JP3066594U - Image conversion device - Google Patents

Image conversion device

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JP3066594U
JP3066594U JP1999006142U JP614299U JP3066594U JP 3066594 U JP3066594 U JP 3066594U JP 1999006142 U JP1999006142 U JP 1999006142U JP 614299 U JP614299 U JP 614299U JP 3066594 U JP3066594 U JP 3066594U
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JP
Japan
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image
plane
fisheye
unit
fish
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JP1999006142U
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Japanese (ja)
Inventor
史典 塩田
Original Assignee
株式会社アドバネット
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置される監視カメラの台数を減らし、コス
トダウンに貢献することのできる画像変換装置を提供す
ること。 【解決手段】 魚眼レンズ2を用いて撮像された魚眼画
像を表示用の平面画像に変換する画像変換装置10であ
って、魚眼画像から所定数の画像領域を切り出す切り出
し部10aと、この切り出し部10aにより切り出され
た画像領域における魚眼画像を平面画像に変換する画像
変換部10bと、変換された平面画像をフレームスイッ
チャ装置11に出力する画像出力部10cとを備えた。
(57) [Problem] To provide an image conversion device capable of reducing the number of monitoring cameras installed and contributing to cost reduction. An image conversion device (10) for converting a fish-eye image captured using a fish-eye lens (2) into a plane image for display, comprising: a cut-out unit (10a) for cutting out a predetermined number of image regions from a fish-eye image; An image conversion unit 10b that converts a fisheye image in an image region cut out by the unit 10a into a plane image, and an image output unit 10c that outputs the converted plane image to the frame switcher device 11.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the invention belongs]

この考案は、魚眼レンズを用いて撮像された魚眼画像を表示用の平面画像に変 換する画像変換装置に関する。 The present invention relates to an image conversion device that converts a fisheye image captured using a fisheye lens into a planar image for display.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

店内等に監視カメラを設置して、監視カメラにより撮影された画像を録画した りモニターに表示させて監視を行なっている。この場合、1台の監視カメラによ り撮影される範囲では不充分なため、複数台の監視カメラを設置し、これらをフ レームスイッチャ装置に接続し、モニター画面を複数に分割して各監視カメラか らの画像を同時に映し出すようにしていた。 Surveillance cameras are installed in stores and the like, and images taken by the surveillance cameras are recorded or displayed on a monitor for monitoring. In this case, the area captured by one surveillance camera is not enough, so multiple surveillance cameras are installed, these are connected to a frame switcher device, and the monitor screen is divided into a Images from the camera were projected simultaneously.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、監視カメラを複数台設置するのはコスト的に多大なものになる 。また、監視カメラにより撮影される範囲を変更するには、カメラの取り付け位 置を変えたり、カメラを移動させるための機構が必要となり、面倒な作業が生じ たり、更なるコストアップの要因となっていた。 However, installing a plurality of surveillance cameras is costly. In addition, changing the area captured by the surveillance camera requires changing the camera mounting position and a mechanism to move the camera, resulting in cumbersome work and further cost increase. I was

【0004】 本考案は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設置される監視 カメラの台数を減らし、コストダウンに貢献することのできる画像変換装置を提 供することである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image conversion apparatus capable of reducing the number of monitoring cameras installed and contributing to cost reduction.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため本考案に係る画像変換装置は、 魚眼レンズを用いて撮像された魚眼画像を表示用の平面画像に変換する画像変 換装置であって、 前記魚眼画像から所定数の画像領域を切り出す切り出し部と、 この切り出し部により切り出された画像領域における魚眼画像を平面画像に変 換する画像変換部と、 変換された前記平面画像をフレームスイッチャ装置に出力する画像出力部とを 備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an image conversion device according to the present invention is an image conversion device that converts a fisheye image captured using a fisheye lens into a plane image for display, and a predetermined number of images from the fisheye image. A cutout unit that cuts out an image region, an image conversion unit that converts a fisheye image in the image region cutout by the cutout unit into a flat image, and an image output unit that outputs the converted flat image to a frame switcher device. It is characterized by having.

【0006】 この構成による作用は次の通りである。 監視カメラに装着されるレンズとして標準レンズや通常の広角レンズを用いる のではなく、魚眼レンズを用いて魚眼画像として撮影する。魚眼画像は広範囲な 空間を撮影することができるが、これをそのままモニターに映し出しても魚眼画 像特有のひずみがあるため人間の目には分かりにくい。そこで、魚眼画像を平面 画像に変換するのであるが、魚眼画像から所定数の画像領域を切り出し、この切 り出された画像領域を平面画像に変換するのである。The operation of this configuration is as follows. Instead of using a standard lens or a normal wide-angle lens as a lens to be attached to the surveillance camera, a fisheye image is shot using a fisheye lens. Although a fisheye image can capture a wide area, it is difficult for the human eye to recognize it even if it is displayed on a monitor as it is because of the distortion peculiar to the fisheye image. Therefore, the fisheye image is converted into a plane image. A predetermined number of image regions are cut out from the fisheye image, and the cutout image region is converted into a plane image.

【0007】 つまり、1つの魚眼画像から所定数の画像領域を切り出すことにより、所定数 の平面画像を取り出すことができる。従って、1台の監視カメラから視野の異な る所定数の平面画像を取り出すことができるので、実質的に1台の監視カメラが 複数(所定数)の監視カメラと同じ機能をすることになる。視野の異なる所定数 の平面画像をフレームスイッチャ装置に出力することによりモニターに表示させ ることができる。その結果、設置される監視カメラの台数を減らし、コストダウ ンに貢献することのできる画像変換装置を提供することができた。That is, a predetermined number of planar images can be extracted by cutting out a predetermined number of image regions from one fisheye image. Therefore, a predetermined number of planar images having different fields of view can be extracted from one surveillance camera, so that substantially one surveillance camera performs the same function as a plurality (predetermined number) of surveillance cameras. By outputting a predetermined number of planar images having different fields of view to the frame switcher device, it can be displayed on a monitor. As a result, it was possible to provide an image conversion device that can reduce the number of monitoring cameras installed and contribute to cost reduction.

【0008】 本考案の好適な実施形態として、前記切り出し部により切り出される画像領域 を変更可能に構成したものがあげられる。 この構成によると、切り出す画像領域を変更することで視野を変更することが できる。従来技術における、監視カメラの取り付け位置を変更したり、監視カメ ラを駆動機構により移動したりする構成に比べると、視野を変更するための作業 が簡素化し、かつ、更なるコストダウンに貢献できる。[0008] As a preferred embodiment of the present invention, an image region cut out by the cut-out section can be changed. According to this configuration, the field of view can be changed by changing the image area to be cut out. Compared to the conventional technology in which the position of the surveillance camera is changed or the surveillance camera is moved by the drive mechanism, the task of changing the field of view can be simplified and contribute to further cost reduction. .

【0009】 本考案の別の好適な実施形態として、前記切り出し部は、前記所定数の画像領 域を所定のサイクルタイムにて循環して切り出すものがあげられる。これにより 、実質的に複数台の監視カメラからの画像を所定のサイクルタイムにて獲得でき ることになる。In another preferred embodiment of the present invention, the clipping section circulates and clips the predetermined number of image areas at a predetermined cycle time. As a result, images from a plurality of surveillance cameras can be substantially acquired at a predetermined cycle time.

【0010】 本考案の更に別の好適な実施形態として、前記画像変換部は、前記平面画像の 座標を魚眼画像面の仮想物体面へ投影した第1投影座標を求めるための第1座標 演算部と、この第1座標演算部により求めた前記第1投影座標を前記魚眼画像面 へ投影した第2投影座標を求めるための第2座標演算部とを備えたものがあげら れる。In still another preferred embodiment of the present invention, the image conversion unit calculates a first coordinate for projecting coordinates of the plane image onto a virtual object plane of a fisheye image plane. And a second coordinate operation unit for obtaining a second projection coordinate obtained by projecting the first projection coordinates obtained by the first coordinate operation unit onto the fisheye image plane.

【0011】 この構成によると、まず、第1座標演算部により、平面画像の座標を魚眼撮像 面の仮想物体面へ投影した第1投影座標を求め、次に、第1投影座標を前記魚眼 撮像面へ投影した第2投影座標を求める。 つまり、画像変換する際に一度に数式化するのではなく、座標変換の手順を
追 って段階的に座標演算を行なうのである。これにより、単純な演算回路を組み合 わせて演算部を構成することが可能になり画像変換装置のハードウェア部分を安 価にすることができる
According to this configuration, first, the first coordinate calculating unit obtains first projection coordinates obtained by projecting the coordinates of the plane image onto the virtual object plane of the fisheye imaging surface, and then calculates the first projection coordinates by the fish. The second projection coordinates projected on the eye imaging surface are obtained. In other words, coordinate conversion is performed step by step in accordance with the procedure of coordinate conversion instead of formulating all at once when performing image conversion. This makes it possible to configure an arithmetic unit by combining simple arithmetic circuits, and to reduce the cost of the hardware of the image conversion device.

【考案の実施の形態】[Embodiment of the invention]

<システムの構成例> 本考案にかかる画像変換装置を含めた監視システムの構成を図1に示す。この システムは、魚眼レンズ2が装着された監視カメラ1と、監視カメラ1により撮 影された魚眼レンズから所定数の平面画像を画像変換して求めるフィッシュアイ コンバータ10(画像変換装置に相当する。)と、フレームスイッチャ装置11 と、モニター12と、VTR13と、切り換えスイッチ14とを備えている。 <System Configuration Example> FIG. 1 shows a configuration of a monitoring system including the image conversion device according to the present invention. This system includes a surveillance camera 1 equipped with a fish-eye lens 2 and a fish-eye converter 10 (corresponding to an image conversion device) that obtains a predetermined number of planar images from the fish-eye lens captured by the surveillance camera 1 by performing image conversion. , A frame switcher device 11, a monitor 12, a VTR 13, and a changeover switch 14.

【0012】 監視カメラ1が設置される場所は特に限定されるものではなく、例えば、店内 や駐車場等に設置される。例えば、店内の天井から吊り下げるように設置すれば 、店内の全域を魚眼レンズ2により捉えることが可能である。The place where the surveillance camera 1 is installed is not particularly limited, and is installed, for example, in a store or a parking lot. For example, if it is installed so as to hang from the ceiling in the store, the entire area in the store can be captured by the fisheye lens 2.

【0013】 フィッシュアイコンバータ10は、切り出し部10aと、画像変換部10bと 、画像出力部10cとを備えている。切り出し部10aに関してまず説明する。 図2は、魚眼レンズにより撮影された魚眼画像Iの全体を示し、中央の円形部分 が実質的な画像となる。この魚眼画像Iから、4つの(所定数に相当する。)画 像領域G1,G2,G3,G4を切り出す。どの部分を切り出すかは、設定入力 できるものとする。例えば、店内の北側を画像領域G1、東側を画像領域G2、 南側を画像領域G3、西側を画像領域G4として切り出す。The fisheye converter 10 includes a cutout unit 10a, an image conversion unit 10b, and an image output unit 10c. First, the cutout portion 10a will be described. FIG. 2 shows the entire fish-eye image I captured by the fish-eye lens, and the central circular portion is a substantial image. From this fisheye image I, four (corresponding to a predetermined number) image areas G1, G2, G3, and G4 are cut out. Which part is cut out can be set and input. For example, the north side of the store is cut out as the image area G1, the east side as the image area G2, the south side as the image area G3, and the west side as the image area G4.

【0014】 魚眼画像Iは、そのままモニター12に映し出したのでは人間には分かりにく いので、切り出された各領域G1〜G4に関しての平面画像を求める。魚眼画像 を平面画像に変換する方法については後述する。変換された各平面画像はフレー ムスイッチャ装置11に転送される。Since the fish-eye image I is difficult for a human to understand when displayed on the monitor 12 as it is, a plane image of each of the cut-out regions G1 to G4 is obtained. A method of converting a fisheye image into a plane image will be described later. The converted two-dimensional images are transferred to the frame switcher device 11.

【0015】 切り出し部10aにおいては、切り出し領域をG1→G2→G3→G4のよう に循環して切り換える。監視カメラ1がNTSC方式である場合、監視カメラ1 から送られてくる画像データはフレームメモリ内に記憶され(後述の図8参照) 、1/30秒ごとにフレームメモリ内の画像データは更新される。したがって、 切り出し領域を4つに設定した場合、ある1つの画像領域を切り出してから次の 画像領域を切り出すまでの時間は、1/30秒÷4=1/120秒となる。In the cut-out section 10a, the cut-out area is circulated and switched in the order of G1, G2, G3, and G4. When the monitoring camera 1 is of the NTSC system, the image data sent from the monitoring camera 1 is stored in the frame memory (see FIG. 8 described later), and the image data in the frame memory is updated every 1/30 second. You. Therefore, when four cutout areas are set, the time from cutting out one image area to cutting out the next image area is 1/30 seconds ÷ 4 = 1/120 seconds.

【0016】 画像出力部10cからは、各切り出し領域に対応した出力端子が備えられてお り、NTSC方式による画像信号G1〜G4がフレームスイッチャ装置11へと 出力される。フレームスイッチャ装置11は周知の構造を有しており、例えば、 松下電器製のフレームスイッチャやソニー製のマルチプレクサーを使用すること ができる。図1からも分かるように、フレームスイッチャ装置11には、画像信 号G1〜G4が入力端子から入力され、あたかも4台の監視カメラ1が接続され たのと同じ状態になるが、実際に使用されているのは1台の監視カメラ1に過ぎ ない。The image output unit 10 c has output terminals corresponding to the respective cutout areas, and outputs image signals G 1 to G 4 according to the NTSC system to the frame switcher device 11. The frame switcher device 11 has a known structure. For example, a frame switcher manufactured by Matsushita Electric or a multiplexer manufactured by Sony can be used. As can be seen from FIG. 1, the frame switcher device 11 receives image signals G1 to G4 from the input terminals and is in the same state as if four surveillance cameras 1 were connected. Only one surveillance camera 1 is used.

【0017】 ここで、VTR13に録画される画像は画像変換される前の魚眼画像(ライブ 画像)であり、これを図3(a)に示す。図3は概念的に示す図であるが、1/ 60秒ごとに魚眼画像の状態でビデオテープTに録画される。一方、4台の監視 カメラを用いて、フレームスイッチャ装置11により画像をフレーム多重録画す る場合は、図3(b)に示すように、1/60秒ごとに画像G1→G2→G3→ G4の順でサイクリックに録画される。つまり、フレーム多重録画の場合だと、 録画されるフレーム数が図3の例では1/4になってしまう(間引きされる。) が、魚眼画像の状態で録画することにより、同一時間の録画で比較するとフレー ム数を4倍とることができるという利点がある。また、魚眼画像で録画する場合 とフレーム多重録画で録画する場合とで1秒あたりのフレーム数を同じになるよ うに設定した場合には、魚眼画像で録画する方が1/4の録画時間ですむためビ デオテープの本数を1/4にすることができ、コスト的に有利である。Here, the image recorded on the VTR 13 is a fisheye image (live image) before image conversion, which is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram conceptually shown, but is recorded on the video tape T in the state of a fisheye image every 1/60 second. On the other hand, when images are frame-multiplex-recorded by the frame switcher device 11 using four surveillance cameras, the images G1 → G2 → G3 → G4 every 1/60 second as shown in FIG. Are recorded cyclically in this order. In other words, in the case of frame multiplex recording, the number of frames to be recorded is reduced to 1/4 in the example of FIG. 3 (thinned out). There is an advantage that the number of frames can be quadrupled when compared with recording. Also, if the number of frames per second is set to be the same between the case of recording with a fisheye image and the case of recording with frame multiplex recording, recording with a fisheye image is 1/4. Since time is required, the number of video tapes can be reduced to 1/4, which is advantageous in terms of cost.

【0018】 図4に示すように、魚眼画像Iから切り出された各画像領域G1〜G4は、平 面画像に画像変換されて、フレームスイッチャ装置11に送られると公知の処理 がなされてモニター12は表示画面を4分割して、各画像領域G1〜G4を平面 画像として表示する。As shown in FIG. 4, each of the image areas G 1 to G 4 cut out from the fish-eye image I is converted into a plane image and sent to the frame switcher device 11. Reference numeral 12 divides the display screen into four and displays each image area G1 to G4 as a plane image.

【0019】 また、VTR13の魚眼画像Iを録画して、切り換えスイッチ14(図1参照 )を再生側に切り換えて再生する場合には、切り出す画像領域G1’,G2’, G3’,G4’を変更してモニター12の画面に表示させることができる。図2 のように、画像領域G1〜G4を切り出した場合、監視カメラ1により監視する ことのできるすべての範囲を平面画像として再生しているのではない。そこで、 違う場所を切り出して平面画像として再生することができるようにすれば、もれ のない監視を行なうことができる。つまり、リアルタイムで画像領域G1〜G4 を表示させ、同一時間帯における別の画像領域G1’〜G4’を後で確認するこ とができる。When the fisheye image I of the VTR 13 is recorded and the changeover switch 14 (see FIG. 1) is switched to the reproduction side for reproduction, the image areas G1 ′, G2 ′, G3 ′, G4 ′ to be cut out are obtained. Can be changed and displayed on the screen of the monitor 12. As shown in FIG. 2, when the image areas G1 to G4 are cut out, not all the range that can be monitored by the monitoring camera 1 is reproduced as a planar image. Therefore, if a different location can be cut out and reproduced as a two-dimensional image, monitoring without leakage can be performed. That is, the image areas G1 to G4 can be displayed in real time, and the other image areas G1 'to G4' in the same time zone can be confirmed later.

【0020】 上記実施形態では切り出される画像領域の数は4つであるが、もちろんこれに 限定されるものではない。In the above embodiment, the number of image areas to be cut out is four, but is not limited to this.

【0021】 <画像変換部の構成例> 次に、魚眼画像を平面画像に変換する方法の1例について説明する。図5は、 座標系の設定を示す図、図6は、補正係数k1 を説明する図、図7はハードウェ アによる座標の変換手順を説明する図、図8はフィッシュアイコンバータに搭載 される回路ブロックを示す図である。<Configuration Example of Image Conversion Unit> Next, an example of a method of converting a fisheye image into a planar image will be described. Figure 5 is a diagram showing a setting of a coordinate system, FIG. 6 is a diagram for explaining the correction coefficient k 1, 7 is a diagram for explaining a procedure for converting coordinates by hardware, 8 is mounted on fisheye converter It is a figure showing a circuit block.

【0022】 <座標系の位置関係> 図5により、まず変換される座標の位置関係を説明する。座標系の設定は次の ように行う。 まず、被写体の位置を示すための空間として、魚眼レンズの位置を原点とし、 光軸の方向をz軸とする、(x、y、z)座標空間を考える。また、上記原点か ら見た被写体位置を示すパラメータとして、方位角(ψ)、天頂角(θ)を考え る。<Positional Relationship of Coordinate System> Referring to FIG. 5, the positional relationship of coordinates to be transformed will be described first. The coordinate system is set as follows. First, as a space for indicating the position of a subject, an (x, y, z) coordinate space in which the position of the fisheye lens is the origin and the direction of the optical axis is the z axis is considered. Also consider the azimuth (角) and the zenith angle (θ) as parameters indicating the position of the subject as viewed from the origin.

【0023】 魚眼レンズで撮影される被写体は、その魚眼レンズから見た角度で撮像素子( CCDなど)上での位置が決まるので、被写体は半径1の半球面上に位置してい るものと仮定する。なお、この半球面を仮想物体面と呼ぶこととする。 そして、結果として求めたい平面画像については、図5に(u,v)座標系で 示されており、(u,v)座標系の中心(原点)は、(x、y、z)座標系の原 点から距離1の位置にあり、前述の仮想物体面である半球面に接しているものと する。この(u,v)座標系で表わされる平面は、モニターにおける表示画像の 画素と対応づけられるものである。なお、この座標系のu軸が、(x、y)平面 となす角、更に詳しく言うと、(u,v)座標系の原点を通り(x,y)平面と 平行な面と、(u,v)平面との交線とu軸とのなす角を(α)とする。The position of an object photographed by a fish-eye lens on an image sensor (such as a CCD) is determined by the angle viewed from the fish-eye lens. Therefore, it is assumed that the object is located on a hemispherical surface having a radius of one. Note that this hemisphere is called a virtual object plane. The plane image desired to be obtained as a result is shown in the (u, v) coordinate system in FIG. 5, and the center (origin) of the (u, v) coordinate system is represented by the (x, y, z) coordinate system. It is assumed that it is located at a distance of 1 from the origin and is in contact with the above-mentioned hemisphere which is the virtual object plane. The plane represented by this (u, v) coordinate system is associated with the pixels of the display image on the monitor. Note that an angle between the u-axis of this coordinate system and the (x, y) plane, more specifically, a plane passing through the origin of the (u, v) coordinate system and parallel to the (x, y) plane, and (u , V) The angle between the line of intersection with the plane and the u-axis is (α).

【0024】 魚眼レンズを通して得られる画像平面(魚眼画像)は、図5のように(p,q )座標系で表わすものとする。(p,q)座標系は、(x,y)平面と平行な位 置関係にあり、その原点はz軸上にあるものとする。撮像面上の位置(例えば、 CCD撮像素子上での画素の位置)では、撮像素子の寸法や、魚眼レンズの焦点 距離によりイメージサークル径が異なってくるため、レンズ正面から90度の位 置(z=0)にある被写体が投影される映像の半径を1とする円に魚眼画像が映 っているものとし、実使用時には倍率調整を行う。An image plane (fish-eye image) obtained through a fish-eye lens is represented by a (p, q) coordinate system as shown in FIG. The (p, q) coordinate system has a positional relationship parallel to the (x, y) plane, and its origin is on the z-axis. At the position on the imaging surface (for example, the position of the pixel on the CCD imaging device), the image circle diameter differs depending on the size of the imaging device and the focal length of the fisheye lens. = 0), the fisheye image is projected on a circle with the radius of the image projected on the subject being 1, and the magnification is adjusted in actual use.

【0025】 画像変換は、平面画像上の点(u,v座標)が、撮像面(p,q座標)のどの 位置に投影されているかを演算により求め、その点の輝度情報を参照することに より、結果として得たい平面画像のデータを生成することができる。視点(ψ、 θ、α)や平面画像のサイズとなる拡大率(ズーム倍率)の情報は、オペレータ がキーボードやポインティングデバイスなどを介して入力される情報であり、こ れらの情報はあらかじめ上位の演算処理装置で演算のためのデータとして求めて 設定しておく。In the image conversion, a point on the plane image (u, v coordinates) is calculated by calculating on which position on the imaging surface (p, q coordinates) the image is to be obtained, and luminance information of the point is referred to. Thus, data of a planar image to be obtained as a result can be generated. Information on the viewpoint (ψ, θ, α) and the enlargement ratio (zoom magnification), which is the size of the plane image, is information that is input by the operator via a keyboard, a pointing device, or the like. It is obtained and set as data for calculation by the processing unit of (1).

【0026】 まず、必要なパラメータとしては、図5にも示すように、 平面画像の中心(原点)を示す(x0 ,y0 ,z0 ); (u,v)座標系の上で各方向へ1画素分(モニター画面上での1画素分に相 当する。)移動した場合の、(x,y,z)座標での各軸方向の変化分を、 ∂ux,∂vx,∂uy,∂vy,∂uz,∂vz; が必要である。これらのパラメータは、上記の視点の角度情報(ψ,θ,α) 、画像の拡大率の情報から容易に求めることができる。First, as shown in FIG. 5, necessary parameters indicate the center (origin) of the planar image (x 0 , y 0 , z 0 ); When one pixel is moved in the direction (corresponding to one pixel on the monitor screen), the change in each axis direction at the (x, y, z) coordinates is represented by {ux, {vx,} uy, ∂vy, ∂uz, ∂vz; These parameters can be easily obtained from the above-mentioned viewpoint angle information (ψ, θ, α) and information on the magnification of the image.

【0027】 <画像変換の演算手順> 次に、画像変換のための演算手順を、図7を参照しながら説明する。演算手順 は、大きく分けて、ステップ1とステップ2の2段階に分けて行われる。<Calculation Procedure for Image Conversion> Next, a calculation procedure for image conversion will be described with reference to FIG. The calculation procedure is roughly divided into two steps, Step 1 and Step 2.

【0028】 (ステップ1) まず、平面画像上(u,v座標の上)の点Pが、仮想物体面である半球面上に 投影された点P’(第1投影座標)の座標を求める。 点Pのx,y,z座標を(x1 ,y1 ,z1 )、 u,v座標を(u1 ,v1 )とすると、 x1 =x0 +u1 ・∂ux+v1 ・∂vx y1 =y0 +u1 ・∂uy+v1 ・∂vy z1 =z0 +u1 ・∂uz+v1 ・∂vz である。また、図6にわかりやすく説明しているように、点P’は、OP間を 結ぶ線上にあるため、ある係数をk1 として、 (x2 ,y2 ,z2 )=k1 ・(x1 ,y1 ,z1 ) という関係が成立する(図6を参照)。そして、(x,y,z)座標系の原点 と、(u,v)座標系の原点(x0 ,y0 ,z0 )、及び、座標(x2 ,y2 , z2 )で表わされる点P’の距離は1である。したがって、点Pの(u,v)座 標系の原点からの距離Lは、 L=(u2 +v20.5 となる。k1 については、上記距離Lが決まれば一定となるから、距離Lに対 するk1 の表をルックアップテーブルとして作成しておき、このルックアップテ ーブルより求めたk1 を乗じることにより、上記のごとく(x2 ,y2 ,z2 ) を求めることができる。つまり、図7にも示すように、 x2 =k1 ・x12 =k1 ・y12 =k1 ・z1 である。これにより、半球面上の第1投影座標が求まった。(Step 1) First, the coordinates of a point P ′ (first projected coordinate) in which a point P on the planar image (on the u and v coordinates) is projected on a hemisphere which is a virtual object plane are obtained. . X of the point P, y, z coordinates (x 1, y 1, z 1), u, v coordinates When (u 1, v 1), x 1 = x 0 + u 1 · ∂ux + v 1 · ∂vx y 1 = y 0 + u 1 · ∂uy + v 1 · ∂vy z 1 = z 0 + u 1 · ∂uz + v 1 · ∂vz. In addition, as described in FIG. 6, the point P ′ is on the line connecting the OPs, so that a certain coefficient is k 1 and (x 2 , y 2 , z 2 ) = k 1 ( x 1, y 1, z 1 ) relationship is established (see Figure 6). Then, it is expressed by the origin of the (x, y, z) coordinate system, the origin (x 0 , y 0 , z 0 ) of the (u, v) coordinate system, and the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ). The distance of the point P ′ is 1. Therefore, the distance L of the point P from the origin of the (u, v) coordinate system is L = (u 2 + v 2 ) 0.5 . For k 1, since a constant if Kimare the distance L is, the table of k 1 to pair with the distance L previously created as a look-up table, by multiplying the k 1 determined from the look-up tables, As described above, (x 2 , y 2 , z 2 ) can be obtained. In other words, as shown in FIG. 7 is a x 2 = k 1 · x 1 y 2 = k 1 · y 1 z 2 = k 1 · z 1. Thus, the first projection coordinates on the hemisphere were obtained.

【0029】 (ステップ2) 次に演算の第2段階として、先ほど求めた第1投影座標(x2 ,y2 ,z2 ) から、魚眼撮像面上への第2投影座標W(p1 ,q1 )を求めるための手順を説 明する。Wについては図5を参照のこと。 既に説明してきたように、点P’が半径1の半球面上にあるということから、 点P’の天頂角(θ1 )は、z2 の値から一意に決まる(θ1 については、図5 を参照)。したがって、 θ1 =cos-1(z2 )・・・(1) となる。また、撮像面上の点Wと、半球面上の点P’の方位角は同じであるか ら、 (p1 ,q1 )=k2 ・(x2 ,y2 )・・・(2) という関係が成立する。ここで、魚眼画像の投影方式から、魚眼撮像面の原点 (p,q座標系の原点)から、点Wまでの高さ(h)は、θ1 の関数として表わ されるため、 h=F(θ1 )・・・(3) と表わすことができる。ここで、投影法式によるF(θ1 )の具体的関数をい くつか例示すると、魚眼レンズの焦点距離をfとして、 等距離射影:h=f・θ 立体射影:h=2f・tan(θ/2) となる。(Step 2) Next, as a second stage of the calculation, the first projection coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) obtained previously and the second projection coordinates W (p 1 ) on the fisheye imaging plane are calculated. , Q 1 ). See FIG. 5 for W. As has been already described, 'since that is on the hemispherical surface of radius 1, the point P' the point P zenith angle (theta 1) is uniquely determined from the value of z 2 for (theta 1, as shown in FIG. 5). Therefore, θ 1 = cos −1 (z 2 ) (1). Further, since the azimuth angle of the point W on the imaging surface and the point P ′ on the hemisphere are the same, (p 1 , q 1 ) = k 2 · (x 2 , y 2 ) (2) ) Holds. Since the projection type fisheye image, from the origin of the fish-eye imaging plane (p, origin of q coordinate system), to the point W height (h) which is I table as a function of theta 1, h = F (θ 1 ) (3) Here, as an example of some specific functions of F (θ 1 ) according to the projection method, assuming that the focal length of the fisheye lens is f, equidistant projection: h = f · θ stereoscopic projection: h = 2f · tan (θ / 2)

【0030】 さて、式(3)に式(1)を代入すると、 h=F(cos-1(z2 ))・・・(4) となり、z2 で決まる関数として表わすことができる。また、点P’を(x, y)平面に投影した点Qの(x,y,z)座標系の原点からの距離rは、点P’ が半径1の球面上の点であることから、 r=(1−z2 20.5 ・・・(5) と表わすことができる。したがって、上記式(4)(5)より、 k2 =h/r =F(cos-1(z2 ))/(1−z2 20.5 ・・・(6) つまり、式(2)の係数k2 はz2 の関数として求めることができる。そこで 、係数k2 については、z2 の値から式(3)に従って求めるためのルックアッ プテーブルを作成し、その値を用いて撮像面への第2投影座標(p1 ,q1 )を 求めることができる。すなわち、 p1 =k2 ・x21 =k2 ・y2 となる。By substituting equation (1) into equation (3), h = F (cos −1 (z 2 )) (4), which can be expressed as a function determined by z 2 . The distance r from the origin of the (x, y, z) coordinate system of the point Q, which is obtained by projecting the point P ′ on the (x, y) plane, is given by the fact that the point P ′ is a point on a spherical surface having a radius of 1. , R = (1−z 2 2 ) 0.5 (5) Therefore, the equation (4) (5) than, k 2 = h / r = F (cos -1 (z 2)) / (1-z 2 2) 0.5 ··· (6) that is, the formula (2) coefficient k 2 of the can be determined as a function of z 2. Therefore, for the coefficient k 2 , a look-up table is created from the value of z 2 according to equation (3), and the second projection coordinates (p 1 , q 1 ) on the imaging plane are found using the value. be able to. That is, p 1 = k 2 · x 2 q 1 = k 2 · y 2 .

【0031】 以上説明してきたように、画像変換のための第1ステップにおいては、加減算 、乗算、平方根に演算を限定し、それ以外の関数はルックアップテーブルにより 対応している。また、第2ステップにおいては演算は乗算に限定されており、そ れ以外の関数計算などはやはりルックアップテーブルにより対応している。そし て、各演算を段階を追うことにより、単純な演算回路(加算器等の論理回路)を パイプライン化して構成することができる。又、複雑な関数計算を行う部分はル ックアップテーブルに対応することで回路規模を押さえることができる。また、 ステップ2におけるk2 を求めるテーブルを変更することで、異なる投影方式の 魚眼レンズに簡単に、しかも同一の演算回路により対応することができる。As described above, in the first step for image conversion, the operations are limited to addition, subtraction, multiplication, and square root, and the other functions correspond to the lookup table. Further, in the second step, the operation is limited to multiplication, and other function calculations and the like also correspond to the lookup table. Then, by performing each operation step by step, a simple arithmetic circuit (logic circuit such as an adder) can be configured in a pipelined manner. In addition, the portion for performing complicated function calculations can be reduced in circuit scale by supporting a lookup table. Further, by changing the table to determine the k 2 in step 2, can be easily, moreover correspond by the same arithmetic circuit fisheye different projection schemes.

【0032】 <回路構成例> 次に、図8により具体的なフィッシュアイコンバータ10内の回路ブロック構 成を説明する。 CCDカメラ1には魚眼レンズ2が装着されており、CCDカメラのより撮影 された画像情報はフィッシュアイコンバータ10に送られて画像変換のための処 理がなされる。このフィッシュアイコンバータ10には、CCDカメラ1に設け られたCCDからの魚眼画像データを取り込むカメラインターフェース30と、 2フレーム分の魚眼画像データを記憶するフレームメモリ31と、演算部40の 演算結果に基づいて補間演算を行う補間演算部32と、フレームメモリ31への 魚眼画像データの取り込みを制御する取り込み制御部34と、演算部40(破線 で囲まれた部分)と、座標変換後の平面画像データを記憶する表示メモリ20と 、表示メモリ20内のデジタル画像データをアナログ画像データに変換するため のD/A変換器21と、アナログ画像データをNTSC方式の信号に変換するN TSCエンコーダ22とを備えている。表示メモリ20と、D/A変換器21と 、NTSCエンコーダ22は画像出力部を構成するものであり、それぞれ切り出 した画像領域の数に応じて4つずつ備えられている。<Example of Circuit Configuration> Next, a specific circuit block configuration in the fisheye converter 10 will be described with reference to FIG. A fish-eye lens 2 is mounted on the CCD camera 1, and image information taken by the CCD camera is sent to a fish-eye converter 10 and processed for image conversion. The fisheye converter 10 includes a camera interface 30 that captures fisheye image data from the CCD provided in the CCD camera 1, a frame memory 31 that stores two frames of fisheye image data, An interpolation calculation unit 32 that performs interpolation calculation based on the result, a capture control unit 34 that controls capture of fisheye image data into the frame memory 31, a calculation unit 40 (portion surrounded by a broken line), A display memory 20 for storing the two-dimensional image data, a D / A converter 21 for converting the digital image data in the display memory 20 into analog image data, and an NTSC for converting the analog image data into an NTSC signal. And an encoder 22. The display memory 20, the D / A converter 21, and the NTSC encoder 22 constitute an image output unit, and are provided four each according to the number of cut-out image areas.

【0033】 上述したようにフレームメモリ31は、2フレーム分のメモリを有しており、 一方のメモリにCCDカメラ1からの原画像データを取り込みながら、もう一方 のメモリから座標変換・補間演算すべき画像データを切り出していくようにして いる。 また、フィッシュアイコンバータ10は、インターフェース23(RS232 C)を介して制御用パソコン24と接続されている。切り出し領域の設定は、こ の制御用パソコン24により行なう。As described above, the frame memory 31 has a memory for two frames. While the original image data from the CCD camera 1 is fetched into one memory, coordinate conversion and interpolation calculation are performed from the other memory. The desired image data is cut out. The fisheye converter 10 is connected to a control personal computer 24 via an interface 23 (RS232C). The cutout area is set by the control personal computer 24.

【0034】 さらに、演算部40は、第1座標演算部35と、第2座標演算部36と、第1 座標演算部35と接続された第1ルックアップテーブル37と、第2座標演算部 36と接続された第2ルックアップテーブル38とで構成されている。先ほど説 明した座標変換手順との関係で説明すると、第1座標演算部35は、図7に示さ れている第1ステップの演算を行う部分であり、平面画像における(u,v)座 標から、半球面上への第1投影座標(x2 ,y2 ,z2 )を求めることができる 。第1ルックアップテーブル37は、距離Lから補正係数k1 を求めるためのテ ーブルである。Further, the calculation unit 40 includes a first coordinate calculation unit 35, a second coordinate calculation unit 36, a first lookup table 37 connected to the first coordinate calculation unit 35, and a second coordinate calculation unit 36. And a second lookup table 38 connected to the second lookup table 38. Explaining in relation to the coordinate conversion procedure described earlier, the first coordinate calculation unit 35 is a part that performs the calculation of the first step shown in FIG. 7, and has the (u, v) coordinates in the plane image. , The first projection coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) on the hemisphere can be obtained. First look-up table 37 are tables for determining the distance L a correction coefficient k 1.

【0035】 第2座標演算部36は、図7の第2ステップの演算を行う部分であり、第1座 標演算部35により求められた上記第1投影座標(x2 ,y2 ,z2 )から魚眼 撮像面への第2投影座標(p1 ,q1 )を求めることができる。第2ルックアッ プテーブル38は、補正係数k2 を求めるためのテーブルである。The second coordinate calculation unit 36 is a part that performs the calculation of the second step in FIG. 7, and the first projection coordinates (x 2 , y 2 , z 2) obtained by the first coordinate calculation unit 35 ), The second projection coordinates (p 1 , q 1 ) on the fisheye imaging surface can be obtained. The second lookup table 38 is a table for obtaining the correction coefficient k 2.

【0036】 <回路の動作説明> 次に、図8に示される回路の動作について説明する。 CCDカメラ1で撮影された魚眼画像データは、カメラインターフェース30 を経由してフレームメモリ31に書き込まれる。CCDカメラ1はNTSC方式 によるものであり、フレームメモリ31内の画像データは1/30秒ごとに更新 される。良く知られているように、NTSC方式では飛び越し走査を行なってお り、奇数フィールド(1/60秒)と偶数フィールド(1/60秒)とを合わせ て1フレームの画像としている。<Description of Operation of Circuit> Next, the operation of the circuit shown in FIG. 8 will be described. Fish-eye image data captured by the CCD camera 1 is written to the frame memory 31 via the camera interface 30. The CCD camera 1 is based on the NTSC system, and the image data in the frame memory 31 is updated every 1/30 second. As is well known, in the NTSC system, interlaced scanning is performed, and an odd field (1/60 second) and an even field (1/60 second) are combined to form an image of one frame.

【0037】 演算部40において、表示画面上の座標(u,v)に対応する撮像面上の座標 (p,q)が求められているから、この演算部40により順次指定される座標( p,q)に対応する画像データがフレームメモリ31から読み出されて、補間演 算部32に送られる。Since the coordinates (p, q) on the imaging surface corresponding to the coordinates (u, v) on the display screen are obtained by the calculation unit 40, the coordinates (p , Q) is read from the frame memory 31 and sent to the interpolation calculator 32.

【0038】 モニターに表示させたい平面画像の各画素に対応する、魚眼画像上での画素の 位置は正確には一致することがない。その場合は、近傍の画素のデータをフレー ムメモリ31から数点読み出し、加重平均して補間を行うことによって、自然な 平面画像を得ることができる。 補間演算された画像データは、切り出される画像領域G1〜G4に対応して4 つある表示メモリ20の#1→#2→#3→#4の順に記憶されていく。フレー ムメモリ31から、必要な画像領域を切り出し、座標変換と補間演算を行なって 表示メモリ20に記憶させるのに要する時間は速ければ速いほど良い。フレーム メモリ31内の画像データが1/30秒ごとに更新されるのであれば、上記時間 は1/30秒÷4=1/120秒以上の速さでできるようにハードウェアが対応 できているのが好ましい。表示メモリ20内のデジタル画像データは、D/A変 換器21によりアナログ画像データに変換されて、NTSCエンコーダ22によ りNTSC方式の信号に変換されて出力端子からフレームスイッチャ装置11へ と出力される。The positions of the pixels on the fisheye image corresponding to the respective pixels of the planar image to be displayed on the monitor do not exactly match. In this case, a natural planar image can be obtained by reading several points of data of neighboring pixels from the frame memory 31, performing weighted averaging, and performing interpolation. The interpolated image data is stored in the order of # 1 → # 2 → # 3 → # 4 of the four display memories 20 corresponding to the image areas G1 to G4 to be cut out. The faster the time required to cut out the necessary image area from the frame memory 31, perform coordinate conversion and interpolation calculation, and store it in the display memory 20, the better. If the image data in the frame memory 31 is updated every 1/30 second, the hardware can cope with the above time at 1/30 second ÷ 4 = 1/120 second or more. Is preferred. The digital image data in the display memory 20 is converted into analog image data by a D / A converter 21, converted into an NTSC signal by an NTSC encoder 22, and output from an output terminal to the frame switcher device 11. Is done.

【0039】 <別実施形態> 本実施形態における監視カメラ1はNTSC方式であるから、図1におけるV TRも汎用性のある安価なVTRを使用することができるが、監視カメラ1とし ては、プログレッシブスキャンカメラと呼ばれる順次走査方式の監視カメラを使 用してもよい。<Another Embodiment> Since the surveillance camera 1 according to the present embodiment is of the NTSC system, a versatile and inexpensive VTR can be used as the VTR in FIG. A monitoring camera of a progressive scanning method called a progressive scan camera may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】画像変換装置を含めた監視システムの構成を示
す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a monitoring system including an image conversion device.

【図2】魚眼画像を示す図FIG. 2 is a diagram showing a fisheye image.

【図3】ビデオテープに録画される状態を示す図FIG. 3 is a diagram showing a state recorded on a video tape.

【図4】モニター表示画面等を示す図FIG. 4 is a diagram showing a monitor display screen and the like.

【図5】座標系の設定を示す図FIG. 5 is a diagram showing a coordinate system setting;

【図6】補正係数k1 を説明する図FIG. 6 is a diagram to explain the correction coefficient k 1

【図7】ハードウェアによる座標の変換手順を説明する
FIG. 7 is a view for explaining a coordinate conversion procedure by hardware.

【図8】フィッシュアイコンバータに搭載される回路ブ
ロックを示す図
FIG. 8 is a diagram showing a circuit block mounted on the fisheye converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 監視カメラ 2 魚眼レンズ 10 フィッシュアイコンバータ(画像変換装置) 10a 切り出し部 10b 画像変換部 10c 画像出力部 11 フレームスイッチャ装置 12 モニター 13 VTR REFERENCE SIGNS LIST 1 surveillance camera 2 fisheye lens 10 fisheye converter (image conversion device) 10 a cutout unit 10 b image conversion unit 10 c image output unit 11 frame switcher device 12 monitor 13 VTR

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】[Utility model registration claims] 【請求項1】 魚眼レンズを用いて撮像された魚眼画像
を表示用の平面画像に変換する画像変換装置であって、 前記魚眼画像から所定数の画像領域を切り出す切り出し
部と、 この切り出し部により切り出された画像領域における魚
眼画像を平面画像に変換する画像変換部と、 変換された前記平面画像をフレームスイッチャ装置に出
力する画像出力部とを備えたことを特徴とする画像変換
装置。
1. An image conversion apparatus for converting a fish-eye image captured using a fish-eye lens into a plane image for display, comprising: a cut-out unit that cuts out a predetermined number of image regions from the fish-eye image; An image conversion device, comprising: an image conversion unit that converts a fisheye image in an image region cut out by the method into a plane image; and an image output unit that outputs the converted plane image to a frame switcher device.
【請求項2】 前記切り出し部により切り出される画像
領域を変更可能に構成したことを特徴とする請求項1に
記載の画像変換装置。
2. The image conversion apparatus according to claim 1, wherein an image area cut out by said cutout unit is configured to be changeable.
【請求項3】 前記切り出し部は、前記所定数の画像領
域を所定のサイクルタイムにて循環して切り出すことを
特徴とする請求項1又は2に記載の画像変換装置。
3. The image conversion apparatus according to claim 1, wherein the cutout section circulates and cuts the predetermined number of image areas at a predetermined cycle time.
【請求項4】 前記画像変換部は、前記平面画像の座標
を魚眼画像面の仮想物体面へ投影した第1投影座標を求
めるための第1座標演算部と、この第1座標演算部によ
り求めた前記第1投影座標を前記魚眼画像面へ投影した
第2投影座標を求めるための第2座標演算部とを備えた
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
画像変換装置。
4. An image conversion unit comprising: a first coordinate calculation unit for obtaining first projection coordinates of projecting the coordinates of the plane image onto a virtual object plane of a fisheye image plane; and the first coordinate calculation unit. 4. The apparatus according to claim 1, further comprising: a second coordinate calculation unit configured to calculate a second projection coordinate obtained by projecting the obtained first projection coordinate onto the fisheye image plane. 5. Image conversion device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018150086A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 フジテック株式会社 Image processing device
US10440307B2 (en) 2015-12-22 2019-10-08 Casio Computer Co., Ltd. Image processing device, image processing method and medium
CN113496458A (en) * 2020-03-18 2021-10-12 杭州海康威视数字技术股份有限公司 Image processing method, device, equipment and storage medium

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10440307B2 (en) 2015-12-22 2019-10-08 Casio Computer Co., Ltd. Image processing device, image processing method and medium
JP2018150086A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 フジテック株式会社 Image processing device
CN113496458A (en) * 2020-03-18 2021-10-12 杭州海康威视数字技术股份有限公司 Image processing method, device, equipment and storage medium

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