JP4554954B2 - 全方位撮像システム - Google Patents
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Description
このような人の周辺環境を監視する監視カメラの役割は、人が気付かない視野に現れた対象物の発見および記録にある。人は、前方視野は自身の視覚によって注意しているが、無意識下では、側方および後方視野の情報を獲得していない。このため、人の視覚外から急に現れる悪意を持った犯罪者、または悪意はなくても不注意で衝突する加害者に対し、事前に衝突を検知し、回避または対処することで、事故または事件を未然に防止することができる。
このように、全方位を観測できる利点を生かし、全方位カメラを遠隔テレビ会議に利用したり(例えば、非特許文献1参照。)、全方位カメラを定点監視カメラとして用い、広範囲の監視や、移動物体の追跡またはイベント抽出などに利用したりする試みがある(例えば、非特許文献2参照。)。
Nishihara, T., Yabe, H., and Oka, R., "Indexing of Human Motion at Meeting Room by Analyzing Time-varying Images of Omni-directional Camera," Proc. 4th ACCV, vol. I, pp. 1-4, 2000. Onoe, Y., Yokoya, Y., Yamazawa, K., and Takemura, H., "Visual Surveillance and Monitoring System Using an Omnidirectional Video Camera," Proc. 14th ICPR, vol. I, pp. 588-592, 1998. Southwell, D., Reyda, J., Fiale, M., and Basu, A., "Panoramic Stereo," Proc. ICPR, 1996.
また、距離情報を得るために、複数の全方位画像より得られるステレオ画像間で、対象物の対応付けを行わなければならないが、処理が複雑であるという問題がある。
また、簡便な処理でステレオ画像間の対象物の対応付けを行なうことができる全方位撮像システムを提供することも目的とする。
さらに、低コストで対象物の画像を記録することができる全方位撮像システムを提供することも目的とする。
さらにまた、対象物の偽対応を起こすことなく、正確な対象物の三次元位置を特定することができる全方位撮像システムを提供することも目的とする。
1台のカメラで3つ以上のミラーで反射される光を撮像している。3つ以上のミラーで反射された画像間で対応付けを行なうことにより距離情報を得ることができる。このため、低コストで画像と距離情報とを獲得することが可能な全方位撮像システムを提供することができる。
さらに好ましくは、上述の全方位撮像システムは、さらに、前記対象物までの距離に基づいて、前記対象物が前記カメラを中心とする所定の半径を有する仮想球面内に侵入したか否かを判定する判定手段と、前記対象物が前記仮想球面内に侵入した場合に、警告を発する警告発生手段とを備える。
また、簡便な処理でステレオ画像間の対象物の対応付けを行なうことができる全方位撮像システムを提供することもできる。
さらにまた、対象物の偽対応を起こすことなく、正確な対象物の三次元位置を特定することができる全方位撮像システムを提供することもできる。
図1は、本発明の実施の形態に係る全方位撮像システムのハードウェア構成を示すブロック図である。全方位撮像システム20は、全方位カメラ22と、ジャイロセンサ24と、ポータブルPC(Personal Computer)26と、ビデオサーバ28とを備えている。
このように、ユーザは超小型化された全方位カメラ22およびジャイロセンサ24を携帯することにより、獲得した情報から、接近する未確認対象物の存在を事前に知らされる。また、ポータブルPC26は、注意を促す表示システムを併せ持つ。全方位カメラで獲得した映像はユーザを中心として、全方向に広がりをもつが、ユーザから距離が離れると解像度が低下するため、判別が困難になる。しかし、ユーザ近傍では解像度が高く、認知可能な映像が得られる。
1つ目の方法は、投票による3次元検出である。二眼立体視において、画像間で対応する点を求めるのは複雑な処理が必要であるが、多眼視の場合、空間を所定の大きさのボクセルに区切り、画像から得られる視線をボクセルに投票すると、真の3次元点では複数の投票が得られる。従来の1台の全方位カメラでは視線が中心から放射状になるため、複数の視線を投票することが不可能であったが、複数のミラー32bを用いることで、投票が可能になった。その様子を図11に示す。カメラの近傍に検出限界の半径を持つ仮想的な球を生成する。球の内部を図12に示すようなボクセル52に区切り、複数のミラー32bより得られる画像の各々について、物体の視線が貫通するボクセルに投票を行なう。物体が球内にあるときには、必ず2本以上の視線からの投票が対応するボクセルにある。このことから、複数の投票があった(所定のしきい値以上の投票があった)ボクセルを物体の3次元位置とする。ただし、投票は近傍の球内に限定されるため、処理が簡便になる。
このため、ユーザに違和感なく映像を伝えるには、映像を通常のカメラで撮影した画像と同様の透視投影画像に変換する必要がある。透視投影画像に変換する際のユーザの視線を獲得するため、上述のようにして、ユーザに近づく対象物を自動検出し、ユーザが見るべき方向(ユーザの視線方向)とする。
ユーザが携帯する全方位カメラ22は、ユーザの周囲を撮影するが、携帯する際に、全方位カメラ22の傾きが無いように設定する。また、ユーザの動きとともに全方位カメラ22が動くため、動きによる傾きを補正するために、ユーザは、全方位カメラ22とともにジャイロセンサ24を携帯する。ジャイロセンサ24の出力に基づいて、傾きを補正した映像切り出しが行なわれる。これらの処理はユーザが持つポータブルPC26で処理される。一方、映像を蓄積するため、全方位カメラ22から得られた映像およびジャイロセンサ24の出力は、ビデオサーバ28に転送され、ビデオサーバ28においてユーザの行動履歴を常時蓄積するとともに、その行動履歴がポータブルPC26に転送される。
例えば、ミラー32bとして半円球の曲面ミラーを用いたが、双曲面ミラー、放物面ミラー等の周囲360度の光を反射可能なミラーであればどのような形状であってもよい。
また、ミラー32bの個数は6個に限定されるものではなく、それ以上であってもよいし、それ以下であってもよい。
22 全方位カメラ
24 ジャイロセンサ
26 ポータブルPC
28 ビデオサーバ
32 全方位ミラー
34 カメラ
32a,32b ミラー
52 ボクセル
54 セル
62 立体画像
72 バリア
Claims (12)
- 各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する3つ以上のミラーと、
前記3つ以上のミラーで反射される光を撮像する1つのカメラと、
前記3つ以上のミラーから、2つのミラーの組み合わせを抽出するミラー組み合わせ抽出手段と、
前記ミラー組み合わせ抽出手段で抽出されたミラーの組み合わせの各々について、前記カメラで撮像された画像中より得られる当該組み合わせに含まれる2つのミラーでの反射映像と前記2つのミラーの基線長とに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出手段とを備える
ことを特徴とする全方位撮像システム。 - さらに、前記対象物までの距離に基づいて、前記対象物が前記カメラを中心とする所定の半径を有する仮想球面内に侵入したか否かを判定する判定手段と、
前記対象物が前記仮想球面内に侵入した場合に、警告を発する警告発生手段とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の全方位撮像システム。 - 各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する3つ以上のミラーと、
前記3つ以上のミラーで反射される光を撮像する1つのカメラと、
前記カメラで撮像された画像に含まれる前記3つ以上のミラーでの反射画像の各々に基づいて、前記カメラから対象物への視線方向を求める視線方向取得手段と、
前記カメラを中心とし、所定の大きさのボクセルで区切られた仮想的な球を生成する仮想球生成手段と、
前記視線方向取得手段で求められた視線と交差するボクセルに投票をする投票手段と、
投票結果に基づいて、所定のしきい値以上の投票が行なわれたボクセルに基づいて、対象物の三次元位置を特定する三次元位置特定手段とを備える
ことを特徴とする全方位撮像システム。 - 各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する3つ以上のミラーと、
前記3つ以上のミラーで反射される光を撮像する1つのカメラと、
前記カメラで撮像された画像に含まれる前記3つ以上のミラーでの反射画像の各々に基づいて、前記カメラから対象物への視線方向を求める視線方向取得手段と、
前記カメラの周辺に所定の大きさのセルで区切られた仮想的な球表面を生成する仮想球表面生成手段と、
前記視線方向取得手段で求められた視線と交差するセルに投票をする投票手段と、
投票結果に基づいて、所定のしきい値以上の投票が行なわれたセルに基づいて、対象物の三次元位置を特定する三次元位置特定手段とを備える
ことを特徴とする全方位撮像システム。 - さらに、前記対象物の三次元位置に基づいて、前記対象物が前記カメラを中心とする所定の半径を有する仮想球面内に侵入したか否かを判定する判定手段と、
前記対象物が前記仮想球面内に侵入した場合に、前記カメラで撮像された画像に基づいて、前記対象物を通常のカメラから見た画像へ透視投影変換し、透視投影変換後の画像をユーザに提示する透視投影変換手段とを備える
ことを特徴とする請求項3または4に記載の全方位撮像システム。 - さらに、前記透視投影変換後の画像を記録する記録手段を備える
ことを特徴とする請求項5に記載の全方位撮像システム。 - 各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する3つ以上のミラーと、
前記3つ以上のミラーで反射される光を撮像する1つのカメラと、
前記カメラで撮像された画像に含まれる前記3つ以上のミラーでの反射画像を一列に並べ立体画像を生成する立体画像生成手段と、
前記立体画像中より曲線を抽出する曲線抽出手段と、
前記曲線抽出手段での抽出結果に基づいて、前記カメラから所定の距離内に対象物が存在するか否かを判断する判断手段とを備える
ことを特徴とする全方位撮像システム。 - 前記曲線抽出手段は、
前記立体画像中より直線を除去する除去部と、
直線が除去された前記立体画像中より曲線を抽出する抽出部とを有する
ことを特徴とする請求項7に記載の全方位撮像システム。 - さらに、前記判断手段の判断結果に基づいて、前記対象物が前記カメラから前記所定の距離内に侵入した場合に、警告を発する警告発生手段を備える
ことを特徴とする請求項7または8に記載の全方位撮像システム。 - さらに、前記カメラの傾きを検出する傾き検出手段と、
前記カメラの傾きに基づいて、前記カメラで撮像される映像の傾きを補正する傾き補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の全方位撮像システム。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の全方位撮像システムで用いられる全方位カメラであって、
各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する3つ以上のミラーと、
前記3つ以上のミラーで反射される光を撮像する1つのカメラとを備える
ことを特徴とする全方位カメラ。 - 前記3つ以上のミラーは、各々周囲360度の光を反射可能な形状を有する6つのミラーである
ことを特徴とする請求項11に記載の全方位カメラ。
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