JPH05346950A - 三次元シーンを感知するための方法及び装置 - Google Patents
三次元シーンを感知するための方法及び装置Info
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- JPH05346950A JPH05346950A JP4333388A JP33338892A JPH05346950A JP H05346950 A JPH05346950 A JP H05346950A JP 4333388 A JP4333388 A JP 4333388A JP 33338892 A JP33338892 A JP 33338892A JP H05346950 A JPH05346950 A JP H05346950A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
- G01C11/04—Interpretation of pictures
- G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Multimedia (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Input (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 三次元画像情報を少ない労力で収集するため
の方法及び装置を提供する。 【構成】 シーン平面において全ての遮られていない対
象物から画像を形成するように集合的に互いに配置され
た3つのイメージャ(12a、12b,12c)は、各
画像センサ(14a、14b,14c)が記録しディジ
タル化するオーバーラップしている対象域の画像を形成
する。例えば、あるイメージャは円錐形のリフレクタと
通常の焦点レンズとの組合せであってもよいし、あるい
は180゜魚眼レンズであってもよい。歪み除去ステッ
プ(16)を行った後、三次元再構成ステップ(18)
はオーバーラップしている画像において対象物の相対的
置き換えを用いてそれらの三次元位置を決定する。この
ような配列によって、ユーザーは単一のステップである
アプリケーションに必要な三次元データの全てを得るこ
とが可能である。
の方法及び装置を提供する。 【構成】 シーン平面において全ての遮られていない対
象物から画像を形成するように集合的に互いに配置され
た3つのイメージャ(12a、12b,12c)は、各
画像センサ(14a、14b,14c)が記録しディジ
タル化するオーバーラップしている対象域の画像を形成
する。例えば、あるイメージャは円錐形のリフレクタと
通常の焦点レンズとの組合せであってもよいし、あるい
は180゜魚眼レンズであってもよい。歪み除去ステッ
プ(16)を行った後、三次元再構成ステップ(18)
はオーバーラップしている画像において対象物の相対的
置き換えを用いてそれらの三次元位置を決定する。この
ような配列によって、ユーザーは単一のステップである
アプリケーションに必要な三次元データの全てを得るこ
とが可能である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学画像処理に関するも
ので、より詳細にはあるシーンにおける対象物に関する
三次元情報を得ることに関する。
ので、より詳細にはあるシーンにおける対象物に関する
三次元情報を得ることに関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータの処理速度が高速化しそれ
に伴うコストが低減されたため、対象物を表す三次元デ
ータベースを用いて合成的にある選択された視点からそ
の対象物が見えるようにその対象物を描いたシーンを生
成することが実用的であるようなアプリケーションの範
囲が大きく拡大している。
に伴うコストが低減されたため、対象物を表す三次元デ
ータベースを用いて合成的にある選択された視点からそ
の対象物が見えるようにその対象物を描いたシーンを生
成することが実用的であるようなアプリケーションの範
囲が大きく拡大している。
【0003】多くの場合、対象物を三次元的に表すデー
タベースは、コンピュータ支援設計処理の産物として生
成されている。このような場合、データを作成するタス
クは非常に労働集約的であるが、この労働は描写中の対
象物を設計する作業にとって避けられない部分である。
すなわち、対象物を表示するのに必要な情報を得ること
は、その対象物を設計するのに要求されるほどの労力は
要求されない。それ故、データベースを生成するのにあ
る程度のコンピュータ技術が必要であるという事実は、
データベースを生成するのに大きな障害とはならず、C
ADツールを使用する者は必ずなんらかのそのような技
術を持っている。
タベースは、コンピュータ支援設計処理の産物として生
成されている。このような場合、データを作成するタス
クは非常に労働集約的であるが、この労働は描写中の対
象物を設計する作業にとって避けられない部分である。
すなわち、対象物を表示するのに必要な情報を得ること
は、その対象物を設計するのに要求されるほどの労力は
要求されない。それ故、データベースを生成するのにあ
る程度のコンピュータ技術が必要であるという事実は、
データベースを生成するのに大きな障害とはならず、C
ADツールを使用する者は必ずなんらかのそのような技
術を持っている。
【0004】しかしながら、三次元データベースの生成
が大きな障害となり得るような、実際高くて手が出せな
いようなその他のアプリケーションがある。例えば、建
物の改築において、異なる要素を付加すると現存する建
物がどの様に見えるかを知ることがしばしば所望される
ことがある。また、その建物を再訪問することなくある
特定の視点からその建物(または、例えば、その建物内
部のある部屋)がどの様に見えるかを想起できることを
所望する場合がある。仮に建築家や契約者がコンピュー
タでその建物の三次元表現を得ることができて入手可能
な画像処理ソフトウエアを用いて所望のシーンを生成す
ることができたなら、建築家や契約者は事務所でコンピ
ュータを用いて各種変更を試みて最小の労力でクライア
ントに対してデモンストレーションを行うなどすること
が可能である。
が大きな障害となり得るような、実際高くて手が出せな
いようなその他のアプリケーションがある。例えば、建
物の改築において、異なる要素を付加すると現存する建
物がどの様に見えるかを知ることがしばしば所望される
ことがある。また、その建物を再訪問することなくある
特定の視点からその建物(または、例えば、その建物内
部のある部屋)がどの様に見えるかを想起できることを
所望する場合がある。仮に建築家や契約者がコンピュー
タでその建物の三次元表現を得ることができて入手可能
な画像処理ソフトウエアを用いて所望のシーンを生成す
ることができたなら、建築家や契約者は事務所でコンピ
ュータを用いて各種変更を試みて最小の労力でクライア
ントに対してデモンストレーションを行うなどすること
が可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】不幸にして、このよう
なやり方はほとんどの場合実用的ではないが、それは三
次元情報を得ることが実用的ではないためである。情報
を数学的に入力することはもちろん時間のかかる作業で
あり、得られたデータの正確さと有効性とが問題視され
るようなエラーが起こる可能性がある。代替方法とし
て、多数の写真を取りそれらを走査して同じシーンの異
なる画像を相互に関連させて三次元情報を得ることによ
ってその情報を得ることが可能であるが、このやり方に
よって十分な情報を得るためには、しばしば、多数の画
像をつなぎ合わせて写真を撮った相対的位置とイメージ
ャが照準している方向とに関する正確な情報を得ること
を必然的に伴う。明らかに、多くの場合、十分な情報を
データベースに入力してシーン操作をコンピュータによ
って実行するよりもその場所を再訪問して所望するよう
に物理的に装備を付け加えたり取り除いたりする方が容
易である。
なやり方はほとんどの場合実用的ではないが、それは三
次元情報を得ることが実用的ではないためである。情報
を数学的に入力することはもちろん時間のかかる作業で
あり、得られたデータの正確さと有効性とが問題視され
るようなエラーが起こる可能性がある。代替方法とし
て、多数の写真を取りそれらを走査して同じシーンの異
なる画像を相互に関連させて三次元情報を得ることによ
ってその情報を得ることが可能であるが、このやり方に
よって十分な情報を得るためには、しばしば、多数の画
像をつなぎ合わせて写真を撮った相対的位置とイメージ
ャが照準している方向とに関する正確な情報を得ること
を必然的に伴う。明らかに、多くの場合、十分な情報を
データベースに入力してシーン操作をコンピュータによ
って実行するよりもその場所を再訪問して所望するよう
に物理的に装備を付け加えたり取り除いたりする方が容
易である。
【0006】必要とされているのは、比較的技術的に熟
練していない人でも最小の労力で情報を得て実在する対
象物のコンピュータシーン操作を容易に実行することが
可能な装置である。
練していない人でも最小の労力で情報を得て実在する対
象物のコンピュータシーン操作を容易に実行することが
可能な装置である。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】したがって、
以上の課題を解決するために、本発明によれば、三次元
画像情報を収集する装置において、共通する対象空間に
おける対象物からの光を受けると同時にその光からそれ
ぞれの画像を形成するための少なくとも3つの非同一線
上に設置されたイメージャと、前記イメージャ毎に設け
られ、前記イメージャによって形成された画像を同時に
感知する画像センサと、感知された前記画像から画像処
理された対象物の三次元位置を得て、この三次元位置を
表す出力を生成する手段と、を有することを特徴とす
る。
以上の課題を解決するために、本発明によれば、三次元
画像情報を収集する装置において、共通する対象空間に
おける対象物からの光を受けると同時にその光からそれ
ぞれの画像を形成するための少なくとも3つの非同一線
上に設置されたイメージャと、前記イメージャ毎に設け
られ、前記イメージャによって形成された画像を同時に
感知する画像センサと、感知された前記画像から画像処
理された対象物の三次元位置を得て、この三次元位置を
表す出力を生成する手段と、を有することを特徴とす
る。
【0008】また、三次元画像を形成する装置におい
て、形成された画像を同時に感知する複数の画像センサ
と、各画像センサそれぞれと関連するイメージャと、前
記イメージャは、共通する対象空間における対象物から
の光を受け、その光から各画像センサ上に各画像を形成
し、シーン平面において該イメージャから少なくとも最
小の長さだけ間隔を開けて配置された遮られていない対
象空間のそれぞれからの光を少なくとも2つのイメージ
ャによって受けるように各イメージャは互いに配置され
ていて、2つの前記イメージャは各画像センサ上に光か
らそれぞれ対をなす画像を形成し、前記画像センサが感
知する前記画像から画像化された対象物の三次元位置を
得て、この三次元位置を表す出力を生成する手段と、を
有することを特徴とする。
て、形成された画像を同時に感知する複数の画像センサ
と、各画像センサそれぞれと関連するイメージャと、前
記イメージャは、共通する対象空間における対象物から
の光を受け、その光から各画像センサ上に各画像を形成
し、シーン平面において該イメージャから少なくとも最
小の長さだけ間隔を開けて配置された遮られていない対
象空間のそれぞれからの光を少なくとも2つのイメージ
ャによって受けるように各イメージャは互いに配置され
ていて、2つの前記イメージャは各画像センサ上に光か
らそれぞれ対をなす画像を形成し、前記画像センサが感
知する前記画像から画像化された対象物の三次元位置を
得て、この三次元位置を表す出力を生成する手段と、を
有することを特徴とする。
【0009】更に、三次元画像情報を得る方法におい
て、共通する対象空間における対象物から少なくとも3
つの同一線上にない位置で光を受けて、同時にその光か
ら3つの画像をそれぞれ形成するステップと、同時に形
成された前記画像から対象物の三次元位置を得て、この
三次元位置を表す出力を生成するステップと、を有する
ことを特徴する。
て、共通する対象空間における対象物から少なくとも3
つの同一線上にない位置で光を受けて、同時にその光か
ら3つの画像をそれぞれ形成するステップと、同時に形
成された前記画像から対象物の三次元位置を得て、この
三次元位置を表す出力を生成するステップと、を有する
ことを特徴する。
【0010】以上のように、本発明は三次元画像情報を
収集するための方法及び装置であって、ユーザーが通常
の写真撮影に必要な労力よりも少ない労力で所望の情報
を収集することができるよう具現化できる。この方法に
従って、異なる複数の位置で共通する対象空間において
対象物からイメージャが光を受けて、そしてその光から
各画像がそれぞれ同時に形成される。このように形成さ
れた複数の画像において現れる対象物に対して三次元位
置が得られる。画像形成のための光は、それぞれ同一線
上にないそれぞれの位置で集められるか、そうでなけれ
ば各位置は互いにシーン平面においてイメージャから少
なくとも最小の長さだけ間隔を開けて配置された遮られ
ていない対象物のそれぞれからの光を少なくとも2つの
イメージャが受けるように配置されている各位置で光が
集められる。すなわち、イメージャは360゜のシーン
においてすべての遮られていない対象物に対して三次元
位置を決定することができる画像を同時に得ることが可
能である。このアプローチを採用することによって、例
えば、ある部屋のほぼ完全な配列を表すデータベースを
すばやく形成することが可能である。
収集するための方法及び装置であって、ユーザーが通常
の写真撮影に必要な労力よりも少ない労力で所望の情報
を収集することができるよう具現化できる。この方法に
従って、異なる複数の位置で共通する対象空間において
対象物からイメージャが光を受けて、そしてその光から
各画像がそれぞれ同時に形成される。このように形成さ
れた複数の画像において現れる対象物に対して三次元位
置が得られる。画像形成のための光は、それぞれ同一線
上にないそれぞれの位置で集められるか、そうでなけれ
ば各位置は互いにシーン平面においてイメージャから少
なくとも最小の長さだけ間隔を開けて配置された遮られ
ていない対象物のそれぞれからの光を少なくとも2つの
イメージャが受けるように配置されている各位置で光が
集められる。すなわち、イメージャは360゜のシーン
においてすべての遮られていない対象物に対して三次元
位置を決定することができる画像を同時に得ることが可
能である。このアプローチを採用することによって、例
えば、ある部屋のほぼ完全な配列を表すデータベースを
すばやく形成することが可能である。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の方法とそれを実行するため
の装置の両方をブロック図で示している。3つのイメー
ジャ12a、12b、12cは図1からは明らかでない
が、互いが同一線上にないように間隔を開けて配置され
ており、各画像センサ(画像感知ステップともいう)1
4a、14b、14c上に画像を形成する。以下で記述
するように、イメージャ12は典型的には光学カメラで
あって、画像センサ14は例えば電子カメラにおける装
置のような感光装置の複数のアレイとこれらの装置の出
力をディジタル化するための回路とからなる可能性があ
る。以下で示されるように、画像センサはまた、写真フ
ィルム、現像装置、得られた画像のディジタル表現を生
成するための複数のスキャナの組合せである可能性があ
る。
の装置の両方をブロック図で示している。3つのイメー
ジャ12a、12b、12cは図1からは明らかでない
が、互いが同一線上にないように間隔を開けて配置され
ており、各画像センサ(画像感知ステップともいう)1
4a、14b、14c上に画像を形成する。以下で記述
するように、イメージャ12は典型的には光学カメラで
あって、画像センサ14は例えば電子カメラにおける装
置のような感光装置の複数のアレイとこれらの装置の出
力をディジタル化するための回路とからなる可能性があ
る。以下で示されるように、画像センサはまた、写真フ
ィルム、現像装置、得られた画像のディジタル表現を生
成するための複数のスキャナの組合せである可能性があ
る。
【0012】後述するように、示されている実施態様は
歪みを導入する画像処理を用いており、それ故このシス
テムは歪み除去ステップ16を採用している。得られた
歪みのない画像には三次元再構成ステップ18が適用さ
れる。この三次元再構成ステップ18では異なる複数の
視点から見た2つ(あるいはそれ以上)の画像から対象
物の三次元位置を決定するが、この三次元再構成ステッ
プ18にはある画像のどの位置が別の画像のある位置と
同じ対象位置を示しているかをアルゴリズムによって決
定することが少なくとも暗黙に含まれているため些細な
ことではない。しかしながら、当業者は、マクラクラン
(McLauchlan)その他による『イメージアンド ヴィジョ
ン コンピューティング(Image and Vision Computin
g)』1991年2月第1号第9巻の20−26ページに
掲載された「ステレオスコーピック リカバリー アン
ド デスクリプション オブ スムース テクスチャー
ドサーフェシーズ(Stereoscopic Recovery and Descrip
tion of Smooth Textured Surfaces) 」、及びそこで言
及されている論文などのように、この結果を達成するた
めの多くの成功している技術に気が付くであろう。この
ような技術の中からどれを選択するかは本発明の実用に
は重要ではない。
歪みを導入する画像処理を用いており、それ故このシス
テムは歪み除去ステップ16を採用している。得られた
歪みのない画像には三次元再構成ステップ18が適用さ
れる。この三次元再構成ステップ18では異なる複数の
視点から見た2つ(あるいはそれ以上)の画像から対象
物の三次元位置を決定するが、この三次元再構成ステッ
プ18にはある画像のどの位置が別の画像のある位置と
同じ対象位置を示しているかをアルゴリズムによって決
定することが少なくとも暗黙に含まれているため些細な
ことではない。しかしながら、当業者は、マクラクラン
(McLauchlan)その他による『イメージアンド ヴィジョ
ン コンピューティング(Image and Vision Computin
g)』1991年2月第1号第9巻の20−26ページに
掲載された「ステレオスコーピック リカバリー アン
ド デスクリプション オブ スムース テクスチャー
ドサーフェシーズ(Stereoscopic Recovery and Descrip
tion of Smooth Textured Surfaces) 」、及びそこで言
及されている論文などのように、この結果を達成するた
めの多くの成功している技術に気が付くであろう。この
ような技術の中からどれを選択するかは本発明の実用に
は重要ではない。
【0013】三次元再構成ステップ18の結果は三次元
シーンを表す出力である。例えば、この出力は、対象物
表面が検出された対象空間内にある全ての位置に対して
ある値(色または灰色の濃淡)の形式である可能性があ
る。好ましくは、この出力はこのような表現のデータ削
減版である。
シーンを表す出力である。例えば、この出力は、対象物
表面が検出された対象空間内にある全ての位置に対して
ある値(色または灰色の濃淡)の形式である可能性があ
る。好ましくは、この出力はこのような表現のデータ削
減版である。
【0014】磁気ディスク記憶装置などの適切な記憶装
置20は得られたデータを記憶する。ディスプレイジェ
ネレータ22は表示装置24を駆動して記憶されたデー
タから様々な方法で生成された表示対象物を表示する。
表示装置24及びディスプレイジェネレータ22のタイ
プは本発明には重要ではなく、シーンが表現しようとし
ているところの対象物の三次元位置を与える情報からシ
ーンを生成できるタイプのものでありさえすればよい。
記憶されているデータがある家の中のある部屋を表して
いる場合、ディスプレイジェネレータ22はユーザから
の命令に反応して、できれば各種の調度を付け加えたり
取り除いたりして、その部屋の内部の様々な視点からそ
の部屋が見えるように部屋を表現する表示を生成する。
置20は得られたデータを記憶する。ディスプレイジェ
ネレータ22は表示装置24を駆動して記憶されたデー
タから様々な方法で生成された表示対象物を表示する。
表示装置24及びディスプレイジェネレータ22のタイ
プは本発明には重要ではなく、シーンが表現しようとし
ているところの対象物の三次元位置を与える情報からシ
ーンを生成できるタイプのものでありさえすればよい。
記憶されているデータがある家の中のある部屋を表して
いる場合、ディスプレイジェネレータ22はユーザから
の命令に反応して、できれば各種の調度を付け加えたり
取り除いたりして、その部屋の内部の様々な視点からそ
の部屋が見えるように部屋を表現する表示を生成する。
【0015】図2は画像処理装置26の平面図であっ
て、この装置は画像感知ステップ14を提供するための
装置の一部でもある3つのイメージャ12a、12b、
12cを含む。不規則な形状を有するハウジング28が
図2において切り欠かれており1つのイメージャの円錐
形のリフレクタ30aの一部を示しており、この部分は
図3において断面部分を示している。リフレクタ30a
の反射外表面は環状通路32を通過してリフレクタに到
達する光を受けて、その受けた光をシャッター/絞りメ
カニズム34aを介して図3のレンズ36aに向けて反
射するが、このレンズの対象軸は円錐形のリフレクタ3
0aの対象軸と同じである。このシャッター/絞りメカ
ニズム34aは他の2つのイメージャにおいてこれに相
当するメカニズムと同時に作動して各リフレクタから各
レンズへの光の通過を制御するよう配されている。フィ
ルムカートリッジ38aはレンズ36aの焦平面に置か
れて(あるいは、レンズ36aとフィルムカートリッジ
38aとの間の距離は図示されていない手段によって調
整可能でそれによって装置が様々な限定された距離で焦
点合わせをすることが可能であるため、レンズ付近に置
かれて)、よってレンズ36aによって形成される対象
物シーン画像を受像する。
て、この装置は画像感知ステップ14を提供するための
装置の一部でもある3つのイメージャ12a、12b、
12cを含む。不規則な形状を有するハウジング28が
図2において切り欠かれており1つのイメージャの円錐
形のリフレクタ30aの一部を示しており、この部分は
図3において断面部分を示している。リフレクタ30a
の反射外表面は環状通路32を通過してリフレクタに到
達する光を受けて、その受けた光をシャッター/絞りメ
カニズム34aを介して図3のレンズ36aに向けて反
射するが、このレンズの対象軸は円錐形のリフレクタ3
0aの対象軸と同じである。このシャッター/絞りメカ
ニズム34aは他の2つのイメージャにおいてこれに相
当するメカニズムと同時に作動して各リフレクタから各
レンズへの光の通過を制御するよう配されている。フィ
ルムカートリッジ38aはレンズ36aの焦平面に置か
れて(あるいは、レンズ36aとフィルムカートリッジ
38aとの間の距離は図示されていない手段によって調
整可能でそれによって装置が様々な限定された距離で焦
点合わせをすることが可能であるため、レンズ付近に置
かれて)、よってレンズ36aによって形成される対象
物シーン画像を受像する。
【0016】対象空間において直径方向に反対側にある
点が共通する画像点に写像されることを防ぐために、バ
ッフル40、42によって光がリフレクタ30aに到達
できる入射角を制限している。しかしながら、図3の装
置が広範囲な角度にわたってシーン平面44においてす
べての遮られていない対象物から画像を形成するという
ことが理解されるであろう。図3からわかるように、図
3のイメージャが画像を形成する角範囲は少なくとも図
2の角度θa に等しい。2つ目のイメージャの対応する
角度は図2のθb であり、3つ目のイメージャの対応す
る角度はθc である。図2から理解されるように、装置
軸からの最短距離dを越えるシーン平面44のどこかの
位置にある遮られていない対象物からの光は、少なくと
も2つのイメージャによって形成される画像に関与して
いる。
点が共通する画像点に写像されることを防ぐために、バ
ッフル40、42によって光がリフレクタ30aに到達
できる入射角を制限している。しかしながら、図3の装
置が広範囲な角度にわたってシーン平面44においてす
べての遮られていない対象物から画像を形成するという
ことが理解されるであろう。図3からわかるように、図
3のイメージャが画像を形成する角範囲は少なくとも図
2の角度θa に等しい。2つ目のイメージャの対応する
角度は図2のθb であり、3つ目のイメージャの対応す
る角度はθc である。図2から理解されるように、装置
軸からの最短距離dを越えるシーン平面44のどこかの
位置にある遮られていない対象物からの光は、少なくと
も2つのイメージャによって形成される画像に関与して
いる。
【0017】図1の画像感知ステップ14の残りの部分
は、図示されていないが、通常のやり方でフィルムを現
像し、得られた画像を走査し、スキャナの出力をディジ
タル化するための装置によって実行される。よってこの
装置の動作によって、シーン平面44の上下のいくつか
の対象物同様、シーン平面44にあるすべての遮られて
いない対象物からの情報を一緒に含んでいる3つの環状
の画像が得られる。リフレクタの表面が円錐形であるた
め、これらの画像はゆがんでおり、環状の画像の一部分
の放射状の内側に水平方向に圧縮されている。従って、
イメージャが光を受ける対象物の三次元位置を決定する
には、このようにディジタル化された画像は示されてい
る実施態様において、図1における歪み除去ステップ1
6が施される。
は、図示されていないが、通常のやり方でフィルムを現
像し、得られた画像を走査し、スキャナの出力をディジ
タル化するための装置によって実行される。よってこの
装置の動作によって、シーン平面44の上下のいくつか
の対象物同様、シーン平面44にあるすべての遮られて
いない対象物からの情報を一緒に含んでいる3つの環状
の画像が得られる。リフレクタの表面が円錐形であるた
め、これらの画像はゆがんでおり、環状の画像の一部分
の放射状の内側に水平方向に圧縮されている。従って、
イメージャが光を受ける対象物の三次元位置を決定する
には、このようにディジタル化された画像は示されてい
る実施態様において、図1における歪み除去ステップ1
6が施される。
【0018】この「歪み除去」は、座標変換以上のもの
を含むことが可能であり、座標変換さえも必要でない可
能性がある。もちろん、ほとんどのスキャナはラスタ走
査方式で画像を走査し、これは直角座標形(x−y)シ
ステムを採用していることを意味する。よってある任意
の値に対応する座標は対象物の対象空間位置に対して直
接的に結び付く関係を生じない。しかしながら、極座標
への単純な変換によって画像空間座標から対象空間座標
への直接変換が生じる。(そして、通常のラスタ走査よ
りもむしろラジアル走査を実行することによってこの変
換の必要性もなくなる。)(必要であるなら)この変換
を行った後、球座標における対象空間点の仰角座標
(φ)及び方位座標(θ)が極座標における対応する画
像点の半径座標(r)及び方位座標(θ)のそれぞれか
ら直接得られ、方位座標は同じであり、仰角座標(φ)
は画像空間半径座標(r)の逆三角関数であり、その特
定の関数は画像処理システムのパラメータに応じて異な
る。すなわち、ある画像において各点(r,θ)はその
対応するイメージャが定義する源から角度(θ、φ
(r))で半径方向に外側に向かう線にそれぞれ対応す
る。2つの画像において対応する点によって定義される
対象空間線の(すぐに計算される)交点は、もちろん、
対応する画像空間点で共通して写像される対象空間点の
位置である。
を含むことが可能であり、座標変換さえも必要でない可
能性がある。もちろん、ほとんどのスキャナはラスタ走
査方式で画像を走査し、これは直角座標形(x−y)シ
ステムを採用していることを意味する。よってある任意
の値に対応する座標は対象物の対象空間位置に対して直
接的に結び付く関係を生じない。しかしながら、極座標
への単純な変換によって画像空間座標から対象空間座標
への直接変換が生じる。(そして、通常のラスタ走査よ
りもむしろラジアル走査を実行することによってこの変
換の必要性もなくなる。)(必要であるなら)この変換
を行った後、球座標における対象空間点の仰角座標
(φ)及び方位座標(θ)が極座標における対応する画
像点の半径座標(r)及び方位座標(θ)のそれぞれか
ら直接得られ、方位座標は同じであり、仰角座標(φ)
は画像空間半径座標(r)の逆三角関数であり、その特
定の関数は画像処理システムのパラメータに応じて異な
る。すなわち、ある画像において各点(r,θ)はその
対応するイメージャが定義する源から角度(θ、φ
(r))で半径方向に外側に向かう線にそれぞれ対応す
る。2つの画像において対応する点によって定義される
対象空間線の(すぐに計算される)交点は、もちろん、
対応する画像空間点で共通して写像される対象空間点の
位置である。
【0019】原則的には、これは上述のマクラクラン(M
cLauchlan)その他の論文で記述したような存在する三次
元再構成法のどれによっても実行できる一般的なタイプ
の決定であるが、それら三次元再構成法のあるものが用
いている特定のやり方は時にこの事実を曖昧にする。例
えば、ここで参照して加える、1990年12月20日
にセルゲイ V.フーゲル(Sergei V. Fogel) によって
提出された、時間差のある画像連続から速度ベクトルフ
ィールドを見積るための方法(a Method for Estimating
Velocity Vector Field from a Time-Varying Image S
equence)に関する共同譲渡された米国特許第631,7
50号で用いられているやり方は、2つの画像から速度
フィールド(velocity field)、すなわちある画像平面に
おいて複数の点のそれぞれに対して速度(velocity)値を
計算するものである。
cLauchlan)その他の論文で記述したような存在する三次
元再構成法のどれによっても実行できる一般的なタイプ
の決定であるが、それら三次元再構成法のあるものが用
いている特定のやり方は時にこの事実を曖昧にする。例
えば、ここで参照して加える、1990年12月20日
にセルゲイ V.フーゲル(Sergei V. Fogel) によって
提出された、時間差のある画像連続から速度ベクトルフ
ィールドを見積るための方法(a Method for Estimating
Velocity Vector Field from a Time-Varying Image S
equence)に関する共同譲渡された米国特許第631,7
50号で用いられているやり方は、2つの画像から速度
フィールド(velocity field)、すなわちある画像平面に
おいて複数の点のそれぞれに対して速度(velocity)値を
計算するものである。
【0020】この速度(velocity)という言葉はフーゲル
(Fogel) の特許で用いられたものであるが、これはこの
特許がある単一の画像が2つの異なる時間で複数の画像
を形成する例としてフーゲル(Fogel) の方法を示してい
て、そこで示された例はある中間時に得られた画像にお
いて速度フィールド(velocity field)を決定するもので
あるためである。このような場合においては、もちろ
ん、速度フィールドは中間位置で計算され、タイムイン
タバルは存在せず関心のある量は単に置き換え、すなわ
ち仮定される(本ケースでは虚構の)時間差によって乗
算される速度である。視点に関して周知の変更の結果得
られる明らかな対象物位置変更のサイズは(例えば、中
間画像位置が定義する源から)対象物までの距離を示す
ものであるため、フーゲル(Fogel) の方法は対象空間に
写像された対象物の位置を生成する。明らかに、フーゲ
ル(Fogel) のアプローチは異なる画像における点の相関
関係を明示的に決定するものではないものの、画像置き
換え測定から対象物距離を決定する原則を用いている。
その他の三次元再構成方法は別のアプローチを採用して
いるが、それらもまたこの同じ原則に従うものであり、
上述したようにこれら方法のどれを選択するかは重要で
はない。
(Fogel) の特許で用いられたものであるが、これはこの
特許がある単一の画像が2つの異なる時間で複数の画像
を形成する例としてフーゲル(Fogel) の方法を示してい
て、そこで示された例はある中間時に得られた画像にお
いて速度フィールド(velocity field)を決定するもので
あるためである。このような場合においては、もちろ
ん、速度フィールドは中間位置で計算され、タイムイン
タバルは存在せず関心のある量は単に置き換え、すなわ
ち仮定される(本ケースでは虚構の)時間差によって乗
算される速度である。視点に関して周知の変更の結果得
られる明らかな対象物位置変更のサイズは(例えば、中
間画像位置が定義する源から)対象物までの距離を示す
ものであるため、フーゲル(Fogel) の方法は対象空間に
写像された対象物の位置を生成する。明らかに、フーゲ
ル(Fogel) のアプローチは異なる画像における点の相関
関係を明示的に決定するものではないものの、画像置き
換え測定から対象物距離を決定する原則を用いている。
その他の三次元再構成方法は別のアプローチを採用して
いるが、それらもまたこの同じ原則に従うものであり、
上述したようにこれら方法のどれを選択するかは重要で
はない。
【0021】次に、上述のように、この三次元再構成の
結果は次のシーン生成に用いられるため記憶される。
結果は次のシーン生成に用いられるため記憶される。
【0022】上記アプローチの利点は明らかである。全
てのイメージャを用いて同時に露出させることによっ
て、ユーザーは異なる視点からの相対的位置を慎重に測
定することなく、ある平面における360゜の範囲の全
方向から三次元情報を得ることが可能である。さらに、
これらの利点は図面において示したイメージャとは大き
く異なるイメージャにおいても得ることが可能である。
例えば、このリフレクタは円錐形の一部すなわち1本の
直線部分の回転面を形成しているけれども、代わりに歪
み除去がより複雑になるが直線ではない1本の曲線の回
転面を用いることも可能である。また、リフレクタは3
60゜の完全な回転面の形状をしているが、360゜の
完全な面は必要ではないことが明らかである。さらにま
た、これらの反射面によって方向が変えられる光は同等
の伝達要素によってその方向を変えることも可能であ
る。
てのイメージャを用いて同時に露出させることによっ
て、ユーザーは異なる視点からの相対的位置を慎重に測
定することなく、ある平面における360゜の範囲の全
方向から三次元情報を得ることが可能である。さらに、
これらの利点は図面において示したイメージャとは大き
く異なるイメージャにおいても得ることが可能である。
例えば、このリフレクタは円錐形の一部すなわち1本の
直線部分の回転面を形成しているけれども、代わりに歪
み除去がより複雑になるが直線ではない1本の曲線の回
転面を用いることも可能である。また、リフレクタは3
60゜の完全な回転面の形状をしているが、360゜の
完全な面は必要ではないことが明らかである。さらにま
た、これらの反射面によって方向が変えられる光は同等
の伝達要素によってその方向を変えることも可能であ
る。
【0023】実際、図2及び図3の実施態様においてリ
フレクタとレンズのそれぞれによって個別に実行される
機能はどちらも単一の180゜魚眼レンズによって実行
可能である。図4はそのような配列を示しており、ここ
では1つの魚眼レンズ50aがリフレクタ30a及びレ
ンズ36aに取って代わっている。
フレクタとレンズのそれぞれによって個別に実行される
機能はどちらも単一の180゜魚眼レンズによって実行
可能である。図4はそのような配列を示しており、ここ
では1つの魚眼レンズ50aがリフレクタ30a及びレ
ンズ36aに取って代わっている。
【0024】レンズ50aはリフレクタ30aのように
画像をオーバーラップすることなく光の方向を変えるた
め、図3の配列において用いられたバッフルを設ける必
要がない。その結果図3の配列で見られる仰角制限がな
くなったことは、ある状況では重要な利点がある。例え
ば、ある部屋の画像を得ることを意図する場合、図4に
従って修正された装置を単にその部屋の床に設置して、
例えばリモートケーブルを用いてその部屋のドアの外側
から操作をすることが可能であり、またその部屋全体の
データ(遮られた対象物や床の全部または大部分を除
く)は別の写真を取る位置を合わせる必要なしに単一の
ステップで得ることが可能である。
画像をオーバーラップすることなく光の方向を変えるた
め、図3の配列において用いられたバッフルを設ける必
要がない。その結果図3の配列で見られる仰角制限がな
くなったことは、ある状況では重要な利点がある。例え
ば、ある部屋の画像を得ることを意図する場合、図4に
従って修正された装置を単にその部屋の床に設置して、
例えばリモートケーブルを用いてその部屋のドアの外側
から操作をすることが可能であり、またその部屋全体の
データ(遮られた対象物や床の全部または大部分を除
く)は別の写真を取る位置を合わせる必要なしに単一の
ステップで得ることが可能である。
【0025】従って、本発明は広範囲の実施態様におい
て用いることが可能であり、よって方法においてある重
要な向上をもたらすものであることが明らかである。
て用いることが可能であり、よって方法においてある重
要な向上をもたらすものであることが明らかである。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少ない
労力で三次元画像情報を収集でき、比較的技術的に熟練
していない人でも実在する対象物のコンピュータによる
シーン操作を容易に実行することが可能になる。
労力で三次元画像情報を収集でき、比較的技術的に熟練
していない人でも実在する対象物のコンピュータによる
シーン操作を容易に実行することが可能になる。
【図1】本発明における方法及び装置を表したブロック
図である。
図である。
【図2】本発明の画像処理ステップを実行可能なよう
に、互いに配置されたイメージャを含む装置の簡略化さ
れた平面図であって、部分的に切り欠かれている。
に、互いに配置されたイメージャを含む装置の簡略化さ
れた平面図であって、部分的に切り欠かれている。
【図3】図2の線3−3から見たイメージャの1つの断
面図である。
面図である。
【図4】本発明のもう1つの実施態様の図3と同様の図
である。
である。
12a、12b、12c イメージャ 14a、14b、14c 画像センサ 16 歪み除去(ステップ) 18 三次元再構成(ステップ) 20 記憶装置 22 ディスプレイジェネレータ 24 表示装置 26 画像処理装置 28 ハウジング 30a リフレクタ 32 環状通路 34a シャッター/絞りメカニズム 36a レンズ 38a フィルムカートリッジ 40、42 バッフル 44 シーン平面 50 魚眼レンズ
Claims (17)
- 【請求項1】 三次元画像情報を収集する装置におい
て、 共通する対象空間における対象物からの光を受けると同
時にその光からそれぞれの画像を形成するための少なく
とも3つの非同一線上に設置されたイメージャと、 前記イメージャ毎に設けられ、前記イメージャによって
形成された画像を同時に感知する画像センサと、 感知された前記画像から画像処理された対象物の三次元
位置を得て、この三次元位置を表す出力を生成する手段
と、 を有することを特徴とする三次元画像情報を収集する装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 各イメージャは、前記イメージャが光によって形成する
画像を形成する光を反射する回転面の形状をしたリフレ
クタを含むことを特徴とする三次元画像情報を収集する
装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 各イメージャはそれぞれ前記イメージャの構成要素であ
るリフレクタによって反射された光を受けて、このよう
にして受けた光を集束して前記イメージャによって形成
される画像を形成するレンズを含むことを特徴とする三
次元画像情報を収集する装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 各リフレクタはそれぞれ少なくとも円錐の一部の形状を
有することを特徴とする三次元画像情報を収集する装
置。 - 【請求項5】 請求項4記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 前記画像センサは、写真フィルムと、そのフィルムを現
像して現像したフィルム内容をディジタル化する手段
と、を含むことを特徴とする三次元画像情報を収集する
装置。 - 【請求項6】 請求項1記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 前記画像センサは、写真フィルムと、そのフィルムを現
像して現像したフィルム内容をディジタル化する手段
と、を含むことを特徴とする三次元画像情報を収集する
装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 各イメージャはそれぞれ180゜魚眼レンズを含むこと
を特徴とする三次元画像情報を収集する装置。 - 【請求項8】 請求項1記載の三次元画像情報を収集す
る装置において、 各イメージャはそれぞれ180゜魚眼レンズを含むこと
を特徴とする三次元画像情報を収集する装置。 - 【請求項9】 三次元画像を形成する装置において、 形成された画像を同時に感知する複数の画像センサと、 各画像センサそれぞれと関連するイメージャと、 前記イメージャは、共通する対象空間における対象物か
らの光を受け、その光から各画像センサ上に各画像を形
成し、シーン平面において該イメージャから少なくとも
最小の長さだけ間隔を開けて配置された遮られていない
対象空間のそれぞれからの光を少なくとも2つのイメー
ジャによって受けるように各イメージャは互いに配置さ
れていて、2つの前記イメージャは各画像センサ上に光
からそれぞれ対をなす画像を形成し、 前記画像センサが感知する前記画像から画像化された対
象物の三次元位置を得て、この三次元位置を表す出力を
生成する手段と、を有することを特徴とする三次元画像
を形成する装置。 - 【請求項10】 請求項9記載の三次元画像を形成する
装置において、 各イメージャは、前記イメージャが光によって形成する
画像を形成する光を反射する回転面の形状をしたリフレ
クタを含むことを特徴とする三次元画像を形成する装
置。 - 【請求項11】 請求項10記載の三次元画像を形成す
る装置において、 各イメージャはそれぞれ前記イメージャの構成要素であ
るリフレクタによって反射された光を受けて、このよう
にして受けた光を集束して前記イメージャによって形成
される画像を形成するレンズを含むことを特徴とする三
次元画像を形成する装置。 - 【請求項12】 請求項11記載の三次元画像を形成す
る装置において、 各リフレクタはそれぞれ少なくとも円錐の一部の形状を
有することを特徴とする三次元画像を形成する装置。 - 【請求項13】 請求項12記載の三次元画像を形成す
る装置において、 前記画像センサは、写真フィルムと、そのフィルムを現
像して現像したフィルム内容をディジタル化する手段
と、を含むことを特徴とする三次元画像を形成する装
置。 - 【請求項14】 請求項9記載の三次元画像を形成する
装置において、 前記画像センサは、写真フィルムと、そのフィルムを現
像して現像したフィルム内容をディジタル化する手段
と、を含むことを特徴とする三次元画像を形成する装
置。 - 【請求項15】 請求項14記載の三次元画像を形成す
る装置において、 各イメージャはそれぞれ180゜魚眼レンズを含むこと
を特徴とする三次元画像を形成する装置。 - 【請求項16】 請求項9記載の三次元画像を形成する
装置において、 各イメージャはそれぞれ180゜魚眼レンズを含むこと
を特徴とする三次元画像を形成する装置。 - 【請求項17】 三次元画像情報を得る方法において、 共通する対象空間における対象物から少なくとも3つの
同一線上にない位置で光を受けて、同時にその光から3
つの画像をそれぞれ形成するステップと、 同時に形成された前記画像から対象物の三次元位置を得
て、この三次元位置を表す出力を生成するステップと、
を有することを特徴する三次元画像情報を得る方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US81061091A | 1991-12-19 | 1991-12-19 | |
US810610 | 1991-12-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05346950A true JPH05346950A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=25204227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4333388A Pending JPH05346950A (ja) | 1991-12-19 | 1992-12-15 | 三次元シーンを感知するための方法及び装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0547635A3 (ja) |
JP (1) | JPH05346950A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06167564A (ja) * | 1992-06-11 | 1994-06-14 | Unyusho Senpaku Gijutsu Kenkyusho | 魚眼レンズを用いた測位方式およびその装置 |
WO1997031484A1 (fr) * | 1996-02-23 | 1997-08-28 | Kabushiki Kaisha Yokota Seisakusho | Systeme de reconnaissance optique large champ |
CN110875998A (zh) * | 2018-08-30 | 2020-03-10 | 宏碁股份有限公司 | 全景照相装置及其影像映射结合方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5508734A (en) * | 1994-07-27 | 1996-04-16 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for hemispheric imaging which emphasizes peripheral content |
GB2375251B (en) * | 2001-04-30 | 2003-03-05 | Infrared Integrated Syst Ltd | The location of events in a three dimensional space under surveillance |
CN102519435B (zh) * | 2011-12-21 | 2013-12-25 | 上海杰图软件技术有限公司 | 全景影像采集测量系统和全景影像空间测量方法 |
CN103206926B (zh) * | 2013-03-14 | 2016-03-30 | 南京楚通自动化科技有限公司 | 一种全景三维激光扫描装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6020692A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Hitachi Ltd | 広視野装置 |
GB8426775D0 (en) * | 1984-10-23 | 1984-11-28 | Gill C | Three dimensional images |
JPH02127877A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-16 | Casio Comput Co Ltd | 魚眼レンズを備えた電子スチルカメラ |
JP2853283B2 (ja) * | 1989-09-18 | 1999-02-03 | 三菱電機株式会社 | 全方位観測装置 |
JP2941412B2 (ja) * | 1990-11-26 | 1999-08-25 | 株式会社東芝 | 3次元計測方法 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP4333388A patent/JPH05346950A/ja active Pending
- 1992-12-18 EP EP19920121638 patent/EP0547635A3/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06167564A (ja) * | 1992-06-11 | 1994-06-14 | Unyusho Senpaku Gijutsu Kenkyusho | 魚眼レンズを用いた測位方式およびその装置 |
WO1997031484A1 (fr) * | 1996-02-23 | 1997-08-28 | Kabushiki Kaisha Yokota Seisakusho | Systeme de reconnaissance optique large champ |
GB2325815A (en) * | 1996-02-23 | 1998-12-02 | Yokota Mfg | Wide visual-field recognizing system |
CN110875998A (zh) * | 2018-08-30 | 2020-03-10 | 宏碁股份有限公司 | 全景照相装置及其影像映射结合方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0547635A2 (en) | 1993-06-23 |
EP0547635A3 (en) | 1993-08-18 |
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