JP4416666B2 - パノラマ監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、特にビデオ監視用のパノラマ撮影装置の分野に関する。

従来技術では、超広角撮影用の様々な解決方法が知られている。

非球面レンズを用いた解決方法は、製造コストが非常に高く、ソフトウェアの再処理による収差の修正が難しいので満足のいくものではない。

また、光学的またはソフトウェアによるアナモルフィック処理によって歪ませる鏡の使用が知られている。

たとえば、国際公開第９５０６３０３号パンフレットは、単一カメラとドームタイプの凸鏡とを含む、空間検査用の監視システムを記載している。カメラは鏡に対して固定されているので、少なくとも鏡の面の大部分がカメラの視野に入る。鏡は、空間の大部分から送られる光線が、このドームタイプの鏡によってカメラの画像面に反射されるような輪郭を有する。好適には、ドームタイプの凸鏡が円形対称であり、その対称軸が、カメラの光学軸にアラインメントされている。一般に、カメラは、その画像面に電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを含む電子カメラである。カメラが形成する空間処理画像は、円形または偏平画像として制御スクリーンに表示される。電子カメラの画像処理システムは、空間の所定の領域全体における動きを検出した場合にアラームを発生するための動き検知アルゴリズムを含むことができる。

別の国際出願第９７５０２５２Ａ１号パンフレットは、３６０度のパノラマ画像を瞬時にとらえるパノラマ撮影装置に関する。実施形態によれば、撮影装置は、周囲のパノラマの光をとらえる凸鏡と、非点収差を修正する非点収差レンズと、光を単一の点に収束させる対物レンズと、極形式の画像を二次元平面画像に収束させるフィールドフラットナーレンズと、周囲のパノラマの最適化された二次元環状画像をとらえる画像センサ機構とを含む。このようなパノラマ撮影装置は、また、パノラマ画像の各種の表示分布システムを含む。特に、これらの表示分布システムは、二次元の環状画像から矩形投影への幾何学的なデジタル変換を実施して、印刷画像やテレビ画像のような従来の方法に従ってパノラマ画像を表示可能にする装置と方法とを含む。

この解決方法は、３６０度の撮影用であるが、ビデオ監視用にはほとんど利用できない画像を形成する。

実際、パノラマ画像は、カバーされる視野の細部を正確に把握できないので、有効なビデオ監視を実施できない。

また、監視容量を走査する通常視野のカメラを用いたビデオ監視方法が知られている。この解決方法は、確かに満足のいく画像を得られるが、走査中に非表示領域を残すという欠点がある。各監視領域は、ごく短い非常に限られた時間中しか表示されない。

本発明は、従来技術の様々な解決方法の欠点を回避する小型のパノラマビデオ監視装置を実現することをめざしている。

このため、本発明は、その最も一般的な意味によれば、パノラマ画像の形成と、カメラにより前記パノラマ画像の収集とを行う光学手段を含み、前記カメラが遠隔の映像局にビデオ情報を伝送する、ビデオ監視装置に関し、前記装置が、さらに、パノラマ撮影視野に含まれる非パノラマの角方向開口部で画像を収集する手段を含み、前記収集手段の配向が、前記パノラマ画像で検出される関心領域に応じてパノラマ光学手段の視野に対して制御されることを特徴とする。

有利には、収集手段が、少なくとも一つの回転軸を中心として動く追加カメラから構成される。

変形実施形態によれば、収集手段が、垂直な２個の回転軸を中心として動く追加カメラから構成される。

好適な実施形態によれば、パノラマ画像の形成手段が、軸方向に対称で湾曲区間を持つ少なくとも一つの鏡を含み、収集手段が、前記鏡の対称軸を中心として動く追加カメラから構成される。

好適には、パノラマ画像の形成手段が、中心に穴を開けた環状の凹面主鏡を含み、前記主鏡が、光学軸に同軸の楕円輪郭を備えた丸い凹面副鏡に主像を反射し、装置が、光学軸に配置されたデジタル画像センサを含んで、前記凹面副鏡から反射される第二の画像を受容する。

特定の実施形態によれば、
−パノラマ画像の形成手段が、凹面副鏡と画像センサとの間に配置される絞りを含む。
−パノラマ画像の形成手段が、円形の双曲面主鏡を含む。
−パノラマ画像の形成手段が、楕円形の凹面副鏡を含む。
−パノラマ画像の形成手段の画像センサが、主鏡と交差する横断面まで後方に配置され
る。
−パノラマ画像の形成手段の凹面副鏡が、楕円鏡である。
−パノラマ画像の形成手段が、輪環面に沿ってセンサに主鏡の焦点を合わせる楕円断面
の輪郭の凹面クラウンからなる副鏡を含む。

有利には、パノラマ画像の形成手段が、非パノラマ収集手段により走査される視野に配置された、少なくとも一つの位置合わせ基準を含む。

変形実施形態によれば、パノラマ画像の収集装置と同軸の環状リングに配置された位置合わせ基準と、パノラマ画像の収集装置の軸を含む面に配置された第二の位置合わせ基準とを含む。

特定の実施形態によれば、装置は、さらに、パノラマ画像の関心領域のポインティング手段と、前記ポインティング手段から供給される情報に応じて非パノラマカメラの角位置を制御する回路とを備えた、映像局を含む。

有利な実施形態によれば、ポインティング手段が、パノラマ画像の表示用のタッチスクリーンを含む。

別の変形実施形態によれば、装置は、さらに、パノラマ画像の関心領域の位置を示す情報を送るパノラマ画像の分析手段と、前記分析手段から供給される情報に応じて非パノラマカメラの角位置を制御する回路とを備えた、映像局を含む。

特定の実施形態によれば、前記分析手段が、パノラマ画像の局部的な修正の検出手段である。

本発明は、限定的ではない例に対応する添付図面に関する以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。

図１は、中央対称軸（１０）を有するパノラマ撮影装置の実施例を示している。撮影視野は、半径方向の面に約７０°の開口部を備えた円筒形である。

装置は、環状の凹面主鏡（１）を含む。この鏡は、中心が穿孔されている。主鏡（１）は、撮影視野の上流で主鏡（１）と同軸に配置された副鏡（２）に向かって光線を反射する。副鏡（２）は、輪環面に沿ってセンサ（４）に主鏡の焦点を合わせる楕円断面の輪郭の凹面クラウンからなる。

副鏡（２）は、一つまたは複数のレンズから構成されて絞りを含む接眼レンズ（３）に向かって光線を反射する。たとえばデジタルカメラ等の画像センサ（４）は、接眼レンズにより調節された輪環状の画像を受信してデジタル信号を送る。その後、この信号は、変形を修正する画像処理ソフトウェアにより処理される。

主カメラは、主鏡（１）と交差する横断面に配置される。

これにより、小型装置を実現できる。

追加カメラ（１１）は、副鏡（２）の下で主鏡（１）の死角に配置される。追加カメラ（１１）は、非パノラマ視野のカメラである。このカメラは、対称軸（１０）と一致する回転軸に沿って、また垂直な回転軸に沿って配向されており、パノラマ撮影装置の視野の任意の領域でのポインティングを可能にする。

追加カメラ（１１）は、監視スクリーンで関心領域を拡大表示可能にする詳細画像を供給する。

このようにして、同一スクリーンまたは独立した複数のスクリーンで、パノラマ領域の全体的な監視と、パノラマ画像に現れる特定の関心領域の分析とを実施できる。

関心領域の選択は、監視を担当するオペレータがマニュアルで実施するか、または自動的に行われる。

マニュアルの場合、オペレータは、パノラマ画像の表示スクリーンで関心領域を指定可能なポインティング手段を用いる。ポインティング手段は、周知のように、「マウス」あるいはタッチスクリーンから構成可能である。ポインティング手段の作動により位置制御されるグラフィックポインタをパノラマ画像の一領域と重ねることによって、追加カメラ（１１）の制御情報を計算できる。この情報により、相補的な一つまたは二つの回転軸に沿って配向を制御する。その場合、カメラ（１１）がとらえる画像は、パノラマ画像の表示スクリーンで指定された関心領域の拡大図に対応する。この画像は、同じスクリーンまたは異なるスクリーンで表示可能である。こうした画像表示によってパノラマ画像の表示が削除されるわけではないので、オペレータは、この領域全体の監視と、場合によっては新たな関心領域の監視とを続行できる。

パノラマ画像と拡大画像との相対位置の探知は、追加カメラで表示可能な視野に現れる照準によって、改善可能である。この照準は、所定の位置に対応する不透明な、または半ば不透明な一つまたは複数の基準座標系から構成できる。これらの基準座標系により、パノラマ画像で指定された関心領域に対して詳細画像を定期的に再調整できる。

自動による方法では、追加カメラ（１１）の配向が、画像処理により関心領域を検出するパノラマ画像の分析回路により制御される。関心領域は、パノラマ画像の強さまたは各種の特徴の局部的な変化によって検出可能である。

その場合、計算機は、検出された関心領域の重心を決定し、この重心の位置に応じて追加カメラ（１１）の位置決め情報を計算する。

セミオートマチックモードは、関心領域をオペレータに提案し、オペレータが確定する場合のみ追加カメラ（１１）を移動制御することからなる。

このような関心領域の提案は、グラフィックポインタの自動表示または関心領域の輝度を上げることによって表わせる。選択は、確定ボタンを押すことによって、あるいはタッチスクリーンで関心領域を指定することによって行われる。

図２は、円形の経路に沿った凹状の線の移動により生じる逆円錐台の形状を全体として備えた、主鏡（１）を示す斜視図である。主鏡（１）には開口部（８）が設けられている。主鏡は、凹面副鏡（２）と向き合って配置され、図示された例では、この副鏡の直径が、主鏡（１）の直径にほぼ等しい。

図３、４は、図２に示した実施例による装置の光学軌道を示している。撮影視野は、約７５°の角方向開口部を有する円形リングからなる。

図５は、本発明による装置で記録される画像を示す。

本発明による装置の実施例の軸方向断面図である。 本発明による装置の斜視図である。 半径方向の面による部分断面図である。 半径方向の面による部分断面図である。 本発明による装置で得られる画像を示す図である。

符号の説明

１ 環状の凹面主鏡
２ 副鏡
３ 接眼レンズ
４ センサ
８ 開口部
１０ 対称軸

Claims (17)

1. パノラマ画像の形成と、カメラにより前記パノラマ画像の収集とを行う光学手段を含み、前記カメラが遠隔の映像局にビデオ情報を伝送するビデオ監視装置であって、前記装置が、
   パノラマ画像形成のための前記光学手段であって、
   頂点部に穴を開けた錐体形状の主鏡であって、前記錐体形状の母線が凹状に湾曲し、主像を副鏡の上に反射する主鏡と、
   丸い形状で、前記主鏡の光軸と同軸の楕円形かつ凹状の輪郭を有する前記副鏡と、
   前記副鏡から反射された副像を受けるための前記光軸上に配置されたデジタル画像センサと、を備える光学手段と、
   前記副鏡の下に配設され、パノラマ撮影視野に含まれる非パノラマの角方向開口部で画像を収集する追加カメラであって、前記収集手段の方向が、前記パノラマ画像で検出される関心領域に応じてパノラマ画像形成のための前記光学手段の視野に対して制御される追加カメラと、を備えることを特徴とする装置。
2. 前記追加カメラが、少なくとも一つの回転軸を中心として動くことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記追加カメラが、垂直な２個の回転軸を中心として動くことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. パノラマ画像の形成手段が、軸方向に対称で湾曲区間を持つ少なくとも一つの鏡を含み
   、前記追加カメラが、前記鏡の対称軸を中心として動くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. パノラマ画像の形成手段が、凹面副鏡と前記デジタル画像センサとの間に配置される絞りを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. パノラマ画像の形成手段が、凹面副鏡と前記主鏡の前記頂点部に穴を開けた部分である開口部との間に配置される絞りを含むレンズ系を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記主鏡は、前記錐体形状が実質的に円錐形状であり、前記錐体形状の母線が双曲線形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記副鏡の輪郭形状は、凹状の楕円形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. パノラマ画像の形成手段の前記デジタル画像センサが、前記主鏡の中央孔よりも後方に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. パノラマ画像の形成手段の凹面副鏡の断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. パノラマ画像の形成手段が、輪環面に沿ってセンサ（４）に主鏡の焦点を合わせる楕円
    断面の輪郭の凹面副鏡（２）を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. パノラマ画像の形成手段が、非パノラマ収集手段により走査される視野に配置された、少なくとも一つの位置合わせ基準を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. パノラマ画像の収集装置と同軸上の環状リングに配置された位置合わせ基準と、パノラマ画像の収集装置の軸を含む面に配置された第二の位置合わせ基準とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. さらに、パノラマ画像の関心領域のポインティング手段と、前記ポインティング手段か
    ら供給される情報に応じて非パノラマカメラの角位置を制御する回路とを備えた、映像局
    を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記ポインティング手段が、パノラマ画像の表示用のタッチスクリーンを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. さらに、パノラマ画像の関心領域の位置を示す情報を送るパノラマ画像の分析手段と、
    前記分析手段から供給される情報に応じて非パノラマカメラの角位置を制御する回路とを
    備えた、映像局を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記分析手段が、パノラマ画像の関心領域の位置を示す情報の局部的な修正の検出手段であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。

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