを生成する際のプログラムが記録されている。また、ROMには、HMD15の位置の変化量を検出した際に、全天球画像データから画像領域を選択するためのプログラムが記録されている。
The
制御部142は、例えば、CPU(Central Processing Unit)であり、記録部141に記録されたプログラムを実行することにより、全天球画像データ生成部145および画像領域選択部146として機能する。全天球画像データ生成部145および画像領域選択部146の機能は実施形態1の画像処理システム1と同様であるため説明を省略する。
The
位置変化量取得部143および画像データ送信部144は、それぞれ、HMD15とデータの送受信をする通信インターフェースである。位置変化量取得部143は、HMD15が送信したHMD15の位置の変化量を取得する。また、画像データ送信部144は、HMD15の表示部154に表示する画像データを送信する。
The position change
HMD15は、傾きセンサ151と位置変化量送信部152と表示画像取得部153と表示部154とを備える。第2の実施形態のHMD15は、画像処理装置14にHMD15の位置の変化量を送信する位置変化量送信部152と画像処理装置14が送信した画像データを受信する表示画像取得部153とを備える点が第1の実施形態とは異なる。
The
[画像処理システムの処理フロー]
図8は、画像処理システム2の処理のフローを示すフローチャートである。以下に、図8の各ステップにおける画像処理システム2の動作を記す。
(S701)
全天球カメラ11の撮像系110が、画像を撮影する。
(S702)
全天球カメラ11の送信部111が撮影した画像データを画像処理装置14に送信する。
(S703)
画像処理装置14の撮影画像取得部140が、全天球カメラ11が撮影した画像を取得する。
(S704)
画像処理装置14の全天球画像データ生成部145が、全天球画像データを生成する。
(S705)
画像処理装置14の画像領域選択部146が、初期設定の画像領域を選択しHMD15に画像データを送信する。例えば、画像領域選択部136は、全天球カメラ11の撮像系11Aが備える魚眼レンズの中心軸方向に相当する画像領域を選択する。
(S706)
HMD15の表示画像取得部153が、画像データを取得して表示部154に画像を表示する。
(S707)
HMD15の位置変化量送信部15が、傾きセンサ151が検出したHMD15の位置の変化量を画像処理装置14へ送信する。
(S708)
画像処理装置14の位置変化量取得部143が、HMD15の位置の変化量を取得する。
(S709)
HMD15の位置の変化量が所定の値よりも大きい場合、S710に進む。それ以外の場合は、S711に進む。
(S710)
画像処理装置14の全天球画像データ生成部145が全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する。(この際、画像領域選択部146が選択する初期設定の画像領域は当該所定の角度だけずれた画像領域となる。)
(S711)
画像処理装置14の画像領域選択部146が、HMD15の位置の変化量に基づいて全天球画像データから画像領域を選択する。
(S712)
画像処理装置14の画像データ送信部144が、HMD15に画像を送信する
(S713)
HMD15の表示画像取得部153が画像データを取得し、HMD15の表示部154に画像を表示する。
[Processing flow of image processing system]
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of processing of the
(S701)
The
(S702)
The image data captured by the
(S703)
The captured
(S704)
The omnidirectional
(S705)
The image
(S706)
The display
(S707)
The position
(S708)
The position change
(S709)
If the amount of change in the position of the
(S710)
The spherical image
(S711)
The image
(S712)
The image
The display
[画像処理システムが有する有利な点]
上記の構成を有する画像処理システム2は、第1の実施形態の画像処理システム1と同様の有利な点を有するだけでなく、高い計算能力を有する画像処理装置14で画像処理をしているため動画像の遅延を防ぐことができる。また、HMD15における計算処理を落としているためHMD15の筐体が熱くなるのを防ぐことができる。
[Advantages of Image Processing System]
The
なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の説明では、傾きセンサ133が検出したHMD13の位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、全天球画像データ生成部135が、全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成した。代わりに、全天球画像データは固定させたままにして、画像領域選択部136が選択する画像領域の位置を同じ角度だけ変更してもよい。
Note that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, in the above description, when the amount of change in the position of the
また、HMD13の位置の変化量を所定の値よりも大きくすることで全天球画像データを回転させる代わりに、HMD13または画像処理装置14に音声認識装置を取り付け、例えば、ユーザの「30°回転」といた音声を音声認識装置に認識させることによって全天球画像データを回転させてもよい。
In addition, instead of rotating the spherical image data by increasing the amount of change in the position of the
また、上の説明では、全天球カメラ11は、傾き検出センサを有し、例えば、周知の技術によってHMD13に表示する画像の傾き補正を行った。ここで、全天球カメラ11を内視鏡挿入部の先端に取り付ける場合、全天球カメラ11の寸法はなるべく小さいほうがよい。そのため、例えば、上記傾きセンサを内視鏡挿入部の外に設けることで、全天球カメラ11の小型化を図ってもよい。
Further, in the above description, the
傾きセンサは、例えば、内視鏡挿入部を固定するトロッカーに取り付けてもよい。トロッカーは、内視鏡挿入部と一体となって動くため、全天球カメラ11の動きとトロッカーの動きは一致する。そのため、トロッカーに傾き検出センサと通信部と電源とを取り付けて、HMD13または画像処理装置14にトロッカーの傾き検出センサが検出したトロッカーの姿勢の変化(全天球カメラ11の姿勢の変化)を送信し、全天球画像データの傾き補正を実施してもよい。
The tilt sensor may be attached to, for example, a trocar that fixes the endoscope insertion section. Since the trocar moves integrally with the endoscope insertion section, the movement of the
また、画像領域選択部(136および146)は、選択した画像領域の画像データに、選択した画像領域が全天球画像データのうちどの位置にあるかを示す情報を重畳してもよい。例えば、画像領域選択部(136および146)は、全天球画像データのうち選択された画像領域を強調表示した画像または選択された画像領域の位置を示す極座標を重畳してもよい。或いは、画像領域選択部(136および146)は、初期状態と比較して全天球画像データが何度回転された状態であるかを示す情報を、選択した画像領域の画像データに重畳してもよい。 Further, the image area selection units (136 and 146) may superimpose information indicating the position of the selected image area in the spherical image data on the image data of the selected image area. For example, the image region selection units (136 and 146) may superimpose an image in which the selected image region is highlighted in the spherical image data or polar coordinates indicating the position of the selected image region. Alternatively, the image area selection unit (136 and 146) superimposes information indicating how many times the celestial sphere image data has been rotated compared to the initial state on the image data of the selected image area. Is also good.
1、2…画像処理システム
11…全天球カメラ
110…撮像系
111…送信部
12…内視鏡挿入部
13、15…HMD
130、140…撮影画像取得部
131、141…記録部
132、142…制御部
133、151…傾きセンサ
134、154…表示部
136、146…画像領域選択部
152…位置変化量送信部
133…表示画像取得部
14…画像処理装置
143…位置変化量取得部
144…画像データ送信部
1, 2
130, 140 ... photographed
Claims (9)
前記全天球カメラは撮影した画像の画像データを送信する送信部を備え、
前記HMDは、
前記全天球カメラが送信した前記画像データを取得する撮影画像取得部と、
前記撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、
前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、
前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、
前記画像領域選択部が選択した前記画像領域を表示する表示部と、
を備え、
前記全天球画像データ生成部は、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する、
画像処理システム。 A display system that includes a spherical camera and a head-mounted display (HMD) and displays spherical image data,
The spherical camera includes a transmission unit that transmits image data of a captured image,
The HMD is:
A captured image acquisition unit that acquires the image data transmitted by the spherical camera,
An omnidirectional image data generating unit that generates the omnidirectional image data based on the image data obtained by the captured image obtaining unit;
An inclination sensor for detecting an amount of change in the position of the HMD;
When the amount of change in the position detected by the tilt sensor is within a predetermined range, an image area selection unit that selects an image area from the spherical image data based on the amount of change in the position,
A display unit that displays the image area selected by the image area selection unit,
With
The celestial sphere image data generating unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by a predetermined angle when the amount of change in the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value.
Image processing system.
請求項1に記載の画像処理システム。 The celestial sphere image data generating unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by 180 ° about the vertical direction when the amount of change in the position detected by the tilt sensor is greater than a predetermined value. ,
The image processing system according to claim 1.
請求項1に記載の画像処理システム。 The celestial sphere image data generation unit is configured to determine that the change amount of the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value, and that the change of the position of the HMD is performed for a predetermined time or more after the position of the HMD changes. When the amount is smaller than a predetermined value, the spherical image data is generated by rotating the spherical image data by a predetermined angle,
The image processing system according to claim 1.
全天球カメラが送信した画像データを取得する撮影画像取得部と、
撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、
前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、
前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、
前記画像領域選択部が選択した前記画像領域を表示する表示部と、
を備え、
前記全天球画像データ生成部は、前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成する、
HMD。 A head mounted display (HMD) for displaying spherical image data,
A captured image acquisition unit for acquiring image data transmitted by the spherical camera,
A celestial sphere image data generation unit that generates the celestial sphere image data based on the image data acquired by the captured image acquisition unit,
An inclination sensor for detecting an amount of change in the position of the HMD;
When the amount of change in the position detected by the tilt sensor is within a predetermined range, an image area selection unit that selects an image area from the spherical image data based on the amount of change in the position,
A display unit that displays the image area selected by the image area selection unit,
With
The celestial sphere image data generating unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by a predetermined angle when the amount of change in the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value.
HMD.
請求項4に記載のHMD。 The celestial sphere image data generating unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by 180 ° about the vertical direction when the amount of change in the position detected by the tilt sensor is greater than a predetermined value. ,
The HMD according to claim 4.
請求項4に記載のHMD。 The celestial sphere image data generation unit is configured to determine that the change amount of the position detected by the tilt sensor is larger than a predetermined value, and that the change of the position of the HMD is performed for a predetermined time or more after the position of the HMD changes. When the amount is smaller than a predetermined value, the spherical image data is generated by rotating the spherical image data by a predetermined angle,
The HMD according to claim 4.
前記全天球カメラは撮影した画像の画像データを送信する送信部を備え、
前記画像処理装置は、
前記全天球カメラが送信した前記画像データを取得する撮影画像取得部と、
前記撮影画像取得部が取得した前記画像データに基づいて前記全天球画像データを生成する全天球画像データ生成部と、
前記HMDの位置の変化量を取得する位置変化量取得部と、
前記位置変化量取得部が取得した前記位置の変化量が所定の範囲内である場合に、前記位置の変化量に基づいて前記全天球画像データから画像領域を選択する画像領域選択部と、
前記画像領域選択部が選択した前記画像領域の画像データを前記HMDに送信する画像データ送信部と、
を備え、
前記全天球画像データ生成部は、前記位置変化量取得部が取得した前記位置の変化量が所定の値よりも大きい場合に、前記全天球画像データを所定の角度だけ回転させて生成し、
前記HMDは、
前記HMDの位置の変化量を検出する傾きセンサと、
前記傾きセンサが検出した前記位置の変化量を前記画像処理装置に送信する位置変化量送信部と、
前記画像処理装置が送信した前記画像データを取得する表示画像取得部と、
前記表示画像取得部が取得した前記画像データを表示する表示部と、
を備える画像処理システム。 A display system including a spherical camera, an image processing device, and a head-mounted display (HMD), and displaying spherical image data,
The spherical camera includes a transmission unit that transmits image data of a captured image,
The image processing device,
A captured image acquisition unit that acquires the image data transmitted by the spherical camera,
An omnidirectional image data generating unit that generates the omnidirectional image data based on the image data obtained by the captured image obtaining unit;
A position change amount obtaining unit that obtains a change amount of the position of the HMD;
When the position change amount acquired by the position change amount acquisition unit is within a predetermined range, an image region selection unit that selects an image region from the spherical image data based on the position change amount,
An image data transmitting unit that transmits image data of the image region selected by the image region selecting unit to the HMD;
With
The celestial sphere image data generation unit generates the celestial sphere image data by rotating the celestial sphere image data by a predetermined angle when the change amount of the position acquired by the position change amount acquisition unit is larger than a predetermined value. ,
The HMD is:
An inclination sensor for detecting an amount of change in the position of the HMD;
A position change amount transmission unit that transmits the change amount of the position detected by the tilt sensor to the image processing device,
A display image acquisition unit that acquires the image data transmitted by the image processing device,
A display unit that displays the image data acquired by the display image acquisition unit,
An image processing system comprising:
請求項7に記載の画像処理システム。 The celestial sphere image data generating unit rotates the celestial sphere image data by 180 ° around the vertical direction when the amount of change in the position obtained by the position change amount obtaining unit is larger than a predetermined value. Generate
The image processing system according to claim 7.
請求項7に記載の画像処理システム。 The celestial sphere image data generation unit is configured such that the change amount of the position acquired by the position change amount acquisition unit is greater than a predetermined value, and that the HMD changes over a predetermined time after the change of the position of the HMD. When the amount of change in the position is smaller than a predetermined value, the spherical image data is generated by rotating the spherical image data by a predetermined angle.
The image processing system according to claim 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018165315A JP2020039052A (en) | 2018-09-04 | 2018-09-04 | Image processing system and HMD |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=69738287
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JP (1) | JP2020039052A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021251241A1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | 清水建設株式会社 | Patrolling robot, information collection system, remote image display system, information collection method, remote image display method, site assistance device, and site assistance device system |
-
2018
- 2018-09-04 JP JP2018165315A patent/JP2020039052A/en active Pending
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