JP5402832B2 - 視点変換装置及び視点変換方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明になる視点変換装置の第1の実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、第1の実施の形態の視点変換装置100は、撮像装置であるカメラ101により撮像された撮像映像信号に対して、カメラ101のレンズ歪みを除去するレンズ歪除去部102と、レンズ歪み除去部102からの撮像映像信号に対して任意視点の視点変換を行って、その視点変換後の映像信号を表示部107へ出力する視点変換部103と、カメラパラメータ記憶部104と、仮想カメラパラメータ記憶部105と、変換パラメータ演算部106とより構成される。
ただし、(1)式中、srは画像座標における距離スケール係数、Arはカメラ101の内部パラメータ行列、Rrはカメラ101の回転行列、Trはカメラ101の移動行列を示す。上記の(1)式は基準平面122上の点Pwからカメラ101から見た画像座標で表される点prへの投影を表す式である。ここで、距離スケール係数srは変換する点Pwと画像平面123との距離によって、画像平面123上への投影の大きさを調整する係数で、距離が遠ければ小さく、距離が近ければ大きくする。また、上記のカメラ101の内部パラメータ行列Ar、カメラ101の回転行列Rr、カメラ101の移動行列Trは次式で表される。
一方、基準平面122上の点Pwから仮想カメラから見た画像座標で表される点pvへの投影を表す式は(3)式で表される。
ただし、(3)式中、svは画像座標における距離スケール係数、Avは仮想カメラの内部パラメータ行列、Rvは仮想カメラの回転行列、Tvは仮想カメラの移動行列を示す。ここで、距離スケール係数svは変換する点Pwと仮想カメラから見た画像平面との距離によって、その画像平面上への投影の大きさを調整する係数で、距離が遠ければ小さく、距離が近ければ大きくする。また、上記の仮想カメラの内部パラメータ行列Av、仮想カメラの回転行列Rv、仮想カメラの移動行列Tvは次式で表される。
(4)式中の「Av・Rv・Rr-1・Ar-1」と「Av(Tv−Rv・Rr-1・Tr)」とがステップS15で求められる変換行列である。そこで、変換パラメータ演算部106は、上記の変換行列「Av・Rv・Rr-1・Ar-1」と「Av(Tv−Rv・Rr-1・Tr)」とを予め演算し、この変換行列を視点変換部103に供給する。
次に、本発明の視点変換装置及び視点変換方法の第2の実施の形態について説明する。
この(5)式と前記(1)式とにより、基準平面122上に投影した点Pwを、実視点から見た画像平面上に投影して得られるカメラ101の画像座標で表される点prを求めることができる。
次に、本発明の視点変換装置及び視点変換方法の第3の実施の形態について説明する。
101 カメラ
102 レンズ歪除去手段
103 視点変換手段
104 カメラパラメータ記憶部
105 仮想カメラパラメータ記憶部
106 変換パラメータ演算部
107 表示部
122 基準平面
123 カメラの画像平面
151 変換領域指示線生成部
152 重畳部
153 映像切替部
201 仮想カメラ
202 仮想カメラの撮像領域(仮想撮像領域)
Claims (2)
- 任意の実視点の位置に設置された撮像装置の特性、位置及び姿勢を含むカメラパラメータを記憶するカメラパラメータ記憶手段と、
3次元空間上の任意の仮想視点に配置された仮想撮像装置の特性、位置及び姿勢を含む仮想カメラパラメータを記憶する仮想カメラパラメータ記憶手段と、
前記カメラパラメータと前記仮想カメラパラメータとに基づいて、前記仮想視点から見た画像平面上に定めた4つの点を所定の基準平面上に投影し、その基準平面上に投影した4つの点を前記実視点から見た画像平面上に投影して得られる4つの点の画像座標を求め、その求めた4つの点の画像座標と前記仮想視点から見た画像平面上に定めた前記4つの点の画像座標とに基づいて、前記撮像装置の撮像映像信号を前記仮想撮像装置の仮想撮像映像信号へ変換するための変換行列を演算する変換パラメータ演算手段と、
前記撮像装置の前記実視点から見た撮像映像信号に対して、前記変換行列を用いた視点変換のための演算処理を行って、前記仮想撮像装置の仮想撮像映像信号を生成する視点変換手段と、
前記仮想カメラパラメータから得られる前記仮想撮像装置の仮想撮像領域の4つの頂点を、前記撮像装置の実視点から見た画像平面上の画像座標で表される4つの点に変換し、更にその変換後の4つの点を結んだ変換領域を示す指示線を生成する変換領域指示線生成手段と、
前記変換領域指示線生成手段により生成された前記指示線と、前記撮像装置の前記実視点から見た撮像映像信号との重畳信号を生成して出力する重畳手段と、
前記視点変換手段から出力される前記仮想撮像映像信号と、前記重畳手段から出力される前記重畳信号との一方を選択する映像切替手段と
を有することを特徴とする視点変換装置。 - 任意の実視点の位置に設置された撮像装置の特性、位置及び姿勢を含むカメラパラメータと、3次元空間上の任意の仮想視点に配置された仮想撮像装置の特性、位置及び姿勢を含む仮想カメラパラメータとに基づいて、前記仮想視点から見た画像平面上に定めた4つの点を所定の基準平面上に投影し、その基準平面上に投影した4つの点を前記実視点から見た画像平面上に投影して得られる4つの点の画像座標を求め、その求めた4つの点の画像座標と前記仮想視点から見た画像平面上に定めた前記4つの点の画像座標とに基づいて、前記撮像装置の撮像映像信号を前記仮想撮像装置の仮想撮像映像信号へ変換するための変換行列を演算する第1のステップと、
前記撮像装置の前記実視点から見た撮像映像信号に対して、前記変換行列を用いた視点変換のための演算処理を行って、前記仮想撮像装置の仮想撮像映像信号を生成する第2のステップと、
前記仮想カメラパラメータから得られる前記仮想撮像装置の仮想撮像領域の4つの頂点を、前記撮像装置の実視点から見た画像平面上の画像座標で表される4つの点に変換し、更にその変換後の4つの点を結んだ変換領域を示す指示線を生成する第3のステップと、 前記第3のステップにより生成された前記指示線と、前記撮像装置の前記実視点から見た撮像映像信号との重畳信号を生成して出力する第4のステップと、
前記第2のステップにより得られる前記仮想撮像映像信号と、前記第4のステップにより得られる前記重畳信号との一方を選択する第5のステップと
を含むことを特徴とする視点変換方法。
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