JP4661829B2 - Image data conversion device and camera device provided with the same - Google Patents

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JP4661829B2
JP4661829B2 JP2007156974A JP2007156974A JP4661829B2 JP 4661829 B2 JP4661829 B2 JP 4661829B2 JP 2007156974 A JP2007156974 A JP 2007156974A JP 2007156974 A JP2007156974 A JP 2007156974A JP 4661829 B2 JP4661829 B2 JP 4661829B2
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Description

本発明は、画像データ変換装置やこれを備えたカメラ装置に係わり、より詳細には、魚
眼レンズなどを通して撮像した球形歪を含む画像を入力して歪を補正し、人間の目で見た
場合に違和感が少ない画像に変換して出力する画像補正に関する。
The present invention relates to an image data conversion apparatus and a camera apparatus including the same, and more specifically, when an image including spherical distortion imaged through a fisheye lens is input to correct distortion and viewed with human eyes. The present invention relates to image correction that is converted into an image with a little discomfort and output.

従来、魚眼レンズを通して撮像するカメラ装置や、このカメラ装置が撮像した画像を入
力し、画像補正して出力する画像データ変換装置としては図11のブロック図に示す構成
が一般的である。図11において、カメラ装置80は魚眼レンズ81と、これを介して入
力される光を撮像して電気信号に変換する撮像素子82と、同撮像素子82に対して画素
の読み出しアドレスを順次指定しながら画素信号を取り込んで、デジタルの画像信号とし
て出力する画像処理部83とで構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration shown in a block diagram of FIG. 11 is generally used as a camera device that captures an image through a fisheye lens or an image data conversion device that inputs an image captured by the camera device and corrects and outputs the image. In FIG. 11, the camera device 80 sequentially selects a fish-eye lens 81, an image sensor 82 that images light input through the fish-eye lens 81 and converts it into an electrical signal, and sequentially specifies pixel readout addresses for the image sensor 82. An image processing unit 83 that takes in pixel signals and outputs them as digital image signals.

また、画像データ変換装置90は、カメラ装置80から出力されるデジタル画像信号を
入力するデジタル入力端子91と、アナログ画像信号を入力するアナログ入力端子92と
、同アナログ画像信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ93と、同変換された
デジタル信号、又はデジタル入力端子91から入力される画像データを1フレーム毎に記
憶する画像メモリ部94と、同記憶された画像データの画素データの座標位置を所定の方
法で変換すると共に、変換された画像データの画素補間を指示する画像変換手段96と、
画像メモリ部94から出力される変換画像を画像変換手段96の指示にしたがって画素の
補間を行なう画像補間部95と、同画素補間された画像データをアナログ信号に変換する
D/Aコンバータ97と、同アナログ信号を出力するアナログ映像出力端子98とを備え
ている。
The image data conversion device 90 also converts a digital input terminal 91 for inputting a digital image signal output from the camera device 80, an analog input terminal 92 for inputting an analog image signal, and the analog image signal into a digital signal. An A / D converter 93, an image memory unit 94 for storing the converted digital signal or image data input from the digital input terminal 91 for each frame, and a coordinate position of pixel data of the stored image data Is converted by a predetermined method, and image conversion means 96 for instructing pixel interpolation of the converted image data;
An image interpolation unit 95 that interpolates pixels of the converted image output from the image memory unit 94 in accordance with an instruction of the image conversion unit 96; a D / A converter 97 that converts the image data subjected to the pixel interpolation into an analog signal; And an analog video output terminal 98 for outputting the analog signal.

各入力端子には、魚眼レンズを介して撮像されたアナログ、または、デジタルの映像信
号が接続される。画像メモリ部94にはこれらの入力信号のうち、いずれか一方の信号が
入力されて画像データ変換が行なわれる。
Each input terminal is connected to an analog or digital video signal captured through a fisheye lens. Any one of these input signals is input to the image memory unit 94 to perform image data conversion.

この画像変換手段96で行なわれる変換の方式としては、大きく分けて2つの方式に分
類される。図6は一方の変換方式を説明する画像データ変換モデル図であり、図6(A)
は入力画像と出力画像との関係を示す斜視図、図6(B)はその上面図をそれぞれ示す。
The conversion methods performed by the image conversion means 96 are roughly classified into two methods. FIG. 6 is an image data conversion model diagram for explaining one conversion method, and FIG.
Is a perspective view showing a relationship between an input image and an output image, and FIG. 6B is a top view thereof.

図6(A)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。
With reference to FIG. 6A, the positional relationship of the coordinates to be converted will be described first. The coordinate system is set as follows. First, as a space to indicate the position of the subject, the position of the fisheye lens is the origin,
Consider an (x, y, z) coordinate space in which the direction of the optical axis is the z-axis. Further, azimuth angle (ψ) and zenith angle (θ) are considered as parameters indicating the subject position viewed from the origin.

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6(A)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、表示用画像の画素と対
応づけられるものである。
It is assumed that a subject photographed with a fisheye lens is positioned on a hemispherical surface having a radius of 1 because the position on the image sensor is determined by the angle viewed from the fisheye lens. This hemisphere is called a virtual object plane. And for the planar image you want to find as a result,
FIG. 6A shows the (u, v) coordinate system, and the center (origin) of the (u, v) coordinate system is (
x, y, z) It is assumed that it is located at a distance of 1 from the origin of the coordinate system and is in contact with the above-described hemispherical surface which is a virtual object plane. The plane represented by the (u, v) coordinate system is associated with the pixels of the display image.

魚眼レンズを通して得られる画像平面(魚眼画像)は、図6(A)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
いるものとする。
The image plane (fisheye image) obtained through the fisheye lens is (p, q) as shown in FIG.
It shall be expressed in a coordinate system. The (p, q) coordinate system is in a positional relationship parallel to the (x, y) plane, and its origin is on the z-axis. Since the image circle diameter varies depending on the size of the image sensor and the focal length of the fisheye lens at the position on the imaging surface, the radius of the image on which the subject at a position 90 degrees (z = 0) from the front of the lens is projected. Assume that a fisheye image is reflected in a circle of 1.

図10にこの魚眼画像の一例を示す。この画像は屋外での直線道路、及び、この道路に
平行な電線、この道路脇に垂直に建てられた街灯、道路沿いの家屋などが映っている。画
像は光軸中央、つまり、画像の中心から周囲に向かうに従って歪が大きくなっており、画
面の上下左右が湾曲している。
FIG. 10 shows an example of this fisheye image. This image shows an outdoor straight road, electric wires parallel to the road, street lamps built vertically on the side of the road, houses along the road, and the like. The image is distorted from the center of the optical axis, that is, from the center of the image to the periphery, and the top, bottom, left and right of the screen are curved.

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(例えば、特許文献1参照。)。
The image conversion is obtained by calculating which position on the imaging surface (p, q coordinate) the point (u, v coordinate) on the plane image is calculated and referring to the luminance information of the point. The data of the plane image desired to be obtained can be generated (see, for example, Patent Document 1).

なお、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、
あらかじめ演算のためのデータとして設定されている。
Note that information on the viewpoint (ψ, θ, α) and the magnification (zoom magnification) that is the size of the planar image is
It is set in advance as data for calculation.

この方式は比較的画像の歪が少ないことが特徴である。なお、この方式により、図10
の画像を変換した結果の画像を図7に示す。
This method is characterized by relatively little image distortion. In this manner, FIG.
FIG. 7 shows an image obtained as a result of converting the above image.

一方、図9は他方の変換方式を説明する画像データ変換モデル図であり、図9(A)は
入力画像と出力画像との関係を示す斜視図、図9(B)はその上面図をそれぞれ示す。
On the other hand, FIG. 9 is an image data conversion model diagram for explaining the other conversion method. FIG. 9A is a perspective view showing a relationship between an input image and an output image, and FIG. 9B is a top view thereof. Show.

この変換方法では、円形面上の画像データを円筒面上へと変換する。図9(A)は例え
ば魚眼レンズにより撮影される全周面を仮想的に想定した半球面O上の任意の点P0 と変
換する面である円筒面Cの点P2 との関係を示す図である。半球面Oはxyz座標系にお
いて、底円(半球面の縁を構成する円)が原点を中心としてxy平面上に位置している。
z軸は魚眼レンズの光軸方向と一致する。
In this conversion method, image data on a circular surface is converted to a cylindrical surface. FIG. 9A is a diagram showing a relationship between an arbitrary point P0 on the hemispherical surface O virtually imagining the entire circumferential surface photographed by a fisheye lens and a point P2 on the cylindrical surface C which is a surface to be converted. . In the xyz coordinate system, the hemispherical surface O has a bottom circle (a circle constituting the edge of the hemispherical surface) located on the xy plane with the origin at the center.
The z axis coincides with the optical axis direction of the fisheye lens.

また、円筒面Cはz軸を中心軸とする半径Rの円筒である。即ち、円筒面CはRを定数
とするrψz円柱座標系における曲面として表すことができる。また、ここでは、円筒面
C上の点をrψz円柱座標系上の点として(R、ψ、z)で表す。但し、ψは、xy平面
に降ろした垂線とxy平面との交点と原点とでできる線分がx軸となす角である。そして
、原点から半球面O上の任意の点P0を結ぶ線分を延長した直線が円筒面Cと交わる点が
P2 となる。なお、原点から点P0とを結ぶ線分とz軸とのなす角が点P0に関する画角θ
となる。
The cylindrical surface C is a cylinder having a radius R with the z axis as the central axis. That is, the cylindrical surface C can be expressed as a curved surface in an rψz cylindrical coordinate system with R as a constant. Here, a point on the cylindrical surface C is represented by (R, ψ, z) as a point on the rψz cylindrical coordinate system. However, ψ is an angle formed by a line segment formed by the intersection point of the perpendicular line drawn on the xy plane and the xy plane and the origin and the x axis. A point where a straight line obtained by extending a line connecting an arbitrary point P0 on the hemisphere O from the origin intersects the cylindrical surface C is P2. Note that the angle formed by the line connecting the origin to the point P0 and the z axis is the angle of view θ related to the point P0.
It becomes.

魚眼レンズで撮像された画像における、ある画素P1 の位置は、原点から像高hの距離
でかつ原点とP1 を結んだ線分とX軸とがなす角がψとなる位置となる。hは上記1)式に
より表され、画角θにより定まる。
The position of a certain pixel P1 in the image picked up by the fisheye lens is a position at an image height h from the origin, and an angle formed by a line segment connecting the origin and P1 and the X axis is ψ. h is expressed by the above equation 1) and is determined by the angle of view θ.

従ってこの方式における画像変換とはP1 をP2 へと変換するものである。以下に、具
体的な計算について説明する。まず、パラメータをθ、ψとする場合を考える。この場合
XY平面上におけるP1 の座標は(h・cosψ,h・sinψ)であり、上記式1)より
hを消去すると(2f・tan(θ/2)・cosψ,2f・tan(θ/2)・sin
ψ)と表される。
Therefore, the image conversion in this system is to convert P1 to P2. The specific calculation will be described below. First, consider the case where the parameters are θ and ψ. In this case, the coordinates of P1 on the XY plane are (h · cos ψ, h · sin ψ), and if h is eliminated from the above equation (1), (2f · tan (θ / 2) · cos ψ, 2f · tan (θ / 2) ) ・ Sin
ψ).

一方、P2 の座標はRは定数であり、zはz=R/tanθの関係があるので、(R,
ψ,R/tanθ)と表される。従って、パラメータθ、ψを動かして、XY平面上にお
ける円形画像上のP1 を特定でき、これに対するrψz円柱座標系上の点、即ち円筒面C
上の点も特定できるので、上記P1 、P2 を示す式に従って画像データを変換することが
できる(例えば、特許文献2参照。)。
。但し、θ=0の場合はP2 のz座標が無限大となってしまうので、現実にはθの値はあ
る値以上のものを使用することになる。
On the other hand, the coordinates of P2 are such that R is a constant and z has a relationship of z = R / tan .theta.
(ψ, R / tan θ). Therefore, by moving the parameters θ and ψ, P1 on the circular image on the XY plane can be specified, and a point on the rψz cylindrical coordinate system, that is, the cylindrical surface C
Since the upper point can also be specified, the image data can be converted in accordance with the expressions indicating P1 and P2 (see, for example, Patent Document 2).
. However, since the z coordinate of P2 becomes infinite when θ = 0, in reality, the value of θ is greater than a certain value.

なお、図10の画像をこの方式で画像変換した結果の画像を図8に示す。ただし、図1
0は180度の画角なので、図8もこの画角に対応した部分のみ変換している。この方式
の特徴は左右の画角が広いことであり、最大で360度を表示できる。
FIG. 8 shows an image obtained as a result of image conversion of the image of FIG. 10 by this method. However, FIG.
Since 0 is an angle of view of 180 degrees, only the portion corresponding to this angle of view is also converted in FIG. The feature of this method is that the left and right angle of view is wide, and a maximum of 360 degrees can be displayed.

しかしながら、図6で説明した方式では、比較的見易い画像に変換できる一方、光軸原
点から直線的にP(u,v)の平面座標に変換するので画角に実用的な制限があり、この
平面での上下左右の端部付近の画像は表示できない。また、全て表示させようとすると無
限大の平面が必要になる。理論的には180度以上の画角には対応できない。
However, the method described with reference to FIG. 6 can be converted into a relatively easy-to-view image, but has a practical limitation on the angle of view because it is linearly converted from the optical axis origin to P (u, v) plane coordinates. Images near the top, bottom, left, and right edges on a plane cannot be displayed. In addition, an infinite plane is required to display all of them. Theoretically, it cannot handle an angle of view of 180 degrees or more.

さらに、図7に示すようにZ方向(画像の奥行方向)に長い物体、例えば道の左右に建
っている家屋の端が極端に拡大され、人の目には違和感がある。
Furthermore, as shown in FIG. 7, an object that is long in the Z direction (the depth direction of the image), for example, the ends of a house standing on the left and right sides of the road is extremely enlarged, and the human eyes feel uncomfortable.

一方、図9の方法では上下方向に、図6の方式と同様の画角制限があるものの、左右方
向に関しては制限がなく、完全な範囲を表示させることができる。
On the other hand, the method of FIG. 9 has the same angle of view restriction in the vertical direction as in the method of FIG. 6, but there is no restriction in the left-right direction, and a complete range can be displayed.

しかしながら、図8に示すように、X方向(画面の左右方向)の直線とZ方向の直線と
は全て湾曲し、非常に見にくい画像になっている。
However, as shown in FIG. 8, the straight line in the X direction (left and right direction of the screen) and the straight line in the Z direction are all curved, and the image is very difficult to see.

また、前述したように、それぞれの方式では一長一短があり、カメラ装置の用途に応じ
て何れかの画像データ変換方式による画像データ変換装置を選択する必要がある。このた
め、カメラ装置に画像データ変換装置を内蔵させると、2つの画像データ変換方式に対応
した2種類のカメラ装置を生産することになり、部品調達や生産管理、在庫管理や販売管
理などの管理業務が増加し、1機種の場合と比較して、管理コストが上昇してしまう問題
があった。
特許第3126955号公報(第3頁、図1) 特許第3025255号公報(第4頁、図2)
Further, as described above, each method has advantages and disadvantages, and it is necessary to select an image data conversion device according to any image data conversion method according to the application of the camera device. For this reason, when the image data conversion device is built in the camera device, two types of camera devices corresponding to the two image data conversion methods are produced, and management such as parts procurement, production management, inventory management, and sales management is performed. There was a problem that the business cost increased and the management cost increased as compared with the case of one model.
Japanese Patent No. 3126955 (page 3, FIG. 1) Japanese Patent No. 3025255 (page 4, FIG. 2)

本発明は以上述べた問題点を解決し、魚眼レンズなどを介して撮像された画像をできる
だけ広角に画像変換すると共に、Y軸とZ軸との直線の歪がなくてX軸方向で直線の歪が
少なく、かつ、人間にとって見易い画像に変換する画像データ変換装置の提供と、画像デ
ータ変換装置を内蔵したカメラ装置の管理コストを低減させることを目的とする。
The present invention solves the above-described problems, converts an image captured through a fisheye lens to a wide angle as much as possible, and eliminates straight line distortion between the Y-axis and Z-axis, and straight line distortion in the X-axis direction. An object of the present invention is to provide an image data conversion device that converts images into images that are easy to see for humans and to reduce the management cost of a camera device incorporating the image data conversion device.

本発明は上述の課題を解決するため、魚眼レンズを用いて撮像された球形歪を含む被写
体の画像を入力画像の信号として入力し、同入力画像の信号から前記球形歪を除去するよ
うに画像変換して出力画像を信号出力する画像変換手段を備えた画像データ変換装置にお
いて、
前記画像変換手段は、前記魚眼レンズの光軸に向かう直線状の前記被写体と、縦方向に
直線の前記被写体とを前記出力画像内でほぼ直線状となるように前記入力画像全体を画像
変換し、
かつ、横方向に直線の前記被写体を、前記出力画像の中央部分、及び同中央部分と左右
に連なる左側部分と右側部分とでほぼ直線状に、また、前記出力画像の中央部分と、左側
部分及び右側部分の境目付近で屈曲するように、前記入力画像全体を画像変換する。
In order to solve the above-described problems, the present invention inputs an image of a subject including spherical distortion captured using a fisheye lens as an input image signal, and performs image conversion so as to remove the spherical distortion from the input image signal. In the image data conversion device provided with the image conversion means for outputting the output image as a signal,
The image conversion means converts the entire input image so that the linear object directed toward the optical axis of the fisheye lens and the vertical object are substantially linear in the output image,
In addition, the subject that is straight in the horizontal direction is substantially linear in the central portion of the output image, and the left and right portions that are connected to the central portion and the left and right, and the central portion and the left portion of the output image. And the entire input image is converted so as to be bent near the boundary of the right portion.

また、前記画像変換手段は仮想的な画像変換モデルに基づいて構成されてなり、
前記画像変換モデルは、円形の平面からなる前記入力画像と、前記魚眼レンズと対応し
て被写体が映し出される半球状の仮想物体面と、前記球形歪を補正する補正面と、画像変
換される表示面とを順に並べ、前記魚眼レンズの光軸と対応する仮想光軸が、前記入力画
像の中央に位置する光軸原点からこれらの面の中央を直角に挿通し、前記補正面は中央に
配置された中央面と、同中央面の左右にそれぞれ配置された左側面、及び右側面とで構成
され、同左側面と右側面とは前記光軸原点に向かって屈曲してなり、
前記仮想光軸方向の前記補正面に投射された前記仮想物体面上の画像は、前記表示面へ
正射影方式で投射され、投射された前記表示面の画像を前記出力画像としてなる構成とす
る。
Further, the image conversion means is configured based on a virtual image conversion model,
The image conversion model includes the input image formed of a circular plane, a hemispherical virtual object surface on which a subject is displayed corresponding to the fisheye lens, a correction surface for correcting the spherical distortion, and a display surface for image conversion. The virtual optical axis corresponding to the optical axis of the fisheye lens is inserted through the center of these surfaces at a right angle from the optical axis origin located at the center of the input image, and the correction surface is disposed at the center. The center plane is composed of a left side surface and a right side surface respectively arranged on the left and right sides of the center plane, and the left side surface and the right side surface are bent toward the optical axis origin,
The image on the virtual object surface projected onto the correction surface in the virtual optical axis direction is projected onto the display surface by an orthogonal projection method, and the projected image on the display surface is used as the output image. .

そして、前記画像変換手段は仮想的な変換モデルに基づいて構成されてなり、
前記変換モデルは、円形の平面からなる前記入力画像と、前記魚眼レンズと対応して被
写体が映し出される半球状の仮想物体面と、前記球形歪を補正する補正面と、画像変換さ
れる表示面とを順次離間して並べ、前記魚眼レンズの光軸と対応する仮想光軸が、前記入
力画像の中央に位置する光軸原点からこれらの面の中央を直角に挿通し、前記補正面は、
中央に配置された中央面と、同中央面の左右に配置された左右側面とで構成され、同左右
側面は前記光軸原点に向かって屈曲してなり、
前記仮想光軸方向の前記補正面に投射された前記仮想物体面上の画像は、前記表示面へ
正射影方式で投射され、投射された前記表示面の画像を前記出力画像としてなる構成にす
る。
The image conversion means is configured based on a virtual conversion model,
The conversion model includes the input image composed of a circular plane, a hemispherical virtual object surface on which a subject is projected corresponding to the fisheye lens, a correction surface for correcting the spherical distortion, and a display surface for image conversion. The virtual optical axis corresponding to the optical axis of the fisheye lens is inserted at a right angle from the origin of the optical axis located at the center of the input image, and the correction surface is
Consists of a central surface disposed in the center and left and right side surfaces disposed on the left and right of the central surface, the left and right side surfaces are bent toward the optical axis origin,
The image on the virtual object surface projected onto the correction surface in the virtual optical axis direction is projected onto the display surface by an orthogonal projection method, and the projected image on the display surface is used as the output image. .

さらに、前記補正面を形成する変換モデルは、前記表示面の横と縦の座標をx,yとし
、前記補正面の3次元座標をx,y,zとする時、前記仮想光軸方向のzは、








Further, the conversion model forming the correction surface is such that the horizontal and vertical coordinates of the display surface are x, y, and the three-dimensional coordinates of the correction surface are x, y, z. z is








の式で算出する。 Calculate with the following formula.

さらに、カメラ装置に前記画像データ変換装置を内部に設け、撮像した画像を前記画像
データ変換装置によって画像変換して出力する。
Furthermore, the image data conversion device is provided inside the camera device, and the captured image is converted by the image data conversion device and output.

以上の手段を用いることにより、本発明による画像データ変換装置によれば、
請求項1に係わる発明は、車両用のカメラで撮像した画像を運転者が見易い画像に変換
できる。具体的には、表示される画角が広くて、かつ、実際の風景の直線が画像データ変
換装置を介して表示された時に直線的に表されることである。
By using the above means, according to the image data conversion apparatus of the present invention,
The invention according to claim 1 can convert an image captured by a vehicle camera into an image that is easy for the driver to see. Specifically, the displayed angle of view is wide and a straight line of an actual landscape is displayed linearly when displayed through the image data converter.

本発明では上下方向と光軸の奥行方向とに湾曲歪がなく、また、運転者の視野中心、つ
まり、光軸の周辺と画面の左右付近とは横方向の湾曲歪がほとんど無いため、運転者にと
って違和感が少ない画像になっている。
In the present invention, there is no bending distortion in the vertical direction and the depth direction of the optical axis, and there is almost no horizontal bending distortion at the center of the driver's field of view, that is, around the optical axis and right and left of the screen. The image is less uncomfortable for the person.

請求項2に係わる発明は、
画像変換モデルにおいて補正面を中央面と左右側面とで構成し、仮想物体面を囲むよう
に配置しているため、表示される画角が広く、かつ、補正面が複数の面で構成され、補正
面上の横方向は各面上での直線状の部分が連結された構成であるため、横方向の湾曲歪を
低減でき、見易い画像に変換できる。
The invention according to claim 2
In the image conversion model, the correction surface is composed of a center surface and left and right side surfaces, and is arranged so as to surround the virtual object surface, so that the displayed angle of view is wide, and the correction surface is composed of a plurality of surfaces, Since the horizontal direction on the correction surface has a configuration in which linear portions on each surface are connected, the horizontal distortion can be reduced and the image can be converted into an easily viewable image.

請求項3に係わる発明は、
画像変換モデルにおいて、補正面を表す式を簡単に構成でき、画像変換手段を容易に構
成できる。
The invention according to claim 3 is:
In the image conversion model, the expression representing the correction surface can be easily configured, and the image conversion means can be easily configured.

請求項4に係わる発明は、カメラ装置に画像データ変換装置を内部に設けることにより
、異なる方式の画像データ変換装置を内蔵したカメラ装置を2種類生産しなくても、1つ
の方式の画像データ変換装置を内蔵したカメラ装置を1種類だけ生産すればよいため、カ
メラ装置の管理コストを低減させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, an image data conversion device is provided in the camera device so that one type of image data conversion can be performed without producing two types of camera devices incorporating different types of image data conversion devices. Since only one type of camera device incorporating the device needs to be produced, the management cost of the camera device can be reduced.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.

図1(A)は入力画像と出力画像との仮想的な関係を示す画像データ変換モデルにおけ
る斜視図、図1(B)はその上面図をそれぞれ示す。本発明による変換方法では、円形面
上の画像である入力画像1を一旦、所定形状の補正面3(三次元)上へ変換し、さらに、
この補正面3上の画像を正射影法により矩形の表示面4へ目的とする出力画像として投影
する。従って、この補正面3の形状、実際は変換式を変更することにより任意の画像変換
を行なうようになっている。
1A is a perspective view of an image data conversion model showing a virtual relationship between an input image and an output image, and FIG. 1B is a top view thereof. In the conversion method according to the present invention, the input image 1 which is an image on a circular surface is once converted onto a correction surface 3 (three-dimensional) having a predetermined shape,
The image on the correction surface 3 is projected as a target output image on the rectangular display surface 4 by an orthogonal projection method. Therefore, arbitrary image conversion is performed by changing the shape of the correction surface 3 and actually the conversion formula.

背景技術でも説明したように、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上での位置が決まるので、被写体は半径1の半球面2上に位置してい
るものと仮定し、その被写体の画像である入力画像1は半径1の円内、具体的には図示し
ない撮像素子の撮像面上に結像しているものとする。なお、この半球面を仮想物体面2と
呼ぶこととする。また、円形の入力画像1の中心は、撮像に使用されるレンズの原点と対
応する光軸原点:Oであり、この点から垂直に延出した仮想的な線が光軸5である。
As described in the background art, it is assumed that the subject photographed with the fisheye lens is positioned on the hemispherical surface 2 having the radius 1 because the position on the image sensor is determined by the angle viewed from the fisheye lens. It is assumed that the input image 1 that is an image of the subject is formed in a circle having a radius of 1, specifically on an imaging surface of an imaging element (not shown). Note that this hemispherical surface is referred to as a virtual object plane 2. The center of the circular input image 1 is the optical axis origin: O corresponding to the origin of the lens used for imaging, and an imaginary line extending perpendicularly from this point is the optical axis 5.

図1(A)に示すように、補正面3は、光軸5の正面に位置する中央面3aと、光軸5
の進行方向右側に配置された右側面3bと、光軸5進行方向左側に配置された左側面3c
とで構成されている。そして、補正面3の中央面3aと表示面4とは光軸5に対して垂直
に配置され、また、補正面3は仮想物体面2を包み込むように配置される。また、この補
正面3の中心点と表示面4の中心点とは、光軸原点からの光軸で貫かれる位置となってい
る。さらに、補正面3と表示面4とは上下方向には直線状であり、表示面4は左右方向に
対しても直線状である。
As shown in FIG. 1A, the correction surface 3 includes a central surface 3a positioned in front of the optical axis 5 and an optical axis 5.
The right side surface 3b disposed on the right side in the traveling direction of the optical axis 5 and the left side surface 3c disposed on the left side in the traveling direction of the optical axis 5.
It consists of and. The center surface 3 a of the correction surface 3 and the display surface 4 are disposed perpendicular to the optical axis 5, and the correction surface 3 is disposed so as to wrap around the virtual object surface 2. Further, the center point of the correction surface 3 and the center point of the display surface 4 are positions penetrated by the optical axis from the optical axis origin. Further, the correction surface 3 and the display surface 4 are linear in the vertical direction, and the display surface 4 is also linear in the horizontal direction.

従って、仮想物体面2からの画像が写される補正面3の画像の縦(Y)方向は、横(X
)方向がどの位置であっても、縦の直線が湾曲するような歪みがない。さらに、この補正
面中心を通る横(X)方向のライン上では、横方向の直線が湾曲するような歪みがない。
Therefore, the vertical (Y) direction of the image of the correction surface 3 on which the image from the virtual object plane 2 is copied is horizontal (X
) There is no distortion that the vertical straight line is curved no matter where the direction is. Further, on the horizontal (X) direction line passing through the center of the correction surface, there is no distortion such that the horizontal straight line is curved.

補正面の横方向では、この補正面中心を通る横方向のライン上以外の場所で、横方向の
直線が屈曲する歪が発生する。
In the lateral direction of the correction surface, distortion occurs where the lateral straight line is bent at a place other than on the lateral line passing through the center of the correction surface.

図2は魚眼レンズを介して撮像した図10の画像を本発明によって画像補正した例を表
す画像である。この図2の全ての範囲において、実際の風景での縦方向の直線は直線とし
て変換されており、画像中央(光軸奥)方向へ向かう道路のセンターラインや脇線、電線
、建物の稜線なども歪みがなくて、実際の風景通りに直線状になっている。また、画像の
左右方向の中心付近は実際の風景通りに直線状になっている。さらに、画像の左右付近の
横方向の直線は傾斜しているものの、ほぼ直線状に補正されている。なお、画像の左右方
向の中心付近と左右付近の横方向の直線とがなだらかに屈曲して接続する部分で湾曲歪が
発生している。
FIG. 2 is an image showing an example in which the image of FIG. 10 taken through a fisheye lens is corrected according to the present invention. In the entire range of FIG. 2, the vertical straight line in the actual landscape is converted as a straight line, such as the center line of the road toward the center of the image (back of the optical axis), the side line, the electric wire, the ridge line of the building, etc. There is no distortion, and it is straight according to the actual scenery. Also, the vicinity of the center in the left-right direction of the image is linear as in the actual landscape. Further, although the horizontal straight lines near the left and right sides of the image are inclined, they are corrected to be substantially linear. It should be noted that bending distortion occurs at a portion where the vicinity of the center in the left-right direction of the image and the horizontal straight line near the left-right direction are gently bent and connected.

これは前述したように、補正面3が中央面3aと右側面3bと左側面3cとで構成され
、これらがなめらかに接続されているからである。それぞれの面自体を見れば、光軸方向
になだらかに湾曲する平面状であり、これらの面の接続部分が屈曲している。従って、補
正された画像もこの特性で変換されている。
This is because, as described above, the correction surface 3 is composed of the center surface 3a, the right side surface 3b, and the left side surface 3c, which are smoothly connected. Looking at each surface itself, it is a flat shape that gently curves in the optical axis direction, and the connecting portions of these surfaces are bent. Therefore, the corrected image is also converted with this characteristic.

この横方向の直線が歪む様子を本発明による画像変換を施した図3の画像で説明する。
この図も他の画像と同じく、光軸の奥方向(画像中心に向かう方向)へ道路や電線、建物
の稜線が直線状になっている。
The manner in which the horizontal straight line is distorted will be described with reference to the image of FIG. 3 which has been subjected to image conversion according to the present invention.
As in the other images, roads, electric wires, and ridge lines of buildings are linear in the depth direction of the optical axis (direction toward the center of the image).

図3の中で、左端から右端へ接続される白線からなる複数の曲線が、横方向の直線歪を
表している。つまり、実際の風景で左右方向に複数の直線が存在した場合、その直線が本
発明によりどのように変換されているかを示している。この図3では画像の中央付近では
ほぼ直線に、また、画像の左右端では傾斜しているものの、ほぼ直線となっている。
In FIG. 3, a plurality of curves composed of white lines connected from the left end to the right end represent the linear distortion in the horizontal direction. That is, when a plurality of straight lines exist in the left-right direction in an actual scene, it shows how the straight lines are converted by the present invention. In FIG. 3, it is almost a straight line near the center of the image, and it is almost a straight line although it is inclined at the left and right ends of the image.

本発明による画像データ変換装置は、図示しないが、例えば、車両前方や後方に設置さ
れ、魚眼レンズを備えたフロント、又は、リヤカメラなどで撮像した画像をカーナビゲー
ションなどの表示装置で表示する時に用いられる。この場合、重要なことは画像を正確に
再現することでなく、運転者にとって見易い画像とすることである。
Although not shown in the drawings, the image data conversion device according to the present invention is used when, for example, an image captured by a front or rear camera provided with a fisheye lens is displayed on a display device such as a car navigation system. . In this case, what is important is not to reproduce the image accurately but to make the image easy to see for the driver.

運転者にとって見易い画像とは、表示される画角が広くて、かつ、遠近感が正確に再現
された画像、つまり、実際の風景の直線は、それがカメラを介して表示された時でも直線
的に表されることである。従って湾曲歪のできるだけ少ない画像変換がこのような用途に
適したものであると言える。本発明では、図2と図3とで説明したように、上下方向と光
軸の奥行方向とに湾曲歪がなく、また、運転者の視野中心、つまり、光軸の周辺と、画面
の左右端付近では、風景の横方向の直線が傾斜して変換されるものの、横方向の湾曲歪が
2カ所以外ではほとんど無いようにしている。このため、運転者にとって違和感が少ない
画像になっている。
An image that is easy to see for the driver is an image that has a wide angle of view and that accurately reproduces the perspective, that is, a straight line of an actual landscape is straight even when it is displayed through the camera. Is to be expressed. Therefore, it can be said that image conversion with as little bending distortion as possible is suitable for such applications. In the present invention, as described with reference to FIGS. 2 and 3, there is no bending distortion in the vertical direction and the depth direction of the optical axis, and the center of the driver's field of view, that is, the periphery of the optical axis and the left and right sides of the screen. In the vicinity of the edge, although the horizontal straight line of the landscape is inclined and converted, there is almost no horizontal bending distortion except in two places. For this reason, the image is less uncomfortable for the driver.

図4は本発明による画像データ変換モデルの具体例を説明する説明図であり、基本的に
は図1で説明した図と同じである。なお、参考までに撮像素子の撮像面6を点線で図示し
ている。一般的には円形の撮像素子はカメラに用いられることはなく、縦横比が3:4な
どの撮像素子が用いられ、カメラから出力される画像出力信号もこの比率の画像となって
いる。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a specific example of the image data conversion model according to the present invention, and is basically the same as the diagram described in FIG. For reference, the image pickup surface 6 of the image pickup device is shown by a dotted line. In general, a circular imaging device is not used in a camera, and an imaging device having an aspect ratio of 3: 4 is used, and an image output signal output from the camera is also an image of this ratio.

画像データ変換装置自体は、入力した画像を変換して出力するものであるが、背景技術
の図11で説明したように、出力画像、つまり、表示面4の画素位置P(x0,y0)と
、入力画像1の画素位置I(x3,y3)との関連を予めテーブル化しておき、実際の装
置において、入力したI(x3,y3)の画素をP(x0,y0)の位置に出力するよう
にしている。
The image data converter itself converts the input image and outputs it. As described with reference to FIG. 11 of the background art, the output image, that is, the pixel position P (x0, y0) on the display surface 4 and The relationship with the pixel position I (x3, y3) of the input image 1 is previously tabulated, and the input I (x3, y3) pixel is output to the position of P (x0, y0) in an actual apparatus. I am doing so.

従って図4では、表示面4の画素位置P(x0,y0)を一旦、補正面3の画素位置H
(x1,y1,z1)に変換し、さらに、この座標を仮想物体面2の半球面の極座標K(
r2,φ2,θ2)に変換し、最終的に入力画像1の画素位置I(x3,y3)へ変換す
る。この変換を表示面4の画素位置P(x0,y0)の全てにおいて計算し、計算された
結果を例えばROM(以下、変換ROMと呼称)などの記憶素子に記憶させておく。なお
、この変換ROMは、そのアドレスにx0,y0入力し、そしてこのアドレス値で示され
る場所に格納され、このアドレスのアクセスによって出力されるデータの内容がx3,y
3の値となるように構成されている。
Accordingly, in FIG. 4, the pixel position P (x0, y0) on the display surface 4 is temporarily set to the pixel position H on the correction surface 3.
(X1, y1, z1), and the coordinates are converted to polar coordinates K (
r2, φ2, θ2), and finally converted to the pixel position I (x3, y3) of the input image 1. This conversion is calculated at all pixel positions P (x0, y0) on the display surface 4, and the calculated result is stored in a storage element such as a ROM (hereinafter referred to as conversion ROM). The conversion ROM inputs x0 and y0 to the address, and is stored in the location indicated by the address value. The contents of the data output by accessing this address are x3 and y.
It is configured to have a value of 3.

従って、例えば図11の画像データ変換装置において、画像メモリ部94に入力画像1
を画素位置I(x3,y3)を指定しながら全ての画素を格納する。そして、前述した本
発明による画像データ変換を行なう変換ROMを備えた画像変換手段96において、変換
ROMのアドレスに、x0,y0を順次指定しながら、変換ROMの出力データ(アドレ
ス値)を画像メモリ部94の画像メモリのアドレスとして使用し、結果的に得られる画像
メモリの画素データを表示面4の画素位置P(x0,y0)の画素データとして使用する
Therefore, for example, in the image data conversion apparatus of FIG.
All pixels are stored while designating the pixel position I (x3, y3). Then, in the image conversion means 96 having the conversion ROM for performing the image data conversion according to the present invention described above, the output data (address value) of the conversion ROM is converted into the image memory while sequentially specifying x0 and y0 as the addresses of the conversion ROM. The pixel data of the image memory obtained as a result is used as the pixel data of the pixel position P (x0, y0) on the display surface 4.

なお、この変換において、x0,y0に対して算出されたx3,y3は小数を含む実数
であり、それをそのまま画像メモリ部94の画像メモリのアドレスとして使用することは
できない。従って、算出されたx3,y3の整数部分のアドレスを用いて、このアドレス
と、その周辺アドレスの画像メモリ部94の画像データを読み出し、これらの画像データ
を算出されたx3,y3の小数部分のアドレスと対応して、加算、配分するなどの画像補
正を画像補間部95により行なう。なお、画像補間の方法はこれに限らず任意の方法でよ
いし、また、画像補間を行なわないで、算出されたx3,y3の整数部分のアドレスで示
される画像データのみを用いてもよい。
In this conversion, x3 and y3 calculated for x0 and y0 are real numbers including decimal numbers, and cannot be used as they are as addresses of the image memory of the image memory unit 94. Accordingly, using the calculated address of the integer part of x3, y3, the image data of the image memory unit 94 of this address and its peripheral address is read, and these image data are calculated in the decimal part of the calculated x3, y3. Image correction such as addition and distribution is performed by the image interpolation unit 95 in correspondence with the address. Note that the image interpolation method is not limited to this, and any method may be used, and only the image data indicated by the addresses of the calculated integer parts of x3 and y3 may be used without performing image interpolation.

次に図4と、ここで使用される各面での座標計算式を記載した図5の式1〜式4を用い
て、表示面4の画素位置P(x0,y0)と、入力画像1の画素位置I(x3,y3)と
の関連につて詳細な説明を行なう。
Next, the pixel position P (x0, y0) on the display surface 4 and the input image 1 are obtained by using FIG. 4 and Equations 1 to 4 in FIG. A detailed description will be given of the relationship with the pixel position I (x3, y3).

図4において、表示面4の光軸原点の座標位置を表示原点P(0,0)とし、この原点
を通過するx方向の右端をP(1,0)、左端をP(−1,0)とする。また、この原点
を通過するy方向の上端をP(0,−0.75)、下端をP(0,0.75)とする。な
お、y方向の−0.75〜0.75とは、x方向を−1〜1とした場合の縦方向の比率を
表しており、この場合は画面サイズが横4:縦3(横1:縦0.75)を示している。従
って、図5の式1に示すように、平面直行座標系の表示座標P(x0,y0)の画素位置
はx0,y0で規定されるものとする。
In FIG. 4, the coordinate position of the optical axis origin of the display surface 4 is set as the display origin P (0, 0), the right end in the x direction passing through this origin is P (1, 0), and the left end is P (-1, 0). ). Also, let the upper end in the y direction passing through the origin be P (0, −0.75) and the lower end be P (0, 0.75). Note that −0.75 to 0.75 in the y direction represents a ratio in the vertical direction when the x direction is set to −1 to 1, and in this case, the screen size is horizontal 4: vertical 3 (horizontal 1). : Vertical 0.75). Therefore, as shown in Equation 1 in FIG. 5, the pixel position of the display coordinate P (x0, y0) in the plane orthogonal coordinate system is defined by x0, y0.

同様の考え方で補正面3は、3次元直行系座標のH(x1,y1,z1)で示される。
なお、x1,y1はx0,y0と同じ値である。また、z1は光軸方向の位置を示してお
り、式2で示される式を用いてx0の関数として算出する。
In the same way, the correction surface 3 is represented by H (x1, y1, z1) of three-dimensional orthogonal system coordinates.
X1 and y1 are the same values as x0 and y0. Z1 indicates the position in the optical axis direction, and is calculated as a function of x0 using the equation shown in Equation 2.

次に、算出したこのx1,y1,z1を用いて、仮想物体面2に映っている画素の極座
標K(r2,φ2,θ2)を式3を用いて算出する。なお、図4に示すように、ここでは
円形となる入力画像の論理的な半径のサイズを、r2=1で計算している。また、φ2は
入力画像のx軸から反時計回り方向の角度(方位角)を、θ2は、φ2での半径の直線と
光軸zとの間の角度(天頂角)を、それぞれ示している。
Next, using the calculated x1, y1, and z1, polar coordinates K (r2, φ2, θ2) of the pixels shown on the virtual object plane 2 are calculated using Equation 3. As shown in FIG. 4, here, the size of the logical radius of the circular input image is calculated with r2 = 1. Φ2 represents an angle (azimuth angle) counterclockwise from the x-axis of the input image, and θ2 represents an angle (zenith angle) between the radius line at φ2 and the optical axis z. .

次に、算出したこのφ2,θ2を入力する式3を用いて、仮想物体面2に映っている被
写体の画素の位置を、平面直行系座標である入力画像座標I(x3,y3)に変換する。
これが撮像された画素の位置であるが、実際には、撮像素子の縦横比率、例えば横4:縦
3(横1:縦0.75)に入力画像が収まるようにする。これが撮像座標I’(x4,y
4)であり、撮像時には光が到達しない範囲も含めて画像信号として、画像データ変換装
置に入力される。
Next, using Equation 3 for inputting the calculated φ2 and θ2, the position of the pixel of the subject shown on the virtual object plane 2 is converted into input image coordinates I (x3, y3) that are plane orthogonal coordinates. To do.
This is the position of the imaged pixel. Actually, however, the input image is made to fit in the aspect ratio of the image sensor, for example, horizontal 4: vertical 3 (horizontal 1: vertical 0.75). This is the imaging coordinates I ′ (x4, y
4) and is input to the image data converter as an image signal including a range where light does not reach during imaging.

以上、説明したように、本発明では上下方向と光軸の奥行方向とに湾曲歪がなく、また
、運転者の視野中心、つまり、光軸中心の周辺と画面の左右付近とは横方向の湾曲歪がほ
とんど無いため、運転者にとって違和感が少ない画像になっている。
As described above, in the present invention, there is no bending distortion in the vertical direction and the depth direction of the optical axis, and the center of the driver's visual field, that is, the periphery of the optical axis center and the vicinity of the left and right sides of the screen are in the lateral direction. Since there is almost no curvature distortion, the image is less uncomfortable for the driver.

さらに、本発明による画像変換モデルにおいて、補正面を中央面と左右側面とで構成し
、仮想物体面を囲むように配置しているため、表示される画角が広く、かつ、補正面が複
数の面で構成され、補正面上の横方向は各面上での直線状の部分が連結された構成である
ため、横方向の湾曲歪を低減でき、見易い画像に変換できる。また、補正面を表す式を簡
単に構成でき、画像変換手段を容易に構成できる。
Furthermore, in the image conversion model according to the present invention, the correction surface is composed of the center surface and the left and right side surfaces, and is arranged so as to surround the virtual object surface, so that the displayed angle of view is wide and there are a plurality of correction surfaces. The horizontal direction on the correction surface is a configuration in which linear portions on each surface are connected to each other, so that the horizontal distortion can be reduced and the image can be converted into an easy-to-see image. In addition, the expression representing the correction surface can be easily configured, and the image conversion means can be easily configured.

また、実施例で説明した画像データ変換装置を、例えば図11のカメラ装置80の内部
に設けることにより、異なる方式の画像データ変換装置を内蔵したカメラ装置を2種類生
産しなくても、広角に対応しつつ画像の湾曲歪が少ない特性を備えた、本発明による画像
データ変換装置を内蔵したカメラ装置を1種類だけ生産すればよいため、カメラ装置の管
理コストを低減させることができる。
Further, by providing the image data conversion device described in the embodiment in the camera device 80 of FIG. 11, for example, a wide angle can be obtained without producing two types of camera devices incorporating different types of image data conversion devices. It is only necessary to produce one type of camera device incorporating the image data conversion device according to the present invention, which has the characteristic that the image distortion is small, and the management cost of the camera device can be reduced.

なお、この実施例では補正面を3つの面の組合せで説明しているが、これに限るもので
なく、例えは光軸正面に1面、その左右に各2面を配置し、合計5面で補正を行なうよう
にするなど、複数の面を組み合わせてもよい。この場合、仮想物体面をさらに包み込むこ
とができるので、さらに広角な入力画像にも対応できる。また、補正面を構成する複数の
面の面積比率は画像データ変換装置の用途に応じて任意に変更してもよい。
In this embodiment, the correction surface is described as a combination of three surfaces. However, the present invention is not limited to this. For example, one surface is arranged in front of the optical axis and two surfaces are arranged on the left and right sides, for a total of five surfaces. A plurality of surfaces may be combined, for example, correction may be performed with. In this case, since the virtual object plane can be further wrapped, it is possible to deal with a wider-angle input image. Further, the area ratio of the plurality of surfaces constituting the correction surface may be arbitrarily changed according to the application of the image data conversion apparatus.

また、この実施例では変換ROMを用いて画像変換手段を構成しているが、これに限る
ものでなく、変換テーブルをRAMに格納して用いたり、もしくは、前述した画像変換モ
デルでの計算を高速で行い、入力画像をリアルタイムで出力画像に変換するようにしても
よい。
In this embodiment, the image conversion means is configured using the conversion ROM. However, the present invention is not limited to this, and the conversion table is stored in the RAM and used, or the calculation using the image conversion model described above is performed. It may be performed at high speed and the input image may be converted into an output image in real time.

さらに、この実施例では画面サイズを縦横比3:4として説明しているが、これに限る
ものでなく、例えば縦横比9:16であれば、y:−0.5625〜0.5625の値と
して使用する。
Furthermore, in this embodiment, the screen size is described as an aspect ratio of 3: 4. However, the present invention is not limited to this. For example, when the aspect ratio is 9:16, a value of y: −0.5625 to 0.5625 is used. Use as

また、本発明による画像変換モデルにおいて、仮想物体面から入力画像への変換に式4
を用いているが、これは本実施例が等距離射影レンズを前提としたためであり、立体射影
によるレンズを前提とする場合は、レンズの特性を示すg(θ)である以下の式5や式6
などを使用してもよい。なお、本発明ではこのような視野角が180度を越えるレンズを
使用する場合でも応用することができ、特に視野角が150度を越える場合、図6で説明
した方式よりも大きな効果を得ることができる。

g(θ)=2f・tan(θ/2)・・・・式5 ただし、fは焦点距離を示す。
Further, in the image conversion model according to the present invention, the conversion from the virtual object plane to the input image is performed using Equation 4
This is because the present embodiment is premised on an equidistant projection lens, and when a lens based on stereoscopic projection is premised, the following equation 5 or g (θ) indicating the lens characteristics is used: Equation 6
Etc. may be used. In the present invention, the present invention can be applied even when a lens having a viewing angle exceeding 180 degrees is used. In particular, when the viewing angle exceeds 150 degrees, a greater effect than the method described in FIG. 6 can be obtained. Can do.

g (θ) = 2f · tan (θ / 2)... Equation 5 where f represents the focal length.

g(θ)=3f・tan(θ/3)・・・・式6 ただし、fは焦点距離を示す。

具体的には式4に代替して、










g (θ) = 3f · tan (θ / 3)... Equation 6 where f represents the focal length.

Specifically, instead of Equation 4,










の式7を用いる。   Equation 7 is used.

また、本発明による画像変換モデルにおいて、補正面のz方向の座標計算式を式2の中
で示しているが、これは1種類の補正面を示しているにすぎない。例えば、式2を用いた
場合には、光軸原点から補正面に投射できる限界の画角は約213°であり、このときの
x1は約±1.55となる。従って式2を用いた場合には、魚眼レンズで撮像できる画角
は約213°以内に限定される。
Further, in the image conversion model according to the present invention, the coordinate calculation formula in the z direction of the correction surface is shown in Equation 2, but this shows only one type of correction surface. For example, when Expression 2 is used, the limit angle of view that can be projected from the optical axis origin to the correction surface is about 213 °, and x1 at this time is about ± 1.55. Therefore, when Expression 2 is used, the angle of view that can be captured by the fisheye lens is limited to within about 213 °.

これより広い画角が必要であれば式2を変更して対応することができる。このように本
発明では、式2に限るものでなく、本発明による効果を奏し、この式に近似する有利多項
式や数列も本発明の範囲内である。
If a wider angle of view is required, Equation 2 can be changed to cope with it. As described above, the present invention is not limited to the expression 2, and the advantageous polynomials and numerical sequences that are effective for the present invention and approximate to this expression are also within the scope of the present invention.

本発明による画像データ変換のモデルを示す、(A)は斜視図、(B)はその上面図である。FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a top view showing an image data conversion model according to the present invention. 本発明による画像データ変換を行なった後の画像である。It is the image after performing the image data conversion by this invention. 本発明による画像データ変換の横方向の特性を説明する画像である。It is an image explaining the characteristic of the horizontal direction of the image data conversion by this invention. 本発明による画像データ変換モデルを用いた変換手順を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the conversion procedure using the image data conversion model by this invention. 本発明による画像データ変換モデルで使用する変換式である。4 is a conversion formula used in the image data conversion model according to the present invention. 従来の画像データ変換のモデルを示す、(A)は斜視図、(B)はその上面図である。A conventional image data conversion model is shown, (A) is a perspective view, and (B) is a top view thereof. 従来の画像データ変換のモデルを用いて画像変換した後の画像である。It is the image after image conversion using the model of the conventional image data conversion. 従来の他の画像データ変換のモデルを用いて画像変換した後の画像である。It is an image after image conversion using another conventional image data conversion model. 従来の他の画像データ変換のモデルを示す、(A)は斜視図、(B)はその上面図である。FIG. 5A is a perspective view and FIG. 5B is a top view showing another conventional image data conversion model. 魚眼レンズを介して撮像した画像(画像データ変換前)である。It is the image (before image data conversion) imaged via the fisheye lens. 従来の画像データ変換装置とカメラ装置とを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional image data converter and camera apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力画像
2 仮想物体面
2 半球面
3 補正面
3a 中央面
3b 右側面
3c 左側面
4 表示面
5 光軸
6 撮像面
80 カメラ装置
81 魚眼レンズ
82 撮像素子
83 画像処理部
90 画像データ変換装置
91 デジタル入力端子
92 アナログ入力端子
93 A/Dコンバータ
94 画像メモリ部
95 画像補間部
96 画像変換手段
97 D/Aコンバータ
98 アナログ映像出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input image 2 Virtual object surface 2 Hemisphere 3 Correction surface 3a Center surface 3b Right side surface 3c Left side surface 4 Display surface 5 Optical axis 6 Imaging surface 80 Camera apparatus 81 Fisheye lens 82 Imaging element 83 Image processing part 90 Image data converter 91 Digital Input terminal 92 Analog input terminal 93 A / D converter 94 Image memory unit 95 Image interpolation unit 96 Image conversion means 97 D / A converter 98 Analog video output terminal

Claims (4)

魚眼レンズを用いて撮像された球形歪を含む被写体の画像を入力画像の信号として入力
し、同入力画像の信号から前記球形歪を除去するように画像変換して出力画像を信号出力
する画像変換手段を備えた画像データ変換装置において、
前記画像変換手段は、前記魚眼レンズの光軸に向かう直線状の前記被写体と、縦方向に
直線の前記被写体とを前記出力画像内でほぼ直線状となるように前記入力画像全体を画像
変換し、
かつ、横方向に直線の前記被写体を、前記出力画像の中央部分、及び同中央部分と左右
に連なる左側部分と右側部分とでほぼ直線状に、また、前記出力画像の中央部分と、左側
部分及び右側部分の境目付近で屈曲するように、前記入力画像全体を画像変換してなるこ
とを特徴とする画像データ変換装置。
Image conversion means for inputting an image of a subject including spherical distortion imaged using a fisheye lens as an input image signal, performing image conversion so as to remove the spherical distortion from the input image signal, and outputting an output image as a signal In an image data conversion device comprising:
The image conversion means converts the entire input image so that the linear object directed toward the optical axis of the fisheye lens and the vertical object are substantially linear in the output image,
In addition, the subject that is straight in the horizontal direction is substantially linear in the central portion of the output image, and the left and right portions that are connected to the central portion and the left and right, and the central portion and the left portion of the output image. And an image data conversion device obtained by image-converting the entire input image so as to be bent near the boundary of the right portion.
前記画像変換手段は仮想的な画像変換モデルに基づいて構成されてなり、
前記画像変換モデルは、円形の平面からなる前記入力画像と、前記魚眼レンズと対応し
て前記被写体が映し出される半球状の仮想物体面と、前記球形歪を補正する補正面と、画
像変換される表示面とを順に並べ、前記魚眼レンズの光軸と対応する仮想光軸が、前記入
力画像の中央に位置する光軸原点からこれらの面の中央を直角に挿通し、前記補正面は、
中央に配置された中央面と、同中央面の左右にそれぞれ配置された左側面、及び右側面と
で構成され、同左側面と右側面とは前記光軸原点に向かって屈曲してなり、
前記仮想光軸方向の前記補正面に投射された前記仮想物体面上の画像は、前記表示面へ
正射影方式で投射され、投射された前記表示面の画像を前記出力画像としてなる構成であ
ることを特徴とする請求項1記載の画像データ変換装置。
The image conversion means is configured based on a virtual image conversion model,
The image conversion model includes the input image formed of a circular plane, a hemispherical virtual object plane on which the subject is projected corresponding to the fisheye lens, a correction surface for correcting the spherical distortion, and a display subjected to image conversion. The virtual optical axis corresponding to the optical axis of the fisheye lens is inserted in a right angle from the optical axis origin located at the center of the input image, and the correction surface is
Consists of a central surface arranged in the center, a left side surface and a right side surface respectively arranged on the left and right of the central surface, the left side surface and the right side surface are bent toward the optical axis origin,
The image on the virtual object surface projected onto the correction surface in the virtual optical axis direction is projected onto the display surface by an orthogonal projection method, and the projected image on the display surface is used as the output image. 2. The image data conversion apparatus according to claim 1, wherein:
前記補正面を形成する変換モデルは、前記表示面の横と縦の座標をx,yとし、前記補
正面の3次元座標をx,y,zとする時、前記仮想光軸方向のzは、









の式で算出されてなることを特徴とする請求項2記載の画像データ変換装置。
In the conversion model for forming the correction surface, when the horizontal and vertical coordinates of the display surface are x, y and the three-dimensional coordinates of the correction surface are x, y, z, z in the virtual optical axis direction is ,









The image data conversion apparatus according to claim 2, wherein the image data conversion apparatus is calculated by the following formula.
請求項1〜3のいずれかに記載の画像データ変換装置を内部に備え、撮像した画像を前記画像データ変換装置によって画像変換して出力してなることを特徴とするカメラ装置。 A camera device comprising the image data conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein a captured image is converted by the image data conversion device and output.
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