JP4218307B2 - Omnidirectional image generation method and apparatus - Google Patents

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JP4218307B2
JP4218307B2 JP2002310426A JP2002310426A JP4218307B2 JP 4218307 B2 JP4218307 B2 JP 4218307B2 JP 2002310426 A JP2002310426 A JP 2002310426A JP 2002310426 A JP2002310426 A JP 2002310426A JP 4218307 B2 JP4218307 B2 JP 4218307B2
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史子 紅山
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全方位画像生成方法に関するものである。その中でも特に、複数のカメラで同時に撮影した画像から全方位画像を生成する全方位画像生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高解像度の映像を表示するシステムの普及や視点移動の出来るVRコンテンツの普及に伴い、高解像度コンテンツの需要が増えている。CG画像は出力画像サイズを自由に設定できるため高解像度画像の作成は容易であるが、実写画像は撮影装置に制限があるため得られる画像の解像度には限度がある。また、高解像度の画像を一度に得るためには大変高価な撮影装置が必要になる上、撮影したデータをディジタル化するためのフィルムスキャンニングもコストや時間面で容易ではなく、気軽に高解像度画像を得ることが出来ない。
【0003】
全周囲の映像を得る方法として、複数のカメラを使用しなくても、魚眼レンズを使用して広視野角を一度に撮影したり、凸面鏡を利用して一台のカメラで一度に全方位を撮影する方法がある。しかしながら、一台のカメラでの撮影では解像度に限界があり、高解像度コンテンツの映像としては不向きである。
【0004】
そこで、一般的な撮影装置を用いて実写の高解像度画像を得る方法として、複数のカメラにより撮影した画像を繋ぎあわせたり、移動カメラにより撮影した画像を繋ぎ合わせる方法がある。しかし、高解像度のパノラマ画像を作成する方法については多く提案されているが、シームレスな全周囲画像を作成する方法についてはまだ少ない。また、全周囲画像の作成においても、静止画レベルのではいくつか提案されているが、動画に対応したものは少ない。
【0005】
例えば、特許文献1の“周囲カメラ・システム、周囲カメラの撮影画像に基づいて周囲画像を生成する方法、隣接カメラによる撮影画像の接続処理装置及び方法、並びに、隣接カメラを用いた距離測定装置及び方法”では、正十二面体のような多面体の各構成面上にカメラを搭載することにより、垂直方向水平方向ともに360°の画像を得る装置について述べており、撮影された各画像の接続も行う方法について述べている。カメラの投影中心が一致しないため画像の接続は容易ではないが、ここでは、撮影された被写体の遠近に応じて、隣接する撮影画像どうし接続位置を動的に調整することで、画像間の境界付近での途切れや継ぎ目をなくし、滑らかな風景を生成する方法を用いている。これにより、隣接する画像間の接続を違和感なく行うことが可能であるが、この方法では繋ぎ目における線分等の幾何情報の連続性保持についてしか述べておらず、色調については全く言及していない。これでは、隣接する画像間の境界付近の色調の違いによる継ぎ目が生じてしまう。
【0006】
また、たとえば特許文献2の“画像情報の記録方法及び再生方法”では、複数の撮影装置にて撮影された映像をつなぎ合わせて1つの動画像情報を形成し記録及び再生する方法について述べており、その中でも特に、1つに接続された画像を縮小した上インタレースにおける偶数フィールドと奇数フィールドに分離し2フレームのデータを作成しMPEG2方式にエンコードして記録を行う方法について述べている。ここにて作成されたデータは、2フレームの標準テレビジョン方式の画像信号の再生処理を可能とする再生装置を使用することにより、再生が可能となる。この方法は、再生装置に特化した画像の作成方法であり、隣接する画像間の接続に関しては、円筒状に貼り付ける方法にしか触れておらず、これだけでは滑らかな接続は期待できない。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−204015公報
【特許文献2】
特開2002−112184公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の全周囲画像生成システムの中でも、複数の撮影装置にて撮影した画像の繋ぎ合わせを用いた画像生成方法の中で、360°どの位置においてもつなぎ目が目立たない方法についての提案は少なかった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を考慮して発案されたものであり、その目的は、複数画像を接続することによって全周囲の画像の作成を作成する際に、360°どの位置においてもつなぎ目の目立たない装置及び方法を提供することにある。
【0010】
そこで、本発明では以下の手段を採用する。
【0011】
撮影制御装置に接続された複数の撮影装置より得られる撮影データの取り込みが可能な全方位画像生成装置において、前記撮影制御装置にて複数の撮影装置の撮影タイミングを制御し全周囲の画像を撮影する手段と、前記撮影した撮影データの柱面又は球面マッピングを行うことにより画像を変形する手段と、複数の撮影データの位置の並べ替えを行うために両端画像を選択する手段と、
複数の画像データの色調補正を行う手段と、複数の画像データの幾何補正を行う手段と、上記の変形や補正を行った後の補正後画像データをつなぎ合わせる手段を有することにより、
全周囲の全ての接続部分において違和感なくつなぎ合わせることが可能である全方位画像生成装置を提供する。
【0012】
なお、本発明が取り扱う画像データは、静止画でも動画でも、またそれらの両方であってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、本実施例のシステム構成を示した図である。
【0014】
本システムは、プログラムに基づいた計算や制御を行うCPU(1)、データやプログラムを記憶するメモリ等の主記憶装置(100)、およびハードディスクの補助記憶装置(200)、を含む。
【0015】
また、撮影装置(10)、撮影タイミングを制御する撮影制御装置(20)、アナログで撮影された画像データをデジタルデータに変換するD/A変換器(30)、これらの構成要素を相互に結合するバス(2)から成る。
【0016】
解像度の高い全周囲の映像を撮影するために、複数の撮影装置(10)を備えており、これらの複数の撮影装置(10)は撮影制御装置(20)に接続される。撮影制御装置(20)は、撮影装置(10)の撮影タイミングを制御するものである。
【0017】
また、直接デジタル画像を得ることが可能な撮影装置(10)を用いる場合は、D/A変換器(30)を備える必要はない。
【0018】
補助記憶装置(200)は、撮影装置(10)の設置方法に関するデータ、例えば撮影装置(10)の個数や位置関係、それぞれの撮影装置(10)の焦点距離や画角などの内部パラメータを含む、カメラパラメータ(210)、複数の撮影装置(10)で撮影された画像を格納する撮影データ格納部(220)、違和感のない360°繋ぎ合わせ全周囲画像を作成するために、各撮影装置にて撮影された撮影データ(220)に対して、球面又は柱面マッピング等の画像変形を施した画像データを格納する、画像変形データ格納部(230)、全ての画像において隣接する画像間の継ぎ目が目立たないように画像の色調の補正や幾何変形を施した画像データを格納する補正後画像データ格納部(240)、前記補正後画像データをつなぎ合わせることにより得られる全周画像データ格納部(250)により構成される。
【0019】
主記憶装置(100)は、撮影部(110)、全周囲画像生成部(120)によって、構成されている。
【0020】
撮影部(110)には、複数の撮影装置(10)で同時に撮影を行うなど撮影に関するタイミングを制御するタイミング制御プログラム(111)、複数備えた撮影装置(10)の個数や位置関係データ及び撮影装置(10)の焦点距離や画角などの内部パラメータを取得する、カメラパラメータ取得プログラム(112)、複数の撮影装置(10)で同時に全周囲映像を撮影する全周囲撮影プログラム(113)が含まれる。
【0021】
全周囲画像生成部(120)には、複数の撮影装置(10)にて撮影した画像を取り込む撮影画像取得プログラム(121)、違和感のない360°繋ぎ合わせ全周囲画像を作成するために、各撮影装置にて撮影された撮影データ(220)に対して、球面又は柱面マッピング等の画像変形を施す画像変形プログラム(122)、違和感のない360°繋ぎ合わせ全周囲画像を作成するために、どの画像を両端においてつなぎ合わせを行うか選択する両端画像選択プログラム(123)、各撮影装置(10)のフィルムやレンズ個体差による取得映像の色調の違いを補正する色調補正プログラム(124)、隣接する画像間を完全に違和感なくつなぎ合わせるために幾何補正を施し微調整を行う幾何補正プログラム(125)、補正後のデータをつなぎ合わせることにより全周囲画像を生成する全周囲画像生成プログラム(126)が含まれる。
【0022】
まず、撮影部(110)において、複数の撮影装置(10)を用いた全方位画像の撮影を行う。この時、撮影タイミングの制御は撮影制御装置(20)にて行う。また、撮影装置(10)の個数や設置位置等の外部パラメータ、画角や焦点距離の内部パラメータを取得し、カメラパラメータ(210)として格納する。この時、複数の撮影装置を用いて全周囲を完全に網羅した撮影を行うため、撮影装置の画角や内部パラメータ、撮影装置の大きさを考慮した上で、撮影の個数や設置位置を、決定する必要がある。更に、隣接する画像の接続を容易にするために、隣接する撮影装置より得られるそれぞれの画像のつなぎ合わせ部分が重複するよう調整する必要がある。撮影装置(10)にて撮影されたデータは、A/D変換部(30)を通してアナログデータをデジタルデータに変換し、撮影データ(220)として格納する。この時、デジタルデータを直接得ることが可能な撮影装置(10)を用いて撮影を行う場合は、A/D変換の必要はなく、そのまま撮影データ(220)として格納する。
【0023】
カメラパラメータ(210)の1つである撮影装置(10)の画角情報を用いて、撮影データ(220)の変形を、画像変形プログラム(122)にて行ない、画像変形データ(230)を作成する。画像変形方法としては、柱面に画像を貼り付けた効果を出す柱面マッピングや、球面に画像を貼り付けた効果を出す球面マッピング方法を用いる。これにより、画像接続部分の連続性の違和感が解消される。水平方向のみ画像の接続を行う場合は柱面マッピングでも問題ないが、水平方向のみならず垂直方向の接続も必要な場合は、球面マッピングのほうが望ましい。
【0024】
全周囲画像を複数画像のつなぎ合わせにより作成する場合、隣接する画像の接続はもちろんのこと、両端の画像の接続、すなわち1番右端にある画像の右端部分と1番左端にある画像の左端部分も連続している必要がある。そうしないと、例えば、全周囲画像の見回しを行う場合につなぎ目が1箇所生じてしまう可能性がある。そこで、どの画像を両端に設置するのがよいか、両端画像選択プログラムにより(123)、決定する。両端に設置する画像は、後でつなぎ合わせたときに1番変化の少ない部分にするとよい。例えば、撮影装置(10)のレンズやフィルムの個体差により得られる画像の色調はそれぞれ異なるため、得られる画像の色調の最も近似しているフイルムを有する撮影装置(10)が隣接している場合は、その画像を両端画像として設置してもよいし、例えば、日中屋外で全周囲の撮影を行った場合、何れかの位置に太陽の光が入る可能性があるため、画像の接続部分でハレーションが起き白く飛んでしまうことにより画像情報が得られない場合は、その部分を両端画像として設置してもよい。また逆に、撮影装置(10)の設置において、故意に太陽の光が画像の接続部分にくるよう設置してもよい。両端画像を選択したら、まず全体の画像の並べ替えを行う。そして、1番右端にある画像の右端部分と1番左端にある画像の左端部分が完全につなぎ合わさるよう、幾何補正及び色調補正を行う。色調補正に関しては、両端の画像の色調は、全体の画像の平均的な色調に統一するのが望ましい。
【0025】
次に、色補正プログラム(124)において、全体の色調の統一を行う。両端の画像の色調は固定であるため、端の画像から順に隣接する画像の色調が同じになるよう色調の補正を行っていく。予め1番右端にある画像の右端部分と1番左端にある画像の左端部分をつなぎ合わせておくことにより、真中部分の画像の色調補正のみを気にすればよい。また、画像間の色調差を減らすために、撮影時に、撮影装置の自動補正機能は使用せず、マニュアルにて全ての撮影装置のパラメータが一定になるよう設定する。
【0026】
次に、幾何補正プログラム(125)において、隣接する画像の接続部分が完全につながるよう幾何補正を行う。接続部分に存在するオブジェクトの線分情報を参考に、接続部分の全ての場所において線分が連続してつながるよう変形を行う。
【0027】
上記3つの工程(123)(124)(125)を経ることにより、補正後画像データ(240)を作成し、格納する。
【0028】
全周囲画像作成プログラム(126)により、補正後画像データ(240)を全てつなぎ合わせることにより、全周囲画像データ(250)を作成する。
【0029】
図3は、撮影装置設置の1例である。9台の撮影装置(10)を円筒上に40°間隔に並べた例である。各撮影装置(10)の画角より得られる撮影範囲(11)と焦点距離にて撮影面(12)が決定する。この時、後につなぎ合わせを容易にするため、隣接する撮影装置(10)の撮影面(12)を少し重複させる。
【0030】
図4は、画像変形例である。接続部分が連続的につながるよう、柱面マッピングまたは球面マッピングを行う。柱面マッピングを例に挙げると、Aは撮影画像そのままを設置したものであるが、Bとなるように各画像の変形を行う必要があり、このためには、画像Cを画像Dに変えるような変形を行えばよい。画像Dは、撮影装置(10)の画角が60°であった場合の変形例である。
【0031】
図5は、本実施形態においてその処理の流れを示すフローチャートである。
【0032】
まず、ステップ1000で、撮影制御装置(20)で撮影開始タイミングの指示を行い、ステップ1100にて、複数の撮影装置(10)を用いた撮影を一斉に行う。ステップ1200では、撮影制御装置(20)にて撮影終了の指示を出し、ステップ1300では、全ての撮影装置にて撮影した撮影データの取り込みを行う。
【0033】
ステップ2000では、繋ぎ合わせ方法を選択する。カメラパラメータ(210)の中の1つである、撮影装置の設置位置データを参考に、水平方向のみのつなぎ合わせを行う場合は、ステップ2100に、水平方向及び垂直方法両方のつなぎ合わせを行う場合は、ステップ2000に進む。ステップ2100では、撮影画像データに対して柱面マッピングによる画像変形を行い、ステップ2200では、撮影画像データに対して球面マッピングによる画像変形を行う。この後は、画像変形データを基に、画像処理を行うものとする。
【0034】
ステップ3000では、つなぎ合わせを行う時の両端になる画像を予め選択する。両端画像の選択に関しては、図6にて詳述する。
ステップ4000では、全ての画像の色調補正を行うことにより、全体の色調の統一を行う。両端の画像の色調は固定であるため、端の画像から順に隣接する画像の色調が同じになるよう色調の補正を行っていく。予め1番右端にある画像の右端部分と1番左端にある画像の左端部分をつなぎ合わせておくことにより、真中部分の画像の色調補正のみを気にすればよい。
【0035】
ステップ5000では、隣接する画像の接続部分が完全につながるよう幾何補正を行う。接続部分に存在するオブジェクトの線分情報を参考に、接続部分の全ての場所において線分が連続してつながるよう変形を行う。
【0036】
そしてステップ6000にて、補正済みの画像を全て繋ぎ合わせることにより、全周囲画像を作成する。
【0037】
図6は、つなぎ合わせを行う時の両端画像選択の流れを示すフローチャートである。
【0038】
繋ぎ合わせにより全周囲画像を作成しても、データとしてはパノラマ画像として所持することになるため、両端の画像は必ず存在する。このため、補正処理が少ないと思われる画像対を両端に設置することにより画像補正がより容易になるため、どの隣接する画像対を両端に設置するかを選択する。
【0039】
ステップ3100では、画像情報が極端に少ない接続部分が存在するかどうか確認を行う。例えば、晴れた日中に屋外で撮影を行った場合、太陽がいずれかの位置に入り込みハレーションを起こして白く飛んだり、影の部分が真っ暗になる可能性がある。接続部分にこれらの現象が起こっている場合は、ステップ3300に進み、起こってない場合は、ステップ3200に進む。
【0040】
ステップ3200では、隣接する画像で色調の変わらない箇所が存在するかどうか確認する。撮影装置(10)のレンズやフィルムの個体差により得られる画像の色調はそれぞれ異なる上、色調の補正は画像全体にかかってくるため、色調情報は重要である。隣接する画像の中で色調の近似した画像対がある場合は、ステップ3400に、ない場合は、ステップ3500に進む。
【0041】
ステップ3300では、画像情報の少ない接続部分を持つ2つの画像を両端画像とする。2つの画像を切り離して両端に移動したとしても、両端画像の修正が少なくてすむ。
【0042】
ステップ3400では、色調の変わらない2つの隣接画像対を両端画像とする。
【0043】
ステップ3500では、色調の変化や接続部分のオブジェクトの歪が最小である隣接画像対を検索し、両端画像とする。
【0044】
ステップ3600では、全ての画像の色調の平均値を算出する。
【0045】
ステップ3700では、両端にくる画像の最右端画像の右端と最左端画像の左端を予め繋ぎ合わせておく。ステップ3600にて算出した色調の平均値を基に、色の調整を行う。
【0046】
最後に、ステップ3800にて、画像の並べ替えを行う。8つの撮影装置(10)で撮影を行ったとして、[1,2,3,4,5,6,7,8]の順に並べていた画像があったとする。ステップ3300又はステップ3400又はステップ3500にて選択された画像対を両端に移動するため、例えば、[5][6]が選択されたとすると、[6,7,8,1,2,3,4,5]の順に並べ替えを行い、以後、この順番を保持したまま補正を行う。
【0047】
【発明の効果】
本発明によると、複数画像を接続することによって全周囲の画像の作成を作成する際に、360°どの位置においてもつなぎ目の目立たない装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の全方位画像生成装置のシステム構成図。
【図2】第1実施形態の全方位画像生成装置の内部構成図。
【図3】第1実施形態の撮影装置の設置例。
【図4】第1実施形態の画像変形例。
【図5】第1実施形態の全方位画像生成装置の基本フローチャート。
【図6】第1実施形態の両端画像選択におけるフローチャート。
【符号の説明】
1・・・CPU、2・・・バス、10・・・撮影装置、11・・・撮影範囲、12・・・撮影面、20・・・撮影制御装置、30・・・A/D変換器、100・・・主記憶装置、110・・・撮影部、111・・・タイミング制御プログラム、112・・・カメラパラメータ取得プログラム、113・・・全周囲撮影プログラム、120・・・全周囲画像生成部、121・・撮影画像取得プログラム、122・・・画像変形プログラム、123・・・両端画像選択プログラム、124・・・色調補正プログラム、125・・・幾何補正プログラム、126・・・全周囲画像生成プログラム、200・・・補助記憶装置、210・・・カメラパラメータ格納部、220・・・撮影データ格納部、230・・・画像変形データ格納部、240・・・補正後画像データ格納部、250・・・全周画像データ格納部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an omnidirectional image generation method. In particular, the present invention relates to an omnidirectional image generation apparatus that generates an omnidirectional image from images taken simultaneously by a plurality of cameras.
[0002]
[Prior art]
With the spread of systems that display high-resolution video and the spread of VR content that can move the viewpoint, the demand for high-resolution content is increasing. Since the output image size can be freely set for the CG image, it is easy to create a high-resolution image. However, the resolution of the obtained image is limited because there are restrictions on the photographing apparatus. In addition, in order to obtain high-resolution images at the same time, a very expensive photographing device is required, and film scanning for digitizing the captured data is not easy in terms of cost and time. I can't get an image.
[0003]
As a method of obtaining an image of the entire surroundings, a wide viewing angle can be taken at once using a fisheye lens without using multiple cameras, or all directions can be taken at once with a single camera using a convex mirror. There is a way to do it. However, the resolution with a single camera is limited, and it is not suitable for high-resolution content video.
[0004]
Therefore, as a method of obtaining a real high-resolution image using a general photographing apparatus, there are a method of joining images taken by a plurality of cameras and a method of joining images taken by a moving camera. However, many methods for creating a high-resolution panoramic image have been proposed, but there are still few methods for creating a seamless all-around image. In addition, although several proposals have been made at the still image level for the creation of an omnidirectional image, there are few that support moving images.
[0005]
For example, “Ambient camera system, method for generating an ambient image based on an image captured by an ambient camera, connection processing apparatus and method for an image captured by an adjacent camera, and a distance measuring device using an adjacent camera” "Method" describes a device that obtains a 360 ° image in both the vertical and horizontal directions by mounting a camera on each component surface of a polyhedron such as a regular dodecahedron. Describes how to do it. Connection of images is not easy because the projection centers of the cameras do not match, but here the boundary between images is adjusted by dynamically adjusting the connection position between adjacent captured images according to the perspective of the captured subject. It uses a method that eliminates discontinuities and joints in the vicinity and generates a smooth landscape. This makes it possible to connect adjacent images without a sense of incongruity, but this method only describes the continuity of geometric information such as line segments at joints, and does not mention color tone at all. Absent. This causes a seam due to a difference in color tone near the boundary between adjacent images.
[0006]
Further, for example, “Recording and Reproducing Method of Image Information” in Patent Document 2 describes a method of connecting and recording videos captured by a plurality of imaging devices to form and record and reproduce one moving image information. In particular, a method is described in which an image connected to one image is reduced and separated into an even field and an odd field in an interlace to generate data of two frames, and encode and record in the MPEG2 system. The data created here can be reproduced by using a reproduction apparatus that can reproduce a two-frame standard television image signal. This method is a method of creating an image specialized for a playback apparatus. Regarding the connection between adjacent images, only the method of pasting in a cylindrical shape is mentioned, and a smooth connection cannot be expected with this method alone.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-204015 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-112184
[Problems to be solved by the invention]
As described above, among the conventional omnidirectional image generation systems, among the image generation methods using the splicing of images taken by a plurality of imaging devices, a method in which a joint is not conspicuous at any position of 360 ° There were few proposals.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to make the joints conspicuous at any position of 360 ° when creating a surrounding image by connecting a plurality of images. It is to provide an apparatus and method that is not.
[0010]
Therefore, the present invention employs the following means.
[0011]
In an omnidirectional image generation device capable of capturing photographing data obtained from a plurality of photographing devices connected to a photographing control device, the photographing control device controls photographing timings of the plurality of photographing devices and photographs all surrounding images. Means for transforming the image by performing columnar or spherical mapping of the captured image data, means for selecting both-end images in order to rearrange the positions of the plurality of image data,
By having means for correcting the color tone of a plurality of image data, means for performing geometric correction of the plurality of image data, and means for connecting the corrected image data after performing the above deformation and correction,
Provided is an omnidirectional image generation device that can be connected together in a sense of incongruity at all connection portions around the entire periphery.
[0012]
The image data handled by the present invention may be a still image, a moving image, or both.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of the present embodiment.
[0014]
This system includes a CPU (1) that performs calculation and control based on a program, a main storage device (100) such as a memory that stores data and programs, and an auxiliary storage device (200) of a hard disk.
[0015]
In addition, the photographing device (10), the photographing control device (20) for controlling photographing timing, the D / A converter (30) for converting image data photographed in analog to digital data, and these components are mutually coupled. It consists of a bus (2).
[0016]
In order to capture an image of the entire periphery with high resolution, a plurality of imaging devices (10) are provided, and the plurality of imaging devices (10) are connected to the imaging control device (20). The photographing control device (20) controls the photographing timing of the photographing device (10).
[0017]
Moreover, when using the imaging device (10) which can obtain a digital image directly, it is not necessary to provide a D / A converter (30).
[0018]
The auxiliary storage device (200) includes data relating to the installation method of the photographing device (10), for example, internal parameters such as the number and positional relationship of the photographing devices (10), the focal length and the angle of view of each photographing device (10). , A camera parameter (210), a photographing data storage unit (220) for storing images photographed by a plurality of photographing devices (10), and a 360 ° jointed all-around image without any sense of incongruity. An image deformation data storage unit (230) for storing image data obtained by performing image deformation such as spherical or columnar mapping on the image data (220) captured in this manner, and a joint between adjacent images in all images A corrected image data storage unit (240) for storing image data that has been subjected to color tone correction or geometric deformation so that the image is not conspicuous, and the corrected image data are joined together Composed of all around the image data storage unit (250) which can be obtained by.
[0019]
The main storage device (100) includes a photographing unit (110) and an all-around image generation unit (120).
[0020]
In the photographing unit (110), a timing control program (111) for controlling timing related to photographing such as simultaneous photographing with a plurality of photographing devices (10), the number and positional relationship data of photographing devices (10) provided in plural, and photographing. Includes a camera parameter acquisition program (112) for acquiring internal parameters such as the focal length and angle of view of the device (10), and an all-around shooting program (113) for simultaneously shooting all-around video with a plurality of shooting devices (10). It is.
[0021]
The omnidirectional image generation unit (120) includes a captured image acquisition program (121) for capturing images captured by a plurality of imaging devices (10), and a 360 ° jointed omnidirectional image without any sense of incongruity. In order to create an image deformation program (122) for performing image deformation such as spherical or columnar mapping on the image data (220) captured by the image capturing apparatus, and to create a 360 ° all-around image without any sense of incongruity, Both-end image selection program (123) for selecting which image is to be joined at both ends, a color tone correction program (124) for correcting a difference in color tone of an acquired image due to individual film and lens differences of each photographing device (10), adjacent Correction program (125) for performing fine correction and performing fine adjustment so that the images to be joined can be joined together completely without any sense of incongruity, and the corrected data An omnidirectional image generation program (126) for generating an omnidirectional image by connecting the images is included.
[0022]
First, in the photographing unit (110), omnidirectional images are photographed using a plurality of photographing devices (10). At this time, the photographing timing is controlled by the photographing control device (20). Also, external parameters such as the number of the photographing devices (10) and installation positions, and internal parameters such as an angle of view and a focal length are acquired and stored as camera parameters (210). At this time, in order to perform shooting that completely covers the entire periphery using a plurality of imaging devices, the number and installation positions of the imaging are determined in consideration of the angle of view and internal parameters of the imaging device, the size of the imaging device, It is necessary to decide. Furthermore, in order to facilitate the connection of adjacent images, it is necessary to make adjustments so that the joining portions of the respective images obtained from adjacent photographing devices overlap. The data photographed by the photographing device (10) is converted from analog data to digital data through an A / D converter (30) and stored as photographing data (220). At this time, when photographing is performed using the photographing apparatus (10) capable of directly obtaining digital data, A / D conversion is not necessary and the photographing data (220) is stored as it is.
[0023]
Using the angle-of-view information of the photographing apparatus (10), which is one of the camera parameters (210), the photographing data (220) is deformed by the image deformation program (122) to generate the image deformation data (230). To do. As an image deformation method, a column surface mapping that produces an effect of pasting an image on a column surface, or a spherical mapping method that produces an effect of pasting an image on a spherical surface is used. Thereby, the uncomfortable feeling of continuity of the image connection portion is eliminated. When images are connected only in the horizontal direction, there is no problem with columnar mapping. However, when not only horizontal but also vertical connection is required, spherical mapping is preferable.
[0024]
When creating an all-around image by joining multiple images, not only adjacent images but also both ends of the image, that is, the right end of the image at the right end and the left end of the image at the left end of the image Must also be continuous. Otherwise, for example, when looking around the entire surrounding image, there may be one joint. Therefore, which image should be installed at both ends is determined by the both-end image selection program (123). The images placed at both ends should be the portion with the least change when connected later. For example, since the color tone of the image obtained by the individual difference of the lens and film of the imaging device (10) is different, the imaging device (10) having a film that is closest to the color tone of the obtained image is adjacent. The image may be installed as a double-ended image. For example, when shooting all around the outdoors outdoors during the day, there is a possibility that sunlight may enter any position. If image information cannot be obtained due to halation occurring and flying white, that portion may be installed as both-end images. Conversely, when the photographing apparatus (10) is installed, it may be installed so that the sunlight is intentionally at the connection portion of the image. When both end images are selected, the entire image is first rearranged. Then, geometric correction and color tone correction are performed so that the right end portion of the image at the first right end and the left end portion of the image at the first left end are completely joined together. Regarding the color tone correction, it is desirable to unify the color tone of the images at both ends to the average color tone of the entire image.
[0025]
Next, in the color correction program (124), the entire color tone is unified. Since the color tone of the images at both ends is fixed, the color tone is corrected so that the color tone of the adjacent images in order from the end image is the same. By connecting the right end portion of the image at the first right end and the left end portion of the image at the left end in advance, it is only necessary to worry about color correction of the image in the middle portion. In order to reduce the color tone difference between images, the automatic correction function of the photographing apparatus is not used during photographing, and the parameters of all photographing apparatuses are set to be constant manually.
[0026]
Next, in the geometric correction program (125), geometric correction is performed so that the connected portions of adjacent images are completely connected. With reference to the line segment information of the object existing in the connection part, the line segment is deformed so as to be continuously connected in all the places of the connection part.
[0027]
The corrected image data (240) is created and stored through the above three steps (123) (124) (125).
[0028]
The all-around image data (250) is created by connecting all the corrected image data (240) by the all-around image creation program (126).
[0029]
FIG. 3 is an example of installation of the photographing apparatus. This is an example in which nine photographing devices (10) are arranged at intervals of 40 ° on a cylinder. The photographing surface (12) is determined by the photographing range (11) and the focal length obtained from the angle of view of each photographing device (10). At this time, in order to facilitate joining later, the imaging surfaces (12) of the adjacent imaging devices (10) are slightly overlapped.
[0030]
FIG. 4 is an image modification example. Column surface mapping or spherical mapping is performed so that the connected portions are continuously connected. Taking columnar mapping as an example, A is a captured image as it is, but it is necessary to transform each image so that it becomes B. To do this, change image C to image D. May be made. Image D is a modification when the angle of view of the photographing apparatus (10) is 60 °.
[0031]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing in the present embodiment.
[0032]
First, in step 1000, the photographing control device (20) instructs the photographing start timing, and in step 1100, photographing using a plurality of photographing devices (10) is performed simultaneously. In step 1200, the photographing control apparatus (20) issues an instruction to end photographing. In step 1300, photographing data photographed by all photographing apparatuses is taken in.
[0033]
In step 2000, a joining method is selected. When performing stitching only in the horizontal direction with reference to the installation position data of the photographing apparatus, which is one of the camera parameters (210), in the case of performing stitching in both the horizontal direction and the vertical method in Step 2100. Advances to step 2000. In step 2100, image transformation by columnar mapping is performed on the captured image data, and in step 2200, image transformation by spherical mapping is performed on the captured image data. Thereafter, image processing is performed based on the image deformation data.
[0034]
In step 3000, images that become both ends when joining are selected in advance. The selection of both-end images will be described in detail with reference to FIG.
In step 4000, the entire color tone is unified by correcting the color tone of all the images. Since the color tone of the images at both ends is fixed, the color tone is corrected so that the color tone of the adjacent images in order from the end image is the same. By connecting the right end portion of the image at the first right end and the left end portion of the image at the left end in advance, it is only necessary to worry about color correction of the image in the middle portion.
[0035]
In step 5000, geometric correction is performed so that the connected portions of adjacent images are completely connected. With reference to the line segment information of the object existing in the connection part, the line segment is deformed so as to be continuously connected in all the places of the connection part.
[0036]
In step 6000, all the corrected images are connected to create an all-around image.
[0037]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of both-end image selection when performing stitching.
[0038]
Even if the all-around image is created by joining, the data will be possessed as a panoramic image, so there will always be images at both ends. For this reason, since image correction is facilitated by installing image pairs that are considered to have less correction processing at both ends, it is selected which adjacent image pair is installed at both ends.
[0039]
In step 3100, it is checked whether or not there is a connection portion with extremely small image information. For example, when taking a picture outdoors on a sunny day, the sun may enter any position and cause halation to fly white, or the shadow may become dark. If these phenomena occur in the connection portion, the process proceeds to step 3300. If not, the process proceeds to step 3200.
[0040]
In step 3200, it is confirmed whether or not there is a portion whose color tone does not change in the adjacent image. The color tone information is important because the color tone of the image obtained by the individual difference of the lens and film of the photographing apparatus (10) is different, and the color tone correction is applied to the entire image. If there is an image pair having an approximate color tone in the adjacent images, the process proceeds to step 3400, and if not, the process proceeds to step 3500.
[0041]
In step 3300, two images having a connection portion with little image information are set as both-end images. Even if the two images are separated and moved to both ends, the correction of the both end images can be reduced.
[0042]
In Step 3400, two adjacent image pairs whose color tone does not change are set as both-end images.
[0043]
In step 3500, a pair of adjacent images in which the change in color tone and the distortion of the object at the connected portion are minimized are searched for as both-end images.
[0044]
In step 3600, the average value of the color tones of all images is calculated.
[0045]
In step 3700, the right end of the rightmost image and the left end of the leftmost image are connected in advance. Based on the average color tone calculated in step 3600, color adjustment is performed.
[0046]
Finally, in step 3800, the images are rearranged. Assume that there are images arranged in the order of [1,2,3,4,5,6,7,8], assuming that images are taken by eight photographing devices (10). In order to move the image pair selected in Step 3300 or Step 3400 or Step 3500 to both ends, for example, if [5] [6] is selected, [6,7,8,1,2,3,4 , 5], and correction is performed while maintaining this order.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus and method in which a joint is not conspicuous at any position of 360 ° when creating an image of the entire periphery by connecting a plurality of images.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an omnidirectional image generation apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the omnidirectional image generation apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 shows an installation example of the photographing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is an image modification example of the first embodiment.
FIG. 5 is a basic flowchart of the omnidirectional image generation apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of both-end image selection according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CPU, 2 ... Bus, 10 ... Imaging device, 11 ... Imaging range, 12 ... Imaging surface, 20 ... Imaging control device, 30 ... A / D converter , 100 ... Main storage device, 110 ... Shooting unit, 111 ... Timing control program, 112 ... Camera parameter acquisition program, 113 ... All-around shooting program, 120 ... All-around image generation , 121... Photographic image acquisition program, 122 ... image transformation program, 123 ... both-end image selection program, 124 ... color tone correction program, 125 ... geometric correction program, 126 ... all-around image Generating program, 200... Auxiliary storage device, 210... Camera parameter storage unit, 220 .. photographing data storage unit, 230... Image deformation data storage unit, 240. Rear image data storage section, 250 ... all around the image data storage unit

Claims (8)

撮影制御装置に接続された複数の撮影装置より得られる画像データの取り込みが可能な全方位画像生成装置において、
前記撮影制御装置にて複数の撮影装置の撮影タイミングを制御し全周囲の画像を撮影する手段と、
前記撮影した画像データの柱面又は球面マッピングを行うことにより画像を変形する手段と、
隣接する画像データの対の中で色調の近似した画像データの対を選択し、前記色調の近似した画像データの対を両端画像として前記複数の画像データの位置の並べ替えを行う手段と、
複数の画像データの色調補正を行う手段と、
複数の画像データの幾何補正を行う手段と、
上記の変形や補正を行った後の補正後画像データをつなぎ合わせる手段を有することを特徴とする全方位画像生成装置。
In the omnidirectional image generation device capable of capturing image data obtained from a plurality of imaging devices connected to the imaging control device,
Means for controlling photographing timing of a plurality of photographing devices in the photographing control device and photographing images of the entire periphery;
Means for transforming the image by performing columnar or spherical mapping of the captured image data;
Means for selecting a pair of image data having a similar color tone among adjacent pairs of image data, and rearranging the positions of the plurality of image data using the pair of image data having a similar color tone as both end images;
Means for correcting color tone of a plurality of image data;
Means for geometric correction of a plurality of image data;
An omnidirectional image generating apparatus comprising means for stitching together corrected image data after performing the above deformation and correction.
請求項1記載の全方位画像生成装置であって、
撮影装置は複数備え、
全周囲の画像を全て撮影できるよう設置を行うことを特徴とする全方位画像生成装置。
The omnidirectional image generating device according to claim 1,
There are multiple shooting devices,
An omnidirectional image generating apparatus characterized in that installation is performed so that all surrounding images can be taken.
撮影制御装置に接続された複数の撮影装置より得られる画像データの取り込みが可能な全方位画像生成方法において、
前記撮影制御装置にて複数の撮影装置の撮影タイミングを制御し全周囲の画像を撮影し、
前記撮影した画像データの柱面又は球面マッピングを行うことにより画像を変形し、
隣接する画像データの対の中で色調の近似した画像データの対を選択し、
前記色調の近似した画像データの対を両端画像として前記複数の画像データの位置の並べ替えを行い、
複数の画像データの色調補正を行い、
複数の画像データの幾何補正を行い、
上記の変形や補正を行った後の補正後画像データをつなぎ合わせることを特徴とする全方位画像生成方法。
In an omnidirectional image generation method capable of capturing image data obtained from a plurality of imaging devices connected to an imaging control device,
The shooting control device controls shooting timings of a plurality of shooting devices to take images of the entire periphery,
Deform the image by performing columnar or spherical mapping of the captured image data,
Select an image data pair that approximates the color tone among adjacent image data pairs,
Rearranging the positions of the plurality of image data with the image data pairs having approximate color tones as both-end images,
Perform color correction on multiple image data,
Perform geometric correction of multiple image data,
An omnidirectional image generation method characterized by stitching together corrected image data after performing the above deformation and correction.
請求項3記載の全方位画像生成方法であって、
撮影装置は複数備え、全周囲の画像を全て撮影できるよう設置を行うことを特徴とする全方位画像生成方法。
The omnidirectional image generation method according to claim 3,
An omnidirectional image generation method characterized in that a plurality of imaging devices are provided and installation is performed so as to capture all images around the entire periphery.
請求項  Claim 11 または2に記載の全方位画像生成装置であって、Or an omnidirectional image generating apparatus according to 2, wherein
前記複数の画像データの色調の平均値を算出する手段を有し、  Means for calculating an average color tone of the plurality of image data;
前記色調補正を行う手段は、前記色調の平均値を基に、前記複数の画像データの色調補正を行うことを特徴とする全方位画像生成装置。  The omnidirectional image generating apparatus according to claim 1, wherein the color tone correcting unit performs color tone correction of the plurality of image data based on an average value of the color tones.
請求項  Claim 11 または2または5に記載の全方位画像生成装置であって、Or an omnidirectional image generating apparatus according to 2 or 5,
前記色調補正を行う手段は、並べ替えを行った後の複数の画像データのうち端の画像データから順に隣接する画像データの色調を補正することを特徴とする全方位画像生成装置。  The omnidirectional image generating apparatus characterized in that the color tone correcting unit corrects the color tone of adjacent image data in order from the edge image data among the plurality of image data after rearrangement.
請求項3または4に記載の全方位画像生成方法であって、  The omnidirectional image generation method according to claim 3 or 4,
前記複数の画像データの色調の平均値を算出し、  Calculating an average color tone of the plurality of image data;
前記色調の平均値を基に、前記複数の画像データの色調補正を行うことを特徴とする全  A color tone correction of the plurality of image data is performed based on the average value of the color tone. 方位画像生成方法。Direction image generation method.
請求項3または4または7に記載の全方位画像生成方法であって、  The omnidirectional image generation method according to claim 3, 4 or 7,
並べ替えを行った後の複数の画像データのうち端の画像データから順に隣接する画像データの色調を補正することを特徴とする全方位画像生成方法。  An omnidirectional image generation method characterized by correcting the color tone of adjacent image data in order from the edge image data among a plurality of image data after rearrangement.
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