JP6278771B2 - Projection position determination device and projection position determination program - Google Patents
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Description
この発明は、複数の撮影装置によって得られた複数の画像を合成してパノラマ画像を生成する画像合成技術に関する。 The present invention relates to an image combining technique for generating a panoramic image by combining a plurality of images obtained by a plurality of photographing devices.
パノラマ画像生成は、複数のカメラ(撮影装置)で撮影したカメラ画像を撮像面に投影して重ね合せ、単一の画像を得る処理である。パノラマ画像生成は、複数のカメラを用いることで、通常のカメラでは撮影できない画角の画像や自由な視点からの画像を生成するための技術であり、運転操縦支援、監視、娯楽等幅広い分野で用いられる。 The panorama image generation is a process of obtaining a single image by projecting and superimposing camera images taken by a plurality of cameras (imaging devices) on an imaging surface. Panorama image generation is a technology that uses multiple cameras to generate images with an angle of view that cannot be captured with ordinary cameras and images from a free viewpoint. Used.
パノラマ画像生成では、カメラ画像を平面・曲面等様々な形状の仮想投影面に投影し、その中から視線方向に対応する部分を切り出すことでパノラマ画像を生成する。
仮想投影面を用いるパノラマ画像生成には多様なアルゴリズムが存在する。最も単純なアルゴリズムとしては、カメラ画像を撮像面から仮想投影面に射影変換することで一旦すべての入力画像を合成し、さらに、視線方向に当たる部分を平面に射影変換して、視線方向のパノラマ画像を得るものがある。また、レイトレーシング法を用いれば、視線方向の画像だけを逆算して求めることができ、より少ない演算量・メモリ容量で視線方向のパノラマ画像を得ることが可能である。
In panorama image generation, a camera image is projected onto a virtual projection surface of various shapes such as a plane and a curved surface, and a panorama image is generated by cutting out a portion corresponding to the line-of-sight direction.
There are various algorithms for generating a panoramic image using a virtual projection plane. The simplest algorithm is to synthesize all input images by projectively transforming the camera image from the imaging surface to the virtual projection surface, and then projectively transform the portion that corresponds to the line-of-sight direction to a plane to obtain a panoramic image in the line-of-sight direction There is something to get. Further, if the ray tracing method is used, only the image in the line-of-sight direction can be obtained by back calculation, and a panoramic image in the line-of-sight direction can be obtained with a smaller calculation amount and memory capacity.
パノラマ画像生成においてカメラ画像を投影する際(あるいはレイトレーシング法で投影面からの逆算を行う際)には、カメラ画像を投影面にどのように投影するかを設定しなければならない。なお、以下、カメラ画像の投影位置・投影角度等、投影面とカメラ撮像面との位置関係に関する設定全般を単に「投影位置」と呼ぶ。パノラマ画像生成では投影位置Pと視線方向との設定から、カメラ画像を出力画像に変換する。 When projecting a camera image in panoramic image generation (or when performing back calculation from the projection surface by the ray tracing method), it is necessary to set how the camera image is projected onto the projection surface. It should be noted that, hereinafter, general settings regarding the positional relationship between the projection plane and the camera imaging plane, such as the projection position and projection angle of the camera image, are simply referred to as “projection position”. In the panorama image generation, the camera image is converted into an output image based on the setting of the projection position P and the line-of-sight direction.
パノラマ画像における各カメラ画像の重ね合わせ部分で不自然な歪や二重像が発生しないためには、カメラ画像の投影位置は投影面と実際のカメラの向きの関係にできる限り一致するように設定される必要がある。
しかし、カメラの取付角度や光軸方向を正確に測定することは難しく、実際には合成画像を確認しながら設定値やカメラ自体の取付角度を変更する必要がある。そのため、カメラの台数が多い場合やカメラの取り付け角度の変更が困難な環境では、重ね合わせ部分の歪や二重像を解決するための投影位置の決定およびカメラ取付角度の微調整に時間がかかる。
In order to prevent unnatural distortion and double images from occurring in the overlapped part of each camera image in the panorama image, the projection position of the camera image is set to match the relationship between the projection plane and the actual camera orientation as much as possible. Need to be done.
However, it is difficult to accurately measure the camera mounting angle and the optical axis direction, and it is actually necessary to change the setting value and the camera mounting angle while checking the composite image. Therefore, when there are a large number of cameras or when it is difficult to change the camera mounting angle, it takes time to determine the projection position and to fine-tune the camera mounting angle to solve the distortion and double image of the overlapped part. .
特許文献1では、パノラマ合成したい各カメラ画像の視野すべてを内包するように新たな広角カメラを設置し、広角カメラ画像と各カメラ画像の一致度から各カメラ画像の投影位置を決定している。
In
しかし、特許文献1に記載された方法では、新たな広角カメラが必要であるため装置のコストが大きくなる。また、広角カメラの視野がカバーできる範囲の画像しか合成することができない。例えば、投影面を球面として全周のパノラマ画像を生成する際、1台で全周がカバーできるパノラマカメラが必要になる。
この発明は、新たな広角カメラを用いることなく、適切な投影位置を設定して、精度の高いパノラマ画像を生成可能にすることを目的とする。
However, the method described in
It is an object of the present invention to set an appropriate projection position without using a new wide-angle camera and to generate a highly accurate panoramic image.
この発明に係る投影位置決定装置は、
複数の撮影装置によって得られた複数の画像を合成してパノラマ画像を生成するための投影位置を決定する投影位置決定装置であり、
前記複数の撮影装置のうちの少なくとも1台以上の撮影装置について、その撮影装置によって得られた画像を投影する位置を示す複数の投影位置を設定する投影位置設定部と、
前記投影位置設定部が設定した投影位置毎に、前記複数の画像を合成したパノラマ画像において、各画像が重なった重畳部分について、各画像の一致度を示す評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部が算出した評価値に基づき、投影位置を決定する投影位置決定部と
を備えることを特徴とする。
The projection position determining apparatus according to the present invention is
A projection position determination device that determines a projection position for generating a panoramic image by combining a plurality of images obtained by a plurality of imaging devices,
A projection position setting unit that sets a plurality of projection positions indicating positions where an image obtained by the imaging apparatus is projected with respect to at least one of the plurality of imaging apparatuses;
An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value indicating a degree of coincidence of each image in a panoramic image obtained by combining the plurality of images for each projection position set by the projection position setting unit; ,
And a projection position determining unit that determines a projection position based on the evaluation value calculated by the evaluation value calculating unit.
この発明に係る投影位置決定装置は、複数の投影位置に基づきパノラマ画像を生成した場合の評価値を計算して、評価値に基づき投影位置を決定する。これにより、新たな広角カメラを用いることなく、適切な投影位置を設定でき、精度の高いパノラマ画像を得ることが可能になる。 The projection position determination apparatus according to the present invention calculates an evaluation value when a panoramic image is generated based on a plurality of projection positions, and determines the projection position based on the evaluation value. Thereby, an appropriate projection position can be set without using a new wide-angle camera, and a highly accurate panoramic image can be obtained.
実施の形態1.
図1は、航空機の運転操縦支援におけるパノラマ画像生成の使用例を示す図である。
図1では、航空機の機体の周囲に6つのカメラを取り付け、6つのカメラ画像から視線方向のパノラマ画像を生成して表示機器に出力する。なお、視線方向は、任意の方向であり、必ずしも誰かの視線の方向と一致する必要はない。例えば、搭乗者の見たい任意の方向でもよいし、固定方向であってもよい。もちろん、誰かの視線方向と一致させてもよい。
図1の下部には、6つのカメラのうち、3つのカメラ(カメラ1〜3)で得られたカメラ画像を合成したパノラマ画像のイメージを示している。隣り合うカメラ画像は一部重なり合っている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a usage example of panoramic image generation in assisting in driving and driving an aircraft.
In FIG. 1, six cameras are attached around the aircraft body, and panoramic images in the line-of-sight direction are generated from the six camera images and output to the display device. The line-of-sight direction is an arbitrary direction and does not necessarily coincide with the direction of the line of sight of someone. For example, any direction that the passenger wants to see may be used, or a fixed direction may be used. Of course, you may make it correspond with someone's gaze direction.
The lower part of FIG. 1 shows an image of a panoramic image obtained by synthesizing camera images obtained by three cameras (
図2は、パノラマ画像生成の概念図である。
パノラマ画像生成ではカメラ画像を平面・曲面等様々な形状の仮想投影面に投影し、その中から視線方向に対応する部分を切り出すことでパノラマ画像を生成する。図2では、投影面が球面の場合を示している。
隣り合うカメラ画像は一部重なり合った重畳部分では、各カメラ画像の投影位置のずれによって、単一の物体が複数に見えたり、直線が曲がって見えたりする。
そのため、精度の高いパノラマ画像を得るためには、各カメラについて、適切な投影位置を設定することが必要である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of panoramic image generation.
In panorama image generation, a camera image is projected onto a virtual projection plane of various shapes such as a plane and a curved surface, and a panorama image is generated by cutting out a portion corresponding to the line-of-sight direction. FIG. 2 shows a case where the projection surface is a spherical surface.
In the overlapping portion where the adjacent camera images partially overlap, a single object may appear to be plural or a straight line may be bent due to a shift in the projection position of each camera image.
Therefore, in order to obtain a highly accurate panoramic image, it is necessary to set an appropriate projection position for each camera.
図3は、実施の形態1に係るパノラマ画像生成装置100(投影位置決定装置)の構成図である。
パノラマ画像生成装置100は、パノラマ画像生成部110(合成画像生成部)、投影位置設定部120、投影位置評価部130(評価値算出部)、投影位置決定部140を備える。
FIG. 3 is a configuration diagram of the panoramic image generation apparatus 100 (projection position determination apparatus) according to the first embodiment.
The panorama
パノラマ画像生成部110は、各カメラで撮影されたカメラ画像(以下、入力画像)と、視線方向と、投影位置設定部120が設定する各カメラ画像の投影位置とを入力として、パノラマ画像を生成する。
パノラマ画像生成部110は、カメラ毎画像投影部111、カメラ間画像合成部112を備える。カメラ毎画像投影部111は、視線方向と投影位置とに基づき、カメラ毎の入力画像を投影して、中間出力となる各カメラ画像の投影画像を生成する。カメラ間画像合成部112は、カメラ毎画像投影部111が生成した投影画像を合成して、パノラマ画像を生成する。
The panorama
The panoramic
投影位置設定部120は、各カメラの初期投影位置と、探索パラメータとに基づき、各カメラについて、投影位置を設定する。
The projection
投影位置評価部130は、カメラ毎画像投影部111が生成した各カメラ画像の投影画像における画像が重なった重畳部分について、各画像の一致度を示す評価値を算出する。
The projection
投影位置決定部140は、投影位置評価部130が計算した評価値と、投影位置設定部120が設定した投影位置とに基づき、各カメラの最適な投影位置を決定する。
The projection
図4は、パノラマ画像生成装置100の動作を示すフローチャートである。
(S1:初期投影位置設定処理)
投影位置設定部120は、ユーザの入力等に従い、各カメラの初期投影位置Pinitを設定する。初期投影位置Pinitは、その名の通り処理開始時の投影位置であり、おおよその投影面とカメラ撮像面との位置関係を設定する。また、投影位置設定部120は、ユーザの入力等に従い、探索パラメータを設定する。探索パラメータはカメラ画像の投影位置をどのようにずらすか、すなわちその範囲や刻み幅等を設定するパラメータである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the panoramic
(S1: Initial projection position setting process)
The projection
なお、カメラ画像の投影位置やパラメータは、パノラマ画像生成装置100の投影位置のずらし方(=最適投影位置の探索方法)や投影位置設定方法によってどのような値を用いて設定するかが異なる。パノラマ画像生成装置100は、どのような探索方法、設定方法とも組み合わせて用いることができるため、探索方法と設定方法については特に規定しない。例えば、パノラマ画像生成装置100は、全探索法と組み合わせてもよいし、勾配法等と組み合わせてもよい。また、カメラ画像の投影位置はヨー、ロール、ピッチと原点位置等の値で設定してもよいし、光軸方向を行列で表してもよい。
以下では説明の簡単化のため、単純な一例として、カメラは3つとし、探索方法には全探索法を用い、探索パラメータにはヨー、ロール、ピッチの刻みを設定した場合の動作について説明する。
Note that the projection position and parameters of the camera image are set using different values depending on how the projection position of the panoramic
In the following, for simplification of description, as a simple example, three cameras are used, the full search method is used as the search method, and the operation when the yaw, roll, and pitch steps are set as the search parameters will be described. .
(S2:パノラマ画像生成処理)
パノラマ画像生成部110は、各カメラからの入力画像と視線方向と投影位置とを入力としてパノラマ画像を生成するとともに、パノラマ画像を生成する処理の中間出力である各カメラ画像の投影画像を出力する。
(S2: Panorama image generation process)
The panorama
図5は、パノラマ画像生成における中間出力(各カメラ画像の投影画像)と最終出力(パノラマ画像)とを示す図である。
パノラマ画像生成部110では、まず、カメラ毎画像投影部111が、各カメラからの入力画像を、視線方向と、現在そのカメラについて設定されている投影位置とに基づき、投影して、中間出力となる各カメラ画像の投影画像を生成する。そして、カメラ間画像合成部112は、カメラ毎画像投影部111が生成した投影画像を画素毎に合成して、パノラマ画像を生成する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an intermediate output (projected image of each camera image) and a final output (panoramic image) in panoramic image generation.
In the panorama
(S3:評価値算出処理)
投影位置評価部130は、各カメラ画像の投影画像を入力として、投影画像が重なり合う重畳部分について、各画像間の一致度を示す評価値を算出する。
(S3: Evaluation value calculation process)
The projection
図6は、評価値の算出方法の説明図である。
投影位置評価部130は、隣り合う2つの投影画像における重畳部分から、同一の範囲を示す少なくとも一部の画像を切り出して、切り出した画像の一致度を2つの投影画像間の評価値(カメラ間の評価値)として算出する。評価値は、画像間の一致度を一意に算出でき、優劣が比較可能なものであればどのような種類のものを用いてもよい。最も単純な例としては、切り出した画像の画素値について差分絶対値和や差分二乗和を算出すればよい。
なお、図6では一例として、切り出す画像が矩形の場合を示している。しかし、切り出す画像は、矩形でなく任意の形状を用いてもよいし、重畳部分全体であってもよい。また、切り出す画像の形状や範囲をユーザが設定できるようにしてもよい。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an evaluation value calculation method.
The projection
In FIG. 6, as an example, a case where the image to be cut out is a rectangle is shown. However, an image to be cut out may be an arbitrary shape instead of a rectangle, or may be the entire overlapping portion. Further, the user may be able to set the shape and range of the image to be cut out.
(S4:探索終了判定処理)
投影位置設定部120は、S1で設定した範囲について、投影位置の探索が終了したか否かを判定する。探索が終了していない場合(S4でNO)、処理をS5へ進め、探索が終了している場合(S4でYES)、処理をS6へ進める。
(S4: Search end determination process)
The projection
(S5:投影位置探索処理)
投影位置設定部120は、S1で初期投影位置を開始点として、画像合成を行う度にS1で設定したパラメータに従って対象カメラ画像の投影位置Pを変化させる。そして、処理をS2へ戻す。
(S5: Projection position search process)
The projection
図7は、投影位置の探索方法の説明図である。
図7では、カメラ2の投影位置を水平(=ヨー)方向に動かしていく場合を示している。ピッチ値やロール値を変化させた場合は垂直方向や回転方向に移動する。また、図7では、カメラ2についての投影位置だけを移動させているが、移動させるのはカメラ2の投影位置だけに限らない。探索にあたって動かすのはどのカメラでもよいし、同時に複数のカメラを動かしても、1カメラずつ動かしていってもよい。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a projection position search method.
FIG. 7 shows a case where the projection position of the
(S6:最適投影位置決定処理)
投影位置決定部140は、まず、投影位置毎の各カメラ間の評価値を比較することで、各カメラ間における最も良好な重ね合わせを与える投影位置関係(最適投影位置関係Pdbest)を特定する。すなわち、ある2つのカメラ間の位置関係(投影位置をヨー、ロール、ピッチや行列式、原点の3次元座標情報等で表す場合、単純に投影位置の差分が2カメラ間の位置関係を表す)がどのようになった場合に最も優れた評価値が与えられるかを特定する。
(S6: Optimal projection position determination process)
First, the projection
図8は、最適投影位置関係を特定する処理の説明図である。
S2からS5の処理を繰り返すことにより、投影位置をずらした場合毎の2カメラ間の評価値が算出されている。投影位置決定部140は、計算された評価値から、最も優れた評価値(2つの投影画像の一致度の高い評価値)が得られた場合を特定する。そして、投影位置決定部140は、特定した場合における2カメラの最適投影位置関係Pdbestを特定する。
例えば、カメラ2の投影位置だけをずらした場合であれば、カメラ2の投影位置毎のカメラ1の投影画像とカメラ2の投影画像との間の評価値が算出されている。そこで、投影位置決定部140は、カメラ1の投影画像とカメラ2の投影画像との間の評価値が最も優れる値となる場合におけるカメラ2の投影位置を特定する。そして、投影位置決定部140は、特定したカメラ2の投影位置P2 1bestから、カメラ1とカメラ2との間の最適投影位置関係Pdbest(1−2)(=−Pdbest(2−1))をカメラ1の初期投影位置p1 initを用いて、Pdbest(1−2)(=−Pdbest(2−1))=P2 1best−p1 initにより特定する。
FIG. 8 is an explanatory diagram of processing for specifying the optimum projection position relationship.
By repeating the processing from S2 to S5, the evaluation value between the two cameras is calculated every time the projection position is shifted. The projection
For example, if only the projection position of the
投影位置決定部140は、さらに、カメラ間毎の最適投影位置関係Pdbestから、各カメラの最適投影位置Pbestを決定する。
The projection
図9は、各カメラの最適投影位置Pbestを決定する処理の説明図である。
まず、投影位置決定部140は、ユーザの入力等に従い、予め基準カメラを決定しておく。基準カメラは、全てのカメラの最適投影位置を決定する上で位置の基準になるカメラであり、原点を設定するためのカメラである。投影位置決定部140は、基準カメラの初期投影位置を原点として他のカメラの最適投影位置を決定する。すなわち、基準カメラでは最適投影位置Pbest=初期投影位置Pinitである。そのため、基準カメラの初期投影位置を設定する際は、光軸方向や取り付け角を測定し、他カメラに比べて正確な値を設定する必要がある。
あるカメラAの最適投影位置の決定は、最も単純には、基準カメラの初期投影位置PinitにカメラAと基準カメラとの間の最適投影位置関係Pdbestを足しこむことで得られる。
図9では、基準カメラをカメラ1とし、カメラ2の最適投影位置P2 bestを算出する場合を示している。カメラ1は基準カメラであるため、カメラ1の最適投影位置P1 best=カメラ1の初期投影位置P1 initである。カメラ2の最適投影位置P2 bestは、カメラ1の初期投影位置P1 initに、カメラ1とカメラ2との間の最適投影位置関係Pdbest(1−2)を足しこむことで得られるため、P2 best=P1 init+Pdbest(1−2)である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of processing for determining the optimum projection position P best of each camera.
First, the projection
The determination of the optimum projection position of a certain camera A is most simply obtained by adding the optimum projection position relationship Pd best between the camera A and the reference camera to the initial projection position Pinit of the reference camera.
FIG. 9 shows a case where the reference camera is the
なお、図10に示すように、基準カメラだけでなく周囲のカメラとの最適投影位置関係も考慮に入れて、最適投影位置Pbestを決定することもできる。
図10では、カメラ1との最適投影位置関係だけでなく、カメラ3との最適投影位置関係も考慮に入れて、カメラ2の最適投影位置P2 bestを算出する場合を示している。ここでは、(1)上述したカメラ1とカメラ2との最適投影位置関係から計算されるカメラ2の最適投影位置(A)P2 best=P1 init+Pdbest(1−2)と、(2)カメラ1とカメラ3との間の最適投影位置関係Pdbest(1−3)と、カメラ3とカメラ2との間の最適投影位置関係Pdbest(3−2)とを用いて計算されるカメラ2の最適投影位置(B)P2 best=P1 init+Pdbest(1−3)+Pdbest(3−2)との平均((1)と(2)との平均)をカメラ2の最適投影位置P2 bestとしている。ここでは平均を用いたが、平均ではなく、加重平均等を用いてもよい。
As shown in FIG. 10, it is possible to determine the optimum projection position P best in consideration of the optimum projection position relationship with the surrounding cameras as well as the reference camera.
FIG. 10 shows a case where the optimum projection position P 2 best of the
カメラ数が多く、あるカメラAが基準カメラと接しない場合でも、図10で示した方法と同様に基準カメラに近いカメラを経由して最適投影位置関係を足しこんでいくことで、全てのカメラの最適投影位置を決定することができる。 Even when the number of cameras is large and a certain camera A is not in contact with the reference camera, all the cameras can be obtained by adding the optimum projection position relationship via a camera close to the reference camera in the same manner as the method shown in FIG. Can be determined.
(S7:最適投影位置設定処理)
投影位置設定部120は、S6で決定された各カメラについての最適投影位置を、各カメラ画像の投影位置として設定する。
(S7: Optimal projection position setting process)
The projection
以上のように、実施の形態1に係るパノラマ画像生成装置100では、投影位置をずらしながら、カメラ間の投影位置に関する評価を行い、最適な投影位置を決定する。そのため、基準カメラ画像の投影面と投影位置だけを正確に計測、設定すれば、他のカメラはおおよその値を設定するだけで、二重像等が発生しない投影位置を得ることができる。
As described above, the panoramic
なお、上記説明では、画像の1フレーム毎にカメラ画像の投影位置を変更する場合について説明した。しかし、数フレーム毎にカメラ画像の投影位置を変更してもよい。 In the above description, the case where the projection position of the camera image is changed for each frame of the image has been described. However, the projection position of the camera image may be changed every several frames.
実施の形態2.
実施の形態1では、投影位置をずらしながらパノラマ画像生成を行い、パノラマ画像生成の過程で得られる中間出力の投影画像に対して評価値を算出することで、最適投影位置の決定を行った。しかし、最適投影位置の探索のために投影位置をずらせば、当然パノラマ画像生成部110の最終出力であるパノラマ画像も少しずつ投影位置がずれてしまう。パノラマ画像をリアルタイム表示している場合には、フレーム毎に投影位置が変わることで、表示されるパノラマ画像が変化してしまう。
In the first embodiment, the panorama image is generated while shifting the projection position, and the optimum projection position is determined by calculating the evaluation value for the intermediate output projection image obtained in the process of panorama image generation. However, if the projection position is shifted in order to search for the optimum projection position, the projection position of the panorama image that is the final output of the panorama
実施の形態2では、表示用のパノラマ画像生成と探索用のパノラマ画像生成とを独立させ、演算のスケジューリングを行う。これにより、パノラマ画像をリアルタイム表示している場合に、フレーム毎に投影位置が変わることで、表示されるパノラマ画像が変化してしまうことを防止する。
実施の形態2では、実施の形態1と異なる部分のみを説明する。
In the second embodiment, display panorama image generation and search panorama image generation are made independent, and scheduling of operations is performed. Thereby, when the panorama image is displayed in real time, it is possible to prevent the displayed panorama image from being changed by changing the projection position for each frame.
In the second embodiment, only parts different from the first embodiment will be described.
図11は、実施の形態1と実施の形態2との処理の違いを示す図である。
実施の形態1では、表示用のパノラマ画像生成処理(再生処理)と最適投影位置探索用のパノラマ画像生成処理が共通であった。そのため、最適投影位置の探索を行う上では表示用(リアルタイム表示用)の投影位置も同時にずらされていた。
つまり、図11に示すように、1フレーム目では、投影位置P00を用いて、表示用及び最適投影位置探索用に共通のパノラマ画像生成処理が行われ、2フレーム目では、投影位置P00から少しずらした投影位置P01を用いて、表示用及び最適投影位置探索用に共通のパノラマ画像生成処理が行われ、3フレーム目では、投影位置P01から少しずらした投影位置P02を用いて、表示用及び最適投影位置探索用に共通のパノラマ画像生成処理が行われた。
なお、フレームレートに周期を合わせるために、各フレームのパノラマ画像生成処理の間には、パノラマ画像生成装置100における処理装置が停止する停止期間(垂直帰線期間)が存在した。
FIG. 11 is a diagram illustrating a difference in processing between the first embodiment and the second embodiment.
In the first embodiment, the panorama image generation process for display (reproduction process) and the panorama image generation process for optimum projection position search are common. Therefore, when searching for the optimum projection position, the projection position for display (for real-time display) is also shifted at the same time.
That is, as shown in FIG. 11, in the first frame, a common panoramic image generation process is performed for display and optimum projection position search using the projection position P 00 , and in the second frame, the projection position P 00 using the projection position P 01 which is shifted slightly from the common panoramic image generation process is performed for the search display and the optimum projection position, 3 in the frame, using the projection position P 02 which is shifted slightly from the projection position P 01 Thus, a common panoramic image generation process is performed for display and for searching for the optimum projection position.
In order to match the cycle to the frame rate, there is a stop period (vertical blanking period) in which the processing device in the panorama
実施の形態2では、表示用のパノラマ画像生成と探索用のパノラマ画像生成を独立させ、フレームレートに周期を合わせるために存在する処理装置の停止期間に、探索用のパノラマ画像生成を行う。これにより、リアルタイム表示では投影位置を固定したまま、最適投影位置の探索を行う。
つまり、図11に示すように、1フレーム目では、投影位置P00を用いて表示用のパノラマ画像生成処理が行われるとともに、投影位置P00を用いて最適投影位置探索用の投影画像生成処理が行われ、2フレーム目では、投影位置P00を用いて表示用のパノラマ画像生成処理が行われるとともに、投影位置P01を用いて最適投影位置探索用の投影画像生成処理が行われ、3フレーム目では、投影位置P00を用いて表示用のパノラマ画像生成処理が行われるとともに、投影位置P02を用いて最適投影位置探索用の投影画像生成処理が行われる。
特に、最適投影位置探索用の投影画像生成処理は、実施の形態1における処理で、各フレームのパノラマ画像生成処理の間にあった、処理装置が停止する停止期間に行われる。
In the second embodiment, the generation of the panoramic image for display and the generation of the panoramic image for searching are made independent, and the panoramic image for searching is generated during the stop period of the processing apparatus that exists to match the cycle with the frame rate. As a result, in the real-time display, the optimum projection position is searched while the projection position is fixed.
That is, as shown in FIG. 11, 1 in frame, together with the panoramic image generation processing for display by using the projection position P 00 is performed, the projection image generation process for the optimum projection position search using the projection position P 00 In the second frame, display panorama image generation processing is performed using the projection position P 00, and projection image generation processing for optimal projection position search is performed using the projection position P 01. the frame, together with the panoramic image generation processing for display by using the projection position P 00 is performed, the projection image generation processing of the optimum projection position search is performed using the projection position P 02.
In particular, the projection image generation process for searching for the optimal projection position is performed during the stop period in which the processing apparatus is stopped, which is between the panoramic image generation processes of the respective frames in the process in the first embodiment.
すなわち、投影位置設定部120は、表示用には投影位置Pinit(Pinitは一例であり、それまでの探索における最適投影位置等を出力してもよい)を設定し、探索用にはフレーム毎に少しずつずらした投影位置P00〜PXXを設定する。
That is, the projection
図12は、表示用のパノラマ画像生成処理と、探索用のパノラマ画像生成処理との違いを説明するための図である。
表示用のパノラマ画像生成処理では、カメラ毎画像投影部111が入力画像全体について処理を行い、さらにカメラ間画像合成部112が画像の合成を行う必要がある。しかし、探索用のパノラマ画像生成処理では、カメラ毎画像投影部111が評価値を算出するための一部の画像(図4のS3で切り出される画像)についてのみ処理を行えばよく、カメラ間画像合成部112が動作する必要もない。そのため、探索用のパノラマ画像生成処理は、表示用のパノラマ画像生成処理よりも短い時間で行うことが可能である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a difference between a display panorama image generation process and a search panorama image generation process.
In the display panorama image generation processing, the image-by-camera image projection unit 111 needs to perform processing on the entire input image, and the inter-camera
なお、投影位置評価部130及び最適投影位置決定部140も探索用の期間にのみ動作を行う。
The projection
以上のように、実施の形態2に係るパノラマ画像生成装置100では、パノラマ画像をリアルタイム表示している場合に、フレーム毎に投影位置が変わることで、表示されるパノラマ画像が変化してしまうことを防止することが可能である。
As described above, in the panorama
上記説明では、1フレーム分の停止期間に1投影位置の探索を行う場合について説明した。しかし、停止期間の長さによっては複数の投影位置の探索を行うことも可能である。 In the above description, the case where one projection position is searched in the stop period for one frame has been described. However, it is also possible to search for a plurality of projection positions depending on the length of the stop period.
実施の形態3.
実施の形態2では、1フレームに1個(もしくは数個)の投影位置に対して評価値の算出を行った。しかし、画像の時間変化が大きい場合、投影位置によっては評価値の小さくなりやすい画像に対して評価値算出を行った投影位置と、大きくなりやすい画像に対して評価値算出を行った投影位置が存在することになり、評価値の優劣をそのまま比較すると不当な評価になる可能性がある。
In the second embodiment, evaluation values are calculated for one (or several) projection positions per frame. However, when the time change of the image is large, depending on the projection position, there are a projection position where the evaluation value is calculated for an image whose evaluation value is likely to be small, and a projection position where the evaluation value is calculated for an image which is likely to be large Therefore, if the superiority and inferiority of the evaluation values are compared as they are, there is a possibility that the evaluation is inappropriate.
実施の形態3では、表示用に生成した投影画像に対しても評価値の算出を行い、この値を各フレームの特徴量の指標として使用する。これにより、評価の妥当性を高める。
実施の形態3では、実施の形態2と異なる部分のみを説明する。
In the third embodiment, an evaluation value is also calculated for a projection image generated for display, and this value is used as an index of the feature amount of each frame. This increases the validity of the evaluation.
In the third embodiment, only parts different from the second embodiment will be described.
図13は、実施の形態2と実施の形態3との処理の違いを示す図である。
実施の形態3では、投影位置評価部130が表示用に生成した投影画像に対しても評価値を算出し、その評価値をフレームの特徴量の指標として使用する点が、実施の形態2と異なる。
FIG. 13 is a diagram illustrating a difference in processing between the second embodiment and the third embodiment.
The third embodiment is different from the second embodiment in that the projection
投影位置評価部130の動作のみ実施の形態2と異なる。
投影位置評価部130は、表示用の期間と探索用の期間との両方で動作を行い、表示用に生成された投影画像と探索用に生成された投影画像との両方について評価値を算出する。さらに、投影位置評価部130は、探索用に生成された投影画像の評価値を、表示用に生成された投影画像の評価値で除することで、最適投影位置決定部140へ出力する真の評価値を算出する。
Only the operation of the projection
The projection
以上のように、実施の形態3に係るパノラマ画像生成装置100では、フレーム間の特徴量の差を考慮した投影位置の評価ができ、より二重像等が少ない投影位置を得ることができる。
As described above, the panoramic
図14は、実施の形態1〜3に示したパノラマ画像生成装置100のハードウェア構成の例を示す図である。
パノラマ画像生成装置100は、コンピュータである。パノラマ画像生成装置100の各要素をプログラムで実現することができる。
パノラマ画像生成装置100のハードウェア構成としては、バスに、演算装置901、外部記憶装置902、主記憶装置903、通信装置904、入出力装置905が接続されている。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the panoramic
The panorama
As a hardware configuration of the panoramic
演算装置901は、プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等である。外部記憶装置902は、例えばROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリ、ハードディスク装置等である。主記憶装置903は、例えばRAM(Random Access Memory)等である。通信装置904は、例えば通信ボード等である。入出力装置905は、例えばマウス、キーボード、ディスプレイ装置等である。
The
プログラムは、通常は外部記憶装置902に記憶されており、主記憶装置903にロードされた状態で、順次演算装置901に読み込まれ、実行される。
プログラムは、パノラマ画像生成部110、投影位置設定部120、投影位置評価部130、投影位置決定部140として説明している機能を実現するプログラムである。
更に、外部記憶装置902にはオペレーティングシステム(OS)も記憶されており、OSの少なくとも一部が主記憶装置903にロードされ、演算装置901はOSを実行しながら、上記プログラムを実行する。
また、実施の形態1〜3の説明において、パノラマ画像生成部110、投影位置設定部120、投影位置評価部130、投影位置決定部140が生成、設定、算出、特定、決定すると説明した情報等が主記憶装置903にファイルとして記憶されている。
The program is normally stored in the
The program is a program that realizes the functions described as the panoramic
Furthermore, an operating system (OS) is also stored in the
Further, in the description of the first to third embodiments, the information described that the panorama
なお、図14の構成は、あくまでもパノラマ画像生成装置100のハードウェア構成の一例を示すものであり、パノラマ画像生成装置100のハードウェア構成は図14に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
The configuration in FIG. 14 is merely an example of the hardware configuration of the panorama
100 パノラマ画像生成装置、110 パノラマ画像生成部、111 カメラ毎画像投影部、112 カメラ間画像合成部、120 投影位置設定部、130 投影位置評価部、140 投影位置決定部。 100 panorama image generation device, 110 panorama image generation unit, 111 image-per-camera projection unit, 112 inter-camera image synthesis unit, 120 projection position setting unit, 130 projection position evaluation unit, 140 projection position determination unit
Claims (7)
前記複数の撮影装置のうちの少なくとも1台以上の撮影装置について、その撮影装置によって得られた画像を投影する位置を示す複数の投影位置を設定する投影位置設定部と、
前記投影位置設定部が設定した投影位置毎に、前記複数の画像を合成したパノラマ画像において、各画像が重なった重畳部分について、各画像の一致度を示す評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部が算出した評価値に基づき、投影位置を決定する投影位置決定部と
を備え、
前記投影位置設定部は、再生用投影位置と評価用投影位置との投影位置を設定し、
前記投影位置決定装置は、さらに、
前記複数の画像それぞれを前記再生用投影位置に投影し、前記複数の画像を合成したパノラマ画像を生成する再生処理を処理装置により実行するとともに、前記再生処理により生成した複数のパノラマ画像が連続して表示される場合に、連続する2つのパノラマ画像を生成する2つの再生処理の間にある前記処理装置の停止期間に、前記複数の画像それぞれを前記評価用投影位置に前記処理装置により投影する合成画像生成部
を備え、
前記評価値算出部は、前記停止期間に、前記合成画像生成部が前記評価用投影位置に投影した投影画像に基づき、前記処理装置により前記評価値を算出する
ことを特徴とする投影位置決定装置。 A projection position determination device that determines a projection position for generating a panoramic image by combining a plurality of images obtained by a plurality of imaging devices,
A projection position setting unit that sets a plurality of projection positions indicating positions where an image obtained by the imaging apparatus is projected with respect to at least one of the plurality of imaging apparatuses;
An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value indicating a degree of coincidence of each image in a panoramic image obtained by combining the plurality of images for each projection position set by the projection position setting unit; ,
A projection position determination unit that determines a projection position based on the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit ;
The projection position setting unit sets a projection position between a reproduction projection position and an evaluation projection position,
The projection position determining device further includes:
Each of the plurality of images is projected onto the reproduction projection position, and a reproduction process for generating a panoramic image obtained by synthesizing the plurality of images is executed by a processing device, and the plurality of panoramic images generated by the reproduction process are continuously performed. Each of the plurality of images is projected by the processing device to the evaluation projection position during a stop period of the processing device between two playback processes for generating two consecutive panoramic images. Composite image generator
With
The evaluation value calculation unit calculates the evaluation value by the processing device based on a projection image projected on the evaluation projection position by the composite image generation unit during the stop period. Projection position determination device.
ことを特徴とする請求項1に記載の投影位置決定装置。 The projection position determining unit determines a projection position relationship between two imaging devices based on the evaluation value, and the projection position relationship is based on a projection position of a reference imaging device as a reference among the plurality of imaging devices. The projection position determination apparatus according to claim 1, wherein the projection position of another imaging apparatus is determined based on the above.
ことを特徴とする請求項2に記載の投影位置決定装置。 The projection position determination unit is configured to perform the imaging apparatus A based on the projection position relationship between an image obtained by the imaging apparatus A among the other imaging apparatuses and a plurality of imaging apparatuses on which the obtained images overlap. The projection position determination apparatus according to claim 2, wherein the projection position is determined.
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の投影位置決定装置。 The composite image generation unit, only a portion of the overlapping portion of each of the plurality of images by projecting the evaluation projection position, claim 1, wherein the generating a composite image of only said portion 4. The projection position determination device according to any one of items 3 to 3 .
前記投影位置決定部は、複数の前記停止期間に算出された前記評価値に基づき、投影位置を決定する
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の投影位置決定装置。 The projection position setting unit sets a different projection position for each stop period as the evaluation projection position,
The projection position determination unit, based on the evaluation value calculated for a plurality of said stop period, the projection position determining apparatus according to any one of claims 1, characterized in that to determine the projected position to the 4 .
ことを特徴とする請求項5に記載の投影位置決定装置。 The evaluation value calculation unit calculates an evaluation value α based on the projection image projected on the evaluation projection position by the composite image generation unit, and based on the projection image projected on the reproduction projection position by the composite image generation unit. The projection position determination apparatus according to claim 5 , wherein an evaluation value β is calculated, and the evaluation value is calculated based on a correlation between the evaluation value α and the evaluation value β.
前記複数の撮影装置のうちの少なくとも1台以上の撮影装置について、その撮影装置によって得られた画像を投影する位置を示す複数の投影位置を設定する投影位置設定処理と、
前記投影位置設定処理で設定した投影位置毎に、前記複数の画像を合成したパノラマ画像において、各画像が重なった重畳部分について、各画像の一致度を示す評価値を算出する評価値算出処理と、
前記評価値算出処理で算出した評価値に基づき、投影位置を決定する投影位置決定処理と
をコンピュータに実行させ、
前記投影位置設定処理では、再生用投影位置と評価用投影位置との投影位置を設定し、
前記投影位置決定プログラムは、さらに、
前記複数の画像それぞれを前記再生用投影位置に投影し、前記複数の画像を合成したパノラマ画像を生成する再生処理を処理装置により実行するとともに、前記再生処理により生成した複数のパノラマ画像が連続して表示される場合に、連続する2つのパノラマ画像を生成する2つの再生処理の間にある前記処理装置の停止期間に、前記複数の画像それぞれを前記評価用投影位置に前記処理装置により投影する合成画像生成処理
をコンピュータに実行させ、
前記評価値算出処理では、前記停止期間に、前記合成画像生成処理で前記評価用投影位置に投影した投影画像に基づき、前記処理装置により前記評価値を算出する
ことを特徴とする投影位置決定プログラム。 A projection position determination program for determining a projection position for generating a panoramic image by combining a plurality of images obtained by a plurality of imaging devices,
A projection position setting process for setting a plurality of projection positions indicating positions for projecting an image obtained by the imaging apparatus for at least one of the plurality of imaging apparatuses;
An evaluation value calculation process for calculating an evaluation value indicating a degree of coincidence of each image in a panoramic image obtained by combining the plurality of images for each projection position set in the projection position setting process, ,
Based on the evaluation value calculated in the evaluation value calculation process, causing the computer to execute a projection position determination process for determining a projection position ,
In the projection position setting process, a projection position between the reproduction projection position and the evaluation projection position is set,
The projection position determination program further includes:
Each of the plurality of images is projected onto the reproduction projection position, and a reproduction process for generating a panoramic image obtained by synthesizing the plurality of images is executed by a processing device, and the plurality of panoramic images generated by the reproduction process are continuously performed. Each of the plurality of images is projected by the processing device to the evaluation projection position during a stop period of the processing device between two playback processes for generating two consecutive panoramic images. Composite image generation processing
To the computer,
In the evaluation value calculation process, the evaluation value is calculated by the processing device based on the projection image projected on the evaluation projection position in the composite image generation process in the stop period. Projection position determination program.
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